Kategorie: Arbeit

Beleuchtungsstärken - Welche hätten Sie denn gerne?

Wer viel über Licht und Beleuchtung liest, kann sich nicht des Gefühls erwehren, dass es nur eine Beleuchtungsstärke gäbe und diese die Stärke von exakt 500 lx hätte. Dieser Wert mag gut sein für den Büromenschen, aber auch für seine Zimmerpflanzen? Ein gewisser Jürgen Hermannsdörfer, seines Zeichens Vorstand des Fachverbands Raumbegrünung und Hydrokultur in Berlin, hat einen ikonischen Satz losgelassen, der die Frage beantwortet.

Ihm pflichteten damals sogar leibhaftige Professoren bei. Indes, solche Herren meinen, wenn sie von 500 lx reden, zumindest in einer Hinsicht etwas völlig anderes als Leute, die vom Büro reden. Sie könnten zwar alle von 500 lx sprechen, aber in mehr als einer Hinsicht etwas anderes meinen.

Das liegt an der “Beleuchtungsstärke”, die sie für ihre Tätigkeit brauchen. Dass andere alles Mögliche verstehen, liegt daran, dass nur Fachleute wissen, was gemeint ist. Reden und schreiben diese Leute aber selten. Daher dieser Beitrag.

Wenn ein Fachkundiger, z.B. ein Architekt, nach dem Begriff Beleuchtungsstärke sucht, wird er im Angebot von BauNetz, wo notwendiges Fachwissen für ihn zusammengetragen ist, nur eine Beleuchtungsstärke finden. Dort steht zu lesen:

“Die wichtigste Einheit aus einer Reihe von Begriffen zur Lichtplanung ist die Beleuchtungsstärke. Alle gesetzlichen Vorschriften, z.B. über die Beleuchtung von Arbeitsplätzen oder anderen Aufenthaltsorten, beziehen sich im Wesentlichen auf sie. Die Beleuchtungsstärke ist der Quotient aus dem auf eine Fläche auftreffenden Lichtstrom (lm) und der beleuchteten Fläche.”

Diese Beleuchtungsstärke hat zwar eine Quantität, aber ihr fehlt die Richtung. Diese muss man dazu denken. Und sie steht einsam in der Landschaft. Der Architekt darf sich beschweren, denn er wird fehlgeleitet. Es gibt mehrere Beleuchtungsstärken, die der Architekt intuitiv kennt.

Beleuchtungstärke, zum Ersten

Die meistgenannte Beleuchtungsstärke wird in einer Ebene gemessen, so auch diejenige, die das BauNetz Wissen kennt. Diese Ebene kann sich beliebig im Raum befinden und schneidet diesen in zwei Teile. Die eine ist die Seite, aus der das Licht einfällt. Es wird nur in diese Richtung reflektiert und kann nur aus dieser Seite gesehen werden. Fast alle Planungen erfolgen für eine horizontale Ebene, die fiktiv seit 1913 in 0,85 m Höhe liegt. Weil diese Ebene horizontal liegt, heißt die dort gemessene Beleuchtungsstärke Horizontalbeleuchtungsstärke und nicht etwa horizontale Beleuchtungsstärke, wie man häufig lesen kann. Die Ebene nennt sich Arbeitshöhe. Bei der ersten gesetzlichen Festlegung der Beleuchtung von Arbeitsstätten wurde diese Größe allein vorgeschrieben.[1]

Dass diese Größe einst eingeführt wurde, verdanken wir den Schreibtischen, die die Blätter aufnehmen, auf denen der Büromensch liest. Die Ausrichtung ist nicht etwa optimal fürs Lesen, wie man alten Schultischen entnehmen kann, die geneigte Oberflächen hatten wie die Lesepulte im Mittelalter. Leider sind die alten Pulte  sehr unpraktisch, da alles Richtung Erde rollt, wenn man es loslässt. Daher bürgerte sich der horizontale Tisch ein und mit dem die Horizontalbeleuchtungsstärke. Würde man an einem Bürotisch nur lesen, wären beide Unsinn. Aber man benutzt das gute Ding für viele andere Zwecke, z.B. zum Aufstellen von Kaffeetassen, die in keinem Büro fehlen dürfen. Blumenvasen oder Bildschirme stehen auch dort.

Für manche Sehaufgaben, so etwa zum Lesen von Buchrücken in Regalen oder den Warenetiketten in Hochregalen, ist die Horizontalbeleuchtungsstärke sehr unpraktisch. Deswegen gibt es die Vertikalbeleuchtungsstärke, die auch in einer Ebene gemessen wird. Diese steht vertikal, deswegen muss das Licht parallel zur Decke fliegen, um sie zu erzeugen. Früher war sie nur wegen der Zeichentische und Bücherregale wichtig,. Seit der Lichttechniker den Mediziner gibt, dient diese Beleuchtungsstärke als die Messlatte für das gesunde Licht. Die sogenannte melanopische Wirkung wird vertikal gemessen. Da sie aber nicht den ganzen Tag gebraucht wird - melanopisch soll Licht tagsüber wirken und sich abends möglichst zurückziehen - ähnelt ihre Bedeutung eher Yin und Yang als eine physikalische Größe.

Beleuchtungstärke, zum Zwoten

Bestimmte Berufe können mit den beiden Beleuchtungsstärken kaum was anfangen, weil diese räumlich nach einer Cosinusfunktion bewertet werden. Diese Funktion habe ich in einem Bild visualisiert, das deutlich macht, dass das schräg einfallende Licht weniger stark bewertet wird. Wer eine Tafel ablichten will, kann mit dieser Beleuchtungsstärke etwas anfangen, aber nicht alle. Diese brauchen zwar Licht aus einem Halbraum, aber kein cos-bewertetes.

Die einfachste Lösung ist eine halbräumlich unbewertete (halbsphärische) Beleuchtungsstärke die symbolisiert so aussieht

Beleuchtungstärke, zum Dritten

Während die halbräumliche Beleuchtungsstärke davon ausgeht, dass der Lichteinfall und die Beobachtung aus derselben Hälfte des Raums erfolgen, brauchen manche nur ein Maß für das einfallende Licht, egal  wo es herkommt. Diese Beleuchtungstärke heißt Raumbeleuchtungsstärke, weil sie den gesamten Raum erfasst. Der Messkopf für diese Beleuchtungsstärke sieht aus wie eine Leuchtkugel, die alles Licht auf den Sensor lenkt, egal woher es einfällt. Diese Größe brauchen z.B. die Meteorologen oder Spinatzüchter, die mit Blättern zu tun haben, deren Ausrichtung man schlecht normieren kann.

Beleuchtungstärke, zum Vierten

Eine besondere Art der Beleuchtungsstärke nennt sich halb-zylindrisch. Bei der Messung wird alles Licht aus einem Halbraum bewertet auf den Mantel eines fiktiven Zylinders. Das Bild macht deutlich, wofür man diese Größe braucht. Sie ist eine Zusammenrechnung der Vertikalbeleuchtungsstärken.

Beleuchtungstärke, zum Fünften

Wenn man das obige Bild durch eine weitere Hälfte ergänzt, erhält man eine zylindrische Beleuchtungsstärke. Diese wird in neueren Beleuchtungsnormen gefordert, wenn es insbesondere auf menschliche Gesichter ankommt. Wer allerdings im Lexikon von licht.de danach sucht, wird nicht fündig. Man findet dort die halbzylindrische mit einem ähnlichen Bild wie oben. Die Messung erfolgt mit einem durchscheinenden optischen Zylinder, der das Licht aus allen vertikalen Einfalssrichtungen einsammelt.

Die zylindrische Beleuchtungsstärke erschien auf der Bühne des Arbeitsschutzes mit BGI 856 Beleuchtung im Büro – Hilfen für die Planung der künstlichen Beleuchtung in Büroräumen in 2003. Dort war als Hilfe für die Planung angegeben, dass die zylindrische Beleuchtungsstärke visueller Kommunikation dient.

Mittlerweile ist das Papier als DGUV-Info 215-442 in Juli 2020 erschienen. Dort ist die zylindrische Beleuchtungsstärke nicht mehr für die visuelle Kommunikation erforderlich. Es reicht die vertikale. Aber die zylindrische Beleuchtungsstärke wird immer noch genannt.

Die neuesten Normen (ISO/CIE 8995-1: 2025 und EN 12464-1:2021) geben zu jedem Arbeitsplatz einen erforderlichen Wert für die zylindrische Beleuchtungsstärke an. Die muss also sehr bedeutsam sein. Warum dies das BauNetz Wissen nicht mitgekriegt hat, verstehe ich nicht. Etwas pikanter klingt. Dass auch das Lichtlexikon von licht.de nur die halbzylindrische kennt, obwohl ansonsten die zylindrische Beleuchtungsstärke in den Beiträgen von licht.de häufig vorkommt. Vorsichtshalber füge ich einen Screenshot vom 4. März 2026 bei, der den dargelegten Umstand dokumentieren soll.

Die zylindrische Beleuchtungsstärke benutzt man immer dann, wenn man nicht weiß, aus welcher Richtung das Licht einfällt und aus welcher Richtung das beleuchtete Objekt gesehen werden soll. Es steht nur fest, dass der Blick horizontal erfolgt. Ob die Rechnung aufgeht, habe ich so meine Sorgen. Man stelle sich vor, ein Gesicht werde in Richtung des vorgegebenen Zylinders gesehen. Der vordere rote Pfeil zeigt die Richtung eines Lichteinfalls, der die Sichtbarkeit verbessert. Aber E_z wächst auch durch das Licht aus den anderen beiden Richtungen, die die anderen roten Pfeile anzeigen. Eigentlich müsste man das Licht aus diesen Richtungen Gegenlicht nennen. Die Rechnung kann also nur aufgehen, wenn man die Quellen dieser Lichter vor dem Auge versteckt. So etwas schaffen Bühnenbeleuchter spielend. In Büros und Arbeitsstätten befinden sich Leuchtkörper, Sehobjekte und die Betrachter in demselben Raum.

Man versuche sein Glück mit diesem Raum, der aus derselben DGUV-Info stammt. Wo müssen die Lichtquellen sitzen, damit sie auf die beiden Insassen des Raums so treffen wie in dem Bild für E_z gezeichnet. Das dürfte schwer werden, denn hinter jedem Insassen steht ein grauer Schrank, der nicht gerade viel Licht auf das Gesicht des Gegenübers wirft. Ein Lichteinfall aus der Türrichtung ist recht unwahrscheinlich. So wird jemand, der hier zylindrische Beleuchtungsstärke misst, nur das Tageslicht messen. Dafür ist die Größe wohl nicht gedacht. Wenn die Zeit kommt, zu der die künstliche Beleuchtung ihre Pracht entfaltet, schlucken die Fenster Licht, statt etwas abzustrahlen.

Unterschiede nur in der räumlichen Bewertung?

