Human Factors in Lighting – alias Ergonomie der Beleuchtung

Wenn man von den Dingen keine Ahnung hat,
gründet man am besten einen Ausschuss
und erlässt eine Verordnung.
Anonymus

Licht und Ergonomie, kurzgefasst

Der vorliegende Beitrag untersucht das Verhältnis von Beleuchtung und Ergonomie unter historischer, fachsystematischer und normativer Perspektive. Er zeigt, dass Beleuchtung trotz ihrer grundlegenden Bedeutung für Arbeit, Gesundheit, Sehleistung und Wohlbefinden in der Ergonomie bislang nur randständig behandelt wurde. Auf der Grundlage von Fachliteratur, Normungsgeschichte und begrifflicher Analyse wird herausgearbeitet, dass die Lichttechnik überwiegend technisch-funktional argumentiert, während zentrale ergonomische Kategorien wie Nutzerorientierung, Accessibility, Architekturbezug und differenzierte Anforderungen menschlicher Arbeit unzureichend berücksichtigt bleiben. Die Analyse von Peter Boyces Human Factors in Lighting verdeutlicht exemplarisch die terminologischen und konzeptionellen Divergenzen zwischen Lichttechnik und Ergonomie. Insgesamt plädiert der Text für eine integrierte, menschenzentrierte und barrierefreie Beleuchtungsplanung, die Tageslicht, Kunstlicht sowie die Heterogenität menschlicher Voraussetzungen gleichermaßen einbezieht.

Human Factors in Lighting – alias Ergonomie der Beleuchtung

Das Buch Genesis 2.0 – Schöpfung der elektrischen Sonne beschreibt unter anderem die Entwicklung der künstlichen Beleuchtung seit der Eiszeit. Über lange Zeit war Beleuchtung vor allem Handwerk; erst in den vergangenen hundert Jahren wurde sie systematisch wissenschaftlich untersucht – mit den im Buch geschilderten Erfolgen, Folgen und Fehlentwicklungen. Aus beruflichen Gründen richte ich den Blick dabei auf die Arbeitswelt: als Lichttechniker mit Interesse an der Beleuchtung selbst und als Ergonom mit Interesse an der Arbeit des Menschen. Diese beiden Begriffe, Arbeit und Beleuchtung, stehen in der Arbeitswelt in enger Beziehung zueinander. So bestimmte einst die Verfügbarkeit von (Tages)Licht den Tagesrhythmus der gesamten Industriegesellschaft. Aber auch nachdem das künstliche Licht ausgereicht hatte, um fast alle Sehaufgaben hinreichend zu unterstützen, bestimmt der Takt der Sonne den Gang des Lebens, auch wenn wir nicht mehr von ihr abhängig sind. Bis auf sehr wenige Ausnahmen ist unser Arbeitsleben von der natürlichen oder von der künstlichen Beleuchtung abhängig. Wie wir mühsam lernen mussten, hängt unsere Arbeitswelt zu einem erheblichen Teil von einem Zusammenspiel der beiden. So wäre zu erwarten, dass sich die Wissenschaft, die sich mit der Arbeit befasst, die Ergonomie, vornehmlich mit Licht und Beleuchtung befasst.

Ergonomie ist keine eng abgegrenzte Einzelwissenschaft. Sie bündelt vielmehr Erkenntnisse verschiedener Disziplinen, wenn konkrete Probleme analysiert oder gelöst werden sollen. Ein klassisches Beispiel ist Alphonse Chapanis, ein Psychologe, der im Zweiten Weltkrieg das Cockpit des B-17-Bombers menschengerechter gestaltete. Er erkannte, dass selbst hervorragend ausgebildete Piloten kurz vor der Landung abstürzten, weil sie die nahezu identischen Hebel für Fahrwerk und Landeklappen verwechselten. Seine Lösung war das Shape Coding: Hebel mit fühlbar unterschiedlichen Formen, etwa als Rad oder Keil. Chapanis‘ Vorstellungen kamen Jahrzehnte später auf den Tisch, als das Kernkraftwerk Three Mile Island havarierte. Eine von Präsident Carter eingesetzte Kommission fand als primäre Ursache des Unfalls ergonomische Gestaltungsmängel heraus.  In dem Bericht der Kommission (Kemeny-Report) nimmt das einst für die militärische Luftfahrt entwickelte Wissen einen breiten Raum ein.

Ebenso prägend wie Chapanis war Lillian Moller Gilbreth, eine der Wegbereiterinnen der Ergonomie. Sie war nicht nur eine der ersten weiblichen Werksingenieurinnen und Organisationspsychologinnen, sondern übertrug Prinzipien der Arbeitsoptimierung auf Bereiche, die zuvor kaum beachtet wurden: Haushalt und Familienorganisation. Auf sie gehen unter anderem der Tretmülleimer, die Fußpedal-Öffnung für Kühlschränke und die Ablagefächer in Kühlschranktüren zurück.

Die Zahl der Menschen, die mit ergonomischen Methoden weit über ihr ursprüngliches Fachgebiet hinaus Erkenntnisse gewonnen haben, ist groß. Mindestens ebenso lang ist die Liste derer, die mit ihrem Fachwissen wesentliche Beiträge zur Gestaltung menschlicher Arbeit geleistet haben. Dazu zählen auch Lichtingenieure. Ihr Wirken hat entscheidend dazu beigetragen, die 24/7-Gesellschaft möglich zu machen – eine Gesellschaft, die nie schläft. Wie Genesis 2.0 – Schöpfung der elektrischen Sonne zeigt, ist künstliches Licht einer der wichtigsten Treiber der Industriegeschichte – mit allen ihren Fortschritten und Schattenseiten.

Wegen dieser fachgebietübergreifenden Bedeutung galten die Regeln für die Beleuchtung, also die ersten Beleuchtungsnormen, als eine Grundnorm, die in allen Bereichen der Wirtschaft galt.

Schattenseiten und offene Fragen

Zu den dunklen Seiten des Lichts zählen Themen, die ich unter Im Zenit und weiter behandle – darunter die globale Lichtverschmutzung. Noch umfangreicher sind jedoch die gesundheitlichen Belastungen, die inzwischen dazu geführt haben, dass Licht und Gesundheit nicht nur ein Buchtitel, sondern ein Dauerthema auf Tagungen sowie in Institutionen und Professuren ist. Führende Chronobiologen forderten 2021 in einem Memorandum sogar eine grundlegende Änderung der Beleuchtungspraxis. Mehr dazu etwa hier: Irren ist menschlich – Künstliches Licht wird gesund – Irgendwann.

Wie wahrscheinlich ist dieses „Irgendwann“? Anders gefragt: Wer hat die besten Voraussetzungen, um künstliches Licht am Arbeitsplatz tatsächlich menschengerecht zu gestalten?

Ergonomen, wer denn sonst?

Wenn in einem Projekt ergonomisches Wissen gefragt ist, sollten Ergonominnen und Ergonomie-Experten eigentlich besonders gut geeignet sein, die relevanten Probleme zu lösen. Umso auffälliger ist ihre tatsächliche Abwesenheit: Im deutschen DIN-Expertenforum, in dem zwischen 2007 und 2022 die einschlägigen Themen zur circadianen Beleuchtung von Stakeholdern diskutiert wurden, war kein Ergonom vertreten. Auch unter den eingeladenen Vortragenden fand sich niemand aus diesem Bereich.

Angesichts des veröffentlichten ergonomischen Wissens zu Licht und Beleuchtung überrascht das kaum. Fast alle Handbücher der Ergonomie enthalten keinen eigenständigen Beitrag zur Beleuchtung. Dasselbe gilt für die Proceedings der Kongresse der IEA (International Ergonomics Association): Sie können bis zu 2000 Beiträge umfassen, ohne dass jemand systematisch über die Beziehung zwischen menschlicher Arbeit und künstlichem Licht berichtet. Es bleibt bemerkenswert, dass eine Disziplin die menschliche Arbeit untersucht, ohne ernsthaft über das Licht nachzudenken.

Experten für Human Factors in der Beleuchtung?

Während die Ergonomie beim Thema Licht weitgehend durch Abwesenheit auffällt, gab es in der Lichttechnik einzelne profilierte Experten, die sich früh mit diesen Fragen befassten. Einer von ihnen war R. G. Hopkinson. Gemeinsam mit John B. Collins veröffentlichte er 1970 das Buch The Ergonomics of Lighting.

Hopkinson trat früh für eine integrierte Lichtplanung ein, die Tages- und Kunstlicht zusammendenkt (Permanent Supplementary Artificial Lighting – PSALI). Trotz seiner fachlichen Autorität setzte sich dieses Konzept hierzulande lange nicht durch. Erst in den letzten Jahren wird die gemeinsame Betrachtung von Tages- und Kunstlicht wieder stärker diskutiert, etwa im Zusammenhang mit den Ideen zum circadianen Licht Weimarer Lichttagen – nachbelichtet.

Fast zeitgleich brachte die CIE den Begriff der integrativen Lichtplanung ins Spiel. Gemeint ist dabei nicht die Verbindung von Tages- und Kunstlicht, sondern die gemeinsame Betrachtung visueller und gesundheitlicher Wirkungen. Die Nähe der Begriffe – integriert und integrativ – wirkt verwirrend; sachlich beschreiben sie indes unterschiedliche Ansätze. Diese dürfen aber nicht unterschiedlich sein, denn bereits die erste Norm für die künstliche Beleuchtung, DIN 5035, Jahrgang 1935, enthielt in ihren Grundsätzen die Gesundheit: „Die künstliche Beleuchtung von Innenräumen muß den Forderungen der Gesundheit und Schönheit entsprechen …“ Es war also vor 90 Jahren bewusst gewesen, dass man künstliches Licht nicht nur aus funktionaler Sicht sehen darf, sondern ebenso unter ästhetischen und gesundheitlichen Gesichtspunkten.

Von Hopkinson blieb vor allem sein Beitrag zum UGR-Konzept (Unified Glare Rating) im Gedächtnis. Mehr dazu hier: Blendung – Was ich schon immer wusste und nie nachfragen wollte. Nur zwei Jahre nach dem Erscheinen seines Buches zur Ergonomie der Beleuchtung verabschiedete sich der zuständige deutsche Normenausschuss jedoch vom Tageslicht: Künstliche Allgemeinbeleuchtung wurde zur Norm – die Sonne blieb außen vor.

Zur nachfolgenden Generation britischer Lichttechniker gehört Peter Boyce. Sein Buch Human Factors in Lighting zählt zu den interessantesten Werken der Fachliteratur. Es erschien erstmals 1981 und wurde seither zweimal überarbeitet. Boyce verbrachte den Großteil seiner Laufbahn in der Beleuchtungsforschung: von 1966 bis 1990 am Forschungszentrum des Electricity Council in Capenhurst, England, und von 1990 bis 2004 als Leiter des Bereichs Human Factors am Lighting Research Center des Rensselaer Polytechnic Institute in New York.

Seine Forschungsschwerpunkte umfassten unter anderem visuelle Ermüdung, den Einfluss des Alters auf die Sehleistung, Sehprobleme bei der Arbeit am Bildschirm, Farbunterscheidung, Not- und Sicherheitsbeleuchtung, Sehkomfort, circadiane Effekte, Sicherheitswahrnehmung und Beleuchtung beim Autofahren. Von 2008 bis 2020 war Boyce zudem Chefredakteur der Fachzeitschrift Lighting Research and Technology, dem führenden internationalen Peer-Review-Journal der Branche. Für Lichtplaner, Forschende, Ergonomen und Ingenieure ist diese Zeitschrift eine zentrale Referenz des wissenschaftlich gesicherten Stands der Technik.

Gerade deshalb ist Boyces Buch so relevant: Mangels eigener Aktivitäten der Ergonomie könnte es die Lücke zwischen Lichttechnik und Arbeitswelt schließen. Das liegt nahe, weil der Autor über viele Jahre eine der renommiertesten Forschungsgruppen für Human Factors in der Lichttechnik leitete.

Etwa diesem Ruf entsprechend darf man das Buch sehen. Wie ich bereits mehrfach angeführt habe, gibt es im Bereich Ergonomie kaum Interesse an Themen aus der Beleuchtung, obwohl sich die Ergonomie so definiert: „Ergonomie (oder Human Factors) ist die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit dem Verständnis von Interaktionen zwischen Menschen und anderen Elementen eines Systems befasst, und der Berufszweig, der Theorie, Prinzipien, Daten und Methoden zur Gestaltung anwendet, um das menschliche Wohlbefinden und die Leistung des Gesamtsystems zu optimieren.“ (IEA International Ergonomics Association) Sie verfolgt zwei Kernziele:

  1. Optimierung des menschlichen Wohlbefindens (Gesundheit, Sicherheit, Komfort und Lebensqualität).
  2. Optimierung der Leistung des Gesamtsystems (Effizienz, Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit und Fehlerfreiheit).

Da die Ergonomie keine klassische Disziplin ist wie z.B. Physik oder Chemie, bündelt sie Wissen aus vielen Disziplinen oder sie erzeugt diese interdisziplinär, so entstand z.B. aus Computertechnik und Psychologie das Konzept Usability in der Ergonomie. Etwas weitergehend wurde User Experience (UX) aus Computertechnik, Psychologie und Architektur (Vitruvsche Grundsätze) entwickelt.

Um die Inhalte der dritten Ausgabe von Human Factors in Lighting zu überblicken, genügte mir ein Blick ins Inhaltsverzeichnis nicht. Ein Inhaltsverzeichnis zeigt vor allem die Ordnung, die ein Autor seinem Stoff gibt. Für einen anderen Zugang nutzte ich daher Data Mining: die Auswertung der Häufigkeit wichtiger Fachbegriffe, ihres Fehlens und ihrer typischen Kombinationen – etwa, ob Ermüdung häufig zusammen mit Blendung erscheint.

Welche Begriffe kommen in dem Buch Human Factors in Lighting mit 611 Seiten Text und 55 Seiten Literaturverzeichnis (ca. 1250 Literaturstellen) am häufigsten vor? „Lighting“ (= Beleuchtung) ist das häufigste Wort.[1] Wenig überraschend, denn das Buch handelt von Beleuchtungstechnik. Aber bereits das dritthäufigste Wort im Buch ließ mich zweifeln, denn der Begriff Leuchtdichte, der in dem Buch 1034 Mal auftaucht (1,55-mal pro Seite), ist außerhalb der Lichttechnik niemandem ein Begriff. Selbst notorisch neugierige Leser ergonomischer Literatur können sich kaum einen Reim darauf machen, wenn das Wort fast 2-mal auf jeder Seite auftaucht. Da Boyce keine Anstalten macht, den Begriff zu erklären oder gar zu definieren, wird der geneigte Leser zwar häufig über den stolpern, allzu schlau werden kann er aber nicht. (Anm.: Da der Begriff Leuchtdichte eine enorme Bedeutung hat, habe ich ihn in dem Buch ausführlich kommentiert: Ein unmöglicher Umgang mit der wichtigsten Größe – Leuchtdichte).

Lichttechnischer Begriff und Häufigkeit Ergonomischer Begriff und Häufigkeit
Wort Gesamt Pro Seite Wort Gesamt Pro Seite
Beleuchtung 3988 6,99 Ermüdung 27 0,04
Beleuchtungsstärke 1234 1,95 Lesbarkeit 10 0,02
Leuchtdichte 1034 1,55 User 39 0,06
Lampe 1036 1,55 User Experience 0 0,00
Leuchte 698 1,05 Architektur 6 0,01
Blendung 589 0,88 Human Factors 3 0,00
Sehleistung 183 0,28 Ergonomie 1 0,00

Die Beleuchtungsstärke (fast 2 Erscheinungen auf jeder Seite) ist nur bei den Lichtnormen häufiger auf jeder Seite zu sehen. Wenn die Ergonomen dahintergucken wollen, was der Begriff in der Praxis bedeutet, kriegen sie graue Haare, weil kaum ein Fachbegriff derart häufig in irreführender Weise eingesetzt wird. Oder der Autor behandelt gerade diesen Aspekt und erklärt dem Leser, was die Beleuchtungsstärke im Labor bedeutet, was sie in den Normen bedeuten soll und was ein Lichtdesigner daraus macht. Boyce tut es nicht. Er muss davon ausgehen, dass jeder Leser seines Buches weiß, was die Beleuchtungsstärke ist. Dabei kann man bei genauem Hinsehen feststellen, dass kaum eine Größe mehr Verwirrung verursacht als die Beleuchtungsstärke (s. z.B. Beleuchtungsstärke – Grundgröße oder Irreführung? ).

Nun zu den Begriffen, die nicht so häufig auftauchen, wie man es erwartet hätte. Da überraschen die Wörter „Human Factors“ (3-mal) und Ergonomie (1-mal). Sie sind laut IEA etwa Synonyme, die laut Titel der Hauptgegenstand des Buches sind. Man muss sie unter den 1.659.095 Anschlägen des Buchs (die Gesamtzahl im Urtext der Bibel ist ca. 1.740.000 Buchstaben) sehr lange suchen. Und wenn man sie denn findet, fehlt der Kontext: Das Kürzel IEA kommt in dem Buch nur als International Energy Agency vor, während die internationale Organisation, die sich mit der Ergonomie befasst, vollends fehlt. Dafür wird die CIE, der Internationale Verband der Lichttechnischen Gesellschaften, 438-mal angeführt. Auch IESNA (alias IES = Illuminating Engineering Society) wird zu häufig erwähnt.

Wo bleiben die Begriffe, wegen denen man Beleuchtungsnormen schreibt: „Dieses Dokument legt Beleuchtungsanforderungen für Menschen an Arbeitsplätzen in Innenräumen fest, die den Anforderungen an den Sehkomfort und die Sehleistung von Personen mit normalem oder auf normalkorrigiertem Sehvermögen entsprechen.“ (Geltungsbereich von DIN EN 12464-1). Sehkomfort scheint durch Blendung ersetzt zu werden. Aber die Sehleistung (181-mal präsent) scheint unwichtig, Gesundheit wird kaum erwähnt, obwohl ein ganzes Kapitel zu Licht und Gesundheit gewidmet ist. Ermüdung liegt ganz außen vor (27-mal). Sehkomfort scheint voll durch Blendung ersetzt zu werden, was zwar den lichttechnischen Gepflogenheiten entspricht, aber nicht den ergonomischen.

Die Themen, zu denen ich über Jahrzehnte Forschung treiben musste, um bessere Bedingungen für die Arbeitenden zu normen, so auch Lesbarkeit von Bildschirmen (10-mal) oder Glanz auf Sehobjekten (14-mal) kommen in dem Buch so gut wie nicht vor.

Von fundamentaler Bedeutung für die Ergonomie der Beleuchtung ist die Anpassung an die Architektur. Denn Architektur ohne Beleuchtung ist ebenso wenig denkbar wie eine Beleuchtung, die keinen Bezug zu der Architektur hat. Die Architektur wird in dem Buch nur 6-mal erwähnt.

Bleibt noch zu erwähnen, dass der Begriff Benutzer (bzw. User) aus der Ergonomie vollständig fehlt. Was dieser von der Beleuchtung hält (Akzeptanz), scheint nebensächlich. User Experience, ein modernes Zauberwort für die Erfahrungen mit der Umwelt und Technik, das sich aus den Vitruvschen Prinzipien der Architektur ableitet, wird nicht einmal angedeutet.

Die Wortwolke der meistbenutzten Begriffe in diesem Buch sieht nicht überraschenderweise wie folgt aus:

Peter Boyce behandelt in seinem Buch viele Aspekte, die zum Bereich Ergonomie gehören. Das von ihm benutzte Vokabular unterscheidet sich aber sehr stark von dem ergonomischen Wortschatz. Dies hat mit Sicherheit dazu beigetragen, dass eine Verständigung zwischen den beiden Disziplinen ausgeblieben ist. Während dies die Praktiker, die sich mit der Arbeit beschäftigen, nicht direkt berührt, stellt das inkompatible Vokabular zwischen dem Bereich der Arbeitsorganisation, dem Arbeitsschutz und der Beleuchtungstechnik ein großes Hindernis dar. Das gilt selbst für grundlegende Begriffe wie  task (= Arbeitsaufgabe) oder Arbeitsplatz. So werden die Anforderungen an die Beleuchtung von Arbeitsstätten (DIN EN 12464-1) nicht an den Begriff „Arbeitsplatz“ gebunden, wie er in der Arbeitsstättenverordnung definiert ist, sondern für einen „Bereich der Sehaufgabe oder Tätigkeit”. Was der „Bereich der Sehaufgabe“ ist, wird niemand in dieser Norm erklärt bekommen. Der Begriff sollte aber in einer der angegebenen Quellen definiert sein: „Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach EN 12665, EN 17037 und die folgenden Begriffe.“ In EN 12665:2024, wo er hingehört hätte, ist er nicht zu finden. Dafür wird in EN 12464-1 der „Bereich der Tätigkeit” definiert, er ist „Bereich, der eine oder mehrere Sehaufgaben enthält“.

Der Tod einer Norm zur visuellen Ergonomie

Wäre die Angelegenheit der Beziehungen zwischen Beleuchtung und Ergonomie auf ein mangelndes Verständnis eines Autors beschränkt oder auf ein Buch, das offensichtlich nicht seinem Titel gerecht wird, könnte man hoffen, dass andere es besser machen. Der Autor Peter Boyce hat aber mehr bewirkt. Er ist verantwortlich dafür, dass aus einer Norm zur visuellen Ergonomie (ISO 8995 Principles of visual ergonomics — The lighting of indoor work systems ((Prinzipien der visuellen Ergonomie — Die Beleuchtung von Innenräumen/-arbeitssystemen)) eine Beleuchtungsnorm wie jede andere entstanden ist (ISO/CIE 8995-1 Light and lighting — Lighting of work places).

Die Fassung von ISO 8995 von 1989 unterschied sich in ihrer Herangehensweise grundlegend von rein technischen, installationsorientierten Dokumenten jener Zeit. Sie stellte den arbeitenden Menschen und dessen Sehkomfort in den Mittelpunkt:

  • Abkehr von reiner Quantität: Statt nur starre “Lux-Zahlen” (Beleuchtungsstärken) vorzugeben, definierte die Norm erstmals die physikalischen Parameter, die die visuelle Leistungsfähigkeit (Visual Performance) direkt beeinflussen.
  • Drei-Säulen-Modell des Sehkomforts: Sie legte fest, dass ein akzeptables visuelles Umfeld ein ausgewogenes Verhältnis aus drei Faktoren erfordert:
    1. Visueller Komfort: Das Wohlbefinden der Beschäftigten (Vermeidung von Müdigkeit und Kopfschmerzen).
    2. Visuelle Leistung: Die Fähigkeit, Sehaufgaben auch unter Zeitdruck oder bei geringem Kontrast schnell und fehlerfrei auszuführen.
    3. Sicherheit: Das rechtzeitige Erkennen von Gefahren im Raum.

Ihre Prinzipien zeigt das folgende Bild:

Peter Boyce schrieb diese Norm im Alleingang um und machte daraus eine Ansammlung großer Tabellen mit Werten für Beleuchtungsstärken für Hunderte Arbeitsplatztypen nach der Vorlage der DIN 5035-2. Er übersah dabei, dass die Norm DIN 5035 auch einen Teil 1 hatte, der die Gütekriterien der Beleuchtung seit 1935 gepflegt hatte. Das Ergebnis, ISO/CIE 8995-1:2001, erschien im Jahr 2001 und wurde nirgendwo angewendet. Der zuständige Ergonomie-Ausschuss (ISO/TC 159/SC 5 Ergonomics of the physical environment) distanzierte sich von dem Vorhaben. Daher wurde die Norm nur noch als CIE S 008/E vermarktet. Auch im Jahr 2026 gehört die Norm ISO 8995-1 nicht zu den Normen von ISO/TC 159/SC 5. Seine Beschäftigung mit Licht und Beleuchtung wurde 2001 beendet.

Nach rund 20 Jahren entschied sich die CIE für eine Revision der Norm, die nunmehr als globale Beleuchtungsnorm ISO/CIE 8995-1:2025 Light and Lighting – Lighting of workplaces  vorliegt. Wer diese Norm benutzen soll, ist nicht klar. Klar ist hingegen: In Deutschland (DIN), Österreich (ÖNORM), der Schweiz (SN) und den anderen 30+ Ländern des Europäischen Komitees für Normung (CEN) wird die ISO 8995-1 nicht als nationale Norm ausgegeben. In den USA und Kanada werden ISO-Normen im Alltag seltener direkt angewendet. Dort greift die Praxis primär auf die Standards und Empfehlungen der IES (Illuminating Engineering Society) zurück. So haben Vertreter von bestimmten Industriestaaten eine Norm für die Beleuchtung von Arbeitsplätzen in unbeteiligten Ländern produziert, die keine Ahnung von ihrem Glück haben.

Über den Sinn bzw. den Unsinn globaler Beleuchtungsnormen habe ich mich klar positioniert (s. z.B. Globale Normen für Licht – Gnadenlos global. Vor einer Standardisierung der Beleuchtung über Länder- und Kulturgrenzen hinweg hatte ein guter Freund, der ehemalige Präsident der LiTG, Prof. Gall gewarnt. Nicht etwa leise, sondern vor der größten Versammlung von Fachleuten in Europa. Er kannte sich nicht nur auf dem Fachgebiet sehr gut aus, sondern auch in der gesamten Geschichte des Fachs. So hat er mit Zitaten von früheren Kollegen wie Lax, 1928, Arndt, 1938, Köhler 1952, Hentschel, 1975, Kramer 1998, belegt, warum es Sinn macht. am Althergebrachten zu bleiben, was gar nicht alt klingt. Normen und Richtlinien zur Lichttechnik zu internationalisieren macht Sinn, dasselbe mit Regeln zu Beleuchtung zu betreiben, ist eher Wahnsinn. Als feiner Mensch hat Gall dies nicht so brutal ausgedrückt, aber ziemlich deutlich gesagt. Deswegen hänge ich sein Papier aus dem Jahr 2003 an: “Chancen und Risiken internationaler Vereinheitlichung von Beleuchtungsnormen”. Aufruf hier.

Warum Gall und ich die Regelung der Beleuchtung von lokaler Bedeutung halten, lässt sich damit erklären, dass man das Tageslicht und das Kunstlicht gemeinsam betrachten sollte (integrierte Beleuchtungsplanung). Die DIN EN 12464-1 lädt dazu ausdrücklich ein: „Die Beleuchtung kann durch Tageslicht, künstliche Beleuchtung oder eine Kombination aus beidem erfolgen.“ (DIN EN 12464-1:2021, Anwendungsbereich). Wenn das kein Lippenbekenntnis ist, müssten Lichtplaner auf aller Welt in der Lage sein, Tageslichtverhältnisse vom hohen Norden (Nordnorwegen, über 2 Monate Nacht, vornehmlicher Tageslichteinfall fast horizontal) bis zu den Tropen angemessen zu berücksichtigen.  Wie die Erfahrung lehrt, ist das allein in Deutschland schwierig. In Flensburg steht die Sonne zur Sonnenwende knapp 1,5 Stunden länger über dem Horizont als in München (ca. 17 Stunden und 20 Minuten im Vergleich zu gut 16 Stunden). Mittags im Sommer steht die Sonne in München rund 6 Grad höher am Himmel als in Flensburg. Das Licht ist dadurch intensiver, direkter und die solare Einstrahlung (Globalstrahlung) ist höher.