Der anfangs angeführte Vorstand des Fachverbands Raumbegrünung und Hydrokultur in Berlin mit seiner Forderung nach 500 lx wird in seinem Betrieb, wo er Blumen züchtet, kaum tatsächlich mit Luxwerten hantieren können, wenn er sich das dort benötigte Licht genauer ansieht. Ein Luxmeter alias Beleuchtungsstärkemesser misst richtig, wenn er das Spektrum des Lichts nach der V(λ)-Kurve bewertet. Die Pflanzen sehen aber nach der Umkehrung dieser Kurve, wie jeder Aquarianer kennt. Daher sieht eine Beleuchtung für Pflanzenwachstum anders aus.

Das Bild erzählt aber nur die Hälfte der Story, die Hälfte über Wachstum. Wenn die  Pflanze blühen soll, kommt es eher auf rötlicheres Licht an. In der vorherrschenden Farbe des Lichts ist eine Nachricht für die Pflanze verborgen.

Welches Spektrum bei welcher Lebensphase richtig ist, hat ein gewisser Keith J. McCree ermittelt. Deswegen heißen die Kurven McCree-Kurven. Bei professionellen Anwendungen misst man das Licht mit anders bewertenden Sensoren. Der Laie muss halt eine Lampe nehmen, die allem etwas dient.

Anpassungen an besondere Spektren sind auch bei anderen Aufgaben als bei der Pflanzenzucht sinnvoll. So wird die Bestrahlung mit blauem Licht bei der Gelbsucht von Neugeborenen als Heilmittel benutzt. Deren “Luxmeter” sind auf das Absorptionspektrum von Bilirubin eingestellt.

Jenseits 500 lx

Der Beitrag zeigt, dass Geräte mit einer Anzeige, die als Lux tituliert wird, und mit einem Messkopf für Licht bestückt sind, nicht immer dasselbe anzeigen. Manchen sieht man das auch an, weil der Messkopf anders ausschaut. Andere sehen gleich aus, messen aber unterschiedlich gefiltertes Licht. Lux darf man den Messwert nur nennen, wenn es sich um eine der fünf Beleuchtungsstärken handelt, die hier skizziert werden.

[1] Code of lighting factories, mills and other workplaces. Transactions of the Illuminating Engineering Society, Vol. 10, pp. 605-641, 1915

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Dieses Phantom ist eigentlich gar keins. Als Gestaltungsziel ist es sogar in Feng Shui zu verorten. Es besagt eigentlich, dass große Flächen in der Umgebung eines Menschen nicht allzu große Helligkeitsunterschiede aufweisen sollen. Feng Shui erzählt etwas von schrillen Farbunterschieden. Damit kann die Lichttechnik aber nicht dienen, sie ist die Lehre von Graustufen, daher bleibt sie bei den Leuchtdichteunterschieden.

Licht gilt im Feng Shui als eine der stärksten Formen von Qi (Lebensenergie). Während helles Licht Vitalität bringt, wirkt Blendung wie „pfeilschnelles Qi“ (Sha Qi) – es ist aggressiv, anstrengend und bringt das energetische Gleichgewicht aus der Fassung. Feng Shui strebt nach Sheng Qi – einer sanft fließenden, nährenden Energie. Blendung hingegen erzeugt Stress und „energetische Disharmonie“.

Das älteste Zeugnis, das die Bedeutung des Gestaltungsziels beweist, habe ich bei Leffingwell gefunden. Er begründet in seinem Buch von 1917  Scientific Office Management, warum Tische nicht zu dunkel sein dürfen.[1] Sie blenden dann. So gelten auch heute große Unterschiede der Leuchtdichten im Gesichtsfeld als eine Ursache der Blendung. Man kann nachweisen, dass sogar moderate Leuchtdichteunterschiede heftige physiologische Reaktionen auslösen können. Dies zeigt das Video, das die Pupille eines Menschen zeigt, die auf kleine Leuchtdichteunterschiede von 1:3 blitzartig reagiert. Die geeignete Reaktion des Auges auf Leuchtdichteunterschiede wird Adaptation genannt. Sie beginnt mit einem schnellen Lidschlussreflex. Diesem folgt unmittelbar (200 ms später) der Pupillenreflex. Später kommt die langsamere chemische  Anpassung der Sensoren im Auge.

Wo liegt das Problem? Ich nenne es Science Faction in Anlehnung an den Begriff Science-Fiction. Die Autoren der Science Fiction Literatur nehmen denkbare Vorstellungen wie eine Reise zum Mond und machen eine Story daraus, so ein gewisser Jules Verne. Beim Science Faction nimmt man eine wahre Begebenheit, um diese dem eigenen Zweck entsprechend zu verwursten. Es ist ein Wortspiel und bezeichnet einen eigentlich schlimmen Vorgang: Man führt eine oder mehrere unumstößliche Fakten an, z.B. dass es heller wird, je mehr Licht in einem Raum ist. Oder dass ein Versuch ergeben hätte, dass Sekretärinnen in hellen Büros besser tippen als in der Dunkelheit. Diese Fakten müssen keineswegs konstruiert oder erfunden sein. Sie sind allesamt wahr. Zudem kann man sie nicht widerlegen oder auch nur in Zweifel ziehen. Denn sie sind plausibel. Danach nimmt man diese wahren und plausiblen Fakten und mischt sie mit noch mehr Plausibilität. So etwa, dass man bei gutem Licht weniger ermüde, weil man dieselbe Arbeitsmenge mit sehr viel weniger Aufwand schaffen würde. Danach kann man einen Schritt weitergehen und erklären, dass gutes Licht gesund sei, weil man durch eine geringere Ermüdung weniger an den Folgen der Arbeit leiden muss. Und schon hat man den Nachweis, dass man durch mehr Beleuchtungsstärke mehr leistet und weniger ermüdet. Denn gutes Licht bedeutet immer mehr Beleuchtungsstärke, jedenfalls so wie die Lichttechnik mangels sinnvoller Qualitätsvorstellungen seit Jahrzehnten suggeriert.Das hier betrachtete Gestaltungsziel ist allgemein anerkannt. Zu einem Phantom wird es erst durch leichtfertigen Gebrauch bzw. durch Missbrauch.

Folgen nicht ausgewogener Leuchtdichten

In der Regel wird behauptet, dass man ermüdet, wenn man unausgewogenen Leuchtdichteverhältnissen ausgesetzt wird. Das ist die gängige Behauptung in der Lichttechnik. Dagegen kann man schlecht argumentieren. Soll man etwa behaupten, man könne nicht ermüden, wenn man geblendet wird? Die Blendung ist unangenehm, das Arbeiten unter Blendung erhöht sogar den Stress durch die Arbeit zusätzlich. Ergo?

Dumm ist nur, dass man Ermüdung nicht messen kann. Auch eine Ermüdung des direkt betroffenen Organs, des Auges, ist ebenso wenig messbar. Ergo bleibt man bei der Behauptung und wendet die Regel auf alle Situationen an.

Bei Belastungen, deren Folgen empirisch nachweisbar sind, geht man hingegen anders vor. So weiß man z.B., dass schwere körperliche Arbeit ermüdet. Diese ist chemisch in den Muskeln nachweisbar. Ein Maß für die Schwere einer körperlichen Arbeit ist die Herzschlagfrequenz. So begrenzt man die durch die Arbeit bedingte Erhöhung des Pulses derart, dass ein Mensch diese Arbeit theoretisch bis zur Rente durchhält.

Nicht so bei Leuchtdichteverhältnissen. Man wendet die Regel gnadenlos überall an. Beispiele folgen unten. Sie reichen bis in wahrlich komische Situationen.

Eine besondere Art der Argumentation, eine spezifische Formulierung, erfolgt beim deutschen Arbeitsschutz. Diese ist dem Umstand geschuldet, dass der Arbeitgeber für den „Schaden“ verantwortlich ist, der durch die Arbeit für den Beschäftigten entsteht. Dieser war einst auf Unfälle beschränkt, deren Ursachen und Folgen man ganz gut ermitteln kann. Seit langem geht es aber auch um andere Belastungen, wozu auch die besagten Leuchtdichteverhältnisse gehören. So gesehen ist eine Belastung, die zu einer Berufskrankheit führt, ein 30 Jahre währender Unfall.

Blendung gilt als psychische Belastung, ergo muss der Arbeitsschutz dazu etwas sagen und etwas dagegen tun. Das geschieht immer in Begleitung einer Floskel, die Ansprüche an den Arbeitgeber ausschließt. So spricht man nicht davon, dass eine Belastung der Gesundheit schade, sondern von einer vorzeitigen Ermüdung durch diese Belastung. Das will heißen, die Ermüdung kommt wie das Amen in der Kirche, allerdings früher, wenn Blendung vorliegt. Wenn eine Berufsgenossenschaft also die Blendung als Gesundheitsgefahr bekämpfen will, wird beschrieben, wie man eine vorzeitige Ermüdung verhindern kann. So z.B. dadurch, dass man ausgewogene Leuchtdichteverhältnisse fordert.

Bezüglich Ermüdung gilt das oben Gesagte, man kann sie nicht messen. Was denn die vorzeitige Ermüdung sein soll, wissen nicht einmal alle Fachleute im Arbeitsschutz. Die Floskel haben nämlich die Juristen erfunden.

Wann ermüdet das Auge bei unausgewogenen Leuchtdichteverhältnissen?

Diese Frage lässt sich anhand des oben gezeigten Videos gut behandeln. Die Augenärzte, denen ich von dem Video erzählt hatte, sprachen davon, dass das Auge einen Wechsel der Helligkeiten brauche. Tatsächlich lässt sich das sogar nachweisen. Eine gleichmäßig helle Umgebung ist nicht nur langweilig, sie kann in Extremfällen zu einer Ohnmacht der betroffenen Person führen. Es ist eine Frage des zeitlichen Ablaufs und der Länge der Belastung, ob die Wirkung positiv oder negativ ausfällt. Oder gar nicht feststellbar ist.

Wenn das Auge langsam über den Raum schweift, führen die in dem Video aufgenommenen Leuchtdichteunterschiede zu einer angenehmen Empfindung. Bei der aufgenommenen Tätigkeit richteten sich die Augen aber im Takte von 0,8 Sekunden insgesamt 33.000 Mal am Tag auf unterschiedlich helle Flächen. Die Betroffenen beschwerten sich zu 85% über ihre Augenbelastung. Menschen, die gleich lang vor dem Bildschirm saßen, aber nur darauf schauten, ohne die Augen übermäßig zu bewegen, hatten viel weniger Beschwerden.

Aber auch bei der hochbelasteten Personengruppe konnte man keine Ermüdung der Augen messen. Es ist auch niemandem sonst gelungen, eine Augenermüdung zu messen. Daher gelten Augenbeschwerden wie „müde“ Augen, Augenbrennen etc. als Indikatoren einer Augenermüdung. Hierzu zählt auch der Kopfschmerz. Dieser ist aber noch weniger spezifisch als müde Augen. Daher redet man lieber von asthenopischen Beschwerden, die durch ungünstige Sehbedingungen ausgelöst oder verstärkt werden.

Beispiel: Anwendung des Gestaltungsprinzips stört das Sehen

Ein LiTG-Schrift zur Sportstättenbeleuchtung empfahl, die Tribünen etwa gleich hell wie das Spielfeld zu beleuchten, weil die Leuchtdichteunterschiede ansonsten zur Ermüdung der Fußballspieler infolge häufiger Umadaptationen führen.[2] Dies käme auch dem Fernsehen entgegen, weil man die Tribünen zeigen kann, ohne an der Kamera etwas zu ändern.