Barrierefreiheit – Die große Unbekannte

Die Ergonomie musste sich von der großen Politik ein Thema aufdrücken lassen, deren Ursprünge nicht in der Technik oder der Wissenschaft liegen: Barrierefreiheit bzw. Zugänglichkeit. Da die deutschen Begriffe häufig missverstanden werden, benutze ich lieber den amerikanischen Begriff Accessibility.

Die Idee stammt aus der Bürgerrechtsbewegung und entstand aus dem Bestreben, alle öffentlichen Gebäude zugänglich für alle zu machen. Nach relativ kurzer Zeit wurde die Idee auf alle Lebensbereiche ausgedehnt, die für ein Individuum relevant sind, so auch auf öffentliche Kommunikationssysteme, Software, Telefonzellen u.ä. Der Erfinder des WWW, Tim Berners Lee, wendet die Idee auf das Internet an und strebt an, dass jedes Individuum ungeachtet seiner Herkunft und Klasse in die Lage gebracht werden müsse, zu kommunizieren, d.h. zu lesen und zu veröffentlichen. Tim Berners Lee lässt es nicht beim Denken bewenden. Er gründete 1994 das World Wide Web Consortium (kurz W3C), das die Politik des Internets bis heute fest in der Hand hält.

Die Ergonomie nimmt den Auftrag Accessibility seit mindestens einem Vierteljahrhundert sehr ernst. Weder Arbeitsplätze noch Arbeitsmittel noch Software dürfen genormt werden, ohne dass Aspekte der Accessibility berücksichtigt werden. Dabei geht die Ergonomie viel weiter als die Gesetzgebung, die als Adressaten nur die Behinderten im gesetzlichen Sinne kennt. In der Ergonomie hingegen sollen alle berücksichtigt werden, die permanent oder zeitweilig nicht alle ihre Sinne, Fähigkeiten und Fertigkeiten einsetzen können. So wird z.B. ein Chirurg, der in seinen Händen ein Skalpell hält, ähnlich behandelt wie einer, der keine Hände hat, wenn es um die Bedienung einer Software geht. Im Vordergrund steht das Individuum und nicht der „normale“ Mensch unter „üblichen“ Bedingungen. Hingegen gelten die Festlegungen in lichttechnischen Normen für normalsichtige Menschen und übliche Sehbedingungen, was das auch immer heißen mag.

Wie die Vorstellung der Accessibility Technik ändern kann, kann man am Beispiel der Dimensionierung der Arbeitsplätze sehen. Nachdem die Dimensionierung lange Zeit für den „durchschnittlichen“ Benutzer vorgenommen wurde, führte die Ergonomie vor Jahrzehnten das Prinzip ein, dass 90% der Benutzer berücksichtigt werden müssen. In traditionellen Normen (wie Teilen der DIN EN ISO 7250 oder älteren ergonomischen Leitfäden) wurden Arbeitsplätze meist für die Spanne vom 5. Perzentil der Frauen bis zum 95. Perzentil der Männer ausgelegt. Damit deckte man formal 90 % der Gesamtpopulation ab. So wollte man sichern, dass jeder an jedes Element herankommt und niemand sich stößt, oder stecken bleibt.

Was mit den zu kleinen Frauen und den zu großen Männern geschah, war ihnen überlassen. Wenn der Betrachtungsgegenstand der Arbeitstisch war, hatten die zu kleinen Frauen den Bodenkontakt verloren, die zu großen Männer mussten sich unter den Tisch klemmen, so gut es ging. Am schlimmsten war es, wenn mehrere Maße nicht stimmten. So waren einst die Bürotische oben zu niedrig für große Menschen, ihr Beinraum endete in Kniehöhe. Wenn darauf ein Computer stand, dessen Bildschirm zu niedrig angebracht war und die Tastatur zu hoch, wurde die Arbeit zu einer wahren Herausforderung.

Die Situation ist nicht fiktiv ausgedacht, sondern am gleichen Arbeitsplatz fotografiert worden. Die Frau auf der linken Bildhälfte war ca. 1,65 m hoch, der Mann ihr gegenüber über 1,85 m.

Da die beiden Personen nicht einmal extrem unterschiedlich waren, muss ein Konzept, das (fast) alle denkbaren Menschen abdeckt, radikal ausfallen. Von dieser Vorstellung ausgehend, habe ich die Anforderungen an die Dimensionierung von Arbeitsplätzen und Arbeitsmitteln in einer Norm generalisiert. Das Konzept heißt Fit auf Englisch und liest sich so:

Der Begriff Anpassung (Fit)  bezieht sich darauf, inwieweit Möbel und Ausstattungsgegenstände (z. B. Arbeitsstühle, Arbeitsflächen, Bildschirme, Eingabegeräte) den individuellen Bedürfnissen der Nutzer gerecht werden. 

Eine gute Anpassung ist für die vorgesehene Nutzergruppe erforderlich, einschließlich Nutzern, die sich Arbeitsplätze teilen, und Nutzern mit besonderen Bedürfnissen.”

Nutzer mit besonderen Bedürfnissen sind behinderte Menschen. Durch deren Mitberücksichtigung werden Designer verpflichtet, für alle Menschen zu gestalten. Da es allerdings häufig nicht möglich sein wird, das Prinzip uneingeschränkt umzusetzen, wird in einer getrennten Norm dargestellt, wie man erkennen kann, welcher Prozentsatz der Menschen nicht berücksichtigt werden kann. Für diese muss man Ersatzmaßnahmen realisieren.

Das Prinzip wurde zuletzt in der Norm DIN EN ISO 9241-500:2018 Ergonomische Grundsätze zur Gestaltung und Beurteilung der Benutzungsumgebung festgelegt. Es wurde von den nordamerikanischen Möbelherstellern als einziger Grundsatz für ihre Büromöbelnormen übernommen. Die erste Normung des Prinzips war im Jahr 1998 erfolgt.

Die allgemeine Regel für alle ergonomischen Gestaltungen hört auf den Namen Design for All . Design for All (Design für alle) ist ein gestalterisches Konzept, dessen Ziel es ist, Produkte, Dienstleistungen, Gebäude und Umgebungen so zu entwerfen, dass sie von möglichst allen Menschen ohne zusätzliche Anpassung oder Barrieren genutzt werden können.

Es ist eng verwandt mit Begriffen wie Universal Design (universelles Design) oder inklusives Design und ist ein zentraler Baustein der Barrierefreiheit.

Ein ähnliches Konzept fehlt in der Lichttechnik vollständig, obwohl in dieser Disziplin sehr früh festgestellt wurde, dass der Bedarf der Individuen enorm unterschiedlich ist. Das älteste Dokument, das mir vorliegt, stammt aus den 1960er Jahren:

Es zeigt, dass eine relative Mehrheit etwa 1000 lx als richtig bewertet. Aber die Präferenzen reichen von 100 lx bis 10.000 lx. Welchen Wert man davon auch auswählt, wird nach diesem Bild eine mehr oder weniger große Gruppe die gewählte Beleuchtungsstärke für zu dunkel oder zu hell halten.

Mit ähnlichen Daten arbeitet man auch heute z.B. bei der Klimatisierung von Gebäuden. Aber anders als die Klimatechnik, hat die Lichttechnik aus der Praxis der letzten Jahrzehnte nicht gelernt. So hieß es 1979 “Die Zuordnung eines bestimmten Wertes der Nennbeleuchtungsstärke zu einer Sehaufgabe bezieht sich auf normalsichtige Personen.“ (DIN 5035-1:1979 4.1. Nennbeleuchtungsstärke). Dabei hatte im Juli 1953 in der gleichen Norm gestanden: „Mit zunehmendem Lebensalter nimmt die Sehleistung ab, so daß höhere Beleuchtungsstärken notwendig sein können.“ Weitere 10 Jahre später sagt die gleiche Norm dazu: „Bei steigendem Lebensalter nimmt die Sehleistung ab. Für ältere Menschen sind deshalb höhere Beleuchtungsstärken bis zum doppelten Betrag der angeführten Werte erforderlich.“ (DIN 5035, Entwurf Juni 1962, Grundlagen der Beleuchtung mit künstlichem Licht). Die heute gültige Beleuchtungsnorm (DIN EN 12464-1:2020) grenzt ihren Anwendungsbereich fast wortgleich ein: “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.” Allerdings gelten die Anforderungen nur beschränkt: „Die Werte gelten für übliche Sehbedingungen.“

Die in jeder Ausgabe der Norm DIN 5035-1 enthaltene Bemerkung über ältere Menschen beweist nur eins: Die Beleuchtungsnorm war nur für jüngere Menschen gemacht. Die musste nicht nur jung sein, sondern auch normalsichtig, was das auch immer bedeuten mag. Es war ja nicht nur so, dass die Norm Beleuchtungsstärke für jüngere Arbeitnehmer empfahl, sondern auch die benutzte Größe, die Beleuchtungsstärke, war einst mit jüngeren Probanden bestimmt worden.

Wenn man für deutsche Arbeitnehmer eine Norm für die Beleuchtung des Arbeitsplatzes macht, müssen alle zwischen 14 (Azubi) und 67 Jahren (angehender Rentner) konzeptionell berücksichtigt werden. Eine Differenzierung sollte erst dann erfolgen, wenn spezifische Anforderungen vorliegen. Eine Norm für junge normalsichtige Personen zu schreiben, ist im Zeitalter von Accessibility schlicht unzulässig.

Dass das Vorgehen in der Lichttechnik über Jahrzehnte falsch gewesen ist, beweist die neue Festlegung der „melanopischen“ Beleuchtungsstärke, die altersabhängig ist. Der Grund für die Änderung liegt nicht in der Berücksichtigung von circadianen Effekten, er war schon immer vorhanden.

Genauso falsch war die Festlegung der Anforderungen an die Beleuchtung nach einer fiktiven „Sehaufgabe“ in Arbeitsbereichen, deren Größe von einer kleinen Zelle bis hin zu Fußballfeldern reichen kann. Dass die Individuen, die in solchen Bereichen arbeiten, sehr unterschiedliche Bedürfnisse haben, was das Sehen angeht, war ja hinlänglich lange bekannt, wie ich durch die Texte der Normen aus vielen Jahrzehnten belegt habe.

Ergonomie der Beleuchtung – Ein Fazit

Zusammenfassend kann ich ein sehr negatives Fazit ziehen:

  • Fachleute, die sich mit der Gestaltung von Arbeit und Arbeitsstätten befassen, die Belastung der Beschäftigten untersuchen bzw. beurteilen, sind nicht im Geringsten an Beleuchtung interessiert.
  • In einem fundamental wichtigen Buch eines der renommiertesten Lichttechniker, das vorgibt, sich mit Human Factors, also Ergonomie, zu befassen, lassen sich keine Spuren ergonomischen Wissens nachweisen.
  • Lichttechniker normen Beleuchtung global für alle Arbeitsstätten, obwohl ihre Normen aus dem eigenen Land große Probleme aufwerfen.
  • Der Lichttechnik fehlt der Begriff Accessibility vollständig, obwohl dies zu den Menschenrechten zählt: Barrierefreiheit (Accessibility) ist im Rahmen der Vereinten Nationen kein bloßer Fürsorgedienst, sondern ein völkerrechtlich verbrieftes Menschenrecht. Sie bildet das grundlegende Fundament der UN-Behindertenrechtskonvention (UN-BRK), um Menschen mit Behinderungen eine unabhängige Lebensführung und gleichberechtigte Teilhabe in der Gesellschaft zu garantieren.

Wer dennoch globale lichttechnische Normen veröffentlicht, sollte sich keine Illusionen über die Erfolgschancen machen.  

[1] Die angegebenen Zahlen wurden zuletzt mit Voyant Tools  ermittelt. Da PDFs häufig Satzfehler enthalten (es fehlen häufig Leerstellen oder nicht vorgesehene Leerstellen tauchen mitten in einem Wort auf, können sich die Zahlen merklich unterscheiden, wenn man andere Tools benutzt.

 

 

Der längste Kampf des deutschen Angestellten – Ein Plätzchen an der Sonne

Wer im Sturm nicht umkehrt,
dem gehört am Ende der Horizont.

Anonymus

Kampf um ein Plätzchen an der Sonne, kurzgefasst

Der Beitrag zeichnet die Geschichte eines leisen, über Jahrzehnte geführten Kampfes nach: den Kampf um den Platz am Fenster im Büro. Was zunächst wie eine Frage der Bequemlichkeit oder Gewohnheit erscheint, erweist sich bei näherer Betrachtung als Ausdruck grundlegender menschlicher Bedürfnisse. Fenster sind weit mehr als bauliche Elemente oder Lichtquellen – sie verbinden den Menschen mit der Außenwelt, geben Orientierung im Tagesverlauf und verhindern das Gefühl des Eingeschlossenseins.

Anhand persönlicher Erfahrungen, wissenschaftlicher Studien und rechtlicher Entwicklungen zeige ich, dass Beschäftigte intuitiv jene Arbeitsplätze bevorzugen, die ihnen Nähe zum Tageslicht und zur Außenwelt bieten. Bemerkenswert ist dabei, dass diese Präferenz selbst dann bestehen bleibt, wenn objektive Nachteile wie Blendung oder ungünstige physikalische Bedingungen auftreten. Die Ursache liegt offenbar in tiefergehenden psychischen und physiologischen Wirkungen des Tageslichts, insbesondere in seinem Einfluss auf Wohlbefinden, Ermüdung und die innere Uhr des Menschen.

Gleichzeitig beschreibt der Beitrag die wiederkehrenden Versuche von Technik, Architektur und Arbeitsorganisation, den Menschen vom Fenster zu entkoppeln – sei es durch fensterferne Bildschirmarbeitsplätze, Großraumbüros oder flexible, aber eher entmenschlichte Raumkonzepte. Diese Ansätze scheitern langfristig an der Realität menschlicher Bedürfnisse.

So wird der „stille Kampf“ um den Fensterplatz zu einem Sinnbild für eine grundlegende Erkenntnis: Gute Arbeitsbedingungen lassen sich nicht allein technisch oder ökonomisch definieren. Die Sichtverbindung nach außen ist kein Luxus, sondern ein zentraler Bestandteil menschengerechter Arbeit – und letztlich ein Schlüssel zu Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Würde im Arbeitsalltag.

Wer mit einem Raumkonzept dagegen handeln will, muss mächtige Vorteile bieten, damit seine Rechnung aufgeht. Bislang hat es allerdings nicht geklappt. So waren fensterlose Gebäude, sogar unterirdisch, Ende der 1920er Jahre für realistisch gehalten worden. In den 2020er Jahren haben Neubauten nicht einmal eine Fensterbrüstung.
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Der längste Kampf des deutschen Angestellten – Ein Plätzchen an der Sonne

Prolog

Im Jahr 1969 wurde ich, wie jeder andere Student der Lichttechnik auch, an einem Tag von Professor Helwig gebeten, für meine Abschlussprüfung Platz zu nehmen. Wie immer stand er vor einem Tisch, der am Fenster seines Arbeitszimmers platziert war, und sagte: “Nehmen Sie bitte lichttechnisch günstig Platz.”  Da ich das Prozedere von anderen Kommilitonen kannte, gehorchte ich scheinbar und setzte mich auf der rechten Tischseite nieder. Die Augen des Professors wurden schmaler, und er wollte etwas unwirsch einwerfen. Da sagte der Beisitzer lächelnd: “Herr Professor, der Kandidat ist Linkshänder.” Die Welt war wieder in Ordnung.

Oder auch nicht. Denn wenn zwei Personen arbeitsmäßig günstig zusammensitzen, also die Tische Kopf-an-Kopf, dann sitzt einer lichttechnisch falsch. Aber das kennt man, wenn man seine Jahre in einem Büro verbracht hat.

Ob man glaubt oder nicht, die Sitzordnung gilt heute noch. Wenn zwei Angestellte gebeten werden, sich in einem Doppelzimmer einen Arbeitsplatz auszusuchen, nimmt der erste den linken Tisch von der Tür aus gesehen, auch wenn die Richtung des Tageslichts nicht mehr so wichtig ist wie einst, als man alles mit der Hand schrieb.

Der rechte Tisch ist immer weniger begehrt als der linke. Als es noch drei Tische gab, von denen der dritte quer zu den beiden anderen stand, war dieser immer dem Underdog der drei vorbehalten. In den letzten Jahren dieser Zeiten wollte niemand mehr dort sitzen. Deswegen platzierte man den Azubi dort. Dieser hatte zwar die beste Aussicht, genoss diese aber nie, weil sie mit einer mehr oder weniger starken Blendung verbunden war.

In modernen Büros ist dieser Tisch fast immer verschwunden. In unzähligen Bürohäusern in Deutschland, in Dänemark oder in den Niederlanden werden die Bürotische wie hier angeordnet.

Welche Rolle spielt das Fenster in einem Büro?

Hoher Besuch in Deutschland – Ein Gast von der Building Research Station

Während die Lichttechnik wie die Architektur Ende der 1960er Jahre noch fleißig an der Idee fensterloser Räume arbeitete, haben einige versucht, die Rolle des Fensters zu ermitteln, um sie aufzuwerten. Hierzu gehörte die britische Building Research Station (ursprünglich Building Research Board, heute BRE = Building Research Establishment ). Von dort kam kein geringerer als Jimmy Longmore zu uns, die rechte Hand des R.G. Hopkinson, der sich der nachhaltigen Gestaltung von Bauten gewidmet hatte. Die Rolle der beiden kann man in voller Länge in einer Festschrift zum 60. Jahrestag von The Bartlett Institute for Environmental Design and Engineering (IEDE) lesen (hier Jimmy Longmore pdf). Insbesondere Hopkinson wollte Licht, Architektur und Human Factors (Ergonomie) in der Gebäudegestaltung integrieren. Das humane Gebäude sozusagen.

Von BRE stammt z.B. BREEAM  (Building Research Establishment Environmental Assessment Method). BREEAM wurde entwickelt, um die Umweltleistung von Gebäuden zu bewerten und zu verbessern, und gilt weithin als das weltweit älteste System seiner Art.

Als Jimmy Longmore bei uns weilte, standen in Berlin drei Projekte im Vordergrund. Das zunächst Wichtigste war die Erforschung des Konzepts STEB alias Ständige Tageslichtergänzungbeleuchtung, wie man viel später erkannte. Daraus ist zum einen eine Dissertation geworden (Die ständige  Tageslichtergänzungsbeleuchtung - Eine experimentelle Untersuchung ihrer psychophysiologischen Grundlagen).  Zum anderen haben der Doktorand, Geord Roessler, und der Doktorvater, Prof. Jürgen Krochmann, es geschafft, die Bedeutung des Fensters in eine gesetzliche Bestimmung zu bringen.

Die besagte Bestimmung ist die Vorschrift 7.1 in der Arbeitsstättenverordnung von 1975. Sie steht unter Beleuchtung an erster Stelle:

„§ 7 Beleuchtung

  • Arbeits-, Pausen-, Bereitschafts-, Liege- und Sanitätsräume müssen eine Sichtverbindung nach außen haben.“

Welche Bedeutung diese Vorschrift hat, stellte z.B. das BVerwG am 31.01.1997 fest: Das Gericht stellte klar, dass der Blick nach draußen kein ästhetischer Luxus ist, sondern eine elementare gesundheitliche Notwendigkeit. Die Sichtverbindung erfüllt demnach zwei Zwecke:

Gegen die Zerstörung des Gefühls des Eingeschlossenseins: Die Sichtverbindung verhindert psychische Belastungen, die durch das visuelle Isolieren von der Umwelt entstehen (Klausur-Effekt).

Orientierung in Raum und Zeit: Der Beschäftigte muss die Möglichkeit haben, das Tagesgeschehen, die Witterung, den Wechsel von Tag und Nacht sowie die Umgebung optisch mitzuvollziehen.

Das BVerwG stellte also klar, dass eine Sichtverbindung nach außen ein grundlegendes psychologisches Bedürfnis von Arbeitnehmern (Vermeiden des Gefühls der Eingeschlossenheit = Klausureffekt) erfüllt. Eine wichtige Rolle des Fensters war damit juristisch quasi endgültig festgeschrieben, auch wenn nicht alle Stakeholder daran hielten, darunter ein Arbeitsminister von Bundeskanzler Schröder. Das ist eine andere Geschichte, die weiter unten erzählt wird.

Warum sollen Gebäude bestimmte Abstände zueinander halten?

Das zweite damals anhängige Projekt behandelte die Frage nach den Mindestabstandsflächen zwischen Gebäuden. Der exakte Titel der Veröffentlichung (erschienen 1976/1978) lautet: „Forderungen an Abstandsflächen und Fenster im Hinblick auf Kommunikation und Privatheit“ (H. Klingenberg / M. Seidl)  Das Projekt von Klingenberg und Seidl war bahnbrechend, weil es die rein technischen Berechnungsmodelle um sozialpsychologische und ergonomische Kriterien erweiterte. Sie untersuchten Abstandsflächen und Fensterabstände konsequent aus der Nutzerspektive. Dabei galt das Fenster als Schnittstelle für „Kommunikation“: Der Mensch hat nach Ansicht der Forschenden ein natürliches Bedürfnis nach visueller Teilhabe an der Außenwelt (Sichtverbindung, Wahrnehmung von Wetter, Straßenleben und Umwelt). Sind Gebäude zu nah oder barriereartig voreinander platziert, wird diese Kommunikationsachse zur Umwelt psychologisch blockiert. Nicht ohne Grund haben sich solche Gebäudekomplexe nach wenigen Jahren zu sozialen Brennpunkten entwickelt.

Das Interessante an diesem Projekt war, dass die Probanden die Bedeutung des Fensters für die Kommunikation nicht offen akzeptieren wollten. Nach ihrer Meinung würden insbesondere bei der Arbeit nur faule Zeitgenossen „die ganze Zeit aus dem Fenster gucken.“ Die Forschenden mussten einen Trick verwenden, um die wahre Meinung zu ermitteln. Dazu haben sie die Probanden die Bedeutung des Fensters einmal aus der Sicht eines fleißigen Mitarbeiters beurteilen lassen, der seine Arbeitszeit ständig  mit Arbeit verbringt. Im Kontrast dazu urteilte man das Fenster aus der Sicht eines Hallodri, der nichts Besseres zu tun hat, als ständig die Gegend zu betrachten.

Durch diese beiden Arbeiten wurde nachgewiesen, dass die Rolle des Fensters, wie sie auch in der Arbeitsstättenverordnung anerkannt wurde, durch keine andere physikalische Einrichtung übernommen werden kann. Diese Rolle des Fensters bildet bis heute einen wichtigen Gegenstand in der Lichtforschung und auch im Gesundheitswesen. (Mehr siehe Wunden, die Licht heilt und Wunden, die Licht heilt – zusammengefasst. Wenn manche Leute euphorisch meinen, Licht sei Medizin, kann man nur ergänzen, Medizin ohne Nebenwirkungen.

Hoher Besuch aus dem Norden

Dieser Besuch kam aus Flensburg, der nördlichsten Stadt Deutschlands. Dort waren in den 1970ern zwei besondere Institutionen zu Hause, Versandhaus Beate Uhse und die Verkehrssünderkartei alias Fahreignungsregister in Amtshochdeutsch. Die wurde vom Kraftfahrt-Bundesamt (KBA) in Flensburg geführt. Da beide zu den zuallererst computerisierten Institutionen Deutschlands gehörten, hatten wir dort die Arbeitsplätze untersucht und einige wichtige Empfehlungen gegeben. Der alleinige Grund des hohen Besuchs hatte aber nichts mit dem Computer zu tun, sondern mit den Fenstern. In den Ecken des Großraumbüros gab es damals keine Möglichkeit, die Reflexionen des Tageslichts auf dem Bildschirm zu vermeiden, es sei denn, man macht die Ecken lichtdicht. Genau das hatten wir empfohlen.

Die Delegation umfasste 10 Personen, zu denen ein Vertreter der Amtsleitung, zwei Personalräte, der Organisator und auch der Architekt angehörten. Die Besucher drucksten herum, weil sie ihre wahre Meinung nicht klar ausdrücken wollten: So ein Mist, was Sie da empfehlen! Der Vertreter der Amtsleitung drückte sich lieber so aus: „Bei uns beginnt ein neuer Mitarbeiter die Karriere genau in der Mitte des Großraumbüros. In den ersten Jahren bewegt sich sein Arbeitsplatz in die Richtung der nächsten Fensterfront. Wenn er dort angekommen ist, hat er erst die halbe Strecke hinter sich. Jetzt geht es weiter in die Ecke. Da, wo Sie das Licht wegnehmen wollen.“

Die Reise hat sich für alle Beteiligten  gelohnt. Ich war dabei, eine Norm zu formulieren, die die Empfehlung mit den lichtdichten Eckfenstern für alle festzimmern sollte. Stattdessen habe ich lieber Dinge genormt, die die Bildschirme vom Licht unabhängiger machen sollten. Dies ist zwar bis heute nicht vollständig gelungen. Aber ich konnte immerhin meine Büroarbeit unter der Sonne der Ägäis beim Segeln mit einem iPad erledigen. Kein kleiner Erfolg, wenn man bedenkt, dass in den 1970ern Arbeitsmediziner alle Computerräume verdunkeln wollten.

Ein Computerpionier wundert sich – seine Mitarbeitenden auch

Da die Bestimmungen von Normen zur Bildschirmarbeit nicht nur Erfahrungen wie oben entsprechend festgelegt wurden, sondern auch den Interessen der „Wirtschaft“ entsprechen sollten, drückten die Computerhersteller durch, dass man Bildschirme mit Stellwänden schützen sollte. Außerdem könnte man sie doch irgendwo anders aufstellen, wo es kein Tageslicht gibt. So kamen fiktive Anordnungen wie unten in das Regelwerk. So etwa dieses Bild der Firma Nixdorf, das eine „optimale“ Anordnung von Arbeitsplätzen in einem Büro vorgeben sollte. Niemand sah etwas Optimales an dieser Anordnung außer dem Computerhersteller, der damit den Weg zeigen wollte, wie man seine Geräte in Tageslichträumen benutzt – weit weg vom Tageslicht. Die ersten zwei Reihen waren mit Schreibtischen besetzt, die aus meiner Sicht aber über kurz oder lang Geschichte werden würden.

Nicht viel anders sah der Vorschlag einer anderen Computerfirma aus. Da diese auch noch Leuchten baute, die einen geringeren Abstand zueinander haben mussten, sind die nach hinten verbannten Computerarbeitsplätze auch noch verkleinert worden.

Das so hübsch aussehende obere Bild zeigt die Folgen einer Schmalspurdenke, sobald man sich ein paar Gedanken macht.  Da der Abstand zwischen zwei Leuchtenreihen etwa 2,40 m bis 3,00 m misst, werden Arbeitsplätze mit Bildschirm in mindestens 7 m bis 9,5 m vom Fenster angeordnet. Solche Büros sind aber recht selten. Die gab es eigentlich nur in Großraumbüros, die aber in ihrer Glanzzeit nur etwa 5% aller Büroarbeitsplätze aufnahmen.

Realistischer sind Raumtiefen unter 7 m. Genau solche Räume waren für das Projekt SUPRENUM (Superrechner für numerische Anwendungen, 1985 - 1990) von Prof. Wolfgang Giloi vorgesehen. Suprenum-1 war für kurze Zeit sogar das leistungsfähigste massiv parallele Rechnersystem der Welt. (mehr unter SUPRENUM) Aber auch der wurde von Menschen entwickelt, die Probleme mit ihren Bildschirmen hatten. So ließ sich der Arbeitgeber von zwei Professoren für Lichttechnik aus Berlin beraten. Diese hatten das oben abgebildete Büro im Hinterkopf und passten die Sache der Raumtiefe von 6,5 m an. So sollten etwa 2 m vom Fenster entfernt eine Reihe Stellwände aufgestellt werden, weil es bei SUPRENUM keine Arbeitsplätze ohne Bildschirm gab. Die Arbeitsplätze sollten hinter diesen Stellwänden aufgestellt werden. Die ersten zwei Meter eines Raums vollkommen frei?

Obwohl die drei Professoren miteinander gut bekannt waren, weil sie aus der gleichen Fakultät stammten, wollte Herr Giloi die Lösung nicht akzeptieren. Sie kam ihm irgendwie komisch vor. So wandte sich sein Betriebsrat an uns. Bei einem Lokaltermin erklärte ich allen Beteiligten den Sachverhalt und auch meine Erfahrung, die ich mir selber nicht genau erklären konnte: Fast alle Menschen bauten ihren Arbeitsplatz bei maximal 2 m vom Fenster auf, wenn es physikalisch möglich war. Das war auch bei Arbeitsräumen der Fall, die keinen Sonnenschutz hatten. Und sie leisteten nicht weniger als andere, die gut lichtgeschützt arbeiteten. Vor allem: Sie beklagten weniger Probleme als andere. Allerdings waren die Probleme auch ohne Messgerät erfassbar: Die Bildschirme hatten kaum Kontrast und waren voller Spiegelungen.

Ich konnte damals keine wissenschaftlich belegten Erkenntnisse allgemeiner Art vorweisen. Aber wenige Jahre später hat diese unser Projekt Licht und Gesundheit geliefert. Unabhängig von der gestellten Frage, ob ein Mitarbeitender sich über Wärme, Lärm oder Licht beklagt oder über allgemeines Unwohlsein, und auch unabhängig von der Art der Arbeit, Schreibtischarbeit, Schreibarbeit oder Bildschirmarbeit, ergab sich etwa der gleiche Verlauf von Beschwerden in Abhängigkeit von der Entfernung des Arbeitsplatzes vom nächsten Fenster.

Bei diesem Projekt wurde eine repräsentative Stichprobe von 1000 deutschen Büromitarbeitenden nach ihren Arbeitsumständen (Raumgröße, Beleuchtung, Arbeitsweise u.ä.) befragt. Sie sollten zudem beurteilen, welche Arbeitsbedingungen sie regelmäßig beeinträchtigen (Lärm, räumliche Verhältnisse, zu warme oder zu kühle Temperaturen, zu viel oder zu wenig Tageslicht etc.) (Fragebogen download hier)

Entscheidend für die Belastung der Mitarbeitenden war die Entfernung ihres Arbeitsplatzes vom nächsten Fenster, wie das folgende Bild beispielhaft zeigt. (1 = gar nicht, 2= kaum, 3= mäßig 4 = stark)

Die räumlichen Verhältnisse wirken sich demnach immer negativer aus, je weiter der Arbeitsplatz vom nächsten Fenster entfernt steht. Dies gilt erstaunlicherweise auch dann, wenn die physikalischen Fakten dem entgegenstehen. So müssten die nahe am Fenster sitzenden Personen durch kühle Temperaturen (Winter) wie auch durch zu warme Temperaturen (Sommer) stärker gestört werden als die Personen, die weiter weg vom Fenster arbeiten. Das Gegenteil ist aber der Fall. Auch die Akustik müsste schlechter beurteilt werden, weil es näher am Fenster mehr Außenlärm gibt. Auch die Quellen im Büro müssten stärker stören, weil die Fenster schallhart sind, was man mit akustischen Messungen belegen kann.

Die Frage nach der Störung durch zu kühle Temperaturen wird wie folgt beantwortet:

Dies widerspricht dem tatsächlichen Temperaturgefälle in den meisten Räumen. Aber die Bewertung zu hoher Temperaturen ist erst recht widersprüchlich:

Die Bewertung ist praktisch unabhängig von der Raumtiefe, während man in der Praxis sogar erstaunlich hohe Temperaturen am Fenster messen konnte, weil damals rund ein Viertel der Arbeitsplätze keinen Sonnenschutz hatten.

Ein entscheidendes Indiz war die Bewertung von Tageslicht, zu viel oder zu wenig. Die Bewertung von Störungen durch zu wenig Tageslicht fällt etwa erwartungsgemäß aus.

Hingegen wäre zu erwarten, dass man direkt am Fenster zu viel Tageslicht eher zu beklagen hätte. Das ist aber nicht der Fall. Zudem liegen die Bewertungen zwischen „gar nicht“ und „kaum“

Es ist denkbar, dass Menschen widrige Umstände gerne ertragen, wenn sie darin auch Positives sehen. Das wohl schlagkräftigste Argument ist die Arbeit. Sie belastet, sie macht krank oder gar tot, dennoch ist keine Arbeit schlimmer als eine stark belastende Arbeit. Allerdings lassen sich Belastungsfolgen nicht vermeiden. So müsste die Sehbelastung am Fenster geringer ausfallen als in der Raumtiefe, weil die Aussicht auch mit einer Blendung verbunden ist. In den Beurteilungen war dies aber nicht zu erkennen.

Wenn man durch widrige Sehverhältnisse dennoch keine Sehbeschwerden bekommen will, können sich diese in der Ermüdung niederschlagen. Und hier kam die große Überraschung:

Unabhängig von der Arbeit empfinden die Mitarbeitenden die gleiche geringste Ermüdung am Fenster. Das war die Antwort auf die Frage von Prof. Giloi gewesen. Wenn man sich die Daten genauer anguckt, kann man weitere Aussagen treffen. So unterschieden sich die Bewertungen der Mitarbeitenden mit und ohne Bildschirm am Fenster kaum, aber in der Raumtiefe. So nehmen bei den Computerarbeitern die Sehbeschwerden mit der Entfernung vom Fenster nicht ab, sondern zu. Und das stärker als bei den Mitarbeitenden ohne Bildschirm.

Insgesamt spielte ein Zuviel an Tageslicht bei dem Projekt Licht und Gesundheit die geringste Rolle von allen abgefragten Umweltbedingungen.

Allerdings muss man sich eine besondere Erklärung ausdenken, wieso sich Menschen durch Umweltbedingungen dort am wenigsten gestört fühlen, wo diese physikalisch gemessen am ungünstigsten sind. Diese haben wir im Jahr 1990 auf die möglichen Auswirkungen des Tageslichts auf die circadiane Rhythmik der Mitarbeitenden geschoben, weil alle anderen Erklärungen nicht halfen.

So postulierten wir, dass die unerwarteten Bewertungen nicht durch physikalische Umstände erklärt werden können, sondern eher durch eine Stärkung des Menschen durch bessere circadiane Rhythmik in der Nähe von Fenstern: „Als zweifelsfrei nachgewiesen und anerkannt kann man jedoch die Erkenntnisse über die Steuerung des menschlichen Organismus durch das Tageslicht bezeichnen.“[1] Diese Erkenntnis stand nicht nur in der ersten Ausgabe des Forschungsberichts „Licht und Gesundheit“ von 1990, sondern als Hypothese in dem Antrag zu einem gleichnamigen Forschungsprojekt des Bundesministers für Arbeit und Sozialordnung in 1978.

Wahrnehmung der Probleme mit den Bildschirmen in der Praxis

Die Jahre zwischen 1974 und 1990 waren geprägt von Diskussionen über die Computerisierung. Es gab weltweit Tausende von Studien zu Augenbelastungen in Ländern von Norwegen bis Neuseeland. In Deutschland hat sich selbst das Bundesarbeitsministerium um das Thema gekümmert. Unsere Studie Anpassung von Bildschirmarbeitsplätzen an die physische und psychische Funktionsweise des Menschen[2] verkaufte sich wie Belletristik. Ein darauf aufbauendes Buch wurde international zum Bestseller und wurde in vier Sprachen übersetzt.[3] Bei den Gewerkschaften gehörte das Thema zu den Highlights.

Welche Spuren mag das alles in der Praxis hinterlassen haben? Würden die Argumente mit den Sehbedingungen in der Praxis ins Gewicht fallen, müsste man feststellen können, dass Bildschirmarbeitsplätze möglichst weit entfernt von Fenstern aufgestellt werden. Ein Blick auf die Verteilung der deutschen Büroarbeitsplätze in der Entfernung vom Fenster zeigt, dass dies keinerlei Bedeutung gehabt hat.

Eine Kurve zeigt die Verteilung der Arbeitsplätze mit Bildschirm in Bezug auf das Fenster, die andere gilt für Schreibtische. Nirgendwo sind Unterschiede feststellbar. Dieses Bild zeigt aber auch etwas noch Überraschenderes: Etwa 70% der Büroarbeitsplätze befanden sich zum Zeitpunkt der Befragung in  etwa 2 m Entfernung vom nächsten Fenster.

Ein Bürohaus wird unvermietbar

Dass die Bedeutung der Kommunikation mit der Außenwelt recht schnell in der Praxis angekommen war, habe ich durch einen Prozess gelernt, bei dem ich Anfang 1990 zum Gutachter berufen wurde. Es ging um die Klage eines Unternehmerehepaars gegen einen Architekten, der für dieses ein Bürohaus in Stuttgart bauen sollte. Wegen der Aussagen in Licht und Gesundheit wäre meine Einschätzung entscheidend gewesen, weil die juristischen Mittel ausgeschöpft waren. Die Bauherren hatten zum Abschluss der Arbeiten am Rohbau Immobilienmakler eingeladen, die das Gebäude vermieten sollten. Diese hatten nach einem kurzen Blick in den Rohbau gesagt, dieses Gebäude ließe sich nicht vermieten.

Der Grund war die Höhe der Fensterbrüstung, die nach Meinung der Makler zu hoch war. Der Architekt legte aber ein Gutachten von einem Institut für Arbeitssicherheit vor, wonach eine sichere Brüstung so hoch sein müsste, wie der Architekt sie geplant hatte. Für Arbeitsstätten schreibt eine Arbeitsstättenregel (heute ASR 2.1, in 1990 ASR 12/1-3 Schutz gegen Absturz und herabfallende Gegenstände) bei einer Absturzhöhe bis 12 Meter ist meist eine Umwehrung von 100 cm vor. Über 12 Meter sind es 110 cm. Auch 1990 galt: „Die Umwehrungen müssen mindestens 1,00 m hoch sein. Bei einer Absturzhöhe von mehr als 12 m muss die Höhe der Umwehrung mindestens 1,10 m betragen.“

War die Klage also gegenstandslos? Ich suchte nach vergleichbaren Klagen gegen Architekten und fand heraus, dass solche Klagen nicht existierten. Wenn zum Thema Fensterbrüstung eine Klage eingereicht worden war, dann meist von der Gewerbeaufsicht wegen zu niedriger Brüstungshöhe, aber nie umgekehrt. Wie kann es sein, dass der Staat beim Arbeitsschutz von einer Brüstung von 1,10 m ausgeht und Immobilienmakler ein Haus mit einer sicheren Gestaltung für unvermietbar halten?

Die Antwort gibt meine Vorstellung von einem stillen langen Kampf um ein Plätzchen an der Sonne. Man kann sie auch verstehen, wenn man sich alte Gebäudefassaden aus den 1960ern mit den späteren vergleicht: Fensterbrüstungen sind verzichtbar. Es bedarf aber bestimmter Verfahren in der Glasherstellung. Der echte Verzicht auf die klassische Fensterbrüstung im Wohnungs- und Verwaltungsbau begann in den 1920er Jahren. Architekten der Moderne und des Bauhauses (wie Le Corbusier, Ludwig Mies van der Rohe oder Walter Gropius) revolutionierten die Konstruktion von Gebäuden. Anstatt dass die Außenwand das gesamte Gewicht des Hauses tragen musste, übernahm nun ein Skelett aus Stahl oder Stahlbeton die Traglast. Die Fassade wurde zur "Vorhangfassade" (Curtain Wall). Sie war nur noch eine raumabschließende Hülle. Da die Wand unter dem Fenster keine statische Funktion mehr hatte, konnte die Brüstung komplett entfallen. Obwohl die Architektur der Moderne die Brüstung theoretisch schon in den 1920er Jahren abgeschafft hatte, blieb das bodentiefe Fenster im normalen Wohnungsbau lange Zeit die Ausnahme. Das hatte rein praktische Gründe: Die Scheiben waren extrem teuer, optisch oft noch leicht verzerrt und energetisch eine Katastrophe (Einfachverglasung führte zu enormem Wärmeverlust und Zugluft). Seit den 1990er und 2000er Jahren erlauben es moderne Mehrscheiben-Isolierverglasungen (Wärmeschutzglas), Häuser mit riesigen Glasflächen ohne Brüstung zu bauen, ohne dass die Räume im Winter auskühlen oder im Sommer überhitzen.

Man muss nur noch die Wirkung der fehlenden Brüstung als Absturzsicherung ersetzen, z.B. durch Sicherheitsglas.

Die Entwicklung war Mitte der 1990er-Jahre so weit gediehen, dass ein Haus mit einer „klassischen“ Brüstung als Büro nicht mehr vermietbar geworden war.

Weg mit der Sichtverbindung – Ein Minister dereguliert den Arbeitsschutz

Die Vorschrift bezüglich der Sichtverbindung fiel im Jahr 2004 der Deregulierung des Arbeitsschutzes zum Opfer. Der damalige Wirtschaftsminister Wolfgang Clement, der sich als „Super-Minister“ auch das Ressort Arbeitsministerium, angeeignet hatte, wollte die Arbeitsstättenverordnung „deregulieren“, was nach der damaligen Auffassung eine Modernisierung bedeutete. Die Aktion war Teil der damaligen "Initiative Bürokratieabbau" der rot-grünen Bundesregierung (unter dem Stichwort Moderne Staatstätigkeit und Verwaltung). Das Ziel war es, das starre, detailverliebte Ordnungsrecht der alten ArbStättV von 1975 zu zertrümmern und durch ein flexibles, europarechtlich harmonisiertes System zu ersetzen. Die ArbStättV 2004 hat diese konkreten Zahlen fast vollständig gestrichen. Standen genaue Maße und Verbote direkt im Gesetzestext, wurden nur noch abstrakte Schutzziele formuliert. Im Gesetz stand plötzlich nur noch, dass Arbeitsräume „eine ausreichende Grundfläche und eine ausreichende lichte Höhe“ aufweisen müssen oder dass Fenster „sicher zu öffnen“ sein müssen. Wie der Arbeitgeber das anstellt, blieb ihm überlassen.[4]

Ein solches Vorgehen ist immer zu begrüßen, wenn es mehrere Lösungen zu einem Problem geben kann, die man aus betrieblicher Sicht unterschiedlich bewerten kann. So musste z.B. die Bewegungsfläche am Arbeitsplatz früher mindestens 1,5 m² messen und an keiner Stelle weniger als 1 m breit sein. In der Version von 2004 heißt es:
(1) Die freie unverstellte Fläche am Arbeitsplatz muss so bemessen sein, dass sich die Beschäftigten bei ihrer Tätigkeit ungehindert bewegen können.

(2) Ist dies nicht möglich, muss den Beschäftigten in der Nähe des Arbeitsplatzes eine andere ausreichend große Bewegungsfläche zur Verfügung stehen.

Das hört sich nach einer großen Freiheit für Betriebe an, war aber nicht, weil die einst im Gesetz vorgeschriebenen Größen ein Minimum waren. Hätte ein Betrieb die neue Vorschrift sinngemäß gelesen und sich die neuen „Maße“ der Mitarbeitenden angeschaut, hätte man die Bewegungsfläche vergrößern müssen, weil die Menschen in Deutschland zwischen 1975 und 2004 sowohl in der Höhe als auch in der Breite „gewachsen“ sind.

Völlig versagt hat das Konzept bezüglich der Sichtverbindung, bei der es, wie oben dargestellt, an Alternativen mangelt. Dennoch verschwand sie aus der ArbStättV. Allerdings nicht ohne Spuren: Die Überschrift lautete 2004: 3.4 Beleuchtung und Sichtverbindung.

Noch bevor die ArbStättV in Kraft trat, begannen die Arbeitsschützer (Technische Aufsichtsbeamte von Berufsgenossenschaften, Mitarbeitende von Gewerbeaufsichten) damit, gegen den Wegfall der Vorschrift zu arbeiten. Nach gängiger Meinung hätte dies ohnehin keine Bedeutung, weil die Erkenntnis eine gesicherte arbeitswissenschaftliche Erkenntnis sei. Solches Wissen muss nicht in einer Vorschrift stecken und ist relevant per Gesetz (Betriebsverfassungsgesetz). Zudem gibt es noch den Begriff Stand der Baukunst, dessen Wurzeln in die Gründungszeit Preußens reichen. Selbst wenn eine relevante Erkenntnis nirgendwo fixiert vorliegt, gilt der Stand der Baukunst.

Am Ende schafften es die Anhänger der Sichtverbindung nach außen, dass erstens die Vorschrift wieder in die ArbStättV kam (2016) und zweitens die zuständige Arbeitsstättenrichtlinie ASR A3.4 revidiert und umbenannt wurde. Ich war glücklich darüber, in dem zuständigen Ausschuss mitzuarbeiten.

Über die Ausschussarbeit darf ich verständlicherweise nicht berichten, aber über die späteren Ereignisse, die öffentlich geworden sind. Die Arbeitgeber haben ihre Vertreter, die das Konzept mitgetragen hatten, abgelehnt, um die Wiedereinführung der Sichtverbindung zu blockieren. Die Blockade hätte sich allerdings zu einem Rohrkrepierer entwickelt, denn die Vorschrift war schon gültig, nur die ASR nicht, die zahlreiche Ausnahmen von der Vorschrift rechtfertigte. Die Aussicht, solche Ausnahmen vor ordentlichen Gerichten diskutieren lassen zu müssen, schien nicht gerade aussichtsreich.

Was die ASR A3.4 anders macht als ihre Vorgänger, ist, dass sie die gesamte Erfahrung seit 1975 in einem klaren Grundsatz ausdrückt: „(1) Die Sichtverbindung nach außen ermöglicht den visuellen Kontakt zur Umwelt. Sie unterstützt die positiven Wirkungen des Tageslichts am Arbeitsplatz und dient der Erhaltung der physischen und psychischen Gesundheit. Die Verbindung zur Außenwelt durch eine Sicht in die Umgebung ermöglicht das Erleben des Tagesablaufs und der Witterung und vermindert das Gefühl, im Raum eingeschlossen zu sein.”

Zudem enthält die ASR Ausgleichsmaßnahmen bei einer unzureichenden Sichtverbindung, statt diese zu akzeptieren, wenn sie unabwendbar ist. D.h., wenn eine Sichtverbindung nicht realisiert werden kann, muss der Arbeitgeber die negativen Folgen minimieren. Zur Minderung der negativen Folgen des Fehlens der Sichtverbindung können folgende Maßnahmen dienen. Beispielhafte Aufzählung in Abhängigkeit der Tätigkeit:

  1. Begrenzung des Aufenthalts in dem betroffenen Raum,
  2. Aufgabenwechsel mit Aufgaben in Arbeitsräumen mit Sichtverbindung nach außen oder im Freien,
  3. Tageslicht (z. B. durch Oberlichter, wenn Fenster nicht möglich sind),
  4. regelmäßige Erholungszeiten in Räumen mit Sichtverbindung nach außen oder im Freien,
  5. Kantinen mit Sichtverbindung nach außen, oder
  6. Pausengestaltung in Räumen mit Sichtverbindung ins Freie oder im Freien.

Dieser Teil des von mir erläuterten Kampfes dauerte von 2004 bis Mai 2023. In diesem Zeitraum sind mir fast nur Fachleute begegnet, die sich positiv um die Sichtverbindung kümmerten. Die einzigen, die etwas dagegen zu haben schienen, waren anonyme Funktionäre der Arbeitgeberschaft, jedoch keine Arbeitgeber selbst.

Was ist mit Tageslicht?

Neben der Sichtverbindung spielen die Fenster eine Rolle bei der Versorgung mit Tageslicht. Allerdings nicht allzu perfekt. Denn in Innenräumen kann man nur maximal 10% der draußen herrschenden Beleuchtungsstärke realisieren, ohne dass die Räume aus thermischen Gründen unbewohnbar werden. Die in der ArbStättV festgeschriebene Vorschrift von ausreichendem Tageslicht wird erreicht, wenn am Arbeitsplatz ein Tageslichtquotient größer als 2 %, bei Dachoberlichtern größer als 4 % erreicht wird.

Wenn eine Arbeit eine Beleuchtungsstärke[5] von 100 lx erfordert, muss es draußen 5000 lx herrschen. An einem üblichen Novembertag in Hamburg wird dieser Wert etwa 4 bis 5 Stunden zu Beginn des Monats erreicht. Gegen Ende November kann man die Werte für etwa 2 Stunden erreichen. An vielen Tagen überhaupt nicht.

Man kann nicht von der Hand weisen, dass Fenster eine wichtige Rolle in der Tageslichtversorgung hatten, die im Zeitalter der Leuchtstofflampe eigentlich nicht mehr relevant sein soll. Der führende Sehphysiologe der Zeit, Prof. Schober[6] hatte im Jahr 1961 geschrieben: „Erst die Einführung der Leuchtstofflampen hat es ermöglicht, zwei alte Wünsche der Technik zu erfüllen, nämlich die Arbeit in fensterlosen und genau klimatisierten Räumen auf der einen Seite und die von der Tageszeit unabhängige kontinuierliche Maschinenarbeit auf der anderen Seite.“

Die Frage hier war allerdings nicht so eindeutig zu beantworten, ob diese Rolle zu 100% von der künstlichen Beleuchtung übernommen werden kann. Die besagte Rolle spielen die Fenster seit Jahrtausenden. So wurden einst Burgen mit Erkern gebaut, damit der Buchhalter möglichst lange Licht hatte. Und die Bürohäuser des 19. Jahrhunderts hatten über 6 Meter hohe Räume, damit das Tageslicht möglichst weit hineinkommt. Das Tageslicht hatte also immer auch eine funktionelle Rolle als Beleuchtung gespielt. Ob ihm weitere Rollen zukamen, musste man nicht diskutieren.

Genau die beiden Aspekte, Geschosshöhen und Abstandsflächen, sind entscheidend für den Städtebau. Deswegen hörte die Architektur gerne von den Vorstellungen eines Matthew Luckiesh, der zwar das gesunde Licht des Tages pries, aber nur um zu behaupten, dass sein Licht es noch besser könne. (Mehr unter Auftritt Matthew Luckiesh – Von der Überlegenheit der elektrischen Sonne). In den USA war man bereits 1930 der Meinung, man könne auf Fenster verzichten und besser mit Licht und Luft versorgte unterirdische Siedlungen bauen. In Deutschland hatten allerdings führende Architekten und Sozialreformer zum einen für Vorschriften gesorgt, die eine Tageslichtversorgung sicherstellten (Landesbauordnungen) und andererseits auch Häuser, Siedlungen oder Schrebergärten gebaut, die auf Tageslicht beruhten. (mehr unter Meanwhile in Old Germany …)

Während die Technikgläubigen fensterlose Hochhäuser oder gar Schulen bauten, ging die aus London stammende Gartenstadtidee wie ein Lauffeuer um die Welt. Somit war die Frage des Tageslichts für die Städtebauer beantwortet. Für Nicht-Wohngebäude allerdings nicht. Denn es schien wirtschaftlich zu sein, wenn man möglichst viele Menschen auf möglichst kleinem Raum einpferchte. Ein ikonisches Bild aus einem alten Film von King Vidor zeigt die eine Seite der Lösung: All die Menschen, die man im Bild sieht, arbeiten an gleichen Tischen an derselben Arbeit. Die zweite Seite kann man in anderen Filmen erleben, bei denen ein erfolgreicher Mensch aus einem solchen Raum aufsteigt. Er bekommt ein Büro mit einem Fenster (so z.B. in Das Appartement)

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Das Missverhältnis, das in diesen Bildern offensichtlich wird, ließ die Facility Manager nicht kalt. So entstand die sog. Plastiketage nach Tom DeMarco[7], die „gerechte“ Lösung. In vielen modernen Bürohäusern der USA besteht die gesamte Fensterfront des Hauses aus einem Gang. Die Arbeitsplätze sind in sog. Cubicles untergebracht, die nach oben hin offen sind. So sieht man keinen Kollegen, bekommt aber den Lärm von allen mit.

Gerechtigkeit ist also, wenn niemand mehr das Tageslicht wahrnehmen kann. Die deutschen Architekten hatten keine Chance, diese Idee auch nur zu probieren. Bei uns wurde stattdessen ein „soziales“ System eingeführt, das das Gegenteil von dem oben abgebildeten Massenbüro in einer Bürolandschaft bewirken sollte. Das deutsche Großraumbüro war ein Sozialexperiment, mit dem man die Hierarchie in der Bürowelt abbauen wollte. Dummerweise war „man“ ein Büromöbelhersteller[8] und kein Architekt. (Mehr zur Historie hier.)

Was die Architektur aus der Idee gemacht hat, zeigt ein Diagramm aus dem Buch des damals erfolgreichsten Bürohausarchitekts[9], das rund zwei Jahrzehnte als Lehrbuch für Architekten kursierte:

Einzelzimmer für Kreative, Großraumbüro für repetitive Arbeit. Indes wollten die Insassen von diesen Räumen kaum den sozialen Aspekt anerkennen, was man angesichts solcher Bilder wie unten sehr gut verstehen kann:

Solche Gebäude mussten, dank einer Sondergenehmigung, keine Fenster haben. Wenn sie doch welche hatten, kann man deren Wirkung nach dem unteren Bild abschätzen:

Das Bild zeigt den Rohbau eines Mittelstufenzentrums, das den deutschen Schulbau revolutionieren sollte. Die Berliner Schulen erlebten den Kampf um das Tageslicht, den die Angestellten still und leise führten, in voller Lautstärke. Eltern und Kinder protestierten öffentlich. Viele der Schulgebäude mussten noch vor dem Bezug entkernt werden. (Mehr hier)

Die in diesem Abschnitt dargestellten Raumformen haben nie Akzeptanz gefunden außer bei bestimmten Architekten. So hat eine vom Bundesminister für Arbeit und Sozialordnung beauftragte Studie zur Humanisierung des Großraumbüros mit einem fatalen Statement geendet: „Großraumbüros sind nicht humanisierbar.“ Das ist das Ergebnis einer Studie vom TÜV Rheinland, die 1981 für einen vorläufigen Baustopp für solche Räume sorgte. (mehr zu der Studie und zu ihren Folgen  unter Gleiches Licht für Alle – Ein unglückliches Erbe der 1930er Jahre)

Das vernichtende Urteil „nicht humanisierbar“ für das Großraumbüro allgemein wurde vom TÜV Rheinland als Ergebnis einer Studie gefällt, die eigentlich Wege zu deren Humanisierung aufzeigen sollte. Die Studie, bei der ich mit Prof. Albert Armbruster als Gutachter tätig war, hatte zunächst in nur einem Gebäude stattgefunden. Die Gutachter verlangten, dass die Forschenden mehr Gebäude untersuchen sollten, um ihre Befunde generalisieren zu dürfen. Diesem Wunsch wurde entsprochen. Das Ergebnis nach weiteren untersuchten 6 Gebäuden war aber kaum unterschiedlich, weil sie alle ein Konzept befolgt hatten, das von dem der Erfinder abwich.