Von den von uns befragten 270 Spielern der ersten Bundesliga wollte aber kein einziger etwas von der Tribünenbeleuchtung wissen. Die Erklärung kann man sofort verstehen, wenn man sich auf das Spielfeld begibt. Hohe Bälle fliegen mit über 100 km/h durch ein inhomogenes Lichtfeld. Die Tribünen gleichen bei der üblichen Kleidung der Zuschauer einem Flickenteppich in der Erscheinung. Bei Regen sehen sie noch heller und bunter aus. Der an sich schlecht beleuchtete und bis zu 200 km/h schnelle Ball ist dann insbesondere für den Torwart vor dem Hintergrund der Tribüne schlecht sichtbar. Er verschwindet sogar mehrfach während eines Fluges und taucht ein paar Meter weiter wieder auf.

Beispiel: Verbannung von Arbeitsplatzleuchten aus dem Bildschirmarbeitsplatz

Als die Computer in Büros häufiger benutzt wurden, beschwerten sich die Nutzer immer häufiger über Augenbelastungen. Da die Bildschirme seinerzeit eher schwarz waren als weiß, wurden die Leuchtdichteverhältnisse am Arbeitsplatz thematisiert. Die in 1980 erlassenen Sicherheitsregeln für Bildschirmarbeitsplätze (ZH1/618[3]) haben aus diesem Grund von der Benutzung von Arbeitsplatzleuchten abgeraten. Wörtlich hieß es darin:

„4.10.2 Einzelplatzbeleuchtung (Verwendung von Tischleuchten) an Bildschirm- Arbeitsplätzen ist im allgemeinen zu vermeiden.
Einzelplatzbeleuchtung führt durch den damit verbundenen ständigen Wechsel zwischen Hell- und Dunkel-Adaptation, durch unausgewogene Leuchtdichteverteilung im Arbeitsbereich und gegebenenfalls größere Wärmebelastung am Arbeitsplatz zu erhöhten Belastungen der Beschäftigten.”

Dazu muss man berücksichtigen, dass die Leuchtdichten der damaligen Bildschirme und ihrer Umgebung  ein Verhältnis von 1:11 bis über 1:100 aufwiesen. Eine Tischleuchte würde daran kaum etwas ändern.

Beispiel: Verbot der Nutzung von Tischleuchten ohne Allgemeinbeleuchtung bei Tage

Die bizarrste Anwendung der Regel war der Zwang, das Einschalten von Arbeitsplatzleuchten ohne die gleichzeitige Benutzung der Allgemeinbeleuchtung zu verhindern. Hersteller von Arbeitsplatzleuchten wurden von einer Berufsgenossenschaft gezwungen, ihre Leuchten mit der Allgemeinbeleuchtung zu koppeln. Sie konnten daher nur gleichzeitig betrieben werden. Wollte ein Beschäftigter eine Tischlampe einschalten, musste die Beleuchtung des gesamten Raums eingeschaltet werden.

Solch eine Anforderung schien nachts sogar Sinn zu machen, weil die Tischleuchten nur einen begrenzten Raum beleuchteten. Aber tagsüber? Was soll eine Leuchte, die gerade mal 500 lx auf einer kleinen Fläche erzeugt, gegenüber dem Tageslicht anrichten?

Des Rätsels Lösung lag nicht in der Physik, sondern in der Mechanik des deutschen Arbeitsschutzes. Der staatliche Arbeitsschutz hat in seinem Gesetz (Arbeitsstättenverordnung) nur die künstliche Beleuchtung geregelt, weil die Tagesbeleuchtung Sache der Länder war (Landesbauordnungen). Somit existierte für den Hüter des Gesetzes, die besagte Berufsgenossenschaft, tagsüber keine Beleuchtung ohne die künstliche Allgemeinbeleuchtung. Daher rechnete sie eine unausgewogene Leuchtdichteverteilung für den Fall aus, dass jemand einfach eine Tischleuchte anmacht. Zwar kann und darf jeder Mensch überall so viele Leuchten anbringen, wie er will. Bei der Arbeit muss er aber geschützt werden.

Die hier dargestellte Komik war kaum jemandem bekannt. Ich bin beim Studium der Kommentare zur ArbStättV von Opfermann/Streit darauf gestoßen. [4]

Fun fact: Heute würde man das Benutzen von Tischleuchten nachts sogar empfehlen, weil man weiß, dass sie die beste Beleuchtung darstellen, um dem Melatoninpegel im Blut nicht zu schaden.

Wie eine Technik ihre Reputation verlor

Die in diesem Beitrag angeführten Beispiele sind nicht die einzigen, die anderen Disziplinen aufgefallen sind. Kein Architekt und kein Innenarchitekt wird je auf die Idee kommen, die gesamte Umgebung eines Arbeitsplatzes mit der gleichen Helligkeit zu überziehen. Es dürfte schwerfallen, einen Praktiker zu finden, der alle Arbeitsplätze eines Raums heller beleuchtet, wenn nur ein einziger Arbeitsplatz mehr Licht benötigt.

Ein bekannter Architekt, Meinhard von Gerkan, der viel von einer Kooperation mit Lichttechnikern gehalten hatte, gab am Ende enttäuscht auf: „Für sie [Licht-Ingenieure, zumeist Elektrotechniker] gab und gibt es überwiegend nur zwei Kriterien: Die Ausbeute der Lichtmenge gemessen in Lichtstärke und den Aufwand im Verbrauch gemessen in elektrischer Energie. Wir hatten sehr schnell gelernt, dass die Beschränkung auf diese beiden Parameter für die Gestaltung der Architektur und die Erzeugung von Raumstimmung die kurzsichtigsten, um nicht zu sagen unsinnigsten Messgrößen darstellen.“[5] Von Gerkans Beitrag trug immerhin den Titel: Die Gestaltkraft des Lichts in der Architektur. Er hatte den Glauben an Licht nicht verloren, sondern nur an die Technik.

Dieses Phantom wird uns noch lange nicht verlassen. Denn sinnvoll angewendet, besitzt die besagte Regel eine fundamentale Bedeutung. Man muss sie nur dann anwenden, wenn sie Sinn macht und keinem wichtigeren Gestaltungsziel im Wege steht.

 

[1] Leffingwell, W.H.: Scientific Office Management, A.W. Shaw Company, 1917

[2] S. Çakir, A., Sehen beim Sport, Internationaler Arbeitskreis Sport- und Freizeiteinrichtungen e.V., Köln, 1979

[3] Berufsgenossenschaftliche Vorschrift für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit, ZH1/618 Sicherheitsregeln für Bildschirm-Arbeitsplätze im Bürobereich, VBG, Hamburg Oktober 1980

[4] Streit / Opfermann † / Tannenhauer / Pernack / Pangert / Gémesi (Hrsg.) Arbeitsstätten

[5] Meinhard von Gerkan: „Die Gestaltkraft des Lichts in der Architektur“, in: Flagge, I. (Hrsg.): Jahrbuch Licht und Architektur 2000, Müller, Köln, 2000

Dieser Beitrag behandelt die Entwicklung und Bedeutung von Lichtkonzepten im Arbeitsumfeld, insbesondere die Entstehung des Begriffs „Allgemeinbeleuchtung“ und dessen historische Wurzeln. Es wird erläutert, wie sich die Beleuchtung von lokalen Lichtquellen zu einer gleichmäßigen Grundbeleuchtung wandelte, und welche Rolle technische Fortschritte sowie gesetzliche Regelungen dabei spielten. Darüber hinaus werden verschiedene Arten der Beleuchtung, wie Allgemeinbeleuchtung und Platzbeleuchtung, beschrieben und deren jeweilige Funktionen für Sicherheit und Arbeitsaufgaben im Raum herausgestellt.

Zur Entstehung und zum Alter des Phantoms

Ich weiß nicht genau, wann dieses Phantom entstanden ist. Vermutungen kann ich aber anstellen. Die krasseste Version dieses Spruchs war “Gleiches Licht für alle Volksgenossen”, formuliert von der Deutschen Arbeitsfront. Gemeint war er als Fortschritt, jeder Arbeitsplatz möge der Arbeitsaufgabe entsprechend beleuchtet werden. Wenn die Arbeitsplätze in einem Raum für gleiche Aufgaben benutzt werden, dann sind sie alle gleich zu beleuchten.

Die Idee fand u.a. als Allgemeinbeleuchtung Verwendung und wurde mit der Revision von DIN 5035-1 1972 zur bevorzugten Art der Beleuchtung. Aber das Wort Allgemeinbeleuchtung wurde viel früher verwendet, vermutlich als Übersetzung von “general lighting”. Während sich der Begriff „Allgemeinbeleuchtung“ wahrscheinlich ganz natürlich entwickelte, als sich die Lichtquellen von lokalen Flammen zu weit verbreiteten elektrischen Lampen verlagerten, wurde er zu Beginn des 20. Jahrhunderts (genauer gesagt in den 1910er und 1920er Jahren) mit der Professionalisierung der Lichttechnik zu einem offiziellen Fachbegriff.

Der Begriff wurde geprägt, um eine bestimmte Lichtart – das Umgebungslicht – von der fokussierteren „lokalen“ oder „Arbeitsbeleuchtung“ (task lighting) zu unterscheiden, die die Menschheitsgeschichte jahrhundertelang dominiert hatte. Diese Dominanz beruhte nicht auf einer Überlegenheit von Task Lighting, sondern auf einem Mangel an anderweitigen Möglichkeiten der Beleuchtung. Man hatte keine andere Wahl.

Vor 1900 (die „lokale” Ära): Vor der Verbreitung der Elektrizität war Licht teuer und gefährlich (Kerzen, Öllampen, Gas). Man beleuchtete nur das, was man gerade betrachtete. Es gab kein Konzept der „Allgemeinbeleuchtung”, da man keinen Brennstoff verschwendete, um eine leere Ecke oder eine Decke zu beleuchten. Wie im Kapitel Epochen der Kunst der Lichtmacher dargelegt wurde, war die Lichterzeugung auch mit einer Zerstörung dessen verbunden, was man sichtbar machen wollte.

Die 1910er Jahre (der technische Wandel): Nach der Gründung der Illuminating Engineering Society (IES) im Jahr 1906 begannen Ingenieure, Licht als „System” zu betrachten. Sie suchten nach einer Möglichkeit, die gleichmäßige „Grundbeleuchtung” zu beschreiben, die es Menschen ermöglichte, sich sicher in einem Raum zu bewegen. In diesem Sinne benutzte die deutsche Arbeitsstättenverordnung von 1975 den Begriff “Allgemeinbeleuchtung”: “Die Stärke der Allgemeinbeleuchtung muss mindestens 15 Lux betragen (ArbStättV. § 7 Beleuchtung, Absatz (3)) In diesen Jahren hat die IES auch den Auftrag bekommen, Licht i.S. des Arbeitsschutzes als Teil eines Gesetzes festzulegen. (s. Osterhaus 1993[1], kommentiert hier)

Arten der Beleuchtung

Aus der oben skizzierten Sicht kann man die Beleuchtung eines Raums prinzipiell in drei Gruppen einteilen:

Allgemeinbeleuchtung: Dient als Grundbeleuchtung zur sicheren Bewegung im Raum und kann auch für bestimmte Arbeitsaufgaben ausreichen. Ziel ist eine gleichmäßige Helligkeit im gesamten Raum. Mittel können Deckenleuchten, Einbaustrahler oder große Kronleuchter sein.