In der Folge stellte die Staatsekretärin Anke Fuchs vom Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung die Studie in einer Pressekonferenz vor. Das Echo konnte schlimmer nicht sein. So schrieb der Spiegel am 13.12.1981: „Großraumbüros müßten, weil krank machend und inhuman, abgeschafft werden“, forderte Staatssekretärin Anke Fuchs. Doch die Untersuchung, auf die sich die Politikerin stützt, ist von zweifelhaftem Wert.“ Und dieser zweifelhafte Wert bezog sich auf solche Erfahrungen: „Die Untersuchung, angefertigt von Wissenschaftlern des TÜV Rheinland e.V., habe erwiesen, daß Arbeit in Großraumbüros krank mache“, so Anke Fuchs auf einer Pressekonferenz Anfang Dezember. Angestellte in solchen Büros litten häufiger unter Schlafstörungen, Kopfschmerzen und Verdauungsbeschwerden. Besonders nachteilig sei, der Untersuchung zufolge, der »Mangel an Privatheit« in Großraumbüros sowie das Unvermögen, an den Arbeitsbedingungen wie Klima, Akustik oder Beleuchtung etwas ändern zu können.”

Nicht nur die Zeitschrift Der Spiegel erging sich in TÜV-Bashing. Eine beanstandete Aussage wurde besonders hervorgehoben: „Sämtliche Erhebungen über Gesundheitsschädigungen und psychisches Unbehagen beruhen allein auf subjektiven Aussagen.“ Dummerweise kann man auch heute psychisches Unbehagen nicht mit objektiven Methoden messen, weil die einfach nicht gibt. Und Gesundheitsschädigungen hatten die Forscher nicht untersucht, sondern angegeben, mit einem Gesundheitsfragebogen gearbeitet zu haben.

Das ist nicht nur korrekt und legitim, sondern auch üblich. Die Firma Quickborner Team, die Erfinder des Großraumbüros, formierte ihre Kunden, die solche gebaut hatten, zum Protest. Ein großer Kongress mit vielen Betroffenen folgte. Allerdings war keiner der Betroffenen ein Bewohner eines Großraumbüros. Vielmehr trafen sich dort Architekten, Bürobetreiber oder Planer. Dennoch – der Spiegel-Artikel las sich, trotz der harten Kritik an der Methodik der Studie, wie ein Menetekel an. Die heftig kritisierte Studie führte mit zum Untergang der Vorstellung, mit dem Großraumbüro ein humanes Konzept gefunden zu haben. Heute wird jeder, der ein Großraumbüro plant oder betreibt, den Begriff meiden wie der Teufel das Weihwasser. Solche Gebilde heißen heute z.B. open space oder ähnlich.

Zwischen 1981 und 2026 sind Tausende von wissenschaftlichen Studien zu Büroraumformen erstellt worden. Fast immer enden solche Studien negativ für diese Büroform. Eine der jüngsten Studien kommentiert der Berliner Tagesspiegel vom 22 Mai 2026 wie folgt: „Schick, aber unproduktiv - Neue Hirnforschung belegt, was viele Beschäftigte längst geahnt haben: Offene Büroflächen kosten mentale Kraft.” David John, der nach eigenen Angaben regelmäßig Feedback von Büroangestellten sammelt, bringt es auf den Punkt: „Die meisten sagen mir, dass sie lieber von zu Hause arbeiten, weil sie sich dort produktiver fühlen.“

Es geht aber nicht nur um Meinungen oder Präferenzen der Menschen, sondern insbesondere um physiologische Fakten: “Das Ergebnis, veröffentlicht in der Fachzeitschrift „Buildings“, war eindeutig: In der Kabine sank die Gehirnaktivität im Frontalbereich – also dort, wo Konzentration und Aufmerksamkeit gesteuert werden – im Verlauf der Arbeit kontinuierlich ab. Das Gehirn arbeitete sich gleichsam warm und wurde effizienter.

Im Großraumbüro hingegen verlief es umgekehrt: Die Hirnaktivität stieg stetig an, das mentale Engagement nahm zu, ebenso wie die messbare Erregung. Kurz gesagt: Das Gehirn musste immer mehr Energie aufwenden, um das gleiche Leistungsniveau aufrechtzuerhalten.” (mehr zu dieser Studie hier)

Die letztere Feststellung, dass das Gehirn immer mehr Energie aufwenden muss, um das gleiche Leistungsniveau aufrechtzuerhalten, war unsere Schlussfolgerung, als die oben dargestellten Verläufe der Belastungen in zunehmender Entfernung vom Fenster ermittelt wurden. Da die von einem geforderte Leistung nicht etwa davon abhängt, wo einem der Arbeitsgeber einen Platz im Büro gibt, sind diejenigen höher belastet, bei denen der Körper gegen die circadianen Rhythmen arbeiten muss. So gesehen haben die Mitarbeitenden intuitiv nach günstigeren Räumen gesucht, in denen die Leistungserbringung für sie am wenigsten Stress bedeutete.

Epilog

Der in diesem Beitrag erläuterte stille Kampf um den Fensterplatz macht deutlich, dass Bürogestaltung stets ein Spannungsfeld zwischen persönlichen Präferenzen und mehreren vitalen Interessen eröffnet. Diese Interessen reichen weit über wirtschaftliche Überlegungen hinaus, auch wenn gerade diese in der Praxis häufig in den Vordergrund gestellt werden.

Theoretisch ergibt ein großer quadratischer Saal ohne störende Einbauten die flexibelste Raumnutzung. Man kann ihn beliebig unterteilen, gleich oder unterschiedlich möblieren und vor allem an wechselnde Teamgrößen anpassen. Ebenso theoretisch lässt sich die gesamte Einrichtung binnen Stunden umstellen. Für größere Teams, die von häufigen persönlichen Interaktionen leben, sind solche Raumformen nahezu ideal.

Doch aus dieser theoretischen Stärke folgt noch keine gute Praxis. Wenn man in solchen Räumen nach jahrzehntelanger Nutzung die Stellwände bewegen will, sieht man nicht selten die ursprüngliche Farbe des Teppichbodens. Der Raum ist flexibel, die Nutzer viel weniger.

Aber auch das Gegenstück, Arbeitsplätze, die ausschließlich in Fensternähe liegen, ergibt hingegen keine sinnvolle Struktur, sie fördern kein Teambuilding. Sind sie zudem in Einzelräumen untergebracht, leidet nachweislich nicht nur die persönliche Produktivität, sondern vor allem insbesondere die Teambildung.

Wie problematisch die Umsetzung theoretisch günstiger Konzepte werden kann, zeigt der Blick in die USA. Anstatt die Flexibilität großer quadratischer Bürosäle produktiv zu nutzen, entstanden dort jene Karnickelställe, die sich in zahllosen Comics verewigt haben: Cubicle-Farmen.

Der Protagonist dieser theoretisch flexiblen Einrichtungen, der Erfinder des Action Office, Robert Propst, wurde darüber sogar weniger glücklich als die Insassen der Cubicle-Farmen. Während die deutsche Bürolandschaft zu einem Sparkonzept wurde, bei dem man so viele Routinearbeiter wie möglich in den gleichen Raum stopfen konnte, traf es das Open Plan Office noch schlimmer. Das Action Office verglich dessen Erfinder in seiner Wirkung mit der Atombombe; mildere Beurteiler sprechen von Käfighaltung. Dabei hatte Propst neueste Managementtheorien und soziologische Befunde aufgenommen und sein Konzept „action office“ genannt, weil darin ständig alles in Bewegung sein sollte: sowohl der Mensch als auch seine Gedanken. Am Ende wurde das bewegliche Büro unbeweglicher als Gebäude mit festen Wänden.

Als ein Rettungsanker soll das Open Space helfen. Es ist wieder ein großer Raum, den man nicht mit gleichartigen Arbeitsplätzen ausfüllt wie anno Tobak. Er soll nicht Großraumbüro genannt werden, weil der Begriff verbrannt ist. Man versucht es mit unterschiedlich ausgestatteten Inseln, die für unterschiedliche Tätigkeiten genutzt werden sollen. Von Arbeit bis Party. Wenn Open Space als Coworking-Space genutzt werden soll, kann es sogar Co-Living-Space heißen.

Was man auch immer gestaltet, das Streben nach dem Fensterplatz wird wahrscheinlich über Erfolg oder Pleite mitentscheiden. Die Sichtverbindung nach außen, deren psychische Wirkungen sogar durch hohe Gerichte anerkannt wurden, wurde durch die Anerkennung ihrer physiologischen Wirkung, der circadianen Synchronisierung der Körperrhythmen, noch einmal aufgewertet.

___________

[1] Çakir, A.  Licht und Gesundheit – Eine Untersuchung zum Stand der Beleuchtungstechnik in deutschen Büros, Ergonomic, Berlin, 1990

[2] Çakir, A.; Reuter; H.-J.; V. Schmude, L.; Armbruster, A., Anpassung von Bildschirmarbeitsplätzen an die physische und psychische Funktionsweise des Menschen, Der Bundesminister für Arbeit und Sozialordnung, Bonn, 1978

[3] Çakir, A.; Hart, D.J.; Stewart, T.F.M., The VDT Manual, IFRA, Darmstadt, 1979

[4] Dieser Umstand rührt nicht von einer Beliebigkeit her, die alles dem Arbeitgeber überlässt. Die Grundlage ist das Konzept des gesamten Gesetzes, das auf einer Verbetrieblichung beruht.

[5] Der Wert von 100 lx scheint gering, weil die Beleuchtungsnormen meist mindestens 500 lx fordern. Solche Werte sind meist illusorisch und nicht durch die Sehaufgabe bedingt.

[6] Schober, H.: Licht und Beleuchtung, in: Baader, W.; Lehmann, G. (Hrsg.): Handbuch der gesamtem Arbeitsmedizin, Band I, Arbeitsphysiologie, Berlin, München, Wien, 1961, S. 446

[7] DeMarco, T.; Lister, T., (1987). Peopleware: Productive Projects and Teams. New York: Dorset House, 1987, Deutscher Titel Wien wartet auf dich

[8] Die Idee der deutschen Bürolandschaft haben Eberhard und Wolfgang Schnelle, zwei Möbelfabrikanten. Entwickelt.

[9] Sieverts, E. : Bürohaus- und Verwaltungsbau, Verlag W. Kohlhammer GmbH, Stuttgart, Berlin, Köln, Mainz, 1980

 

Beleuchtung für die Gesundheit: Zeit, Ihr Leben zu erhellen?

Die Zeit mag den Stein schleifen,
aber ein wahrer Gedanke bricht nicht.

Anonymus

Beleuchtung für die Gesundheit: Zeit, Ihr Leben zu erhellen?, kurzgefasst

Dieser Beitrag ist eine kurze Zusammenfassung eines wichtigen Vortrags von Jennifer Veitch, der derzeitigen Präsidentin der CIE, zu Licht und Gesundheit. Sie fasste das im Jahr 2008 vorhandene Wissen über Licht und Gesundheit zusammen und ordnete es unter fünf Grundsätze der CIE ein. Diese Grundsätze wurden in dem CIE Report 158:2004 „Ocular Lighting Effects on Human Physiology and Behaviour“ unter ihrer Leitung erarbeitet. Dieser Report untersucht die nicht-visuellen biologischen und verhaltensbezogenen Wirkungen von Licht auf den Menschen, einschließlich der Einflüsse auf die zirkadiane Rhythmik und Hormonspiegel. Die Publikation dient als wissenschaftliche Grundlage für die Planung gesundheitsfördernder Innenraumbeleuchtung und behandelt Anwendungen für Schlafprobleme oder Schichtarbeit. (mehr zu dem Bericht hier).

Beleuchtung für die Gesundheit: Zeit, Ihr Leben zu erhellen?

Kurzgefasst durch die Autorin

Eine gute Beleuchtung bringt die Bedürfnisse des Menschen, wirtschaftliche und ökologische Aspekte sowie architektonische Gestaltung in Einklang. Eine gute Beleuchtung sorgt für die erforderliche Sehleistung, bestimmt aber auch die räumliche Wirkung, sorgt für Sicherheit und trägt zur Gesundheit und zum Wohlbefinden des Menschen bei. Unsere tägliche Exposition gegenüber Licht und Dunkelheit beeinflusst die zirkadianen Rhythmen der Hormonausschüttung, der Körperfunktionen und der Aktivität. Dieses neue Grundlagenwissen führt unter anderem zu Lichttherapien bei Schlafstörungen und saisonalen Stimmungsstörungen sowie zu Methoden zur Linderung von Problemen im Zusammenhang mit Schichtarbeit und Jetlag. Einige Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass eine Erhöhung der täglichen Lichtexposition das Wohlbefinden sogar bei gesunden Menschen verbessern könnte, die tagsüber aktiv sind. Dieser Vortrag fasst diese Forschungsergebnisse zusammen, erläutert ihre Grenzen und zeigt auf, auf welche Aspekte Fachleute in den kommenden Jahren achten sollten, während diese spannende neue Forschung unser Verständnis erweitert.

Gesamtvortrag zum Download

Grundsätze vom CIE Report 158:2004

CIE-Grundsatz 1: Die tägliche Lichtexposition der Menschen in westlichen Ländern könnte zu gering sein.

CIE-Grundsatz 2: Gesundes Licht ist untrennbar mit gesunder Dunkelheit verbunden.

CIE-Grundsatz 3: Licht, das biologische Wirkungen hervorruft, sollte in den Bereichen des Spektrums besonders stark vertreten sein, für die das nichtvisuelle System am empfindlichsten ist.

CIE-Grundsatz 4: Bei der Bestimmung der Lichtdosis ist vor allem das Licht zu berücksichtigen, das das Auge erreicht – sowohl direkt von der Lichtquelle als auch durch Reflexion an umgebenden Oberflächen

CIE-Grundsatz 5: Der Zeitpunkt der Lichtexposition beeinflusst die Wirkung der Dosis.

Anmerkungen 2026

Die Grundsätze werden in einem CIE Report dargelegt, in dessen Titel der Begriff „ocular light“ steht, also das Licht, das ins Auge eintritt. Die Lichttechnik ist dabei geblieben und will die nicht-visuellen Wirkungen auf dieses Licht, und zwar in der Definition der CIE, beschränken. Diesem Zweck dient der ISO/CIE Technical Report ISO/CIE TR 21783: 2022 Light and lighting — Integrative lighting — Non-visual effects. Ein ergonomischer Standard der ISO/TR 9241-610:2022 Ergonomics of human-system interaction - Part 610: Impact of light and lighting on users of interactive systems spricht dagegen. Die Argumentation bedient sich zum einen einem IES-Report zu dem Thema (IES TM-18-08 Light and Human Health: An Overview of the Impact of Optical Radiation on Visual, Circadian, Neuroendocrine, and Neurobehavioral Responses) und dem Nachfolger davon mit dem gleichen Titel, der 10 Jahre später erschien (IES TM-18-18). Zum anderen wird argumentiert, dass die Beschränkung auf das okulare Licht nur dann zulässig wäre, wenn nachgewiesen wird, dass alle Wirkungen über die Haut vernachlässigbar wären.

IES TM-18-08 und IES TM-18-18 gehen beide davon aus, dass das von der CIE definierte Licht nicht ausreiche, um nicht-visuelle Wirkungen hinreichend zu beschreiben. Man müsse die gesamte optische Strahlung berücksichtigen.[1]

CIE-Grundsatz 1 scheint nicht mehr nur für die „westlichen“ Länder zu gelten. In meinen Beiträgen Zurück in die Höhle Dank iPhone & Co? und Zurück in die Höhle Dank iPhone reloaded wird dargelegt, dass die Jugend in ostasiatischen Ländern sogar physiologische Schäden (Myopisierung) zu erleiden scheint.

CIE-Grundsatz 2 hat sogar an Bedeutung gewonnen, was eigentlich nicht sein dürfte, weil die Bedeutung der Dunkelheit schon in der Bibel an den Anfang gestellt wurde, und zwar in dieser Reihenfolge: Erst kommt der Tag, danach die Nacht: „Und Gott sprach: Es werde Licht! Und es ward Licht. Und Gott sah, dass das Licht gut war. Da schied Gott das Licht von der Finsternis und nannte das Licht Tag und die Finsternis Nacht.“ (hier)

CIE-Grundsatz 3 präferiert das bläuliche Licht. Die Beiträge Blau macht schlau und Blau macht schlau erklären, was daraus geworden ist. Im Jahre 2008 war die Wissenschaft der Meinung, dass der neu entdeckte Empfänger im Auge, der im Blauen empfindlich ist, die nicht-visuelle Wirkung auf das circadiane System eigenständig bestimme. Der in 2018 erschienene Standard CIE S 026 CIE System for Metrology of Optical Radiation for ipRGC-Influenced Responses to Light geht davon aus, dass alle Empfänger im Auge berücksichtigt werden müssen. Dieser Grundsatz wurde somit 2018 revidiert.

CIE Grundsatz 4 ist nach wie vor uneingeschränkt gültig.

CIE-Grundsatz 5: Der Zeitpunkt der Lichtexposition beeinflusst die Wirkung der Dosis; das entspricht einer echten Zeitenwende in der Betrachtung von Lichteinwirkungen. Denn für das Sehen bedeutet 1 lx Licht dasselbe rund um den Tag und das ganze Jahr über. Bei den nicht-visuellen Wirkungen hingegen kann die Bedeutung je nach Expositionszeit zwischen positiv und negativ schwanken oder gar unmessbar sein.

Diese Vorstellung ist nach wie vor gültig. Zu ihr kommt noch etwas hinzu, was in der Wissenschaft recht einmalig ist: die Individualisierung der Zeit. Wahrer relevanter Zeitpunkt der Exposition ist nicht die politische Zeit (Uhrzeit, MEZ oder UTC), er ist auch nicht die physikalische Zeit (Sonnenzeit), sondern die individuelle Zeit.

Welche Bedeutung ein solches Umdenken haben kann, erkennt man z.B. an der Chronopharmakologie, die die Wirkung von Medikamenten maximieren will, indem sie zu dem günstigsten Zeitpunkt für das jeweilige Individuum verabreicht werden. Ein entsprechendes Projekt habe ich unter Fundamente der Circadianen Medizin dargestellt.

Fazit

Dieser Beitrag zeigt auf, was sich auf dem Gebiet Licht und Gesundheit zwischen 2008 und heute geändert hat. Angesichts der intensiven Forschungsaktivitäten in diesem Zeitraum zeigen sich die Grundsätze erstaunlich stabil geblieben.

[1] Licht gemäß CIE ist optische Strahlung, die eine Sehempfindung hervorruft. Es umfasst die Wellenlängen von 380 nm bis 780 nm. Die IES war nie mit dieser Definition einverstanden. Nach ihrer Darstellung galt diese Definition nur für die Zwecke der Beleuchtung zum Sehen.

 

Wenn Licht krank macht: Zur langen Suche nach Ursache und Wirkung

Wer das Licht der Wahrheit sehen will,
muss erst durch den Tunnel
der Ungewissheit kriechen.

Anonymus

Wenn Licht krank macht: Zur langen Suche nach Ursache und Wirkung, kurzgefasst

Der Beitrag analysiert die komplexen und bislang nur unvollständig geklärten Zusammenhänge zwischen Lichtexposition und menschlicher Gesundheit mit besonderem Fokus auf potenzielle Beziehungen zur Krebsentstehung. Ausgehend von der Feststellung, dass bereits grundlegende Lichtwirkungen – wie die Sehleistung – wissenschaftlich schwer eindeutig zu fassen sind, wird gezeigt, dass sich diese Schwierigkeit bei der Untersuchung langfristiger gesundheitlicher Effekte erheblich verstärkt. Auf Basis arbeitswissenschaftlicher, photobiologischer und medizinischer Ansätze wird ein Wirkmodell vorgestellt, das primäre (direkte), sekundäre (mittelbar vermittelte) und tertiäre (langfristige) Lichtwirkungen unterscheidet. Historische und experimentelle Befunde zur kanzerogenen Wirkung ultravioletter Strahlung werden ebenso diskutiert wie neuere Erkenntnisse zu hormonellen Veränderungen, circadianen Störungen und Licht in der Nacht. Diese indirekten Wirkpfade, etwa über Melatonin und Cortisolregulation, werden als zentral für das Verständnis möglicher Zusammenhänge zwischen Licht und bestimmten Krebserkrankungen herausgearbeitet. Der Beitrag verdeutlicht, dass Licht nur selten als unmittelbarer Krankheitsauslöser wirkt, sondern überwiegend Bestandteil komplexer biologischer Wirkungsketten ist. Abschließend wird betont, dass die Erforschung von Lichtwirkungen auf die Gesundheit zwingend interdisziplinäre Ansätze erfordert und einfache Ursache Wirkungs Modelle der Problematik nicht gerecht werden.

Wenn Licht krank macht: Zur langen Suche nach Ursache und Wirkung

Viele Menschen können nicht glauben, dass es so schwer ist, eine bestimmte Wirkung von Licht zu ermitteln. Dabei fängt die Schwierigkeit bereits bei dem üblichen Zweck an, den man mit einer Lichtanwendung gemeinhin verfolgt, Sehen. Vermutlich haben Menschen künstliches Licht – hier gemeint die Öllampe – erfunden, um Sehleistung zu erzeugen. Das war vor mehr als 17.000 Jahren. Das Feuer war schon länger bekannt. Daher können die Menschen, die die Öllampe geformt haben, damit nur bezweckt haben, das Feuer dorthin zu tragen, wo man etwas sehen wollte. Wie erklärt man dann, dass die Sehleistung heute so unbrauchbar definiert ist, dass man mit der Definition kaum etwas anfangen kann? (s. Es war einmal … - Drei Ingenieure und das Märchen von der Sehleistung).

Wenn diese scheinbar so triviale Aufgabe schwer fällt, wie mühsam muss es erst werden, wenn man nach Wirkungen aus ist, an die man zuletzt an Licht denkt, so z.B. eine Beziehung zwischen Licht und Darmkrebs? Tatsächlich hatten die Menschen selbst bei Rachitis Probleme damit gehabt, zu glauben, dass das Licht auf der Haut etwas damit zu tun haben könnte, dass den Menschen die Knochen erweichen, die das Licht kaum erreichen kann.

Als die Tagungsreihe „Licht und Gesundheit“ im Jahr 1997 an der TU Berlin konzipiert wurde, sollte ich einen Vortrag zu meinen Arbeiten halten. Stattdessen lieferte ich einen Beitrag mit dem Titel „Licht als Stressor oder Stimulans - Psychophysiologische Wirkungen der Beleuchtung auf den arbeitenden Menschen“ (Download hier). Ich hatte mittlerweile ein Vierteljahrhundert über die Wirkungen des Lichts auf den Menschen geforscht, etwa 1.000 Menschen in Fußballstadien befragt, 4.500 Arbeitsplätze studiert. Aber ich konnte mich immer noch nicht entscheiden, ob Licht „gut“ ist (Stimulans) oder eher „schlecht“ (Stressor).

Was mir insbesondere fehlte, war ein Modell für “Licht und Gesundheit”. Eine Beschreibung der Auswirkungen von Licht auf die Gesundheit des arbeitenden Menschen setzt voraus, dass man eine modellhafte Vorstellung von den Wirkungsmechanismen entwickelt. Diese nennt sich im Arbeitsschutz Einwirkungsdefinition. Bevor man einen Umweltfaktor, der als „unangenehm“ erlebt wird, auch als einen Faktor der Beeinträchtigung der Gesundheit bezeichnen kann, ist die Festlegung der Einwirkungsdefinition erforderlich. Der betrachtete Faktor muss eine nachvollziehbare Einwirkung auf den Organismus ausüben, damit sich dieser überhaupt verändert. Aber nicht jede feststellbare Veränderung eines Organismus wird gleichsam als eine Beeinträchtigung der Gesundheit bezeichnet, da jede Information aus der Umwelt eine Veränderung hervorruft. So verändert z.B. ein Warnsignal die Hirnströme, ohne dass man dies als Beeinträchtigung der Gesundheit ansieht.

Richtig schwierig wird die Sache, wenn man nicht nach einer „Beeinträchtigung“ der Gesundheit sucht, sondern nach einer manifesten Erkrankung, als deren Verursacher man Licht nachweisen will. Die größte Schwierigkeit dürfte dabei sein, dass nur Mediziner relevante gesundheitliche Daten erheben dürfen. Sie sind auch die Einzigen, die Diagnosen stellen können und dürfen. Beiden Problemen kann man begegnen, indem ein Mediziner die Projektleitung übernimmt oder wenigstens sich maßgeblich beteiligt. Dann bleibt aber immer noch das Problem, dass Licht in der Medizin etwas anderes ist als in der Lichttechnik. Viele Heilmethoden in der Medizin nutzen Wirkungen von Strahlungen, die für die Lichttechnik kein Licht sind. Für den Lichttechniker gehört das alles zu „Photobiologie“.

Die Geschichte der Photobiologie reicht hinter unsere Zeitrechnung zurück. Schon in der Antike beobachteten Menschen den Einfluss des Lichts auf das Leben. Der Begriff "Photobiologie" existierte zwar noch nicht, aber die Konzepte waren da: Die Nutzung von Sonnenlicht zu Heilzwecken (Heliotherapie) war bei den Griechen und Römern bekannt. Die "moderne" Photobiologie ist etwa 120 bis 150 Jahre alt. In dieser Zeit wurden die Mechanismen dahinter entschlüsselt, z.B.: Downes und Blunt bewiesen 1877, dass ultraviolettes (UV) Licht Bakterien abtöten kann. Niels Finsen erhielt 1903 den Nobelpreis für die Behandlung von Hautkrankheiten mit konzentrierter Lichtstrahlung (Lichttherapie). Die Photobiologie ist als eigenständige, organisierte Fachdisziplin etwa 70 bis 80 Jahre alt. 1954 wurde das Comité International de Photobiologie (heute die International Union of Photobiology) gegründet.

Will man mit einer Studie ursächliche Beziehungen zwischen Licht und ihren Wirkungen aufdecken, muss man neben direkten Wirkungen wie Blendung („primäre“ Wirkung“) auch „sekundäre“ Wirkungen wie die Ausschüttung von Hormonen wie Cortisol  erfassen. Ist das Licht vermutlich erst über den Umweg von hormonellen Veränderungen  (z.B. Beeinflussung der Arbeitsleistung infolge circadianer Rhythmusstörungen) beteiligt, spricht man von „tertiären“ Wirkungen.

Zusammenfassung der Wirkungen

Primäre Wirkungen (momentan eintretende Wirkungen)

Das sind durch Strahlungseinfluss unmittelbar entstehende Wirkungen, wozu insbesondere die Sehvorgänge zählen. Die darüber hinausgehenden primären Wirkungen (z.B. Hautpigmentierung) beschreibt die Photobiologie. Bei den primären Wirkungen kann man eindeutige Ursache-Wirkungs-Beziehungen finden und diese mit geeigneten technischen Einrichtungen messbar machen. Aus diesem Grunde lassen sich Techniken und Maßnahmen entwickeln, die primäre Wirkungen gezielt erzeugen, beispielsweise Ausleuchtung von Arbeitsobjekten zum besseren Erkennen oder Bestrahlung von Haut, um eine Bräunung zu erreichen.