Platzbeleuchtung (Arbeitslicht / Task Lighting): Dient der Beleuchtung von Sehaufgaben, die man erledigen muss. Ziel ist konzentriertes Licht für spezifizierte Tätigkeiten. Mittel können Schreibtischlampen, Leselampen oder Unterbauleuchten in der Küche sein.

Akzentbeleuchtung (Stimmungslicht): Dient zum Hervorheben von Architektur oder Objekten (Bilder, Pflanzen). Mittel können Spotlights, LED-Streifen oder Wandfluter sein.

Diese Gruppierung wurde in den Normen zur Beleuchtung unterschiedlich gehandhabt. Nach DIN 5035 vom Jahre 1953 existierten zwei Konzepte, eine Allgemeinbeleuchtung - mit einer geringen Beleuchtungsstärke - und die “Platzbeleuchtung mit zusätzlicher Allgemeinbeleuchtung”.[2] Die DIN 5035:1953 sollte sicherstellen, dass die in der Zeit des Wirtschaftswunders erstellten Gebäude nicht nur irgendwie beleuchtet waren, sondern so, dass die Menschen dort effizient und gesundheitsschonend arbeiten konnten.

In der Ausgabe von 1963 sind bereits wesentliche Änderungen feststellbar. Insbesondere wird hier verlangt, dass die Arbeitsplätze entweder mit Allgemeinbeleuchtung oder mit einer Arbeitsplatzbeleuchtung ausgestattet werden, bei der die Allgemeinbeleuchtung mindestens 20% der Beleuchtungsstärke, bei besonderen Aufgaben 10%, erbringen sollte.

Mit der Revision von 1972 wurde die Allgemeinbeleuchtung zum bevorzugten Konzept, nachdem die Beleuchtungstechnik in der Lage fühlte, die geforderten Beleuchtungsstärken mit einer einzigen Komponente zu erbringen. Sie wurde zunächst für Arbeitsräume verlangt, bei denen die Arbeitsplätze nicht fest vorgegeben sind: “Allgemeinbeleuchtung ist in Arbeitsräumen mit nicht festgelegten Arbeitsplätzen notwendig, wenn an allen Arbeitsstellen gleich gute Sehverhältnisse geschaffen werden sollen.” Gegen diese Logik kann man nicht argumentieren, denn sie folgt unmittelbar aus der Aufgabe der Beleuchtung, die so definiert wurde: „In Arbeitsräumen muß die Beleuchtung ein müheloses Erkennen der Sehobjekte ermöglichen.“

Die Revision von DIN 5035 von 1979, die die letzte vor der Abschaffung in 2001 war, machte die Allgemeinbeleuchtung zum Standard: „In der Regel ist eine Allgemeinbeleuchtung von Räumen vorzusehen. Sie soll an allen Stellen im Raum etwa gleich gute Sehbedingungen schaffen und den Raum zur Wirkung bringen.”

Wer die Normen und die damit von allen Fachleuten unbemerkt erfolgten Änderungen der Grundbegriffe nicht mit akademischer Akribie liest, so z.B. die mit der Durchsetzung der Arbeitsstättenverordnung beauftragte Gewerbeaufsicht, muss nunmehr glauben, dass man in jeder Arbeitsstätte an jeder Ecke  etwa gleich gute Sehbedingungen schaffen müsse.

Exakt in die Falle tappte die größte deutsche Berufsgenossenschaft. Nach ihrer Meinung gehört eine gleichmäßige Beleuchtung mit 500 lx (allgemeine Büroräume) und 1000 lx (Großraumbüros) zur gesunden Umgebung . Und das auf Jahr und Tag, immer und überall. Diese Denke ist 1:1 in die ASR A3.4 geflossen, nach der man die erforderliche Beleuchtungsstärke nach diesem Bild misst:

So wird die Beleuchtungsstärke in diesem Raum durch Mitteln der Werte auf den linken 16 Punkten und den rechten 20 Punkten ermittelt. Auf dem linken Arbeitsplatz befindet sich die Hälfte der 16 Punkte hinter den Benutzern. Was mag die Beleuchtung an diesen Stellen wohl für das Sehen an diesem Arbeitsplatz bedeuten?

Auf der rechten Seite muss man die Beleuchtung auf der Bewegungsfläche des Stuhls messen. Ein Messpunkt befindet sich auf dem Stuhl selbst, auf dem während der Arbeitszeit jemand sitzt. Dieser Punkt dürfte für die Sehaufgabe irrelevant sein. Auf dem Arbeitstisch muss die Beleuchtung auch beim Bildschirm gemessen werden, wo Licht bestenfalls stört. Zudem wird noch rechts vom Benutzer auf der letzten Ecke des Tisches gemessen. Die Expertin der BG begründete diese Forderung damit, dass man sitzend eine Akte in die Hand nehmen könnte, daher die Forderung der Lichtmessung auf der Bewegungsfläche. Der Ordner könnte auch am Ende des Tisches stehen, wo man den Rücken lesen können soll.

(Anm.: Die Auslassung der sonstigen Flächen bei der Lichtmessung wird weiter unten erklärt.)

Wie diese Beschreibung zeigt, wurde aus einem einst schlüssigen Konzept (Grundbeleuchtung + Arbeitsbeleuchtung) ein Mischmasch, was die betrieblichen Fachleute zum Wahnsinn treiben könnte. Dies geschieht im Allgemeinen nicht, sondern erst, wenn es vor Gericht geht. Die Verfahren können sich gegen Lichtplaner richten (falsches Konzept) oder gegen die Arbeitgeber (falsche Beleuchtung). Die Gerichte, die solche Fälle zu entscheiden haben, sind nicht zu beneiden.

Denn die sog. Allgemeinbeleuchtung konnte nie an allen Stellen etwa gleich gute Sehbedingungen schaffen. Um das festzustellen, brauchte es keine Experten, sondern ein Blick in die Normen selbst genügte. Sie gaben genau an, an welcher Stelle im Raum der Arbeitsplatz zu platzieren war. In neueren Normen ist es nicht mehr so klar angegeben wie einst. Aber Gnade Gott, wenn man gegen die nicht mehr beschriebenen Regeln verstößt. Die Benutzer fühlen sich derart unwohl, dass sie diverse Maßnahmen ergreifen, um die Lichtsituation erträglicher zu machen. Was diese sein können, hat der amerikanische Professor Alan Hedge in betrieblicher Praxis untersucht.[3] Er verglich die Situation an Arbeitsplätzen, an denen das Konzept der Allgemeinbeleuchtung funktionierte (mit Indirektbeleuchtung), mit denen, wo das Konzept nur auf dem Papier stand (Direktbeleuchtung). Diese Unterscheidung ist nach einer BAuA-Studie von Bodman und Eberbach gut begründet, die nachgewiesen haben, dass eine Allgemeinbeleuchtung nur mit einer Indirektbeleuchtung realisiert werden kann[4].

Von den Benutzern getroffene Maßnahmen zur Verbesserung der visuellen Umgebungsbedingungen	Indirekt- beleuchtung	Direkt-beleuchtung
Lampen entfernt, um weniger Licht zu erhalten	15%	66%
Lampen entfernt, um Reflexblendung auf Bildschirmen zu reduzieren	12%	55%
Computer umgestellt, um Reflexblendung auf Bildschirmen zu reduzieren	34%	72%
Arbeitstisch umgestellt, um weniger Licht zu erhalten	10%	24%
Beleuchtung meistens abgeschaltet, um Reflexblendung auf Bildschirmen zu reduzieren	10%	39%

Neuere Begriffe in der Regelwerken

Die letzte Version von DIN 5035:1979 kannte drei Arten der Beleuchtung, neben der besagten Allgemeinbeleuchtung eine Arbeitsplatzorientierte Allgemeinbeleuchtung  sowie eine Einzelplatzbeleuchtung, die man nur in Verbindung mit einer Allgemeinbeleuchtung betreiben durfte. Die Definitionen dieser Beleuchtungsarten sowie die meisten grundsätzlichen Anforderungen wie Blendfreiheit u.Ä. waren im Teil 1 der Norm enthalten, darunter auch die seit 1935 geführten Gütekriterien.

Auf Antrag vom DIN wurde von der europäischen Normungsorganisation CEN eine völlig neue Beleuchtungsnorm mit Gültigkeit in ganz Europa geschaffen. Diese baute auf DIN 5035-2 auf, die Richtwerte für Arbeitsstätten in Deutschland vorgab. Als die Norm EN 12464-1 im Jahr 2002 erschien, musste die deutsche Norm zurückgezogen werden. Bei solchen Vorgängen wird immer der neue Regelungsgegenstand mit dem alten verglichen und eine Restnorm herausgegeben, wenn der neue Regelungsgegenstand den alten nicht vollständig ersetzt. Der Sekretär des zuständigen Normenausschusses hielt die gesamte Norm DIN 5035 (Teile 1 und 2) für ein Äquivalent der neuen Norm und zog damit neben den Gütekriterien auch die Beleuchtungsarten aus dem Verkehr.

Zwar war mir die Allgemeinbeleuchtung sehr verhasst als bevorzugtes Konzept, aber es ist nach wie vor erforderlich immer dann, wenn die Arbeit in einem Raum etwa gleich ist. Da in der EN 12464-1 das Konzept nicht mehr vorhanden war, haben der Lichtplaner Prof. Kramer und ich neue Begriffe ausgedacht. Diese sollten möglichst nichts mit der alten Nomenklatur zu tun haben, weil die Begriffe im Laufe der Jahrzehnte verschliffen waren. So entstanden die Begriffe “raumbezogene” Beleuchtung und “arbeitsbereichsbezogene” Beleuchtung, die der Arbeitsschutz gerne übernommen hat. Nur der Dritte im Bunde, die “arbeitsplatzbezogene” Beleuchtung, fand keinen Gefallen.

Das Letztere ist dem Umstand geschuldet, dass die deutsche Beleuchtungstechnik eine Beleuchtung ablehnt, die keinen Bezug zu der Umwelt eines Arbeitsplatzes hat.

So berücksichtigt eine Beleuchtung gemäß ArbStättV von Deutschland entweder die gesamte Fläche eines Arbeitsraums oder Teile davon, für die die jeweiligen Anforderungen gelten. Diese beziehen sich auf den Arbeitsplatz oder auf Teilflächen davon. Die Flächen zwischen den Teilen, der Umgebungsbereich, werden in das Beleuchtungskonzept einbezogen. Die nachfolgende Prinzipskizze erklärt das Konzept.

((Apl = Bereich des Arbeitsplatzes, TF = Teilfläche, UB = Umgebungsbereich)

Zu beachten bei diesem Bild ist die relative Größe von Teilflächen, die einen Bruchteil des Arbeitsplatzes einnehmen können.

Schwächen der Konzepte

Gleiche Beleuchtungsstärke für alle

Die Lichtplanung entspricht in der Regel nicht der grundsätzlichen Vorgehensweise in der Ergonomie. Diese versucht im Grundsatz der Unterschiedlichkeit der Benutzer Rechnung zu tragen. Hierbei werden Benutzer vom 5. Perzentil, weiblich (theoretisch die kleinste Person), bis zum 95. Perzentil, männlich (theoretisch die größte Person) bei der Dimensionierung von Maschinen oder Arbeitsplätzen berücksichtigt.

Die Berücksichtigung kann auf unterschiedlichem Wege erfolgen. So dimensioniert man z.B. die Arbeitsmöbel derart, dass die gesamte Population dort unbeschwert sitzen kann und keine Zwangshaltungen einnehmen muss. Ist dies nicht möglich, z.B. bei der Dimensionierung von Parkbänken oder öffentlichen Treppen, wird die am schlimmsten Betroffene Gruppe bevorzugt. So werden Treppen im öffentlichen Raum mit kleineren Treppenstufen ausgebildet.

Neuere Konzepte gehen viel weiter. So versucht das Konzept der Barrierefreiheit bzw. Accessibility, jeden einzelnen Benutzer zu berücksichtigen. Öffentliche Treppen, die nach diesem Konzept gebaut sind, haben immer eine Ergänzung ohne Stufen. So können auch Rollstuhlfahrer oder Personen mit Rollatoren hochkommen. So nebenbei hilft die Einrichtung auf den Lieferdiensten oder Rollschuhfahrern.

Dieses Konzept habe ich in der von mir beeinflussten Normung weiterentwickelt zum Konzept des FIT wie Anpassung. Danach hat jedes Individuum ein Recht darauf, dass die von ihm zu benutzenden Arbeitsmittel seinen persönlichen Eigenschaften anpassbar sind. Das Konzept wurde zuerst in DIN EN ISO 9241-5:1998 beschrieben. Seit 2024 ist es der oberste Grundsatz für die Gestaltung der Büromöbel in Nordamerika.

Da ein solches Konzept nie lückenlos in die Praxis integriert werden kann, gehören auch Methoden zum Erkennen des nicht berücksichtigten Teils der Benutzer dazu, damit man je nach Schwere des dadurch verursachten Problems Ersatzmaßnahmen planen kann. Um beim Beispiel der öffentlichen Treppe zu bleiben: Die Züge der Deutschen Bahn können nicht gebaut werden wie die der U-Bahn, bei der der Bahnsteig und der Zutritt gleich hoch sind. Die Bahn setzt dafür fahrbare Rampen ein, bei den Straßenbahnen mit gleichen Problemen werden die Haltestellen höher gebaut.

Ein analoges Vorgehen ist der Lichttechnik nicht fremd. So hat man bereits vor etwa sieben Jahrzehnten die individuell bevorzugte Beleuchtungsstärke ermittelt. Das Ergebnis sieht man in diesem Bild

Welche Konsequenzen wurden aus solchen Erkenntnissen gezogen? Ich kenne nur Aussagen wie “Subjektiv bevorzugte Beleuchtungsstärken liegen weit über den realen in den Arbeitsräumen”. Manche sagen, man müsse 2000 lx anstreben, weil dieser Wert von den meisten bevorzugt wird. Was wird dann aus denen, die 200 lx bevorzugten oder 10000 lx?

Auch eine solche Frage ist der Lichttechnik nicht fremd. Das untere Bild zeigt, dass ca. 70% eine Beleuchtungsstärke von 1000 lx für richtig finden würden. Da gäbe es immer noch ca. 15%, denen es zu dunkel scheint, und weiter 15 %, für die es zu hell ist.

Solche Ergebnisse sind bei jeder Untersuchung über persönliche Präferenzen zu erwarten. Im Prinzip kann man bei einer physikalischen Größe mit jeweils 15% an den Enden der Verteilung rechnen. Man kann das Alter dieser Erkenntnis an dem Stil der Grafik erkennen.

Aus den ca. 60 Jahren zwischen der abgebildeten Erkenntnis und  heute ist mir nur bekannt, dass man das Alter der Benutzer und den unterschiedlichen Lichtbedarf thematisiert hat. Ansonsten normte man die Beleuchtung von Arbeitsstätten nach diesem Grundsatz, den die meisten überlesen haben: “Die Zuordnung eines bestimmten Wertes der Nennbeleuchtungsstärke zu einer Sehaufgabe bezieht sich auf normalsichtige Personen.” Nach über 50 Jahren liest man in DIN EN 12464-1: „Dieses Dokument legt Beleuchtungsanforderungen für Menschen an Arbeitsplätzen in Innenräumen fest, die den Anforderungen an den Sehkomfort und die Sehleistung von Personen mit normalen oder auf normal korrigiertem Sehvermögen entsprechen.” Abgesehen davon, dass weder Sehkomfort noch Sehleistung brauchbar definiert sind, ist mir nicht bekannt, was ein  normales Sehvermögen ist. Man hat beim  Verfassen der Norm halt nur die Kritik an „normalsichtigen Personen“ vermeiden wollen.

In einer Welt, in der die Accessibility als Grundsatz über den sonstigen Gesetzen steht und in einer UN-Konvention codifiziert ist (UN-Behindertenrechtskonvention (UN-BRK), auf Englisch: Convention on the Rights of Persons with Disabilities (CRPD)), ist die oben angegebene Einschränkung in einer europäischen Norm nicht rechtmäßig.

Lichtsoße statt gute Sehverhältnisse

Die Kritik an der Vorstellung “Gleiches Licht für alle” lässt sich in die 1970er Jahre zurückverfolgen, in denen sie zum Standard erklärt worden war. Sie wurde am klarsten ausgerechnet von dem Wissenschaftler, Erwin Hartmann, formuliert, der ansonsten als Ratgeber der Industrie sehr geschätzt war.[5]

“(1) Das allgemeine Beleuchtungsniveau muß sich nach den höchsten Sehanforderungen richten, das bedeutet, daß auch dort ein hohes Beleuchtungsniveau herrscht, wo das von der Sehaufgabe her vielleicht gar nicht erforderlich ist.

(2) Die Lichtrichtung, d.h. das Verhältnis von gerichteter zu diffuser Beleuchtung … ist durch die Installation für jeden Arbeitsplatz gleichmäßig vorgegeben, und sie kann notwendigerweise nur dann optimal sein, wenn an jedem Arbeitsplatz im wesentlichen die gleiche Tätigkeit verrichtet wird. (Anm. d.V.: Dazu müssen alle Arbeitsplätze auch gleich ausgerichtet sein.)

(3) Wird der Raum im Interesse eines hohen Beleuchtungswirkungsgrades noch einheitlich hell möbliert und ausgestattet, führt die Allgemeinbeleuchtung nur allzu häufig zu einer Kontrastverarmung, die mit dem Schlagwort ‘Lichtsoße’ recht treffend gekennzeichnet ist. Gerade dieser letzte Punkt stellt sehr häufig die Ursache für Klagen über die Sehverhältnisse am Arbeitsplatz und die Beleuchtung dar, obwohl der Lichttechniker guten Gewissens nachweisen kann, daß sowohl das Beleuchtungsniveau, wie auch die Gleichmäßigkeit, die Blendarmut, die Lichtfarbe usw. den Empfehlungen der DIN-Blätter entspricht.”

Art der Festlegung der erforderlichen Beleuchtungsstärke

Seit 1913, als die erste Tabelle mit den Anforderungen an die Beleuchtung im New Yorker Work Law verankert wurde, hat sich im Vorgehen wenig geändert. Man listet die für relevant gehaltenen Tätigkeiten auf und gibt dazu die für erforderlich gehaltenen Beleuchtungsstärken an. Diese gelten dann für alle, die dort der angegebenen Tätigkeit nachgehen.

Wie bestimmt man aber, was erforderlich ist. Dazu erklärt die Norm, wie es zu der Festlegung gekommen ist: “„Die Werte gelten für übliche Sehbedingungen und berücksichtigen die folgenden Faktoren:

• psychophysiologische Aspekte wie Sehkomfort und Wohlbefinden;
• Anforderungen an Sehaufgaben;
• visuelle Ergonomie;
• praktische Erfahrung;
• Beitrag zur Betriebssicherheit;
• Wirtschaftlichkeit.”

 

Man legt also einen Wert wie “CAD-Arbeitsplätze: Ē_m,u 1000 lx“ normativ fest für Menschen mit normalem Sehvermögen nach Sehkomfort und Wohlbefinden unter Berücksichtigung der visuellen Ergonomie und des Beitrags zur Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit für übliche Sehbedingungen. In diesem Satz werden die Begriffe kursiv geschrieben, wenn sie nirgendwo definiert oder schlüssig erklärt worden sind.

Die in DIN EN 12464-1 als eine Grundlage angeführte visuelle Ergonomie wurde im Zuge der Entstehung dieser Norm aus der einst existierenden Norm ISO 8995 absichtlich entfernt. ISO 8995:1989 hieß: „Principles of visual ergonomics — The lighting of indoor work systems”. Sie wurde von der CIE überarbeitet und heißt seit 2002 nur noch “Lighting of work places” und enthält die Ausführungen zur visuellen Ergonomie nicht mehr.

Nichts dagegen, dass erfahrene Fachleute Psychophysiologie, Sehaufgaben und Betriebssicherheit gegen Wirtschaftlichkeit aufrechnen, um eine Lösung zu finden, damit der Benutzer mit einer gewissen Sehleistung arbeiten kann. Im vorgegebenen Beispiel kann dies aber garantiert nicht sein. Denn die Sehleistung an einem CAD-Arbeitsplatz wird mit 100-prozentiger Sicherheit durch die Beleuchtung gesteigert. Ebenso sicher ist, dass diese durch jegliches Fremdlicht auf dem Bildschirm gestört wird.

Die Norm 12464-1 enthält eine Reihe von Anforderungen, die geeignet sind, die Betriebssicherheit sogar zu mindern. So werden technische Produktionsanlagen mithilfe von Warten gesteuert, die seit Jahrzehnten mit Farbbildschirmen bestückt sind. Solche Stellen waren überhaupt die ersten, die vor über 50 Jahren mit Rechnern ausgestattet wurden. Man muss mächtige Klimmzüge anstellen, um solche Räume mit einer Grundbeleuchtung zu versehen, die eine sichere Bewegung gewährleistet. Der Rest an Beleuchtung ist überflüssig.