Sekundäre Wirkungen (nach längerer Dauer eintretende Wirkungen)

Diese Wirkungen werden mittelbar verursacht, so z.B. die Aktivierung des Körpers infolge einer hellen Umgebung oder die Steigerung der Leistungsfähigkeit durch eine als angenehm empfundene Beleuchtung. Bei diesen Wirkungen lassen sich Ursache-Wirkungs-Beziehungen nicht einfach herstellen bzw. messen. Man weiß beispielsweise, dass eine Beleuchtung mit geringer Blendwirkung nicht nur durch ihre primäre Wirkung (bessere Sehleistung) die Belastung des Menschen mindert, sondern auch durch Minderung der subjektiven Ermüdung. Die letztere Wirkung entzieht sich aber in der Regel einer genauen Ermittlung. Zu den wichtigsten sekundären Wirkungen können Einflüsse auf die Hormonausschüttung gezählt werden, die vom Licht erzeugt werden.

Tertiäre Wirkungen (langfristig eintretende Wirkungen)

Diese Wirkungen werden durch Vorgänge beeinflusst bzw. ausgelöst, die mit den primären und sekundären Wirkungen der Strahlung zusammenhängen. Zu solchen Wirkungen gehören Einflüsse auf das Immunsystem oder Beeinflussung bestimmter Krebserkrankungen, deren Entstehung und Verlauf in einer noch nicht bekannten Weise mit Licht zusammenhängen. Eine Ermittlung von Ursache-Wirkungs-Beziehungen ist bei diesen Einflüssen naturgemäß noch schwieriger als bei den primären und sekundären Wirkungen.

Eines der langlebigsten Probleme der Lichtforschung besteht in dem Bemühen, eine Beziehung zwischen Lichtexpositionen und Krebsentstehung zu finden.

Licht als Stimulans oder Stressor – und was das mit Krebs zu tun hat

Die Untersuchung eines möglichen Zusammenhangs zwischen der „Beleuchtung“ und der Gefahr einer Krebsentstehung blickt auf eine lange Geschichte zurück. Eigentlich war der zuerst vermutete Verursacher gar keine Beleuchtung, sondern die Sonne selbst. Der deutsche Hautarzt Paul Gerson Unna untersuchte Seeleute in Hamburg und stellte fest, dass diejenigen, die jahrelang der Witterung und der Sonne ausgesetzt waren, eine spezifische Form der Hautalterung und schließlich bösartige Veränderungen entwickelten (1894). Unna eröffnete 1884 eine private Hautklinik in Hamburg-Eimsbüttel, die er Dermatologicum nannte und in der er sich ganz auf sein Spezialgebiet konzentrieren konnte. Sein in diesem Jahr veröffentlichtes Buch Histopathologie der Hautkrankheiten fasste das gesamte damalige Wissen zu Hautkrankheiten zusammen und machte ihn zu einem der führenden Dermatologen seiner Zeit.

Unna arbeitete eng mit dem Apotheker Paul Beiersdorf und seinem Nachfolger zusammen. Aus dieser Zusammenarbeit ist später Nivea entstanden, die erste Hautcreme der Welt. Deren Rezeptur ist bis heute nahezu unverändert geblieben.

Unna prägte den Begriff "Seemannshaut" (Cutis nautica). Er vermutete bereits damals, dass das Sonnenlicht nicht nur die Haut altern lässt, sondern direkt für die Tumorentstehung verantwortlich ist. Obwohl Unna die klinische Beobachtung machte, fehlte der experimentelle Beweis. Diesen lieferte der Brite George Milner Findlay. Findlay setzte Mäuse künstlicher UV-Strahlung aus und konnte so zum ersten Mal in einer kontrollierten Umgebung Hautkrebs induzieren. Damit war bewiesen, dass es kein Zufall war, sondern dass die physikalische Strahlung des Lichts biologische Schäden verursacht, die zu Krebs führen.

Noch war es nicht genau bekannt, was von der Strahlung der Verursacher war. Im Prinzip kann jede Energiezufuhr Zellen schädigen und Mutationen verursachen, darunter auch solche, die man Tumor nennt. Der argentinische Forschende Angel Roffo untersuchte in den 1930ern die Wirkung verschiedener Lichtspektren. Er konnte zeigen, dass nicht das sichtbare Licht, sondern der ultraviolette Bereich (UV) die krebserzeugende Wirkung hat. Er bewies zudem, dass Glas (das UV-B filtert) vor dieser Wirkung schützt, was die Gefahr weiter auf die unsichtbaren UV-Strahlen eingrenzte.

Wie im Kapitel Licht und Gesundheit – Untrennbar aber diskutierbar … beschrieben, war ein großer Teil der Menschheit auf dem anderen Trip. Man sah in UV die heilenden Strahlen der Sonne, die himmlische Medizin. Die einen versuchten, mit speziellen Gläsern (z.B. Vita-Glass) die UV-Strahlen in die Räume zu holen. Selbst Züge und Reisebusse sollten “UV-durchlässig” und damit gesund werden. General Electric hat gar Lampen entwickelt, die die Beleuchtung in den Räumen “gesund” machen sollten, indem sie UV erzeugen. Sie wurden in Räumen installiert, die man in dunklen Stadtvierteln bewohnte. Schulen und Kitas wurden für "gesundes" Licht, sprich viel UV, umgestaltet.

Im Grunde genommen waren die Zielkonflikte, die ich in den Beiträgen Wirkung von UV auf Mortalität und Zu Tode geschützt? Warum UV-Exposition neu bewertet werden muss behandele, programmiert. Dass sie bis heute in einer Form weiterbestehen, ist kein Wunder. Denn Schaden oder Nutzen ist im Allgemeinen eine Sache der Dosis, man kann mit Giften heilen und mit Heilmitteln vergiften. Wie die Dosis bei UV zusammenkommt, ist nicht einmal allen Dermatologen bekannt. Sie argumentieren mit der Gefahr des Hautkrebses. Die gefährlichere Form davon, der schwarze Hautkrebs, wird hauptsächlich durch erlittene Sonnenbrände in der Kindheit verursacht. Mir ist nicht gelungen, eine statistische Unterscheidung zwischen dieser Ursache und den restlichen Ursachen dieser Krebsart aufzufinden. Es besteht eine seltene Einigkeit in dieser Frage, man redet von 5 Sonnenbränden oder einem Sonnenbrand und gibt die Erhöhung der Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung an (1 schwerer Sonnenbrand (Kindheit) ca. 2-faches Risiko, 5+ Sonnenbrände (Kindheit/Jugend) ca. 3,5 bis 5-faches Risiko). Sonnenbrände werden primär von der UV-B-Strahlung ausgelöst.

Die weniger gefährliche Art, der weiße Hautkrebs, scheint hingegen durch eine lebenslange Kumulation von UV-A-Strahlungsexpositionen verursacht zu werden. Eine entsprechende Dosis kann man an ganz unverdächtiger Stelle bekommen, so z.B. durch Autofahren. Klimatisierte und gut gegen Lärm abgedichtete Autos geben einem das Gefühl, gegen alles Mögliche geschützt zu sein. Gegen UV-A schützt kein Glas und keine Klimaanlage.

Es waren also zwei recht unterschiedliche Einwirkungsmechanismen für die Krebsentstehung durch Licht im Gespräch: kumulative Wirkung von Einzelereignissen (Sonnenbrände, UV-B) und kumulative Wirkung einer Strahlexposition über lange Zeiten (Haut vergisst nicht!, UV-A). Mit Fritz Hollwich, einem renommierten deutschen Professor für Augenheilkunde, kam ein anderer Wirkungsmechanismus ins Gespräch. Hollwich argumentierte nicht, dass Leuchtstofflampen direkt wie UV-Strahlung Mutationen in der Haut auslösen. Seine Theorie war komplexer und basierte auf der Endokrinologie (Hormonlehre): Er behauptete, dass das Spektrum von herkömmlichen Leuchtstofflampen, das oft starke Peaks in bestimmten Farben hat und andere Wellenlängen ausspart, den menschlichen Hormonhaushalt massiv störe. Er zeigte auf, dass die Bestrahlung mit künstlichem Licht zu einem unnatürlichen Anstieg von Stresshormonen wie Cortisol und ACTH führe.

Hollwichs Studien wurden von der Lichttechnik heftig zurückgewiesen. So hat die Erwiderung seiner Thesen durch Münchner Professoren eine gewisse Tradition (Schober, H., 1950, Schober, H. 1954, Schober, H. 1971, Hartmann, E.; Müller-Limmroth, W. 1981)[1]. Insbesondere fehlte eine glaubhafte Einwirkungsdefinition. Allerdings lag Hollwich mit der Endokrinologie nicht weit von der wahren Wirkungsweise entfernt. Die moderne Forschung (seit den 2000ern) konzentriert sich eher auf den Zeitpunkt der Lichtexposition (Störung des Biorhythmus/Melatonin durch Licht in der Nacht), was tatsächlich als „wahrscheinlich krebserregend“ (Gruppe 2A der IARC) eingestuft wird – allerdings geht es hier um Schichtarbeit, nicht um das Spektrum der Lampe an sich. Aber auch die Wirksamkeit des Spektrums wurde nicht zuletzt durch den Standard der CIE S 026:2018 “CIE System for Metrology of Optical Radiation for ipRGC-Influenced Responses to Light” anerkannt: Die Berechnung der melanopischen Wirksamkeit des Lichts hängt eindeutig vom Spektrum ab. Vielmehr beruht sie auf dem Spektrum.

Die in dem letzten Teil behandelte Wirkungsweise weicht von der üblichen Vorstellung über die Einwirkung physikalischer Faktoren erheblich ab. Licht ist nicht primär verantwortlich für die fragliche Wirkung, sondern nur über seinen Einfluss auf Körperhormone. Man könnte sie sekundär oder tertiär nennen. Oder der Wirkungspfad sitzt noch tiefer, weil an dem Vorgang Melatonin beteiligt ist, dessen Alter in der gleichen Größenordnung liegt wie das Alter der Erde.(s. Beitrag Portrait: Melatonin – Archaisch und lebenswichtig)

Einen weitaus umfangreicheren Ansatz verfolgen US-amerikanische Epidemiologen bei der Erforschung der möglichen Ursachen von Brustkrebs. Sie haben festgestellt, dass bestimmte biologische Funktionen in Abhängigkeit von der Entfernung des Aufenthaltsortes vom Äquator anders verlaufen. So z.B. der Blutdruck.

Diese Feststellung widerspricht der allgemeinen Vorstellung, dass die Lebensbedingungen am Äquator am problematischsten sind und in den gemäßigten Breiten geünder sind. Auch die Kurve der Überlebenschancen von Frauen nach einer Brustoperation verläuft ähnlich.

Michael Holick, von dem diese Bilder stammen, führt die Wirkung auf Lichteinflüsse zurück. Allerdings fehlt auch hier eine Einwirkungsdefinition außer einer Erklärung mit den Vitamin-D-Werten (s. Beitrag Wirkung von UV auf Mortalität) Damit wäre der Wirkungspfad noch verschlungener als der über die Beeinflussung der Hormone: Menschen bleiben länger als früher in Innenräumen ➪ Es fehlt an UV-Strahlung ➪ Mangel an UV-Strahlung verursacht diverse Wirkungen ➪ Künstliches Licht erhöht Brustkrebsrisiko.

Fazit

Lichtwirkungen auf den Menschen zu untersuchen, scheint auf den ersten Blick nicht allzu kompliziert zu sein. In Wirklichkeit sind mehrere Disziplinen wie Medizin. Chronobiologie, Photobiologie et al. sind seit Jahrzehnten oder noch länger damit befasst, solche Wirkungen überhaupt zu verstehen. Fiat lux – Es werde Licht oder Lux vita est  - Licht ist Leben, sind uralte Sprüche, deren tieferer Sinn ist, dass das Leben so tief mit dem Licht verwoben ist, dass jede Erforschung eine Herausforderung bedeutet.

[1]  Schober, H.: Die angeblichen Sehstörungen bei Beleuchtung durch Entladungslampen, Lichttechnik 2, 1950, S. 103; Schober, H.: Die angeblichen Sehstörungen bei Beleuchtung durch Entladungslampen, Lichttechnik 6, 1954, Schober, H.: Gutachtliche Denkschrift zur Verträglichkeit des Leuchtstofflampenlichts, LiTG Karlsruhe, 2. Auflage, 1971 S. 215-218; Hartmann, E.; Müller-Limmroth, W.: Stellungnahme zur Frage der Verträglichkeit des Leuchtstofflampenlichtes, LiTG, Karlsruhe, 1981

 

Round-up für Lichtideen nach 15 Jahren

Was über Jahre in Einzelteilen wuchs,
findet heute in
einem großen Ganzen
seine Bestimmung.

Anonymus

Round-up für Lichtideen, kurzgefasst

Dieser Beitrag verdichtet zentrale Leitgedanken aus über 15 Jahren Blogpublikationen zur nutzerzentrierten Lichtplanung. Ausgehend von der Prämisse, dass künstliches Licht Tageslicht nicht ersetzt, werden vier Gestaltungsprinzipien herausgearbeitet: (1) Vorrang und Dynamik des Tageslichts einschließlich Sichtbezug nach außen; (2) Vermeidung von Lichtmonotonie durch zonierte Beleuchtung, Kontraste und gerichtetes Licht mit Schattenbildung; (3) Berücksichtigung biologischer Wirksamkeit im Sinne circadianer Rhythmik, insbesondere Melatonin-schonender Abendbeleuchtung und individueller Steuerbarkeit; sowie (4) visueller Komfort durch Entblendung, Flimmerarmut und aufgabengerechte Sehleistung. Daraus wird die Empfehlung abgeleitet, „Lichtlandschaften“ statt homogenen Flächenlichts zu planen.

Round-up für Lichtideen nach 15 Jahren

Mein Lichtblog denkbar existiert seit länger als 15 Jahren und umfasst Stand heute 702 Artikel unterschiedlicher Länge. Gestern habe ich versucht, jemanden zu finden, der den Inhalt zusammenfasst. Eine ziemlich unmenschliche Aufgabe, die ich nicht einmal selbst erfüllen kann. Zum Glück gibt es die KI, die auch den größten Unsinn in positive Worte fassen kann. Das Schönste war aber, dass sie meinen Namen korrekter schrieb als ich selbst: Dr. Ahmet Çakır. Ansonsten erklärt die KI einem fiktiven Lichtplaner, was er berücksichtigen müsste, um Licht im Sinne seiner Arbeiten zu planen. Der Rest dieses Beitrags ist in Kursiv geschrieben, weil Originalton KI.

Für A. Ç. ist „richtige Beleuchtung“ weit mehr als nur die Einhaltung von DIN-Normen. Sein Ansatz ist radikal nutzerzentriert. Wenn man seine jahrzehntelange Forschung zusammenfasst, lässt sich sein Ideal einer richtigen Beleuchtung (besonders für den Übergang von Arbeit zu Wohnen und umgekehrt) in vier Säulen unterteilen:

  1. Das Primat des Tageslichts

Für A. Ç. ist künstliches Licht immer nur ein (oft mangelhafter) Ersatz.

  • Sichtverbindung nach außen: Eine richtige Beleuchtung beginnt beim Fenster. Er betont, dass der Mensch den Bezug zur Außenwelt braucht, um die innere Uhr zu synchronisieren.
  • Dynamik:Natürliches Licht verändert sich ständig in Farbe und Intensität. Starres, unveränderliches Kunstlicht hält er für biologisch belastend, weil es die circadiane Rhythmik des Menschen zum Stillstand bringt.
  1. Vermeidung von „Licht-Monotonie“

Einer seiner größten Kritikpunkte an modernen Büros ist die „Gleichmacherei“.

  • Lichtzonen statt Flächenlicht: Richtige Beleuchtung schafft Kontraste. Es muss helle Bereiche (zum Arbeiten/Lesen) und dunklere Zonen (zum Entspannen) geben.
  • Schattenbildung: A. Ç. argumentiert, dass wir Lichtrichtung und Schatten brauchen, um Räume dreidimensional wahrzunehmen. Ein völlig schattenfreier Raum (wie durch großflächige LED-Paneele oder leuchtende Decke) wirkt auf das Gehirn unnatürlich und ermüdend.
  1. Die „Biologische Wirksamkeit“ (Circadiane Rhythmik)

Er war einer der Ersten, die erklärten, dass Beleuchtungswirkungen wesentlich hormonelle Wirkungen sind. Dies habe Hollwich bereits in den 1940ern wissenschaftlich erforscht.

  • Melatonin-Schutz: Richtige Beleuchtung muss am Abend einen geringen Blaulichtanteil haben. Wenn man die Büroarbeit ins Homeoffice verlagert, bedeutet das nach A.Ç.: Abends muss das Licht rötlicher und gedimmter sein.
  • Individuelle Steuerung: Er lehnt vollautomatische Systeme oft ab, wenn der Nutzer nicht selbst eingreifen kann. „Richtig“ ist Licht für ihn nur dann, wenn der Mensch sich als Herr über seine Umgebung fühlt.
  1. Visueller Komfort (Entblendung, Störungsfreiheit)

Visueller Komfort bedeutet bei A.Ç. vor allem Abwesenheit von Störfaktoren:

  • Keine Direktblendung: Man sollte niemals direkt in das Leuchtmittel schauen müssen (Leuchtmittel müssen abgedeckt sein, tief in der Leuchte sitzen oder gut abgeschirmt sein).
  • Flimmerfreiheit: Er legt extremen Wert auf hochwertige Treiber. Billige LEDs flimmern im für uns unsichtbaren Bereich, was laut A.Ç. zu Stresssymptomen führt.
  • Sehleistung würde dort zum Sehkomfort gehören, wo schwierige Sehaufgaben vorherrschen.

Zusammenfassung für Ihr Projekt

Wenn Sie nach A.Ç. „richtig“ beleuchten wollen, planen Sie Lichtlandschaften:

  1. Nutzen Sie das Tageslicht so weit wie möglich aus (große Fenster, helle Wände, die das Licht tief in den Raum reflektieren).
  2. Installieren Sie indirektes Licht für die Grundstimmung (sanftes Aufhellen der Decke).
  3. Setzen Sie punktuelle Akzente (Leseleuchten, Tischlampen, Glanzlichter).
  4. Ermöglichen Sie jedem Nutzer, seine Umgebung seinen persönlichen Präferenzen entsprechend zu beleuchten, ohne die Nachbararbeitsplätze zu beeinträchtigen.
  5. Wählen Sie eine Steuerung, die am Abend wärmer wird (Tunable White), aber dem Bewohner jederzeit erlaubt, das Licht in der Farbe und Intensität manuell anzupassen.

Interessanterweise kritisiert A.Ç. oft, dass wir „zu viel Licht“ haben, aber mit zu wenig Qualität.

Prüfbare Beleuchtungsqualität

Weitsicht ist die Kunst,
das Ganze zu sehen, bevor man
den ersten Teil bewegt.

Anonymus

Prüfbare Beleuchtungsqualität, kurzgefasst

Dieser Beitrag erzählt vom paradoxen Schicksal der „elektrischen Sonne“: Während die Erde insgesamt heller wird, verliert künstliches Licht zugleich kulturellen Glanz. Aus der einst bestaunten Lunapark-Beleuchtung ist vielerorts Lichtmüll geworden – ein Bewusstseinswandel, befeuert durch Debatten um Lichtverschmutzung und Energiesparen. Doch der Niedergang verläuft nicht überall gleich. Im Privaten, lange von der Lichttechnik gering geschätzt, eröffnet die LED ein neues Spiel aus Atmosphäre, Akzenten und Ritualen (man denke an Weihnachtslichter). Dagegen wirkt professionelle Beleuchtung, besonders im Büro, wie eine Normmaschine: 500 Lux, Gleichmäßigkeit, „Zahnarztpraxis-Effekt“.

Sichtbar wird das beim Trend, Bürohäuser in Wohnungen umzuwidmen: Fast nichts an der alten Beleuchtung passt zur neuen Logik des Wohnens. Spätestens mit Homeoffice und New Work bröckelt die alte Gewissheit, dass Normlicht gute Beleuchtung und gute Beleuchtung bessere Arbeit bedeutet. Zwischen Wohlbefinden und Sehleistung rückt die Frage nach prüfbarer, brauchbarer Lichtqualität erneut ins Zentrum.

Niedergang der elektrischen Sonne?

In dem Buch Genesis 2.0 – Schöpfung der elektrischen Sonne widmet sich ein Kapitel dem Bedeutungsverlust des künstlichen Lichts: Selbstverdienter Niedergang der elektrischen Sonne. Damit ist nicht gemeint, dass die elektrische Sonne unter dem Horizont verschwindet und damit der künstliche Tag endet. Neueste Statistiken zeigen, dass der Lichtverbrauch auf der Erde in den letzten Jahren sogar gestiegen ist (s. Künstliches Licht auf der Erde nimmt zu oder Studie: Künstliche Beleuchtung hat weltweit stark zugenommen). Sie zeigen auch, dass die Steigerung des ins Weltall abgestrahlten Lichts (s. Der blauere Planet) nur für die anderen Teile der Welt gilt. in Europa hat das nächtliche künstliche Licht abgenommen, als es sonst um ca. 25% angestiegen ist.

Ich verbinde dies mit den Bemühungen um die Verringerung der Lichtverschmutzung, so auch mit besseren Straßenleuchten und Maßnahmen zur Energieeinsparung. Die Lichtverschmutzung war Teil des Niedergangs der elektrischen Sonne, weil das einst bewunderte nächtliche Licht (Lunaparks) im Bewusstsein vieler zum Müll geworden war.

Der Niedergang der Bedeutung der Beleuchtung betrifft nicht alle Anwendungen gleichermaßen. So hat die “private” Beleuchtung, also die von der Lichttechnik einst verschmähte Wohnraumbeleuchtung, ungeahnte neue Möglichkeiten durch die LED-Technik bekommen. Man denke nur an die Weihnachtsbeleuchtung. Nicht einmal eingefleischte Nostalgiker werden da an die gute alte Zeit denken. Hingegen mag niemand die “professionelle” Beleuchtung, die man seit mehr als 100 Jahren auch mit Hilfe des Arbeitsschutzes den Menschen mehr oder weniger aufzwingt.

Wer ein Bürohaus in ein Wohnhaus konvertieren will …

Am deutlichsten erkennt man dies, wenn man sich die Umwidmung von Bürohäusern in Wohnhäuser ansieht. Die Umwandlung von ungenutzten Büroflächen in Wohnraum (das sogenannte „Office-to-Residential Conversion“) ist aktuell ein großes Thema in der Stadtentwicklung. Das hat meistens handfeste wirtschaftliche und gesellschaftliche Gründe (hoher Leerstand): Besonders in älteren Bürogebäuden in Randlagen stehen ganze Etagen leer. Hingegen herrscht in fast allen Metropolen akute Wohnungsnot. Während Büros leer stehen, suchen Tausende Menschen verzweifelt nach bezahlbarem Wohnraum.

Da Bürohäuser nach anderen Gesichtspunkten geplant und gebaut werden, bedeutet Konversion das Entfernen von allem, was stören kann. So muss der Asbest aus allen alten Gebäuden entfernt werden, während man manches gerne übernimmt, so z.B. die Aufzüge. Die Beleuchtung ist bei einer Umwidmung einer der Punkte, bei denen man fast nichts vom alten Bestand übernehmen kann. Wenn man Architekten fragt, die solche Projekte realisieren, sagen diese: Büro- und Wohnbeleuchtung folgt völlig unterschiedlichen Logiken, Normen und technischen Anforderungen.

Nicht, dass dies in der Lichttechnik unbekannt gewesen ist. Ganz im Gegenteil. In DIN 5035-1 wurden zwar Festlegungen für alle Innenräume getroffen, aber sog. „stimmungsbetonte“ Räume wurden weitgehend ausgenommen. Für Wohnräume schrieb die Norm: „3.5 Wohnbereich: Die Gestaltung der Beleuchtung im Wohnbereich lässt sich nicht in Normen festlegen.“

Wie gut wurde die Beleuchtung in den Bereichen, in denen man die Normen und „Logiken“ angewendet hatte, die man erstellt hat? Die Beleuchtung ist bei einer Umwidmung einer der Punkte, bei denen man fast nichts vom alten Bestand übernehmen kann. Dies erklären Fachleute so: „Bürobeleuchtung ist auf horizontale Gleichmäßigkeit ausgelegt (überall 500 Lux auf Tischhöhe). Das wirkt in einer Wohnung extrem ungemütlich und steril („Zahnarztpraxis-Effekt“).

Wenn man darum bittet, den Kontrast zwischen der Beleuchtung des Bürohauses und der daraus zu entstehenden Beleuchtung des Wohnhauses zusammenzufassen, kommt die folgende Tabelle heraus:

Der Kontrast

Merkmal Büro (alt) Wohnhaus (neu)
Ziel Sehleistung (500 Lux) Wohlbefinden & Entspannung
Lichtfarbe Kühl (4000 K) Warm (2700 K)
Steuerung Zentral / Präsenzmelder Individuell / Schalter & Dimmer
Position Starre Raster an der Decke Flexibel (Wand, Stehlampen, Akzente)

Warum es Gemeinsamkeiten zwischen Wohnbeleuchtung und Arbeitsbeleuchtung gibt

Das Argument, dass man die Beleuchtung fürs Büro nach anderen Logiken, Normen und technischen Anforderungen erstellen müsse, fiel zuletzt in der Corona-Pandemie in sich zusammen, als ein Großteil der Bevölkerung im Homeoffice arbeiten musste. Niemand hat das Büro vermisst, weil dort die bessere Beleuchtung installiert wäre. Ganz im Gegenteil: Die Erfahrung im Homeoffice lehrt, dass man eher die Beleuchtung im Büro der im Homeoffice angleichen will. Was dies im Einzelnen bedeutet, beschreibe ich in dem Beitrag Licht für New Work. In einem klassischen Büro geht es meist nur darum, den Raum hell genug zu bekommen (die typischen 500 Lux überall). Bei New Work ändern sich aber die Tätigkeiten – wir arbeiten nicht mehr acht Stunden starr am selben Platz. Es wird kollaboriert, entspannt, konzentriert, fokussiert und agil präsentiert.

In dem Beitrag wird u.a. auf die Schattenseite des „wohnlichen“ Lichts hingewiesen. Denn was so gemütlich wirkt, kann versagen, wenn es darum geht, dass man im Wohnraum das erzeugen muss, wonach die Normer ihre Werke ausgerichtet haben: die Sehleistung. Das ist nicht erst erforderlich geworden, als die Menschen im Homeoffice arbeiten mussten. Jeder, der seine Zeitung oder Zeitschrift liest oder einen Brief liest oder schreibt, benötigt funktionelles Licht. Dieses kann man sehr wohl normativ beschreiben und mit Regeln versehen.

Ein Gewinner: Leuchte für den Arbeitsplatz

Der Fehler, Wohn- und Arbeitsräume als unterschiedliche Domänen anzusehen und nur für Arbeitsräume funktionelles Licht zu normen, rächt sich nun. Davon profitiert aber mein Lieblingsprojekt: die Normung von Arbeitplatzbeleuchtung. Diese Arbeit hat etwa 1990 begonnen und hiess DIN 5035-8: Beleuchtung mit künstlichem Licht - Teil 8: Arbeitsplatzleuchten - Anforderungen, Empfehlungen und Prüfung. Was es damit auf sich hat, beschreibt der Beitrag Die einzige zertifizierbare Beleuchtung. Die erste Version der Norm erschien 1994. Sie beschreibt Arbeitsplatzleuchten, die nach der eigenen Definition “Leuchte für die Arbeitsplatzbeleuchtung” ist. Die Norm geht mit der jetzigen Überarbeitung in 2026 in die dritte Runde bzw. ins vierte Jahrzehnt.