Während die Autoren der Beleuchtungsnormen mit 61 Tabellen auf 42 Seiten eine methodische Vorgehensweise bei der Bestimmung der Eigenschaften der Beleuchtung vortäuschen, beschreibt der Autor der ersten Version von EN 12464-1, Prof. Peter Boyce, wie es tatsächlich zugeht. Bereits der Titel seines Beitrags spricht Bände: „Von einer Bestimmung von Beleuchtungsstärken nach Sehleistung – und andere Märchen“. (Weiter zu lesen im Kapitel Es war einmal … - Drei Ingenieure und das Märchen von der Sehleistung)

Peter Boyce hat in einer Betrachtung der Festlegung von Beleuchtungsstärken in den Normen der USA (IES) festgestellt, dass nicht etwa das Sehen die angegebenen Werte bestimmte, sondern eher die wirtschaftliche Lage. So wurde für die Sehaufgabe Lesen in 1947 500 lx gefordert. Dieser Wert kletterte 1959 bei gutem wirtschaftlichem Umfeld auf 2000 lx. In 1981 war die Anforderung infolge der Energiekrise in den 1970er Jahren auf 500-750-1000 lx geschrumpft. Die Differenz zwischen 500 lx und 2000 lx ist in der physiologischen Wirkung nicht so gewaltig groß wie bei den Kosten (mindestens das Vierfache) oder beim Energieverbrauch (etwa das Vierfache bei gleicher Technik).

Boyce war mit solchen Ausführungen in 1993 einige Jahrzehnte zu spät mit der Feststellung, dass man nur vortäuscht, Anforderungen für die Beleuchtung der Arbeitsstätten auf der Basis einer Sehleistung festzulegen. Runde 20 Jahre zuvor hatte Prof. Dietert Fischer begründet, warum man dies nicht können soll. Die Begründung von 1971 ist sogar schlüssig.

Da man unfähig ist, zu bestimmen, welcher Sehaufgabe die Beleuchtung dienen soll, wäre eine Festlegung auf der Basis der Sehleistung willkürlich. Man berechnet also Ergebnisse subjektiver Bewertungen zusammen, um die schönen Tabellen zu füllen. Fischer rechnete für seine Theorie tatsächlich solche Kurven wie hier zusammen:

Die in dem Bild zusammengetragenen Kurven entsprechen alle einer Normalverteilung. Diese gibt es in den Originalstudien nicht. Die von Fischer zitierten Studien haben nämlich mit drei oder fünf Beleuchtungsstärken gearbeitet. Fischer postulierte daraus die dargestellten Einzelkurven, um aus allen die dick eingetragene Kurve zu zeichnen.

Wenn man nach dieser Methode weiterfahren würde, müsste die später unter Mitarbeit von Fischer entstandene Norm 2000 lx fordern. Sie forderte aber nur 300 – 500 lx.

Und diesen Bereich hatte Fischers Vorgänger in dem Philips-Labor, Bodmann, auf der Basis einer anders gearteten Studie in demselben Labor abgeleitet.[6]  Bodmann hatte die Abhängigkeit der Lesbarkeit von Bürodokumenten von der Beleuchtungsstärke untersucht und festgestellt, dass diese über 50 lx kaum ansteigt. Er zog aber den Schluss, dass Arbeitsräume mit 50 lx keine richtige Umgebung für Menschen sein könnten. So empfahl er ein Niveau von 400 lx, um eine helle Umgebung zu gewährleisten.

Bodmanns Festlegung scheint willkürlich. Man kann sich aber eines Besseren belehren lassen, wenn man einen Büroraum mit einer 120 cm langen Lampe beleuchtet, sodass am Ende 50 lx über den Raum gemessen werden. Die Beleuchtung besteht in diesem Falle eher aus Blendung, weil die Lampe ja nur an einer Stelle sein kann.

Bemerkenswerterweise wurden weder der Ansatz von Bodmann noch die Argumentation von Fischer später diskutiert. Eine Gesellschaft, die nach Objektivität strebt, kann solche Ansätze nicht ernst nehmen. Auch die Märchen, die laut Peter Boyce die Lichtingenieure erzählen, sind bedingt durch den Glauben, man könne Technik nur auf der Basis von Fakten formen. Das ist ein fundamentaler Irrtum.

Wie man Opfer irrtümlicher Annahmen werden kann, lässt sich sogar besser anhand des Versagens einer ansonsten sehr erfolgreichen Disziplin, der technischen Akustik, demonstrieren. Diese hat es geschafft, aus einst buchstäblich ohrenbetäubenden Bürogeräten, Drucker, flüsterleise Technik zu formen (Pegeldifferenz ca. 40 dB(A) = 0,1 Promille der ursprünglichen Schallenergie). In dem Zeitraum, in dem dies bewerkstelligt wurde, zwischen den 1970ern und 2000, blieben die Beschwerden über Lärm aber immer an der Spitze der Probleme der Beschäftigten. Die technische Akustik versucht immer noch, dieser Erscheinung mit technischen Mitteln zu Leibe zu rücken. Es ist aber offiziell dokumentiert, dass der Erfolg begrenzt bleiben wird: „Lärmwirkung im Büro – Anspruch und Realität - … Abschließend muss erwähnt werden, dass nur zirka 30 % bis 40 % der Belästigungswirkung aus Lärm durch technisch-akustische Faktoren erklärbar sind. Der überwiegende Anteil geht auf sogenannte Moderatoren der Belästigung zurück.“ (VDI 2569:2019)[7]

In Genesis 2.0 – Schöpfung der elektrischen Sonne habe ich großen Raum der Legendenbildung und Märchenerzählung gewidmet, damit das Spannungsfeld zwischen einer reinen Ingenieurskunst und Gestaltung klarer wird: Legendenbildung und Märchenerzählung – Ungewöhnliche Aktivitäten für Ingenieure.

Entmündigung des Benutzers und des Planers

Das normative Festlegen praktisch aller relevanten Eigenschaften der Beleuchtung greift sogar in die Gestaltungsfreiheit des Architekten, dessen Beruf nicht ohne Grund einen gewissen Schutz genießt. Hierbei beginnt der Konflikt bereits in der Bezeichnung der Aktivität. Der Lichttechniker spricht von Beleuchtung, der Architekt von Belichtung. Wenn man den Architekten als den Hauptverantwortlichen für die Gestaltung des gebauten Umwelts ansieht, müsste diesem die Freiheit zustehen, auch die künstliche Beleuchtung weitgehend zu bestimmen, u.a. weil dieser nach wie vor die erste Rolle bei der Gestaltung des Tageslichts spielt. Kunstlicht und Tageslicht gemeinsam optimieren kann nur der Architekt.

Theoretisch gesehen, hieße das, dass sich die Lichttechnik an die Architektur anpassen müsste. Das passiert tatsächlich, wenn bei einem Projekt ein qualifizierter Lichtplaner beteiligt ist, der als Dolmetscher zwischen der Technik und der Architektur effektiv fungiert. Leider gibt es sowohl zu wenig Lichtplaner als auch zu wenig Lichttechniker. So wird man am Baustellenschild eines üblichen Projektes, an dem die wichtigsten Akteure angegeben werden, sehr selten einen Lichtplaner finden.

Den Mangel an qualifizierten Gestaltern sollen deswegen die Normen kompensieren, die praktisch alle relevanten Eigenschaften der Beleuchtung vorgeben. Damit ist sogar der Auftraggeber entmündigt, weil die Beleuchtung ein Bauprodukt ist. Wo der Auftraggeber bzw. der Arbeitgeber kaum Gestaltungsspielräume genießt, hat der einzelne Benutzer nichts zu bestimmen.

Dieser Zustand sollte bei den sog, Intelligent Buildings, deren Lebensfunktionen durch Computer der Haustechnik bestimmt und gesteuert werden sollten, zur Perfektion getrieben werden. Bezeichnend war das Fehlen von Lichtschaltern, denn die Technik kannte, was der Mensch braucht, und hat alles eingestellt oder geregelt. Wenn man diesen Anspruch einer oben dargestellten Kurve der bevorzugten Beleuchtungsstärken zwischen 20 lx und 20.000 lx gegenüberstellt, wird klar, was für ein Wahnsinn da betrieben wurde. Es ist einsam geworden um die einstigen „Intelligent Buildings“, weil es intelligenter ist, der Einzelperson einen gewissen Spielraum zu verschaffen. Heute werden solche als intelligente Gebäude gehalten, die nachhaltig gebaut werden und viel Tageslicht zulassen (s. Beitrag Wer sorgt für ein gesundes Licht im Büro?)

Bei der Beleuchtung durfte man aber lange Einflussmöglichkeiten für den Nutzer geben, weil der Einzelne nicht wissen würde, was für ihn gut ist. Aber die Norm wusste es. Allerdings nicht für alle Lebenslagen. Denn die Normung klammerte erstens den Bereich privaten Wohnens komplett aus und erklärte sich für unzuständig: „Die Gestaltung der Beleuchtung lässt sich nicht in Richtlinien festlegen.“ Auch bestimmte Arbeitsbereiche wurden ausgeklammert: . „In den stimmungsbetonten Räumen spielen gestalterische Gesichtspunkte und solche der Behaglichkeit eine Rolle.“, so die Norm DIN 5035 in Abschnitt 3.5. Im Gegensatz dazu heißt es „In Arbeitsräumen muß die Beleuchtung ein müheloses Erkennen der Sehobjekte ermöglichen.“

Die scharfe Trennung zwischen den Arbeitsräumen mit einer einzigen funktionellen Anforderung und dem Wohnbereich, für den es weder Hinweise noch Regeln gab, war vermutlich der größte Fehler, den die lichttechnische Industrie sich geleistet hat. Denn auch in Arbeitsräumen möchten die Menschen behaglich „wohnen“. Und im Wohnbereich benötigt man funktionelle Beleuchtung, nur keine Industrieleuchten aus Blech. Man kann sehr wohl Leitsätze für alle Aufenthaltsräume für Menschen aufstellen, egal, was sie darin tun. Das muss man sogar realisieren, weil neue Bürokonzepte ein wohnliches Design (resimercial Design) oder alternativ Collegiate Design vorsehen. Die dritte Alternative wäre Hotelification, ein Konzept, das Anleihen bei Profis macht, die von Hospitality leben. Bei solchen Konzepten haben sog. Industrieleuchten keine Chance.

Wenn man sich die Wünsche von Menschen anschaut, für die New Work eine Normalität ist, fällt als Erstes ein: keine Deckenleuchten mit einem sterilen "Neonröhren-Look". Was das im Einzelnen bedeutet, habe ich in einem getrennten Beitrag erläutert: Licht für New Work. Man vergleiche die dort beschriebenen Licht- und Raumkonzepte mit seiner eigenen Umgebung.

Zukunftsaussichten

Es ist unschwer zu ahnen, was ich mir als zukünftige Beleuchtung wünsche. Wenn man diese in wenigen Punkten zusammenfassen sollte, würde ich Folgendes nennen:

• Harmonie zwischen Tageslicht und Kunstlicht
• Individualisierbare flexible Beleuchtung
• Verschwinden der Grenzen zwischen Arbeitsbeleuchtung und Wohnraumbeleuchtung
• Viel indirektes Licht statt hoher Beleuchtungsstärke
• Orientierung im Raum und in der Zeit

 

Ob die Kollegen aus den Produktionsbetrieben solche Beleuchtungen je erleben werden, kann ich nicht garantieren. Aber in Büros habe ich solche Ziele häufig realisieren können. Das Fehlen von Lichtplanern ist erkannt worden, die heute sogar bessere Konzepte realisieren können. So wird es in der Zukunft besser werden.

Leute, die dies glauben, haben durch die Corona-Krise einen mächtigen Verbündeten bekommen: die Immobilienkrise. Denn Bürohäuser vermieten sich nicht mehr wie geschnitten Brot und Menschen müssen heute überzeugt werden, mehr Stunden und Tage im Büro zu verbringen. Beides führt dazu, das Büro wohnlicher zu gestalten, was nicht überraschenderweise bei der Beleuchtung anfängt.

Das Phantom “Gleiches Licht für alle” wird allerdings nicht so schnell Geschichte werden. Dafür hat es sich sehr zählebig erwiesen. Zudem gibt es genügend Anwendungsgebiete, bei denen man gar nicht anders kann als für alle gleich zu realisieren. Man muss aber neu deuten, was gleich bedeutet.

[1] Werner Osterhaus  Office Lighting: A Review of 80 Years of Standards and Recommendations, IEEE Proceedings, 1993, Toronto

[2] DIN 5035:1953 Beleuchtung mit künstlichem Licht – Leitsätze

[3] Hedge, A.; Sims, W.R.; Becker, F.R.: Cornell University - Lighting the Computerized Office, 1990, abgerufen hier am 03.02.2024

[4] (Bodmann, H.W.; Eberbach, K.; Leszczynska, H., Lichttechnische und ergonomische Gütekriterien der Einzelplatzbeleuchtung im Büro, Wirtschaftsverlag NW, Bremerhaven, 1995, Forschungsbericht BAuA)

[5] Hartmann, E. Optimale Beleuchtung am Arbeitsplatz. Kiehl Verlag Ludwigshafen 1977

[6] Bodmann, H.W.: Beleuchtungsniveaus und Sehtätigkeit, Int. Licht Rundschau, 1962, S. 4; Bodmann, H.W.: Kriterien für optimale Beleuchtungsniveaus, Lichttechnik, 15. Jahrg. Nr. 1/ 1963, S. 24-26

[7] VDI 2569 Schallschutz und akustische Gestaltung in Büros  Sound protection and acoustical design in offices, DIN/VDI-Normenausschuss Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik (NALS)

Dieses Phantom ist vermutlich länger mit uns als die Lichttechnik selbst. Bereits Thomas Edison wollte die Gesellschaft grundlegend verändern, indem er die Abhängigkeit vom natürlichen Sonnenlauf beendete. Bevor Edison die Glühbirne kommerziell nutzbar machte, war künstliches Licht entweder schwach und flackernd (Kerzen, Öllampen) oder aggressiv, stinkend und gefährlich (Gaslicht). (s. dazu das Kapitel Epochen der Kunst der Lichtmacher). Edison sprach oft davon, dass Elektrizität die Nacht in den Tag verwandeln würde. Sein Ziel war es, ein System zu schaffen, das so einfach zu bedienen ist wie das Öffnen eines Vorhangs. Wie das Kapitel zeigt, wurde in Licht 4.0 das Ziel weit hinter sich gelassen. Nicht nur die Menschen leben unabhängig vom Verlauf des Tages, sondern die Gesellschaft hört jetzt auf den Namen 24/7.

Obwohl Edison das Tageslicht in Sachen Verfügbarkeit erfolgreich nachbildete, gab es ein Problem mit der Qualität: Die Farbtemperatur stimmte nicht ebenso wie das Spektrum. Dies wollte Matthew Luckiesh vor genau einem Jahrhundert beseitigen. Er postulierte, der Mensch brauche das Tageslicht, weil nur dieses die Farben zur Geltung bringen könne, wie sie in der Natur vorherrschten. Und dieses Licht sollte nicht so unzuverlässig sein wie in der Natur, sondern jederzeit und in bester Qualität verfügbar sein. Somit war die elektrische Sonne der natürlichen weit überlegen. Man musste sie nur noch in die Wohnungen und Arbeitsstätten bringen.

Dem Irrtum  auf der Spur

Die beiden großen Männer der Lichtgeschichte unterlagen einem Irrtum, der bis heute  noch vorherrscht: Bei gleicher physikalischer Qualität erleben Menschen Licht in der Natur wie in den Innenräumen gleichermaßen. Ob dies überhaupt stimmt, können wir experimentell nicht feststellen. Denn zumindest eine physikalische Eigenschaft des Tageslichts werden wir nie nachbilden können, die Quantität des Lichts. Während Menschen in der Natur Beleuchtungsstärken von 100.000 lx ohne große Probleme überleben, ist es fraglich, ob sie in Räumen mit 10.000 lx nur wenige Minuten aushalten. In der Praxis reden wir von einer Quantität in der Größenordnung von einem Prozent der natürlichen Beleuchtung. Allein energetische Bedingungen grenzten das künstliche Licht derart ein, dass die heutigen Beleuchtungsstärken in Innenräumen sich kaum von denen unterscheiden, die in den 1930ern gefordert wurden.

Wenn man die Natur nachahmen will, muss man vorher lernen, was denn nachzuahmen ist. So gibt es nicht das Tageslicht, sondern das direkte Sonnenlicht mit dem Himmelslicht, modifiziert durch die Wolken und durch den Wasserdampf in der Luft. Deren Verhältnis zueinander ändert sich an jedem Ort der Erde im Verlauf des Tages, aber nicht überall gleich. In offenen Landschaften würde sich dazu immer die Wärme wie die UV-Strahlung hinzugesellen. Im Regenwald, ob tropisch oder valdivianisch, erreicht einen fast immer ein grünliches Licht, weil die Sonne fast nie in die Tiefen eindringen kann. Die Vielfalt der natürlichen Umgebungen ist viel zu groß, um sie nachzuahmen. Die Festlegungen für Tageslicht, z.B. die Normlichtarten D50, D65, D75 wurden nicht getroffen, um Räume danach zu beleuchten, sondern um standardisierte, berechenbare Sehbedingungen für farbige Objekte zu definieren. Nicht einmal die Dynamik des Tageslichts in der Quantität lässt sich einigermaßen nachbilden.

So blieben die Bemühungen der Technik weitgehend auf das Spektrum beschränkt. Ein Mittel, das Spektrum zu charakterisieren, besteht in der Angabe der Farbtemperatur (CCT, häufig auch als Lichtfarbe angegeben). Zu diesem Mittel greifen große Teile der Industrie. So arbeiten die Fotografie und das Druckwesen mit einer Farbtemperatur von 5000 K. Dazu gehört die fiktive Normlichtart D50. Das Fernsehen, das mit der Fotografie verwandt und verschwägert ist, arbeitet lieber mit D65 (6504 K), weil dies oft als Referenzpunkt für Monitore und Displays im Hintergrund verwendet wird, da dies der Standard für die Farbwiedergabe auf Endgeräten darstellt. Die Monitore der Grafiker, auf denen fast alle Bilder verarbeitet werden, die professionell entstehen, sind auf 9300 K eingestellt. Das japanische Fernsehen benutzt gar 11.300 K als Referenz, weil ein "kühleres", bläuliches Weiß von den Zuschauern oft als "reiner" und "heller" wahrgenommen wird als das im Westen bevorzugte, eher gelbliche D65-Weiß.

Wenn man einen deutschen Büroraum tatsächlich mit D65 beleuchtet, wird niemand was von Gelblich sprechen, sondern eher von Blau oder Grau. Der Lichtplaner muss ein echter Künstler sein, um bei dieser Lichtfarbe überhaupt jemanden in die Räume zu locken, weil sie eher wie eine Lagerhalle wirken. Selbst eine wahrlich „gelbliche“  Beleuchtung mit 4000 K wird als zu kalt erlebt. Die meisten Menschen werden eher „warmweiß“ mit einer Farbtemperatur unter 3300 K bevorzugen. Wenn man ein Foto von so beleuchteten Räumen macht, weiß man gleich, wie gelblich dieses Licht ist.

Die Lichttechniker haben sich getraut, Beleuchtungsnormen zu schreiben, die europaweit (EN 12464-1:2021) oder gar global (ISO/CIE 8995:2025) gelten sollen. Sie haben sich aber nach 90 Jahren Normung nicht getraut, die Lichtfarbe festzulegen. In beiden jüngsten Normen steht dazu dasselbe: „Die Wahl der Lichtfarbe ist eine Frage der Psychologie, der Ästhetik und des, was als natürlich angesehen wird. Die Auswahl hängt von der Beleuchtungsstärke, den Farben des Raums und der Möbel, dem Umgebungsklima und der Anwendung ab. In warmen Klimazonen wird im Allgemeinen eine kühlere Lichtfarbe bevorzugt, wohingegen in kaltem Klima eine wärmere Lichtfarbe bevorzugt wird.“

Wenn man die obige Begründung glaubt, hängt die Auswahl der richtigen  Lichtfarbe von der Beleuchtungsstärke ab. Diese liegt in Innenräumen nachweisbar bei einem Prozent der Werte in der Natur. Demnach wäre es ein Wunder, wenn die Menschen die Lichtfarbe in der erbauten Umwelt in der gleichen Weise wie in der Natur erleben würden. Es fragt sich zudem, in welcher Natur?

Tatsächlich gab es einen Fachmann, der behauptete, man müsse die Lichtfarbe in Abhängigkeit von der herrschenden Beleuchtungsstärke wählen. Arie Andries Kruithof stellte in den 1940er Jahren fest, dass es einen direkten Zusammenhang zwischen der Farbtemperatur und der Beleuchtungsstärke (Lux) gibt, damit wir Licht als „angenehm“ empfinden. Demnach empfinden wir warmes Licht (niedrige Farbtemperatur) bei niedriger Helligkeit als gemütlich. (Beispiel: Kerzenschein, gedimmte Stehlampe.) Kaltes Licht (hohe Farbtemperatur wie D65) empfinden wir nur dann als angenehm, wenn es sehr hell ist.

Arie Andries Kruithof arbeitete bei Philips, genauer gesagt war er in dem Philips Natuurkundig Laboratorium (kurz: NatLab) in Eindhoven, Niederlande, tätig. Dort führte er in den 1930er und 1940er Jahren seine bahnbrechenden Forschungen zur Lichtwahrnehmung durch. Das NatLab war damals eines der weltweit führenden Forschungszentren für Elektrotechnik und Physik. Kruithof untersuchte dort im Auftrag des Lichtkonzerns, wie Menschen auf die damals neue Technologie der Leuchtstofflampen reagierten. Seine Nachfolger fanden die Forschung indes nicht so bahnbrechend. Prof. Dietert Fischer hat bei einer LiTG-Tagung eine Diskussion über die Kruithof-Kurve mit der Bemerkung abgebrochen: „Diese Kurve stammt aus unseren Laboren. Ich bitte Sie, die Diskussion hier und für immer zu beenden. Da steckt nichts dahinter.“

Die Erklärung „In warmen Klimazonen wird im Allgemeinen eine kühlere Lichtfarbe bevorzugt, wohingegen in kaltem Klima eine wärmere Lichtfarbe bevorzugt wird“ ist in der Lichttechnik seit mindestens 60 Jahren in exakt der vorliegenden Form bekannt. Sie gehörte zum Lehrprogramm für Studenten der Lichttechnik. Das hielt aber einen sehr einflussreichen Lichttechniker nicht davon ab, Folgendes über das Tageslicht zu behaupten: „Bei seitlicher Befensterung können gehobene Ansprüche an die Beleuchtung, wie sie in der künstlichen Beleuchtung gestellt werden, nicht befriedigt werden“ (H.J. Hentschel, Karlsruhe, 1971). Er sollte später die Leuchtenentwicklung des Marktführers in Deutschland leiten und den zuständigen  Normenausschuss von 1971 bis 1995 führen. In einem Fernsehinterview von 1989 sagte er Folgendes:

Wörtlich: … in Innenräumen kann das Tageslicht nach Quantität und Qualität, d.h. auch in Richtung und Abschirmung, besser durch künstliches Licht nachgebildet werden. Von Farbe redete Hentschel wohl lieber deswegen nicht, weil schon damals längst bekannt war, dass etwas mit der bevorzugten Lichtfarbe nicht stimmen könnte.