Als einziger Teil aus der Reihe DIN 5035 ist diese Norm eine Produktnorm. Das Besondere an dieser Norm ist die genaue Festlegung aller Gebrauchstauglichkeitsmerkmale der Arbeitsplatzbeleuchtung, also Usability. D.h., wenn man eine Arbeitplatzbeleuchtung kauft, weiß man, was man hat. Eine gerüfte Leuchte für die Arbeitsplatzbeleuchtung ist sozusagen steckerfertig.

Ein Produkt für einen bestimmten Bedarf ist garantiert keine allgemeine Lösung für das Problem der Beleuchtung. Auf der anderen Seite ist es auch keine Lösung, Hunderte und Tausende von Leuchtenmodellen zu produzieren, aus denen ein Lichtplaner später eine Beleuchtung erstellt, so er es schafft, hundert und mehr Seiten Norm zu lesen. Ob er das Ziel getroffen hat, wird kaum jemand in der Lage sein, zu prüfen.

Komplexe Regeln, die niemand nachprüfen kann

Wie es mit der Anwendbarkeit von DIN EN 12464-1 aussieht, weiß ich nicht.  Eine Vorgängernorm (DIN 5035-7) habe ich über Jahrzehnte in Betrieben gerichtsfest geprüft. Keine einzige Beleuchtung konnte diese Norm erfüllen. Ich habe auch keinen Betrieb gesehen, der in der Lage gewesen wäre, sie zu überprüfen.

Eigentlich war auch jede Prüfung sinnlos, weil etwa nur 5 % der Projekte in den Jahrzehnten von  1970er bis 2010er Jahren einen Lichtplaner gesehen hatten. Ich rede nicht von Büros von Klempnern oder Schreinern, sondern von Projekten der größten Konzerne und Unternehmen von Deutschland.

Apropos Klempner und Schreiner: In einem Betrieb mit bis zu 10 Mitarbeitern (z. B. einer Schreinerei oder ein lokales Café) gibt es oft keine reine Bürostelle. Der Chef erledigt die Buchhaltung abends am Küchentisch, und die Angestellten sind fast ausschließlich produktiv tätig. Eine dedizierte Bürokraft wird oft erst eingestellt, wenn die administrative Last die Kapazität der Inhaber übersteigt. Solche Firmen machen 84% bis 89% aller deutschen Unternehmen aus. Bei denen würde eine zertifizierbare Beleuchtung ein Segen sein.

Phantome, die unser Wissen beherrschen XIII

Wenn ein Maß zum Ziel wird,
hört es auf,
ein gutes Maß zu sein..

Charles Goodhart

In dieser Reihe beschreibe und kommentiere ich Wissen, das man gerne als “überkommen” bezeichnet. Das negative Urteil stimmt aber nicht immer. Ähnlich häufig darf man das Wissen überliefert oder tradiert bezeichnen. Dieses Urteil fällt eher neutral aus. Manchmal handelt es sich dabei um Grundwissen, das man besser nicht in Frage stellt.

Zum Phantom Lichtausbeute, kurzgefasst

Die Lichtausbeute (lm/W) gilt seit den Anfängen der Lichttechnik als Leitkennzahl für „wirtschaftliches“ Licht. Von Edisons Glühlampe (ca. 1,4–2 lm/W) bis zu modernen LEDs (typisch 100–150 lm/W, im Labor darüber) zeigt sie enorme Effizienzgewinne – und zugleich ihre Grenzen: Eine Lichtausbeute kann mit unbrauchbarem Spektrum einhergehen (z. B. Natriumdampf-Niederdrucklampen), während für die Praxis weißes Licht, Farbqualität und Sehkomfort entscheidend sind. Zudem bildet lm/W weder den Systemaufwand (Leuchte, Vorschaltgerät, Steuerung) noch optische Verluste ab: Entblendung, Linsen und Diffusoren kosten häufig 20–40 % Lichtstrom, weitere Verluste entstehen durch Totalreflexion und Gehäuse. In Smart-Lighting-Systemen kann sogar der Standby-Verbrauch relevant werden. Beispiele wie Osram-Linestra versus SOX oder der Blick auf „mildes“ bzw. indirektes Licht verdeutlichen, wie eine eindimensionale Zahl eine mehrdimensionale Realität verzerrt. Folgerichtig rücken Lichtqualität (CIE-Definition 2021) sowie Systemeffizienz und realistische Lebensdauer-Metriken (LightingEurope) in den Fokus.

Zur Geschichte des Phantoms

Die Geschichte dieses Phantoms ist vermutlich so alt wie das menschliche Bestreben, künstliches Licht sparsamer zu machen. Tüftler, Erfinder, Macher wie Argand, Jablotschkow oder Minckeleers, deren Namen man in den Annalen der Frühzeit der Lichttechnik lesen kann, strebten danach, das Lichtmachen von seinen Lasten zu befreien. So auch die Steigerung des erzeugten Lichts gemessen an dem Energieeinsatz.

Das Ziel ist in einem unglaublichen Maße erreicht worden. Hatte die erste Glühlampe von Edison eine Lichtausbeute von ca. 1,4 bis 2 lm/W (Lumen pro Watt), können moderne  LED heute oft über 100 bis 150 lm/W. Firmen wie Cree haben im Labor bereits Werte von über 300 lm/W für eine einzelne LED-Komponente erreicht.

Wie fragwürdig solche Daten sein können, sieht man an einer “klassischen” Lampe, der Natriumdampf-Niederdrucklampe. Die erreicht lässig 200 lm/W und hatte bereits in ihrem ersten Lebensjahr 1932 als Serienprodukt 50 lm/W überschritten. Doch ihr Licht ist nicht viel wert, weil es keine Farben anregen kann.

Wenn man die theoretisch beste Lichtumwandlung der Energie erreicht, kann man 683 lm/W erreichen. Das ist monochromatisches grünes Licht. Mit dem kann jeder glücklich werden, wer ein solches Licht braucht. Beleuchten tut man indes meist mit weißem Licht.

Bei früheren Leuchtsmitteln wie der Leuchtstofflampe war die Farbwiedergabe recht eng an die Lichtausbeute gekoppelt. War man mit der Dreibandenlampe und ihrem mageren Spektrum zufrieden, konnte man bei gleicher Beleuchtungsstärke bis zu 60% Energie sparen. Die sog. Vollspektrumlampen waren immer rechnerisch ineffizienter als die Standardlampen.

Wann die Lichtausbeute ein schlechtes Maß ist

Lichttechniker haben sich bereits in ihren ersten Normen zur Beleuchtung der “Wirtschaftlichkeit” verschrieben. Auch wenn deren Wirtschaftlichkeit eher eine Kostenrechnung gewesen ist, wird deren Handeln stets durch die Lichtausbeute erheblich mitbestimmt. So waren Wohnraumleuchten für die Lichttötungsmaschinen. Aber auch die Vollspektrumlampe wurde häufig abgelehnt, weil ihre Lichtausbeute geringer ausfiel.

Wie dieses Maß einen in die Irre führen kann, lässt sich am Beispiel der Linestra-Lampe von Osram darstellen. Sie wurde in den 1930ern eingeführt und genoss noch in den 1970ern eine große Beliebtheit. Aber Osram drohte ständig damit, diese Lampe aus dem Sortiment zu nehmen, weil sie als eine Energievergeudung angesehen wurde. Ihre Lichtausbeute war unterirdisch. Sie lag typischerweise zwischen 5 und 9 Lumen pro Watt (lm/W).

Zum Betrieb brauchte diese Lampe aber nur einen Sockel, der an zwei Drähten angeschlossen war. Ihr besonderes Merkmal war das warme, blendfreie Licht, das durch einen langen Glühfaden in einer opalen (milchigen) Glasröhre erzeugt wurde. Sie hing meistens in Badezimmern und wurde minutenweise betrieben.

Die etwa zur gleichen Zeit entstandene Natriumdampf-Niederdrucklampe hatte nicht nur das Problem des unbrauchbaren Spektrums. Die Lampen waren im Vergleich zu modernen Leuchtmitteln riesig. Die Leuchtengehäuse mussten entsprechend groß und stabil sein, was sie teuer und anfällig für Wind machte. Da die Lampe eine große, röhrenförmige Fläche ist, lässt sich das Licht kaum präzise bündeln. Es streut unkontrolliert in den Himmel und in die Umgebung. Nach dem Einschalten leuchtet die Lampe zuerst schwach rötlich (durch das enthaltene Neon-Startgas). Es dauert 10-15 Minuten, bis das Natrium verdampft ist und die volle Helligkeit sowie die gelbe Farbe erreicht werden. In Zeiten von Smart Cities möchte man Licht dimmen, wenn niemand auf der Straße ist. SOX-Lampen lassen sich jedoch kaum stabil dimmen und verlieren dabei sofort ihre Effizienz.

Ohne ein Vorschaltgerät lässt sich eine solche Lampe nicht betreiben. Ohne eine Leuchte auch nicht. Daher war der Vergleich mit anderen Leuchtmitteln auf der Basis der Lichtausbeute bestenfalls von akademischem Wert. Linestra gegen SOX-Lampe aufzustellen, war absurder als Kartoffeln mit Kaviar zu vergleichen.

Der Betriebsaufwand (Leuchte, Vorschaltgerät u.Ä.) ist der eine Faktor, der die Lichtausbeute als Maß schlecht aussehen lässt. Es gibt aber einen anderen Faktor, der auch bei den heutigen LEDs die Lichtausbeute relativ bedeutungslos macht: die Leuchtdichte. Die Leuchtdichten, die hocheffiziente LEDs erreichen, liegen eine Größenordnung unter der der Sonne. Solche Elemente können ohne Abdeckung nicht in Innenräumen betrieben werden. So müssen Linsen oder Abdeckungen vorgesehen werden, die das Licht lenken oder weicher machen. Sie schlucken ebenfalls Lichtstrom, und zwar nicht zu knapp. Je stärker das Licht einer LED gestreut oder geformt werden muss (z. B. bei einem sehr engen Spot oder einer sehr weichen Flächenleuchte), desto höher sind die optischen Verluste. Um die einzelnen LED-Punkte unsichtbar zu machen, wird das Licht gestreut. Dies kostet oft 20 % bis 40 % der Lichtleistung.

Hinzu kommen Totalreflexion und Gehäuse: icht, das flach auf eine Grenzfläche trifft, wird zurück ins Innere der Leuchte reflektiert (Totalreflexion). Wenn das Gehäuse innen nicht perfekt weiß oder spiegelnd ist, wird dieses Licht in Wärme umgewandelt. Dies macht oft weitere 3 % bis 7 % aus.

Vollends obsolet scheint die Lichtausbeute als Maß, wenn man “smarte” Leuchtmittel benutzt. Diese halten die LED dauerhaft bereit und steuern und regeln das Licht bei Bedarf. Es kann sein, dass eine solche “smarte” Beleuchtung mehr Energie zum Warten verbraucht als zum Leuchten.

Was können irreführende Maße bewirken?

Auf dem Gebiet der Beleuchtungstechnik ist mein bestes Beispiel die Indirektbeleuchtung. Sie wurde seit den 1920ern als unwirtschaftlich angesehen. Das Thema will ich nicht hier weiter vertiefen. (Bei Interesse hier lesen.) Unbelastet von der Vergangenheit ist eine andere Beleuchtungsart, deren Wirkung (Blendfreiheit), ähnlich funktioniert wie bei der Indirektbeleuchtung. Sie wird von einer großen Firma als “mildes” Licht vermarktet. Mild wirkt sie deswegen, weil man durch eine geeignete Einrichtung die von den Nutzern sichtbare Leuchtdichte reduziert. Aber dies ist mit einem Verlust an Lichtstrom verbunden. Achtet man lediglich auf das Licht, das in der Arbeitsebene ankommt, und lässt die Leuchtdichten unbeachtet, ist sowohl das milde Licht als auch das indirekte wenig “effizient” i.S. der Lichttechnik.

Wenn heute die Rede ist von gutem Bürodesign, denken viele Menschen daran, die “Deckenbeleuchtung” abzuschaffen. Was in führenden Designzeitschriften als modernes Design abgebildet wird, sind Leuchten, die eher Wohnraumleuchten sind und nicht die “effizienten” Büroleuchten. (mehr s. Licht für New Work).

Ein anschauliches Beispiel für die Irreführung durch ein falsches Mass lieferte die Autotechnik. Die einst führenden US-Hersteller maßen die Leistung ihrer Motoren ohne die Aggregate, ohne die die Motoren nicht funktionieren können. Die Europäer maßen sie an der Welle. So fiel der führenden Autonation nicht auf, dass der Lüfter des Motors zu mehr als 90% der Betriebszeit wirkungslos war, aber bei Höchstgeschwindigkeit etwa 5% des Energieverbrauchs, bzw. einen Verlust von 3-5 PS verursachte. Das bewirkte einen hohen Lärmpegel und unnötigen Spritverbrauch. Der zum Antrieb benötigte Keilriemen war zudem ein Sicherheitsrisiko.

Fazit: Eine Maßzahl führt immer dann in die Irre, wenn sie eine mehrdimensionale Realität (Gesundheit, Bildqualität, Lichtqualität) in einer eindimensionalen Zahl zusammenfassen will. Am deutlichsten lässt sich das Problem am Beispiel der Lichtqualität darstellen. Die LiTG-Studie, die einst begonnen wurde, um eine Maßzahl oder einen Faktor zu ermitteln, trägt den Titel: Lichtqualität - ein Prozess statt einer Kennzahl.

Zur Zukunft des Phantoms

Die Lichtausbeute ist vermutlich die älteste Kennzahl in der Beleuchtungstechnik. Für sie gibt es keinen Ersatz, weil sie ein Maß für die Energieeffizienz von Leuchtmitteln liefert. Dass die Energieeffizienz einer Lampe keinen Maßstab für Lichtqualität ergibt, lernt man langsam aber sicher durch leidvolle Erfahrungen. So hat die CIE 2021 nach 108 Jahren zum ersten Mal in ihrer Historie Lichtqualität definiert. (s. z.B. hier: CIE definiert Lichtqualität - Was verstehen die Leute unter Qualität?)

Eine praktischere Bedeutung hat das Vorgehen von LightingEurope. Im Kontext der aktuellen EU-Gesetzgebung (Ecodesign- und Energielabel-Verordnungen) hat LightingEurope insbesondere folgende Punkte beantragt bzw. vorgeschlagen:

  1. Fokus auf das Gesamtsystem (Smart Lighting): Anstatt nur die Effizienz der einzelnen Lichtquelle (lm/W) zu betrachten, fordert der Verband, die Effizienz des gesamten Beleuchtungssystems zu bewerten. Dazu gehört auch die Einbeziehung von Sensorik und Steuerung in die Bewertung.
  2. Praxistaugliche Lebensdauer-Metriken: Klare Regeln für die Angabe der Nutzlebensdauer (Useful Lifetime), um unrealistisch hohe Marketingversprechen einzudämmen und die Vergleichbarkeit für professionelle Planer zu erhöhen.

Phantome, die unser Wissen beherrschen XII

Manche klammern sich
so fest an alte Scherben,
dass sie die neuen Diamanten
nicht aufheben können.

Anonymus

In dieser Reihe beschreibe und kommentiere ich Wissen, das man gerne als “überkommen” bezeichnet. Das negative Urteil stimmt aber nicht immer. Ähnlich häufig darf man das Wissen überliefert oder tradiert bezeichnen. Dieses Urteil fällt eher neutral aus. Manchmal handelt es sich dabei um Grundwissen, das man besser nicht in Frage stellt.

Zum Phantom Lichtstrom, kurzgefasst

Der Beitrag erklärt, dass die V(λ)-Kurve (1924) die Grundlage dafür schuf, Licht über den Lichtstrom (Lumen) international mess- und handelbar zu machen, und ordnet diese Größe in das SI-System samt der Debatte „Candela vs. Lumen“ ein.

Ich argumentiere, dass die relative Bedeutung von Helligkeit im Alltag und in der Arbeitswelt abgenommen hat, weil bei heutigen Beleuchtungsstärken die visuelle Leistung kaum noch steigt und Bildschirme Licht oft sogar entbehrlich machen. Weil künstliches Licht im Vergleich zu 1924 extrem billig geworden ist, bewerte ich den Lichtstrom als „Phantom“ und fordere, Licht stärker an Farbqualität/Farbempfindung statt nur an Hellempfindung auszurichten.

Zur Geschichte des Phantoms

Der Geburtstag dieses Phantoms lässt sich präzise angeben: April 1924. Vor 102 Jahren wurde die V(λ)-Kurve als Basis der Definition von Licht akzeptiert. Sie hat Licht definiert und damit messbar gemacht. Damit wurde die Grundlage dafür geschaffen, dass mit Lichtprodukten gehandelt wird. Und zwar weltweit. In 1948 wurde das Lumen offiziell von der 9. Generalkonferenz für Maß und Gewicht – CGPM als Einheit für den Lichtstrom international ratifiziert und festgelegt.

Wenn man heute auf einer Lampenverpackung liest: "12W - 806 lm - 840" (Ra) und versteht, dass die gekaufte Lampe aus 12 W aufgenommener Leistung 806 lm Licht produziert und dies mit einem Farbwiedergabeindex von 80 - 89 bei einer Lichtfarbe von 4000K, dann ist es ein Verdienst dieser Kurve.

Was die Zahlen bedeuten

Dabei besagt die Zahl 12W, dass die Lampe eine Leistung von 12 W aufnimmt, um 806 lm Licht zu produzieren. Die letztere Zahl, 840, war 1924 noch nicht geboren. Sie gibt an, wie gut die besagten 806 lm die Farben der von ihr beleuchteten Objekte wiedergeben. Das war 1924 recht egal, man wollte erst einmal Helligkeit haben. Wenn man sich die Beleuchtungsstärken anguckt , die damals in den Arbeitsstätten herrschten, versteht man gleich, warum alles andere relativ unwichtig war.

Die Basis der Angabe heißt Lichtstrom, dessen Einheit Lumen ist. Welche Bedeutung diese Größe in der Branche besitzt, kann man daran ermessen, dass die CIE immer wieder versucht hat, Lumen zu einer Basiseinheit im SI-System zu machen. Das SI-System ist so etwas wie eine Weltbeherrschungsformel. Alle Staaten der Welt benutzen dieses System für alle Messungen von der Zeit bis zum Gewicht. Eine Ausnahme machen nur drei Staaten, Myanmar, die ehemalige britische Kolonie Burma; Liberia, ein künstlicher afrikanischer Staat, dessen Bevölkerung ehemalige Sklaven aus den USA bildet; und die USA selber.

Das SI-System kennt 7 Basisseinheiten: Zeit, Länge, Masse, Stromstärke, Temperatur, Stoffmenge und Lichtstärke. Diese erkennt man daran, dass ihre Symbole keine Formeln enthalten: s, m, kg, A, K, mol und cd. Alle weiteren Einheiten werden aus diesen sieben abgeleitet. So gibt es für das allseits bekannte Gewicht eine Ableitung wie diese: kg•m/s2 . Eine Kugel mit der Masse von 1 kg wiegt 9,81 kg•m/s2 bzw. 9,81 N wie Newton.

Die Lichtstärke Candela war immer das "Sorgenkind" unter den Basiseinheiten. Sie ist die einzige Einheit, die direkt auf der menschlichen Wahrnehmung (der Hellempfindlichkeitskurve des Auges) basiert, statt auf einer rein objektiven physikalischen Größe. Leider ist das mit dem Basieren auch nicht ganz korrekt. Denn Candela entspricht keine einzige Wahrnehmung.

Eine Basiseinheit sollte so einfach wie möglich definiert sein. Das Lumen enthält jedoch den Steradiant (sr), also eine Raumwinkel-Komponente. Die Metrologen des CIPM argumentierten, dass eine Basiseinheit nicht von einer anderen abgeleiteten Größe (dem Raumwinkel) abhängen sollte, wenn es sich vermeiden lässt. Den meisten Experten wird indes weder Steradiant noch der Raumwinkel ein Begriff sein. Beide sind nur Lichttechnikern gut bekannt.

Am Ende wurde Candela als eine SI-Basiseinheit gewählt, weil es präziser zu messen war. Als das SI-System 2019 revidiert wurde, beantragte die CIE, dass Lumen, also die Einheit des Lichtstroms, zu einer Basiseinheit werden möge. Man blieb bei Candela, weil die Messgenauigkeit dieser Größe trotz aller technischen Fortschritte immer noch größer war. Der Lichtstrom ist aber nicht deswegen zum Phantom geworden.

Schwindende Bedeutung der Helligkeit

Hellempfindung beschreibt nur eine der Wirkungen von Licht. Diese besitzt eine umso größere relative Bedeutung gegenüber anderen Wirkungen, je weniger Licht zur Verfügung steht, wie man nachts auf der Autobahn verstehen lernt. Auch die innerstädtische Beleuchtung in der Nacht ist, so opulent sie auch scheinen mag, eine Art Notbeleuchtung. Erst ab Beleuchtungsstärken um 100 lx oder Leuchtdichten um > 10 cd/m2 kann man von einer (relativ ) hellen Umgebung sprechen.

Die hier dargestellte Kurve zeigt den prinzipiellen Verlauf der Sehleistung in Abhängigkeit von einer Einflussgröße (Kontrast, Beleuchtungstärke etc. Bis zu einem bestimmten Wert steht einer Größe keine messbare Sehleistung gegenüber. Danach nimmt sie steil zu, um später nur noch wenig anzusteigen. Ab einem bestimmten Zustand sieht man schlechter. So kann man eine Zeitung bei 5 lx gerade noch entziffern, bei 20 lx einigermaßen lesen. Je nach Alter und Druckqualität der Zeitung fängt die Abflachung der grünen Kurve etwa bei 1000 Lux an. Ähnlich geht es mit der Größe der Schrift. Wenn sie unter 0,5 mm groß ist, können die meisten Menschen sie nicht lesen. Zwischen 1 mm und 3 mm steigt die Lesbarkeit steil an. Noch größere Zeichen sind zwar auffälliger, aber nicht besser lesbar, jedenfalls nicht in einer Zeitung oder in einem Buch.

Bei einer grundsätzlich wichtigen Leistung des Auges, der Sehschärfe, sieht man, dass sie bereits bei relativ geringen Leuchtdichten (10 cd/m² oder 100 cd/m²)  ihren Höchstwert etwa erreicht. Bei anderen Funktionen können höhere oder geringere Werte einer Einflussgröße zu einem Maximum an Leistung führen.

Wenn man sich die realen Beleuchtungen in deutschen Betrieben anguckt, stellt man fest, dass die Beleuchtungsstärken zwischen 200 lx und etwa 2000 lx liegen können. Heute geplante Beleuchtungen liegen meist über 500 lx. Das entspricht etwa einer Leuchtdichte von 125 cd/m² auf dem Büropapier. Somit liegen wir bei dem obigen Diagramm in dem Bereich, wo die Sehleistung kaum mehr mit der Beleuchtungsstärke ansteigt.

Allein zum Lesen reichen gemäß Bodmann Beleuchtungsstärken bis ca. 50 lx.[1] Er hatte bereits 1962 ein Niveau von 400 lx empfohlen, um eine angenehm helle Arbeitsumgebung zu realisieren. Über 60 Jahre später brauchen die wenigsten Arbeitnehmer das Licht zum Lesen. Ihre Sehaufgabe steht auf dem Bildschirm, auf dem die Beleuchtung bestenfalls stört. Die Empfehlung von Bodmann bezüglich der hellen Umgebung steht aber noch. Man kann sich nur darüber streiten, ob 400 lx reichen oder gerade das Minimum sind.

All das ließ die Bedeutung des Lichtstroms schwinden. Dafür stieg die relative Bedeutung einer weiteren Funktion des Lichts, die der Farbempfindung. Zum einen braucht man die Beleuchtung stärker als zu Zeiten Bodmanns, um die Arbeitsumgebung angenehmer zu gestalten. Zum anderen kann man jetzt Wert auf Qualität legen, weil unsere Wohn- und Arbeitsstätten keine notdürftig beleuchteten Umgebungen mehr sind, wo man froh wäre, überhaupt etwas Licht haben zu dürfen.

Nicht zuletzt an den Pflichtangaben für Lampenverpackungen wie "12W - 806 lm - 840" (entspricht Ra 80 - 89) erkennt man die (neue) Bedeutung der Farbqualität. Die hier erwähnte Lampe, kein besonderes Produkt, erzeugt 806 lm; ihre modernere Form würde nur noch 7 W verbrauchen. Dies entspricht 58 Edison-Lampen der ersten Serie, die Wert gefunden wurden, um auf Weltausstellungen präsentiert zu werden.

Die beispielhafte Lampe ist der Nachfahre der Allgebrauchsglühlampe für 60 W. Was deren Licht 1924 ökonomisch bedeutet hat und ein Jahrhundert später bedeutet, kann man an einer Beispielrechnung erkennen. Um dies zu berechnen, müssen wir drei Faktoren berücksichtigen: den Strompreis, die Effizienz der Leuchtmittel und die Kaufkraft (Inflation).

  • Strompreis: In Deutschland kostete eine Kilowattstunde (kWh) etwa 40 bis 50 Pfennig.
  • Einkommen: Ein durchschnittlicher Arbeiter verdiente damals etwa 150 bis 200 Mark im Monat. Eine 60-W-Lampe kostete damals etwa 1,50 bis 2,00 Reichsmark.
  • Lichtausbeute: Eine 60-Watt-Wolfram-Glühlampe erzeugte damals ca. 600 bis 700 Lumen.

Um eine 60-W-Lampe eine Stunde zu betreiben, verbrauchte man 0,06 kWh. Das kostete etwa 3 Pfennig. Was wenig klingt, war viel: Ein Arbeiter musste dafür etwa 10 bis 15 Minuten arbeiten. Eine Stunde Licht (800 Lumen) kostet heute etwa 0,28 Cent (0,007 kWh • 40 Cent). Bei einem Durchschnittslohn entspricht das einer Arbeitszeit von weniger als einem Bruchteil einer Sekunde. Der "reale" Preis für Licht ist mindestens um den Faktor 80 bis 100 gesunken. Das ist repräsentativ für die Abnahme der Wertigkeit der künstlichen Helligkeit.

Um das Licht, das eine moderne Wohnung heute an einem Abend verbraucht, im Jahr 1924 zu erzeugen, hätte eine Familie einen signifikanten Teil ihres Tageslohns ausgeben müssen. Licht war damals etwas, das man beim Verlassen des Raums sofort ausschaltete – nicht aus Umweltbewusstsein, sondern aus purer finanzieller Notwendigkeit. (Eine genauere Berechnung findet sich hier.)

Auch wenn die Fachleute der Branche das Lumen als Maß aller Dinge sehen wollen, bezeichne ich den Lichtstrom als Phantom. Die Lichttechnik muss ihre Maße nicht nur an der Hellempfindung festmachen, sondern eher an der Farbempfindung. Bis heute gehört Farbensehen nicht zur Sehleistung.

[1] Bodmann. H.W.: Beleuchtungsniveaus und Sehtätigkeit, Int. Licht Rundschau, 1962, S. 41

Bodmann, H.W.: Kriterien für optimale Beleuchtungsniveaus, Lichttechnik, 15. Jahrg. Nr. 1/ 1963, S. 24-26

Phantome, die unser Wissen beherrschen XI

Wer das Licht der Lampe will,
muss auch das Öl nachfüllen?

Anonymus

In dieser Reihe beschreibe und kommentiere ich Wissen, das man gerne als “überkommen” bezeichnet. Das negative Urteil stimmt aber nicht immer. Ähnlich häufig darf man das Wissen überliefert oder tradiert bezeichnen. Dieses Urteil fällt eher neutral aus. Manchmal handelt es sich dabei um Grundwissen, das man besser nicht in Frage stellt.

Zum Phantom Wartungsfaktor

IDer Beitrag beschreibt den „Wartungsfaktor“ in der Lichtplanung als ein langlebiges, aber inhaltlich veraltetes Konzept – ein „Phantom“, weil moderne Beleuchtungstechnik (insbesondere LED) und reale Betriebsbedingungen nicht mehr gut zu den zugrunde liegenden Annahmen passen. Historisch ist die Pflege von Licht zwar stetig einfacher geworden, sie verschwand jedoch nie, sondern wurde durch Normen und Berechnungsmethoden zunehmend komplex.

Technisch ist der Wartungsfaktor (MF) eine dimensionslose Kennzahl, die den Beleuchtungszustand zum Wartungszeitpunkt im Verhältnis zum Neuzustand abbildet und aus LLMF, LSF, LMF und RSMF berechnet wird. Er wurde maßgeblich durch den CIE-Bericht 97 (1992) definiert und ersetzte in Deutschland ältere, pauschale Zuschläge und schwer fassbare Begriffe wie die „Nennbeleuchtungsstärke“.

Rechtlich ist die Instandhaltung von Beleuchtung in Deutschland über ArbStättV und ASR A3.4 verankert; bei Bezug auf DIN EN 12464-1 muss der Planer Wartungsfaktoren angeben und einen Wartungsplan vorbereiten. In der Praxis fehlt Anwendern oft das Bewusstsein (und teils die organisatorische Möglichkeit) für Wartung, wodurch Planer unrealistisch hohe Faktoren ansetzen können, etwa durch „sehr saubere Umgebung“ trotz gegenteiliger Realität.
Gleichzeitig stützen sich die in CIE 97 hinterlegten Erfahrungswerte auf Technik und Räume der 1970er/80er Jahre; die LED-Ära bringt andere Alterungs- und Ausfallbilder sowie stark temperaturabhängige Lebensdauern. Marketingzahlen wie „50.000 Stunden“ wirken als Motivationskiller für Wartung, obwohl es u. a. bei Sicherheitszeichen und thermisch belasteten Installationen weiterhin kritische Instandhaltungsanforderungen gibt.

Als technische Gegenmaßnahme wird u. a. CLO (Constant Light Output) genannt, das den Lichtstromrückgang elektronisch kompensiert und so Planung, Betrieb und Energieeffizienz beeinflusst. Insgesamt bleibt der Wartungsfaktor als Engineering-Idee wichtig, muss aber inhaltlich modernisiert und mit realistischen, überprüfbaren Annahmen und Wartungsplänen hinterlegt werden.

Zur Geschichte des Phantoms

Dieses Phantom war wohl zu Zeiten Goethes bekannt, von dem der Spruch überliefert ist: „Ich wüsste nicht, was sie besseres erfinden könnten, als wenn die Lichter ohne putzen brennten.“ Wer Licht machen wollte, musste sich schon immer um dessen Pflege bemühen. Unterschiedlich waren nur der Umfang und die Berechenbarkeit des Aufwands, den man treiben musste. (s. dazu Kapitel Epochen der Kunst der Lichtmacher)

Im Laufe der Jahrhunderte wurde der Pflegebedarf für Licht stetig geringer, was einen großen Teil des Fortschritts der Technologie ausmacht. So musste man bei der Kerze recht häufig nachsehen, ob sie noch brennt. Edisons erste Lampe brannte 40 Stunden lang ohne Aufsicht. Nur wenige Jahrzehnte danach musste die Industrie einen Glühlampenweltvertrag beschließen, um die Lebensdauer der Lampe auf 1000 h zu kürzen. Und heute redet man von 50.000 Stunden, die eine LED Licht spenden soll. Abgeschafft wurde die Pflege der Beleuchtung aber immer noch nicht. Sie wurde nur unendlich komplizierter. Seit langem hat sie einen Namen: Wartungsfaktor. Es fehlt nur an der Modernisierung des Inhaltes. Daher die Qualifizierung als Phantom.

Der Wartungsfaktor als technischer Begriff

Wie jedes Ingenieurprodukt ist auch die Technik der künstlichen Beleuchtung fest mit dem Prinzip von Inspektion und Wartung verbunden. Inspektion heißt, man prüft den bestimmungsgemäßen Zustand. Wartung bedeutet, dass man eine Technik ertüchtigt und wieder in den bestimmungsgemäßen Zustand bringt.

Der Begriff bestimmungsgemäßer Zustand ist juristisch relevant. Er bedeutet, dass sich ein technisches Produkt in dem Zustand befindet, den sein Hersteller für den üblichen Betrieb vorgesehen hat. Der bestimmungsgemäße Zustand (oft synonym zu „bestimmungsgemäßer Betrieb“ oder „bestimmungsgemäße Verwendung“ verwendet) beschreibt den Zustand einer technischen Anlage, Maschine oder eines Produkts, in dem es sicher, effizient und entsprechend seiner Auslegung und Dokumentation betrieben wird. Wenn beim Arbeitsstättenrecht von Beleuchtung die Rede ist, ist dieser Zustand gemeint.

Bei der Kerze hatten die Aufgabe, den bestimmungsgemäßen Zustand zu erreichen, die Lichtschneuzer übernommen, die spezialisierte Diener der Reichen waren. Opern und Theater beschäftigten Komödien-Lichtputzer für diese Aufgabe. Die Pflege in der Zeit, als man Licht durch Verbrennen erzeugte, galt nicht nur der Beleuchtung, denn die Stoffe, die bei der Verbrennung entstanden, so z.B. Ammoniak und Schwefel, zerstörten die Dekorationen, Gemälde und sonstige Ausstattungen. Das Licht war sogar Konkurrent des Menschen um den Sauerstoff. So hatten die Lichtschneuzer und -putzer eine Schutzaufgabe für alles.

Bei der Beleuchtung hingegen war die Sache nicht so klar. So ist mir kein Berufsstand bekannt, der den Betrieben das regelmäßige Fensterputzen erledigt, um die Fenster in den bestimmungsgemäßen Zustand zu versetzen. Das Problem muss uralt sein, denn der staatlich geförderte Film Licht des Amtes für schöne Arbeit von 1935 beginnt die gute Beleuchtung mit kollektivem Fensterputzen. Hingegen schrieb mir ein Architekturkritiker im März 2026 über ein viel gelobtes öffentliches Gebäude, er hätte unter schlechten Bedingungen gearbeitet, weil der Architekt vergessen hatte, dass die Fenster auch mal geputzt werden müssen. Eigentlich ein Verstoß gegen die Arbeitsstättenverordnung.

Bei der künstlichen Beleuchtung sollte so etwas nicht vorkommen können. Die lichttechnische Industrie hatte und hat – ganz uneigennützig – ein großes Interesse daran, dass installierte 100 lx immer 100 lx blieben. Wie man das auch anstellen mag. Die Definition eines Wartungsfaktors bildete den vorletzten Schritt dazu.

Der Wartungsfaktor (Maintenance Factor, MF) ist eine dimensionslose Kennzahl in der Lichtplanung. Er definiert das Verhältnis der Beleuchtungsstärke einer Anlage zu einem spezifischen Zeitpunkt (Wartungszeitpunkt) im Vergleich zu ihrem Neuzustand. Der Begriff wurde erst spät 1992 definiert, obwohl es immer bekannt war, dass eine Lichtplanung auf der Basis des Neuzustandes nie sinnvoll gewesen sein konnte. Der eigentliche Durchbruch für die heutige Definition kam im Jahr 1992. Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) veröffentlichte den technischen Bericht CIE 97 "Maintenance of indoor electric lighting systems".

Der Wartungsfaktor wird aus vier spezifischen Verlustfaktoren berechnet, die die Lampen, deren Lebensdauer, die Leuchten und die Verschmutzung der Raumwände betreffen.

WF = LLMF x LSF x LMF x RSMF

LLMF (Lampenlichtstrom-Wartungsfaktor): Berücksichtigt die Abnahme des Lichtstroms der Lichtquelle über die Betriebsdauer (Degradation)

LSF (Lampenlebensdauerfaktor): Berücksichtigt die statistische Ausfallwahrscheinlichkeit der Leuchtmittel bis zum Wartungszeitpunkt.

LMF (Leuchtenwartungsfaktor): Berücksichtigt die Verschmutzung der Leuchte in Abhängigkeit von ihrer Bauart und der Umgebungssauberkeit.

RSMF (Raumwartungsfaktor): Berücksichtigt die Abnahme der Reflexionsgrade von Wänden und Decken durch Verschmutzung.

Auch in dieser Formel kann man die Natur einer Vorgabe erkennen, die sicherstellen will, dass eine Beleuchtung immer dem gewünschten Zustand entspricht. Was der gewünschte Zustand für Arbeitsstätten ist, wurde seit 1913 in diversen Regelwerken (Normen, Gesetzen, Verordnungen etc.) festgelegt (s. Beitrag Beleuchtung von Arbeitsstätten muss i.S. des Arbeitsschutzes reguliert werden.). Festgelegt wurde fast immer die in einer horizontalen Messebene in Arbeitshöhe (einst 85 cm, später etwas tiefer) vorhandene Beleuchtungsstärke. Diese stellt den Vertragsgegenstand zwischen dem Auftraggeber und dem Lichtplaner dar.

Als der Begriff noch nicht existierte …

Schon in den Anfängen der elektrischen Beleuchtung war bewusst, dass Anlagen mit der Zeit dunkler werden, lange bevor die Lampen ausfallen. In den alten deutschen Normen (wie der DIN 5035) wurde jedoch meist nicht mit einem detaillierten "Wartungsfaktor" gerechnet, sondern mit einem pauschalen Planungswert (oft 1,25).

  • Man schlug einfach 25 % auf die benötigte Beleuchtungsstärke auf, um Verluste auszugleichen.
  • Das entsprach rechnerisch einem Wartungsfaktor von 0,8 (1 / 1,25 = 0,8).

Das war gemessen an der Genauigkeit, mit der ein Planer die angestrebte Beleuchtungsstärke erzielte, sogar zu genau. Damals ging das Gerücht herum, dass die Wettervorhersage im Monat April genauer war als die Lichtplanung bei der Bestimmung der Beleuchtungsstärke. Tatsächlich haben wir bei gerichtsfesten Messungen festgestellt, dass bei einer Vorgabe von 500 lx als Nennwert (= 625 lx Neuwert), Werte zwischen 300 lx und 2000 lx installiert wurden. In einem Fall, bei dem bei einer falschen Beleuchtungsstärke ein Gang vor Gericht drohte und deswegen eine präzise Vorgabe der späteren Messung bei der Auftragsvorgabe erfolgte, variierte in 38 Anlagen (= 38 Bürohäuser für jeweils etwa 300 Mitarbeitende) mit dem gleichen Leuchtentyp des gleichen Herstellers die Beleuchtungsstärke zwischen 350 lx und 900 lx.

Interessant ist, wogegen der Verlust berechnet wurde. Der Zustand, gegen den ein Verlust berechnet wurde, nannte sich die Nennbeleuchtungsstärke. Die Größe Nennbeleuchtungsstärke war „der zeitliche und örtliche Mittelwert“ der Beleuchtungsstärken. Was soll man sich darunter vorstellen? Einen örtlichen Mittelwert kann sich jeder halbwegs gebildete Laie verstehen: Man misst die Beleuchtungsstärke an verschiedenen Orten und berechnet davon den Mittelwert. Aber der zeitliche Mittelwert? Die Erklärung der Nennbeleuchtungsstärke, die das Maß für den Verlust darstellt, umfasste in DIN 5035:1990 ca. eine DIN-A4-Seite und war selbst für erfahrene Verwaltungsrichter eine Herausforderung bei entsprechenden Klagen. Denn kaum eine technische Größe wurde je krummer definiert:

Die Nennbeleuchtungsstärke En ist für Arbeitsstätten in Innenräumen der Nennwert der mittleren Beleuchtungsstärke im Raum oder in der einer bestimmten Tätigkeit dienenden Raumzone, für den die Beleuchtungsanlage auszulegen ist.“ Soweit ist die Sache noch in Ordnung. Aber die Norm erklärt weiter: „Die Nennbeleuchtungsstärke En für Arbeitsstätten in Innenräumen bezieht sich:

  • auf den mittleren Alterungszustand der Beleuchtungsanlage:
  • auf den eingerichteten Innenraum die eingerichtete Raumzone;
  • im allgemeinen auf die horizontale Arbeitsfläche in 0,85 m Höhe über dem Fußboden; bei anderer Lage der Arbeitsfläche bezieht sich die Nennbeleuchtungsstärke En auf diese Lage (z.B. Schaltschrankmontage, Zeichenbrett, Schreibtisch);
  • bei Verkehrswegen in Innenräumen auf deren Mittellinie in max. 0,2 m Höhe über dem Fußboden.“ (fettkursiv schlecht oder gar nicht bestimmbare Faktoren)

Wie soll man verstehen, was es bedeutet, dass sich eine Planungsgröße, die man beim Bau einer Arbeitsstätte zugrunde legen muss, auf die Lage eines Schreibtisches bezieht?  Woher weiß der Planer, wann der mittlere Alterungszustand einer Beleuchtungsanlage sein wird? Kann man bereits bei der Planung eine Größe berücksichtigen, die sich auf einen eingerichteten Raum bezieht, bevor dieser Raum überhaupt entstanden ist?

Nachdem die Nennbeleuchtungsstärke etwa 30 Jahre lang kaum jemandem ein Begriff geworden war, wurde sie zusammen mit der Normenreihe DIN 5035 abgeschafft. An ihre Stelle trat die Wartungsbeleuchtungsstärke bzw. der Wartungswert der Beleuchtungsstärke. Diesen Wert kann jeder jederzeit an jedem Arbeitsplatz messen. Wie hoch er sein soll, kann man in DIN EN 12464-1 ab Jahrgang 2001 lesen.

Durch diesen Vorgang bekam der Wartungsfaktor eine neue Bedeutung. Hat man einst einen pauschalen Zuschlag zur Nennbeleuchtungsstärke eingeplant (z.B. 1,25 für die meisten Fälle), kann man seit 2001 vereinbaren, wann eine Wartung erfolgen soll (z.B. nach 1 Jahr oder nach 3 Jahren), wonach sich der Wartungswert errechnet.

Rechtliche Lage

In Deutschland ist die Wartung von Beleuchtungsanlagen kein "nice-to-have", sondern durch Gesetze und Normen geregelt. Dabei wird grundsätzlich zwischen der Beleuchtung und der Sicherheitsbeleuchtung (Notbeleuchtung) unterschieden. Die primäre Rechtsgrundlage ist die Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) in Verbindung mit der ASR A3.4 ("Beleuchtung"). Der Arbeitgeber muss sicherstellen, dass die Beleuchtung jederzeit den Anforderungen der ASR A3.4 entspricht.

Zwar muss kein Betrieb diese ASR erfüllen. Das gilt aber nur, wenn er gleichwertige oder bessere Vorgaben hat. Hinsichtlich der Beleuchtung dürfte es jedem schwerfallen, eine gleichwertige Alternative zu den geforderten Eigenschaften zu realisieren. Die Instandhaltung wird in 9.2. Instandhaltung der ASR A3.4 geregelt. In diesem Paragraphen sind auch die Fenster nicht vergessen: “Um die Versorgung mit Tageslicht nicht zu beeinträchtigen, sind Fenster und Dachoberlichter regelmäßig zu reinigen. Anforderungen an den Arbeitsschutz bei der Reinigung von Fensterflächen siehe ASR A1.6 „Fenster, Oberlichter, lichtdurchlässige Wände“.

Die ASR fordert auch: “Es ist dafür zu sorgen, dass sichere Instandhaltung möglich ist, insbesondere ist für einen sicheren Zugang zu sorgen.”

Wenn sich jemand auf die Norm DIN EN 12464-1 beruft, muss dieser auch den Wartungsfaktor berücksichtigen. Die Aufgaben des Planers sind wie folgt beschrieben:
Der Konstrukteur [der Lichtplaner, Anm. d.A.] muss:

— fm angeben [fm ist der Gesamtwartungsfaktor, oben WF genannt] und alle Annahmen auflisten, die bei der Ermittlung des Werts gemacht wurden,

— die für die Anwendungsumgebung geeignete Beleuchtungsanlage angeben und

— einen Wartungsplan vorbereiten, z. B. für die Häufigkeit des Ersetzens der Lichtquelle, für Reinigungsintervalle von Leuchte und Raum.

fm hat einen großen Einfluss auf die Energieeffizienz. Die bei der Ermittlung von fm gemachten Annahmen müssen sowohl realistisch erreichbar als auch auf eine Weise optimiert werden, die zu einem hohen Wert führt.“

Wo es arg kneift

Fehlendes Bewusstsein bei den Anwendern

Anwender zeigen im Allgemeinen wenig Neigung, Beleuchtung zu warten. Bei betrieblichen Studien habe ich die Frage, ob man einen Wartungsplan hätte, gestellt, um die nicht so ehrlichen Kandidaten herauszufischen. Denn man kann i.d.R. davon ausgehen, dass es den Betrieben nicht einmal bewusst ist, dass sie so etwas brauchen. Man weiß gleich, warum, wenn man sich die Beschreibung der Nennbeleuchtungsstärke anguckt.

Wenn man sich die möglichen praktischen Bedingungen näher ansah, konnte man auch verstehen, warum man an eine Wartung erst gar nicht dachte. Manche Leuchten brauchen zwei Elektriker, um die Lampen zu entfernen. Und die einst vorherrschenden Hochglanzspiegel durfte man nur mit Schutzhandschuhen anfassen. Auf den Tischen standen zuweilen hochauflösende Bildschirme mit einem Gewicht bis 20 kg oder Drucker bis 40 kg. All das wegräumen, um Leuchten zu putzen?

Ein Fachmann, der in den 1970er Jahren die Wartung von Beleuchtung als Dienstleistung anbieten wollte, verdiente keinen Cent damit. In mehreren Jahrzehnten der Betriebsberatung ist uns kein Wartungsplan über den Weg gelaufen.

Das liebe Geld

Da es den Anwendern an Bewusstsein für die Wartung der Beleuchtung fehlt, kann ein Planer einen hohen Wartungsfaktor zugrundelegen, z.B. 0,8, und dem Kunden gegenüber verschleiern, dass er einen festen Reinigungszyklus von einem Jahr voraussetzt. Es ist überhaupt fraglich, ob ein Betrieb weiß, dass eine Reinigung der Wände zu der Wartung der Beleuchtung gehört. Man deklariert eine Industriehalle oder ein Standardbüro einfach als „sehr saubere Umgebung“. Dann setzt man den Raumwartungsfaktor (RSMF) und Leuchtenwartungsfaktor (LMF) so hoch an, als würde dort täglich Staub gewischt. So springt der Wartungsfaktor von realistischen 0,67 auf 0,85. Dabei bedeutet ein WF von 0,67, dass man 50 % mehr installieren muss, während man bei 0,85 nur 17% mehr installiert. Man spart also 20% der Installation durch optimistische Annahmen, die nicht einmal zutreffen. Kein Kläger, kein Richter.

Verwirrende neue “Begriffe”

Obwohl es vielen Leuten vom Fach sehr schwergefallen war, sich von der Nennbeleuchtungsstärke auf die Wartungsbeleuchtungsstärke umzustellen, hat die Normung in der letzten Ausgabe der EN 12464-1 redlich Mühe gegeben, die Sache noch komplizierter zu machen. So wurden noch der “minimale Warnungswert der Beleuchtungsstärke” und der “höhere Wartungswert der Beleuchtungsstärke” vorgeschrieben. Zu denen kam noch  eine Forderung nach dem Wartungswert der mittleren zylindrischen Beleuchtungsstärke, wobei man diese Größe nach einem Kontextmodifikator eine Stufe höher oder tiefer wählen kann.

Was dieser Kontextmodifikator sein soll, habe ich lange gesucht. In der Norm ist die Rede von „kontextabhängigen Modifikatoren“, womit gemeint ist, dass z.B. eine Aufgabe Fehlermöglichkeiten beinhaltet, deren Folgen schwerwiegend sein können. Dann soll die Beleuchtungsstärke eine Stufe höher gewählt werden. Warum man der folgenden Anforderung folgen soll, leuchtet mir immer noch nicht ein: „Der Wartungswert der Beleuchtungsstärke darf um mindestens eine Stufe in der Beleuchtungsstärke-Skala (siehe 4.3.2), angepasst werden wenn die Sehbedingungen von den üblichen Annahmen abweichen.“

Insgesamt waren in dem Entwurf dieser Norm so viele Sonderbarkeiten, dass die Übersetzung ins Deutsche zwei Jahre gedauert hat, obwohl die größte Gruppe unter den Autoren aus Deutschland kam.

Obsolete Grundlagen

Die Festlegung der Wartungsfaktoren in CIE 97 im Jahre 1992 erfolgte auf der Basis von Erfahrungen mit Leuchten, Lampen und Räumen aus den 1970er und 1980er Jahren. Zwei Jahrzehnte danach musste nachgebessert werden, weil sich die Lampen wie die Leuchten geändert hatten (CIE 97:2005). Man legte den Fokus auf den individuellen Wartungszyklus. Wie ich oben erklärt habe, fehlt den Auftraggebern die Motivation dazu, aus dieser Entwicklung einen Vorteil im Sinne der besseren Beleuchtung zu machen.

Die wichtigste Änderung betrifft aber die Lampentechnik. In ganz Europa wird nur noch LED-Beleuchtung installiert. Dabei hat sich eine Marketingszahl als Motivationskiller herausgeschält: die Zahl 50.000. Diese soll angeblich die Lebensdauer der LED kennzeichnen. Für Betriebe bedeutet sie eine ungeheure Zahl, durch die jegliche Fürsorge für die Beleuchtung entfällt. In welchem Büro mag wohl die künstliche Beleuchtung die 50.000 Betriebsstunden hinter sich bringen?

In der Lichtplanung und energetischen Bilanzierung (nach DIN V 18599) gibt es für ein Standardbüro in Deutschland klare Richtwerte für die jährliche Betriebsdauer. In fensternahen Bereichen brennt das Kunstlicht oft nur 50 % der Zeit (ca. 1.200 – 1.500 Stunden). Theoretisch nimmt die Norm bei Tagnutzung 2.250 Stunden an. So kann ein Optimist (1200 h Brenndauer jährlich) von 41,66 Jahren ausgehen, für den Pessimisten ergeben sich 22,22 Jahre.

In Deutschland werden gewerbliche Gebäude, die nach dem 31.3.1985 fertiggestellt wurden, linear mit 3 % pro Jahr abgeschrieben, was einer rechnerischen Lebens-Dauer von 33 Jahren entspricht. Die wirtschaftliche Lebensdauer beträgt ca. 30 – 50 Jahre. So kann man optimistischerweise damit rechnen, im Laufe der Lebensdauer eines Bürohauses mit einem Lampenwechsel davonzukommen. Vielleicht kann man den aufschieben?

Doch dem ist nicht so. Denn erstens gibt es elektrisch beleuchtete Sicherheitszeichen (z.B. Fluchtwegbeschilderung), die während der gesamten Betriebsstunden ständig leuchten müssen, häufig rund um die Uhr. Der Glaube an die 50.000 Stunden lässt sogar die wöchentlichen Inspektionen vergessen, die erforderlich sind. Zweitens ist die Lebensdauerbetrachtung einer LED wesentlich komplizierter (s. Kapitel Angaben für die Lebensdauer von Leuchtmitteln. Wie kompliziert es mit der LED ausschaut, erkennt man an der Formel L70B10C10F10. L70 bedeutet, dass die LED bei 70% des Anfangslichtstroms am Ende ist. B10 bedeutet, dass dabei höchstens 10% der Elemente diesen Wert unterschreiten dürfen. C10 bedeutet, die zu einem gegebenen Zeitpunkt zu erwartende Ausfallrate in Prozent. Ein Wert von C10 bedeutet, dass in einem Modul 10% aller Elemente total ausgefallen sind. F10 bedeutet, dass höchstens 10% der LED den L-Wert unterschreiten dürfen (inklusive Totalausfall).

Die Angaben für die Lebensdauer von LEDs gelten nur für optimale Temperaturbedingungen. Bereits kleine Abweichungen können zu drastischen Verlusten an Lebensdauer führen. Diese können durch ungeeignete Leuchten bedingt sein, aber auch durch zu hohe Temperaturen in Industriehallen. Für den letzten Fall müsste ein zusätzlicher Korrekturfaktor für die Temperatur berücksichtigt werden.

In der Realität ist der Vorgang der Degradation eines LED-Moduls noch schwieriger zu beschreiben, weil die Module nicht nur an Leuchtdichte verlieren, sondern auch in Farbe. Oder ein Element ist noch in Betrieb, flimmert aber nur noch.

Fazit

Der Wartungsfaktor ist ein Erbe alter Zeiten, das die Bezeichnung Phantom redlich verdient. Er hat noch lange nicht ausgedient, weil das Konzept Teil eines jeden Engineering-Konzepts ist. Der Wartungsfaktor beruht aber auf recht alten Daten und noch älteren Vorstellungen mit Lampen, die es nicht mehr gibt. Die modernen Lampen weisen andere Alterungserscheinungen auf. Dabei geht die Alterung der Lampe gleich zweimal in die Berechnung des Wartungsfaktors ein, als Lampenlichtstrom-Wartungsfaktor und als Lampenlebensdauerfaktor. Der letztere Faktor beruht zum einen auf einer drastisch höheren fiktiven Lebensdauer[1] gegenüber älteren Lampen (50.000 h gegenüber 1.000 h bei Allgebrauchsglühlampen und 10.000 h bei Leuchtstofflampen).

Anstatt die Leuchten von Anfang an mit 100 % Leistung zu betreiben (und damit am Anfang "zu viel" Licht zu haben), kann man heute technische Gegenmaßnahmen wie CLO-Treiber ( constant light output) nutzen. Die Elektronik gleicht den LLMF automatisch aus. Die Leuchte startet bei etwa 80 % Leistung und steigt über die Lebensjahre hinweg schrittweise auf 100 % Leistung. Beispiele für diese Funktionalität gibt es z.B. hier und da und dort. Ein CLO-Treiber spart über lange Jahre Strom und verlängert die Betriebsdauer einer LED.

Ob und wann man sich allgemein eine solche Technik aneignet, ist trotz der Vorteile leider nicht gesagt. Ein Grund könnte die höhere Investition zu Beginn sein. Man muss mehr in die Technik investieren, um später daraus Vorteile zu erzielen. In einem professionell genutzten Gebäude fallen die Investitionen beim Investor an, die Vorteile beim Mieter. Diese sind i.A. zwei unterschiedliche Firmen. Selbst wenn sie Töchter derselben Firma sind, erscheinen die Kosten und die Ersparungen in zwei getrennten Bilanzen auf. Dieser Umstand hat die Durchsetzung des elektronischen Vorschaltgerätes mehrere Jahre verzögert.