Wäre diese Behauptung, man kann das Tageslicht in Innenräumen besser künstlich nachbilden, die Überzeugung einer Person, könnte man getrost zur Tagesordnung übergehen. Die Vorstellung gehört aber eher zur DNA der Welt der künstlichen Beleuchtung. Spätestens mit dem Werk von Luckiesh wurde diese Vorstellung zementiert. Wie das Video zeigt, sogar sehr nachhaltig.

Falsche Vorbilder – Die Sonne und der Himmel

Das Kapitel mit diesem Titel erklärt, warum diese Vorbilder zwar aus der Natur stammen, aber dennoch vermutlich falsch sind. Für den Menschen können natürliche Umgebungen zwar die ideale Umgebung bedeuten. Das können aber nur solche Umgebungen sein, die evolutionstheoretisch die ursprüngliche Umgebung des Menschen sein müssten. Welche diese am wahrscheinlichsten wäre, lässt sich an der Empfindlichkeitskurve des Auges bestimmen. Diese weist ihr Maximum genau dort auf, wo die Pflanzenblätter am meisten Licht reflektieren. Die V(λ)-Kurve ist die Umkehrung der „Chlorophyll-Kurve“, grünes Licht (um 550 nm) wird von Pflanzen kaum absorbiert, sondern reflektiert oder durchgelassen. Deshalb erscheinen uns Blätter grün. Die Evolution hat das menschliche Auge (und das vieler Tiere) so optimiert, dass es dort am empfindlichsten ist, wo die meiste Information in der natürlichen Umgebung verfügbar ist.

Es liegt daher nahe, anzunehmen, dass das „natürliche“ Spektrum des Lichts nicht das des direkten Sonnenlichts ist, und auch nicht das Blau des Himmels. Es wird vom Grün der Flora bestimmt. Hingegen ist das „Tageslicht“ der CIE mit D65 etwa das Licht an einem Juni-Nachmittag in Wien, wo die Zentrale der CIE  sitzt, das mittägliche Nordlicht.

Der Beginn des Spektrums der sichtbaren Strahlung, der Bereich unter 500 nm, enthält die energiereichste Strahlung, die das Auge zum Sehen am schlechtesten verwertet. Dafür sind die Zellen, die das Signal für die innere Uhr herstellen, ipRGCs = intrinsisch photosensitive retinale Ganglienzellen, in diesem Bereich am empfindlichsten. Das kann mit der ursprünglichen Funktion des Melatonin in der Evolutionsgeschichte zusammenhängen, als die Sonnenstrahlung noch eine tödliche Gefahr für jegliches Leben bedeutete.

Bemerkenswerterweise legt man den biologischen Wirkungen des künstlichen Lichts, die neuerdings nicht-visuelle Wirkungen genannt werden, das Tageslichtspektrum D65 zugrunde. So wird dieses Phantom uns noch lange begleiten. Hierfür spricht auch, mit welchen Bildern ein Beratungsinstitut, das ein Marketingskonzept für ein „gesundes“ künstliches Licht generiert hat (HCL), sein Konzept präsentiert.

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Anm.: Da ich die Gleichsetzung von nicht-visuellen Wirkungen des Lichts mit den sog. melanopischen Wirkungen strikt ablehne, habe ich den internationalen Standard ISO/TR 9241-610:2022 Ergonomics of human-system interaction. Impact of light and lighting on users of interactive systems beantragt und geschrieben. Danach übt das Licht über das Auge, die Haut und die Psyche ein großes Spektrum an Wirkungen aus. Diese Wirkungen sind zu einem erheblichen Teil seit den 1940er Jahren durch die Arbeiten von Hollwich, einem deutschen Augenmediziner, bekannt. Sie wurden in den 1980er Jahren durch den schwedischen Psychologen Rikard Küller zusammenfassend betrachtet, der sie NIF (non-image forming) nannte.

Eine Betrachtung solcher Wirkungen ist nur sinnvoll und zulässig, wenn man das gesamte Spektrum der elektromagnetischen Wellen im optischen Bereich betrachtet. Die Lichttechnik besteht darauf, die Betrachtung auf Licht zu beschränken, das ins Auge eintritt und einen Bezug zum Melatoninspiegel aufweist. Die betrachteten Wirkungen beziehen sich auf die Tagesrhythmik des Menschen ohne Einbeziehung längerer biologischer Rhythmen. Dieses Vorgehen halte ich bedenklich, weil niemand die Hintergründe dieser Rhythmen genau kennt. Sie werden von dem Molekül Melatonin gesteuert, das älter ist als alles heute bekannte Leben auf der Erde.

Diesbezügliche Information findet sich in den Beiträgen

Portrait: Melatonin – Archaisch und lebenswichtig
Lichtwirkungen – Vom Augenblick bis ewig

 

In Licht 1/26 berichtet Dr. Alexander Wunsch von einem besonderen “Revival”, der Rückkehr der Glühlampe im LED-Kleid. Es handelt sich um die COB-LEDs (Chip-on-Board). In dem Artikel werden sie als “Glühlampen-LED” bezeichnet. Diese zeichnen sich durch weniger Blau im Spektrum aus als die üblichen LED. Sie erzeugen zusätzlich Nah-IR, auf die es im dem Artikel besonders ankommt.

Wunsch hatte lange, aber vergeblich, gegen das Glühlampenverbot gekämpft. Auch das Ergonomic-Institut war heftig an dem Kampf beteiligt. Es ging nicht um die Aufbewahrung des Erbes von Edison, sondern um das Spektrum, das weder die damals favorisierte Energiesparlampe alias Kompaktleuchtstofflampe noch die LEDs bieten konnte.

Den Inhalt will ich, wie immer bei ähnlichen Artikeln, nicht kommentieren, weil man ihn zusammenhängend lesen muss. Jeder Kommentar kann in die Irre führen. Am Ende dieses Beitrags sind die Überschriften angeführt, die eine Idee von dem Inhalt geben.

Der Beitrag behandelt alle medizinischen Aspekte, die mit der optischen Strahlung zusammenhängen, und präsentiert 12+1 medizinisch-physiologische Gründe für den gesundheitsfördernden Einsatz von Glühlampen-ähnlichem Licht. Dabei sind die visuellen Aspekte nur ein Teil. Hingegen berücksichtigt die Definition des Lichts durch die CIE, die seit 1924 aufrechterhalten wird, nur den aktiven Sehvorgang, also die visuellen Aspekte. Eine Kritik daran findet sich in zahlreichen Beiträgen in meinen Blogs (z.B. hier und da und dort). Auf der Basis dieser Definition wird der sog. Lichtstrom berechnet, der die Basis des Handels mit Lichtprodukten bildet. Seit jeher war die Effizienz der Umwandlung von Energie in den Lichtstrom ein Maß für jede Lichtquelle, die Lichtausbeute.

Daran ist nichts auszusetzen. Ganz im Gegenteil, die Lichttechnik ist dafür zu loben, dass sie die Energieeffizienz zum Maßstab allen Handelns gemacht hat, lange bevor der Begriff populär wurde. Allerdings gilt das nur für die beabsichtigte Wirkung: Helligskeitsempfindung, präzise gesagt Hellempfindung bei Tage. Gleich mit der Entdeckung einer anderen wichtigen Wirkung, der Beeinflussung des circadianen Rhythmus durch Licht, begann man mit einer weiteren Effizienzberechnung. So gibt es seit 2018 zu lichttechnischen Größen eine melanopische. Wer von Leuchtdichte oder Beleuchtungsstärke spricht, muss dazu angeben, ob er die visuelle oder die melanopische meint.

Wie man auch rechnet, bleibt die Infrarotstrahlung auf der Strecke, weil sie zum aktiven Sehen nicht beiträgt. Leuchtmittel, die auch IR erzeugen, werden daher als wenige effizient eingestuft. Diese Denke bleibt nicht auf Leuchtmittel beschränkt. Alle angeblich energieeffizienten Verglasungen, Low E genannt,   schneiden Infrarot ab, allerdings unterschiedlich. Es gibt eben nicht ein Low-E-Glas, sondern deren zwei. Die als Sonnenschutzgläser eingesetzten Spezies halten nahes Infrarot ab, egal ob Sommer oder Winter.

Erzeugt eine LED Infrarot, wird ihre Lichtausbeute kleiner. Laut Wunsch ist ihr Nutzen aber größer, weil der Körper aus verschiedenen Gründen diese Strahlung benötigt. Selbst das Auge benötigt sie – allerdings zum Erholen vom Sehen und nicht zum Sehen.

Übrigens, die LED ist nicht nur eine Technologie, die Licht aus Halbleitern erzeugt statt aus brennenden Materialien oder erwärmten Metallen oder Gasen. Sie hat eine Eigenschaft, die frühere Techniken nicht erreichen konnten: Ein gewünschtes Spektrum statt des Typischen für den Lichterzeugungsprozess zu erzeugen, ist nicht unbedingt mit Energieverlusten verbunden. So musste man über 90% der Energie vernichten, wenn man “Tageslicht” aus dem Licht einer Glühlampe filtern wollte. Wenn man dies mit Leuchtstofflampen erzeugen wollte, war der Verlust zwar nicht derart immens. Aber eine Beleuchtung mit dem sog. Vollspektrumlicht zu erzeugen, kostete immerhin bis 60% mehr Energie bei der gleichen Beleuchtungsstärke. Das gilt für die LED nicht mehr. (zum Artikel)

Website von Alexander Wunsch: DIE KRAFT DES LICHTS

Das unterschätzte Potenzial der “Glühlampen-LEDs”

Evolutionsbiologisches Referenzspektrum

Geringer HEVL-Anteil
Opthalmologische Aspekte
Dermatologische Aspekte
Überexposition in Innenräumen
Vorteil glühlampenähnlicher LEDs
Balance statt Eliminierung

Wiederherstellung von Nahinfrarot

Physiologische Relevanz
Biologische Implikationen

Verbesserte photobiologische Sicherheit
Hormonelle Neutralität
Individuelle Verträglichkeit

Risiken blaunangereicherten Lichts
Klinische Implikationen

Alterbedingte Verträglichkeit
Schärferes Sehen
Hervorragende Farbwiedergabe
Flimmwerfreie Lichtabgabe
Psycho-emotionale Vorteile
Wahre Kosteneffizienz

Fazit

12+1 regulatorische Perspektive