Im Privatbereich spielen solche Überlegungen kaum eine Rolle. Die Energieersparnis (durch das gedimmte Start-Niveau) ist bei einer einzelnen Lampe so gering, dass sich der Aufpreis für den teuren Treiber im privaten Umfeld oft erst nach Jahrzehnten rechnen würde. Zudem muss man daran denken, dass viele Privatleute gebrannte Kinder sind, was die Lebensdauer von Lampen angeht. Bereits bei der Glühlampe konnte man den Verdacht nicht loswerden, dass da etwas nicht stimmte. Bei der Leuchtstofflampe, die sich im Wohnbereich nie richtig durchsetzen konnte, war es umgekehrt. Fiel eine Glühlampe gefühlt zu früh aus, waren Leuchtstofflampen im Haushalt (z.B. bei Aquarien) noch bei der doppelten oder dreifachen Lebensdauer im Einsatz, auch wenn sie nur noch die Hälfte des Lichts abgaben, die sie am Anfang produziert hatten.

LEDs sind da ein Fall sondergleichen. Viele erleben, dass die angeblich ewig lebende Lampe nach wenigen Tagen den Geist aufgibt,  wofür der Hersteller des Leuchtmittels häufig nichts kann. Das Problem liegt beim Kühler oder bei den sonstigen Faktoren für die Kühltechnik. Auch dieser Umstand ist privat schwer zu vermitteln, weil LEDs nachgesagt wird, dass sie sehr wenig Strom brauchen und noch weniger Wärmestrahlung in ihrem Licht haben. Beides stimmt sogar. Aber auch das vorzeitige Ableben vieler LEDs aus thermischen Gründen.

Es gibt also sowohl berechenbare als auch schwer verständliche Faktoren, die dem Phantom Wartungsfaktor zu einem langen Leben verhelfen werden.

[1] Hier spreche ich absichtlich von einer fiktiven Lebensdauer, weil die angegebenen Zahlen eher vom Marketing stammen als von der Realität. Auch wenn die Zahlenwerte Jahre bedeuten, kommen sie sehr unterschiedlich zustande. S. hierzu Angaben für die Lebensdauer von Leuchtmitteln

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Phantome, die unser Wissen beherrschen X

Ist das Wissenschaft,
oder eher eine sehr teure Form
der Astrologie mit besseren Grafiken?
Anonymus

In dieser Reihe beschreibe und kommentiere ich Wissen, das man gerne als “überkommen” bezeichnet. Das negative Urteil stimmt aber nicht immer. Ähnlich häufig darf man das Wissen überliefert oder tradiert bezeichnen. Dieses Urteil fällt eher neutral aus. Manchmal handelt es sich dabei um Grundwissen, das man besser nicht in Frage stellt.

Das fundamentale Phantom

In der Lichttechnik wird Helligkeit bis heute mit einer Standardkurve (V(λ)) bewertet, die vor rund 100 Jahren aus Messungen an wenigen, jungen erwachsenen Männern abgeleitet wurde.

Diese Kurve steckt aber hinter fast allen wichtigen Lichtangaben wie Lumen und Lux – und verleitet dazu zu glauben, sie gelte für „den Menschen“ allgemein. Tatsächlich sehen ältere Menschen, Kinder, aber auch viele Tiere und Pflanzen Licht anders, sodass gleiche Messwerte in der Praxis sehr unterschiedliche Wirkungen haben können.

Neuere Kennzahlen wie „melanopische“ Beleuchtungsstärken sollen biologische Effekte des Lichts besser erfassen, sind folgerichtig von Alter und Lichtspektrum abhängig und dadurch kompliziert zu verwenden. Mit der Einführung melanopischer Kenngrößen (CIE S 026/E:2018) wurde die Problematik sichtbar verschärft: Melanopische Beleuchtungsstärken (z. B. mel-EDI) sind explizit alters- und spektralabhängig; ein Zahlenwert gilt nur für definierte Referenzbedingungen (u. a. ein Referenzalter), während herkömmliche lichttechnische Größen diese Unterschiede nicht erfassen. 

Die zentrale Botschaft ist: Lichttechnische Grundgrößen sind keine einfache „Physiologie in Zahlen“, und gute Beleuchtung muss stärker auf unterschiedliche Menschen und Anwendungsfälle abgestimmt werden. Die Voraussetzung dafür ist, dass das Licht valide gemessen wird, d.h. eine bestimmte Größe entspricht einer bestimmten Wirkung.

Zur Geschichte des Phantoms

Dieses Phantom ist die Grundlage aller lichttechnischen Größen. Dass es eigentlich längst in die Geschichte gehört, diskutierte ich noch als junger Student, als uns Professor Helwig die V(λ)-Kurve erklärte. Helwig ist schon 55 Jahre tot, das Phantom hat vor zwei Jahren quicklebendig sein erstes Jahrhundert gefeiert.

Die junge Lichttechnik zu Beginn des 20. Jahrhunderts hatte sich vorgenommen, Lichtgrößen für den Menschen zu bestimmen und Licht an dem Menschen zu messen. Damit war sie vielen Disziplinen weit voraus. Die Physik misst Licht mit ähnlichen Instrumenten wie die Lichttechnik, kommt aber zu einem anderen Ergebnis. Das liegt an der besagten V(λ)-Kurve.

Die Kurve, die sich so schick geschwungen präsentiert, sah nicht immer so aus wie hier. An ihr ist viel poliert worden.

Sie hieß einst relativ visibility und wurde, wie im Bild deutlich erkennbar, aus verschiedenen Studien zusammengestückelt. Die CIE (Commission Internationale de l'Éclairage) sammelte die Daten von etwa 50 Probanden aus verschiedenen Studien. Obwohl die Gruppe statistisch gesehen recht klein war, reichten die Daten aus, um einen Mittelwert zu bilden. So wurden die individuellen Empfindlichkeitskurven der Probanden gemittelt. Der höchste Punkt der Kurve (das Maximum) wurde auf den Wert 1 gesetzt. Dieser Punkt liegt bei einer Wellenlänge von 555 nm (gelb-grün). 1924 wurde diese gemittelte Kurve als internationaler Standard für das photopische Sehen (Tagessehen) definiert.

An sich kein großes Problem. Dumm nur, dass die Probanden in den relevanten Studien der frühen 1920er Jahre (hauptsächlich die Untersuchungen von Gibson und Tyndall sowie Coblentz und Emerson) überwiegend junge Erwachsene waren. Die meisten Teilnehmer waren zwischen 20 und 30 Jahre alt. In der entscheidenden Studie von Gibson und Tyndall (1923), die 52 Probanden umfasste, lag das Durchschnittsalter bei etwa 26 bis 27 Jahren. Noch dümmer: Viele der Probanden waren Mitarbeiter des National Bureau of Standards (NBS) (also vom Fach) oder Studenten – also eine leicht verfügbare, junge Testgruppe.

Was in den Annalen nicht steht, weil man den Fehler in der Forschung bis heute macht: Alle Probanden waren jung, gesund und irgendwie “normal”. Wer im National Bureau of Standards arbeitet, gehört zudem nicht zu Familie Doe, deren Mitglieder John und Jane unserem Max und Erika   Mustermann entsprechen. Und Studenten im Alter von 25 Jahren bildeten zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Bevölkerung genauso wenig ab wie im Jahre 2026.

Bei diesem Beitrag geht es insbesondere um die Altersgruppe, weil die Augen von allen Lebewesen mehr oder weniger stark altern. Beim Menschen ändert sich die Lichtwahrnehmung durch rund ein Dutzend Alterungsprozesse, die relevant sind.

Bedeutung der V(λ)-Kurve

Die so definierte Kurve liegt allen lichttechnischen Größen zugrunde. Dies hat zweierlei Auswirkungen. Zum einen die beabsichtigte: Bewerten der Strahlung nach der angestrebten Wirkung, die Hellempfindung. Zum anderen verführt sie zu der Annahme, es handele sich um eine Quantifizierung einer physiologischen Wirkung. Genau dies ist falsch. Wie unten ausgeführt, beweist sogar ein Standard der CIE dies höchstpersönlich.

Die aus der Sicht der lichttechnischen Industrie wichtigste lichttechnische Grundgröße ist der Lichtstrom, also die Menge des Lichts, die ein Leuchtmittel abgibt. Daraus lässt sich z.B. die Effizienz einer Umwandlung von Energie in Licht berechnen. Auch die populärste, weil auch den Laien bekannte, lichttechnische Größe, die Beleuchtungsstärke, lässt sich daraus ableiten.

Damit kommen wir der physiologischen Wirkung näher, die man mit einer Lichtquelle erzielen will, der Sehleistung. Egal wie man diese definiert, landet die Betrachtung immer bei der Leuchtdichte, die z.B. beim Kontrast eine große Rolle spielt, die wiederum z.B. die Lesbarkeit stärker beeinflusst als die meisten anderen Größen. Auch bei der Geschwindigkeit des Erkennens kleiner Objekte spielt die Leuchtdichte die Hauptrolle.

Genau da setzen die diversen Fehlermöglichkeiten an, die sich aus dem Phantom ergeben.

Dieser Herr zeigt, wie aus dem Lichtstrom eine Leuchtdichte wird. Bereits er gehört nicht mehr der Altersgruppe an, für die die V(λ)-Kurve ermittelt worden war. Es kann aber noch schlimmer kommen, wie die beiden Personen in dem unteren Bild zeigen.

Die beiden Menschen sehen sehr unterschiedlich alt aus. Trotzdem ergibt die Beleuchtungsstärke nach der Reflexion die Leuchtdichte. Wenn man die Formel auf beiden anwendet, ist der Wert der Leuchtdichte gleich. In der Realität allerdings nicht. Was der linke junge Mann sieht, hat relativ wenig mit dem zu tun, was sich der Dame präsentiert.

Die Erklärungen der Grundgrößen durch zwei offizielle Stellen, unverkennbar Agrargenossenschaften, illustrieren einen möglicherweise größeren Fehler.

Denn die abgebildeten Beobachter sind keine jungen Männer, sondern Nutztiere. Diese besitzen wie die meisten Säugetiere nur zwei Farbempfänger im Auge (Dichromaten), während die Menschen drei Farbempfänger besitzen (Trichromaten). Wenn das obige Bild von einem Aquarianer gezeichnet werden würde, würde der einen noch größeren Fehler produzieren, weil Vögel und Fische vier Farbempfänger haben und viel mehr sehen können als Menschen. Allein der Unterschied zwischen Säugetieren und Menschen ist derart groß, dass man das Licht für beide mit zwei getrennten Geräten messen müsste.

Die Sicht auf das Licht durch das Auge eines jungen Mannes wird vollends absurd, wenn man sie auf Pflanzen anwendet. Deren „V(λ)-Kurve“ ist eher die Umkehrung der menschlichen.

Nicht nur auf der großen weiten Welt leben Menschen, Tiere und Pflanzen zusammen, sondern zuweilen in kleinen Wohnzimmern. Wenn Licht über die Augenempfindlichkeit von jungen Männern definiert wird, ergeben sich somit erhebliche Probleme.

Vor vier Jahren haben britische Forschende eine Arbeit veröffentlicht, aus der hervorgeht, dass nicht einmal die Erdüberwachungssatelliten gemerkt haben, dass der Planet nachts blauer strahlt, weil ihre Sensoren im blauen Bereich praktisch blind sind. (s. Der blauere Planet)

Dann kam die Idee mit der mel-Lux …

Mit der Entdeckung eines neuen Sensors im Auge im Jahr 2001 kam man gleich auf die Idee, deren Wirkung ebenso zu quantifizieren wie die Wirkung auf die Hellempfindung mit der V(λ)-Kurve. Die treibende Motivation beruhte auf der Erbsünde der LED, die technologiebedingt immer einen Peak im Blauen aufweist. Im Spektrum sieht das wie folgt aus:

Dass dieser Verlauf des Spektrums für die meisten LEDs gilt, zeigt ein Bild von Bodrogi, der mehrere hundert LED-Spektren gemessen und in einem Diagramm abgebildet hat.

Mit dem Standard CIE S 026/E:2018 wurde die Grundlage dafür gelegt, dass neben den herkömmlichen lichttechnischen Größen wie der Beleuchtungsstärke eine entsprechende melanopische Größe berechnet werden kann.[1] Nunmehr heißen die herkömmlichen Größen visuelle Größen. Im Gegensatz dazu werden die neuen Größen melanopisch bezeichnet, weil sie auf der Empfindlichkeit von Melanopsin beruhen. Im Internationalen Wörterbuch der Lichttechnik (e-ilv) findet sich zu jeder Größe auch eine melanopische.

Jetzt müssen die visuellen Größen mit dem Index „v“ gekennzeichnet werden, d.h. zu Leuchtdichte wird das Kürzel Lv und L angegeben, bei der Beleuchtungsstärke muss man sich viel Mühe geben, keinen Fehler zu machen. Denn Ev ist nicht einfach die visuelle Beleuchtungsstärke, weil es schon einmal eine etablierte Größe mit dieser Bezeichnung gegeben hat. Um die Sache zu verschlimmern, wurde diese Größe auch noch zur bestimmenden Wirkgröße für die melanopische Wirkung auserwählt. Deswegen muss die Vertikalbeleuchtungsstärke Ev,v genannt werden. Wenn man irgendwo nur Ev liest, muss man nachsehen, wann der Artikel veröffentlicht worden ist.

Das grundsätzliche  Problem liegt aber anderswo begraben: Die melanopischen Größen sind altersabhängig. Wenn man die Beleuchtungsstärke mel-EDI mEDI oder MEDI angibt, gilt die Angabe für 32 Jahre alte Menschen. In CIE S 026/E:2018 kann man die Altersabhängigkeit bis zum 90. Lebensjahr ablesen. Allerdings ist das Ablesen nicht nur schwer verständlich, sondern auch noch teilweise unmöglich. Das liegt daran, dass die neuen Größen einen Schritt in Richtung physiologisch gegangen sind und daher die Einflüsse des Alterns auf das Auge besser abbilden. Hinzukommt, dass die neuen Beleuchtungsstärken auch noch vom Spektrum abhängen. Das erkennt man nicht zuletzt an der Angabe einer melanopischen Beleuchtungsstärke:

Der Wert von 128 lx gilt für das Spektrum D65 und 32 Jahre alte Menschen. Für andere Menschen und Spektren muss man mit einem Korrekturfaktor arbeiten. Dieser liegt zwischen 1,052 (Alter 25 Jahre, Spektrum D65) und 0,442 (Alter 90 Jahre, Spektrum Normlichtart LED-B5).

Mit anderen Worten, die melanopische Wirkung des Lichts kann sich um den Faktor 2,38 unterscheiden, während ein Lichtmessgerät, das die Beleuchtungsstärke anzeigt, für alle Lampentypen und alle Menschen von 0 bis 100 Jahren denselben Wert angibt. Dieser Effekt hat aber mit der melanopischen Wirkung des Lichts wenig gemein, außer dass für beide die Vergilbung der Augenmedien maßgeblich ist.

Das Alterungsverhalten des Auges war bereits in der Antike bekannt. Schon im antiken Griechenland und Ägypten wusste man, dass Augen im Alter "blind" und weißlich-trüb werden können. In der Renaissance hatte man die Trübung der Linse im Fokus. Georg Bartisch veröffentlichte 1583 das erste bedeutende Werk der Augenheilkunde ("Ophthalmodouleia"). Darin beschrieb er verschiedene Formen des Stars, doch die chemische Veränderung – also die Vergilbung – blieb noch ein Rätsel.

Die Auflösung folgte im 18. Jahrhundert. Mit der Entwicklung besserer Mikroskope und der Extraktion der Linse bemerkten Ärzte, dass Linsen im Alter nicht nur trüb, sondern oft deutlich bernsteinfarben oder gelblich-braun sind. Mitte des 19. Jahrhunderts begann man zu verstehen, dass diese Gelbfärbung die Farbwahrnehmung beeinflusst (insbesondere die Absorption von kurzwelligem, blauem Licht). Die Auswirkungen dieser neuen Erkenntnisse konnte man bis in die Damenmode (Farbe der Hüte) verfolgen. Auch historische Gemälde von Künstlern im hohen Alter (wie etwa Claude Monet) haben oft einen extremen Gelbstich oder es fehlten Blautöne fast völlig: Die Künstler malten so, wie sie die Welt durch ihre vergilbten Linsen sahen.

So gesehen war die Definition des Lichts ohne Alterungseinflüsse und mit Experimenten mit jungen Männern ein bedenklicher Vorgang gewesen. Forscher wie Weston (1945) und spätere Studien zeigten, dass ein 60-Jähriger etwa dreimal so viel Licht benötigt wie ein 20-Jähriger, um die gleiche Sehaufgabe (z. B. Lesen) mit derselben Genauigkeit zu bewältigen. In den 1960er Jahren wurde nachgewiesen, dass die Netzhaut eines 60-Jährigen nur noch etwa 33 % des Lichts erhält, das die eines 20-Jährigen erreicht.

So wurde in der Lichttechnik folgerichtig gefordert, für ältere Personen höhere Lichtniveaus vorzusehen. Aber die Idee, die Bestimmung des Lichts so zu ändern, dass ein bestimmter Wert für alle Altersgruppen die gleiche Hellempfindung bedeutet, kam man aber nicht. Dies wäre ein weiterer Schritt in Richtung physiologisch richtiger Bestimmung des Lichts geworden.

Stattdessen haben sich die Beleuchtungsnormen auf die “normale” Sehkraft eingeschossen. So hieß es bei der Norm DIN 5035 (Entwurf, 1969): “Die Nennbeleuchtungsstärken nach Tabelle 1 gelten für Räume, die mit Personen unterschiedlichen Alters besetzt sind. Bei für vorwiegend ältere Menschen geplanten Allgemeinbeleuchtungsanlagen sowie bei Arbeitsplatzbeleuchtungen für den Einzelnen sind die Beleuchtungsstärken der nächsthöheren Stufe zu wählen.” Was machen die älteren Mitarbeitenden bei den Standard-Arbeitsplätzen?

In späteren Jahren verschwand die Anforderung für Räume mit vorwiegend älteren Mitarbeitenden und wurde durch etwas Schlimmeres ersetzt: „Die Zuordnung eines bestimmten Wertes der Nennbeleuchtungsstärke zu einer Sehaufgabe bezieht sich auf normalsichtige Personen.” (DIN 5035-1:1979-10). Man schrieb also Beleuchtungsnormen für normalsichtige Personen. Wer sollte das wohl sein? Das konnte man nirgendwo erklärt bekommen. Wenn eine Norm aber nicht für die gesamte Arbeitspopulation gilt, muss in derselben Norm angegeben werden, für wen sie nicht gilt.

Nach jahrelangem Studium der Beleuchtungsnormen und der sonstigen lichttechnischen Regelwerke, die seit 1924 entstanden sind, bin ich zu der Überzeugung gekommen: Die Festlegungen der Beleuchtungsnormen, die auch vom Arbeitsschutz angewendet wurden, galten für die jüngere Arbeitsbevölkerung unter 40 Jahren mit gesunden Augen. Diese muss auch noch Glück haben mit den sonstigen Eigenschaften der Beleuchtung. Denn für die Festlegung gilt: „Dabei wird vorausgesetzt, daß dieser Wert der Beleuchtungsstärke in seiner Auswirkung auf die Sehleistung nicht durch Störeinflüsse wie Direktblendung, Reflexblendung und Kontrastminderung, ungeeignete Lichtfarbe und Farbwiedergabe beeinträchtigt wird.

Wer noch viel schlimmer betroffen sein kann …

Die Gruppe junger Menschen zwischen 0 und 25 Jahren kommt bei der Bestimmung von mel-EDI gemäß CIE S 026/E:2018 nicht vor. Diese ist nicht etwa vergessen worden, sondern ohne Kommentar ignoriert. Denn man weiß nicht viel über die Reaktion jüngerer Menschen bezüglich Melatonin, auf dessen Basis man eine Berechnung durchführen könnte. Was man weiß, ist die wesentlich höhere Transparenz der Augenmedien, bevor deren Vergilbung anfängt, die eine Schutzwirkung gegen blaues Licht entfaltet. Wenn Kinder wie Erwachsene im gleichen Raum der gleichen Beleuchtung ausgesetzt werden, ist die Belastung durch Blaulicht sehr unterschiedlich.

Man hatte früher in Kitas oder Krankenhäusern nicht unbedingt darauf geachtet, dass die für die Erwachsenen geplante Beleuchtung die Augen der auf dem Rücken liegenden Babys schädigen könnte. Dabei gab es vor allem in den 1940ern bis 1960ern viele Erblindungen, die man fälschlicherweise erst nur dem Licht zuschrieb, die aber eine Kombination aus zu viel Sauerstoff und Lichtstress waren. Eines der Opfer war Stevie Wonder, dessen Erblindung zuerst auf das Licht geschoben wurde. Später wurde der Sauerstoff im Inkubator als Ursache identifiziert. Die vermutlich größte Gefährdung erfolgt vermutlich eher an südlichen Stränden, wo blonde und blauäugige Babys und Kleinkinder der Mittelmeersonne ausgesetzt werden.

Systematische Mängel

Unbekanntes Grundkonzept: Accessibility oder Design for All

Die Definition von Licht über die spektrale Empfindlichkeit der Augen junger Männer erschwert die Berücksichtigung des weitaus größeren Teils der arbeitenden Bevölkerung. Die Lichttechnik hat zwar Wörter aus der Antike wie Lux, Lumen oder Candela für ihre Größen ausgewählt und gar den Gott Apollo für den ersten Kartellvertrag der Industriegeschichte eingespannt, der die geplante Obsoleszenz[2] eingeführt hat, aber antike Konzepte wie “Der Mensch ist das Maß aller Dinge” nicht zur Kenntnis genommen.

Die moderne Form des zitierten Spruchs  des antiken Sophisten Protagoras (5. Jh. v. Chr.) trägt den Namen Accessibility. Das ist eine Politik, die der Bürgerrechtsbewegung aus den USA aus den 1960er Jahren entstammt. Sie ist durch viele Länder und auch von der UNO übernommen worden. Die ergonomische Normung wird seit mehr als 20 Jahren mit der zugänglichen Gestaltung der Arbeit und der Arbeitsstätten befasst. Die allgemeine Politik arbeitet nach dem Konzept “Design for All”. Design for All (auch bekannt als „Universal Design“) ist ein Gestaltungskonzept, das darauf abzielt, Produkte, Dienstleistungen und Umgebungen so zu entwickeln, dass sie für alle Menschen gleichermaßen nutzbar sind – unabhängig von Alter, körperlichen Fähigkeiten oder Lebenssituation. Ein solches Design ist für Menschen mit unterschiedlichen Fähigkeiten nützlich und marktfähig. Es kommt verschiedenen Vorlieben und Fähigkeiten entgegen (z. B. linkshänder-freundlich).

Die barrierefreie (accessible) Gestaltung der Beleuchtung an Arbeitsplätzen stellt sicher, dass alle Beschäftigten – unabhängig von individuellen Seheinschränkungen, Alter oder spezifischen Sehaufgaben – sicher, ergonomisch und ermüdungsarm arbeiten können. Das Problem ist, dass man das Konzept in der lichttechnischen Literatur lange suchen kann, ohne es zu finden.

Validitätsproblem – Wenn die Maße nicht stimmen

Validität ist einer der drei wichtigsten Grundpfeiler der Statistik und Forschung (die sogenannten Gütekriterien). Vereinfacht gesagt, beantwortet die Validität die Frage: „Misst der Test wirklich das, was er messen soll?“ Weiter gefasst: Was bedeutet Validität? Was bedeutet eine Messgröße?

Welche praktische Bedeutung die richtige Antwort darauf haben kann, kann man in der Historie der Kerntechnik lesen. Am 28. März 1979 bemerkten die Reaktorfahrer in Three-Mile-Island, Harrisburg, Pennsylvania, dass sie einen Unfall hatten. Pflichtgemäß pumpten sie 6.000 Kubikmeter Wasser in den Reaktor, das damit den notwendigen Wasserstand erzielte. Jedenfalls nach der Anzeige. In Wirklichkeit war kein Wasser im Reaktor. Die Anzeige hatte einen Rechenwert angezeigt, der den Wasserstand aus dem gepumpten Wasser und dem Volumen des Reaktorgefäßes errechnet hatte. Seit diesem Tag sind in den USA nur ganze zwei Reaktoren in Betrieb gegangen. Und das in 48 Jahren.

Das Thema Validierung wird in Genesis 2.0 – Schöpfung der elektrischen Sonne hier ausführlich behandelt:  So soll die Leuchtdichte der Helligkeit entsprechen. Die Lichttechnik muss sich mit sehr ernsthaften Validierungsproblemen befassen, denn alle ihre Größen sind linear, zwei Lux sind das Doppelte von ein Lux, ihre Wirkungen aber nicht, sie sind definiert nach physikalischen Entitäten. So soll die Leuchtdichte der Helligkeit entsprechen. Das tut sie nicht, weil sie das nicht kann.

Lichttechnische Grundgrößen entsprechen physikalischen Größen, die man mit Hilfe der V(λ)-Kurve umrechnet. Wenn ihre Werte etwas bedeuten sollen, müssen sie physiologischen Wirkungen entsprechen, welchen auch immer. Im einfachsten Fall sollten z.B. Reflexionsgrade wie 0,3 oder 0,6 etwa dem Helligkeitseindruck entsprechen, den Proben mit solchen Werten erreichen. Rein physikalisch gesehen reflektiert die Probe mit einem Reflexionsgrad von 0,6 tatsächlich exakt doppelt so viel Lichtenergie wie die Probe mit 0,3. Unser visuelles System arbeitet nicht linear, sondern annähernd logarithmisch. Das bedeutet: Damit wir einen Helligkeitsunterschied als gleichmäßig steigend wahrnehmen, muss die physikalische Lichtintensität exponentiell zunehmen. Das ist die Kernaussage des Weber-Fechner-Gesetzes. Das Weber-Fechner-Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen der objektiven Intensität eines physikalischen Reizes und der subjektiv empfundenen Stärke dieses Reizes. Es bildet das Fundament der Psychophysik.

Jeder Lichttechniker und jeder Akustiker lernt das Gesetz, bestimmte Ingenieure gleich zweimal. Wenn sie sich auf dem Gebiet der technischen Akustik bewegen, arbeiten sie mit einer logarithmischen Größe. Als Lichttechniker müssen sie linear denken. Arbeitswissenschaftler wie ich verzweifeln zuweilen, wenn sie den Umstand Betriebsleuten vermitteln sollen.

Einfach gesagt: Es gibt keine physiologischen Entsprechungen zu lichttechnischen Größen. Man muss Lichtwirkungen mühsam mit den Beleuchtungsbedingungen in Relation bringen. Dabei wird man nicht selten durch die falsch definierten Maße in die Irre geführt.

[1] Wann die melanopischen Größen wirklich in dem Wörterbuch erschienen sind, kann ich nicht zuverlässig angeben. Die CIE hat bis zum Jahr 2021 das Zitieren der Begriffe aus ihrem Wörterbuch e-ilv im Internet nicht anerkannt. Sie bestand darauf, dass man die gedruckte Version benutzt. Diese gab es aber in keiner Bibliothek. Mir ist nicht einmal auf offiziellem Weg gelungen, ein Exemplar zu Gesicht zu bekommen. Das wird erst verständlich, wenn man berücksichtigt, dass das Wörterbuch komplett überarbeitet werden musste.

[2] Gemeint ist das Phoebus-Kartell, mit dem weltweit eine feste Dauer für die Glühlampe festgelegt wurde. (mehr hier Das Phoebus-Kartell – Gerücht - Legende – Realität) Phoebus (Phoibos) ist der Beiname von Apoll, besser bekannt als Apollon, des Olympischen Gottes des Lichts und der Heilkunst.

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