Gestaltung Ideen

Leuchtmittel: Gesundes Licht – volle Farbe

Seit 2009 keine Glühlampen mehr, seit Ende 2018 gibt es kaum noch Halogenlampen. Alternativ angebotene Leuchtmittel sind in großen qualitativen Unterschieden erhältlich – sei es in puncto Energieeffizienz oder aber unter gesundheitlichen Aspekten. Maler sollten außerdem wissen: Die Farbwiedergabe kann durch das Leuchtmittel deutlich beeinträchtigt werden. Qualitätskriterien stellen wir hier vor.

Autor: Achim Pilz

Obwohl sie ein volles Spektrum wie die Sonne haben, wurden 2009 Glühlampen verboten, Ende 2018 die meisten Halogenlampen. Weil sie zu viel Wärme abstrahlen, sind sie energetisch ineffizient. Die EU-Verordnung 244/2009 erlaubt den Abverkauf der Lagerbestände sowie die weitere Nutzung.

Gleichzeitig gibt es ein immer unübersichtlicher werdendes Spektrum an Leuchtmitteln mit unterschiedlichsten Eigenschaften. Manche sind billigst produziert oder noch nicht fertig entwickelt. Die effizientesten sind LEDs (Licht emittierende Dioden) und OLEDs (organische LEDs). Sie nähern sich inzwischen auch wieder einem kontinuierlichen Spektrum an. Grundsätzlich sind für die Bewertung ihrer visuellen Wirkung die Kenngrößen und Symbole auf den Verpackungen hilfreich. Die wichtigsten sind CT, Ra, Lichtstärke und Leistung. Sie werden im weiteren Text erklärt.

Blaulichtalarm

Licht hat aber nicht nur visuelle Wirkungen, sondern auch nichtvisuelle. Neben den funktionalen Aspekten sind auch die biologischen Bedürfnisse der Nutzer wichtig sowie Umweltaspekte. Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen werden wegen schädlichem Quecksilber zu unverwertbarem Sondermüll. Biologische Kriterien für Licht sind Elektro-
smog, der durch die Vorschaltgeräte entsteht und Flimmern durch die sogenannte Puls-Weiten-Modulation (Pulse-Width-Modulation PWM). Schließlich produzieren viele LEDs einen Blaulichtpeak, sodass „Spektrum der Wissenschaft“ titelt „Blaulichtalarm“ und warnt: „In experimentellen Ansätzen hat sich gezeigt, dass blaues Licht starken Schaden an Netzhaut und Sehzellen hervorrufen kann.“ 1) Ein hoher Blau-anteil unterdrückt die für den Schlaf wichtige Melatonin-Produktion. Monitore, Tablets, E-Book-Reader und Handy strahlen vor allem blau, weil das hell wirkt. Sie sollten daher vor dem Schlafengehen nicht mehr genutzt werden. Inzwischen werden deshalb Computerarbeitsbrillen und Handydisplays mit Blaufilter ausgestattet.

Ganzheitliches Licht

Diese so unterschiedlichen Aspekte Funktionalität und Biologie leuchten das neu entwickelte „Human Centric Light“ (HCL) und der Standard der Baubiologischen Messtechnik (SBM) aus. HCL definiert Kunstlicht als grundsätzlich gesund, wenn es dem natürlichen Sonnenlicht adäquat ist. Das heißt, ähnlich dem kontinuierlichen Sonnenspektrum und ähnlich in seinem zeitlichen Verlauf. So unterstützt es den Biorhythmus, steigert das Wohlbefinden und fördert die Leistungsfähigkeit der Nutzer.

Seit 2015 haben die Baubiologen Grenzwerte für ein biologisch gutes Licht formuliert. Neben den funktionalen Aspekten legen der SBM und die Randbedingungen den Fokus auch auf das Lichtspektrum, elektromagnetische Felder, Lichtflimmern und Ultraschall. Baubiologische Prämisse ist, jedes biologische Risiko prinzipiell zu reduzieren.

Beispiel Bürogebäude

Im 2014 fertiggestellten Büro des Instituts für Baubiologie und Nachhaltigkeit (IBN) in Rosenheim wurde die Lichtqualität gesundheitlich optimiert. Unter anderem gelang es, Elektrosmog und Flimmern zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Die Arbeitsplätze werden gleichmäßig blendfrei beleuchtet. Akzentbeleuchtungen erzeugen Dreidimensionalität durch Licht und Schatten und setzen die farbigen Oberflächen in Szene. Im Besprechungsraum kann das Licht über ein farbveränderbares LED-Komplettsystem dem Verlauf des natürlichen Tageslichts mit seinen wechselnden Lichtfarben und Beleuchtungsstärken folgen. Es wechselt von einer warmweißen Lichtfarbe am Morgen zu einem tageslichtweißen Licht am Mittag, das zum Abend hin wieder warmweiß wird. Auch die funktionalen Aspekte Farbwiedergabe, Farbtemperatur und Lichtstärke sind optimiert.

Farbwiedergabewert Ra

Der Farbwiedergabewert Ra (englisch CRI) ist das entscheidende Qualitätsmerkmal des Lichtes. Ra 100 bezeichnet das qualitativ hochwertigste Licht mit allen Spektralfarben in einem ausgewogenen Verhältnis – das Sonnenlicht. In einem solchen Licht erscheinen Farben unverfälscht, frisch und natürlich. Die noch erhältlichen Halogenlampen haben ebenfalls eine solch gute Farbwiedergabe, ähnlich dem Sonnenlicht. Auch LED-Lichtquellen mit einem Ra über 90 enthalten nahezu alle Spektralfarben. Farben, Bilder und Textilien im Wohnraum wirken farbgetreu. Im Büro erscheinen die Farben in Büchern, Fotos, Plänen und Zeichnungen nahezu natürlich. Ist der Ra zu gering, so werden Farben mit einem Grauschleier überzogen.

Farbtemperatur CT

Die Farbtemperatur CT wird in der Einheit Kelvin (K) angegeben. Je höher sie ist, desto höher ist der Blauanteil des abgegebenen Lichtes. Er bewegt sich üblicherweise im Wohnbereich bei ca. 2.700K (angenehmes Warmweiß) bis ca. 3.200K und im Büro- bzw. Arbeitsbereich bei ca. 4.000K (Neutralweiß) bis ca. 6.000K (Tageslichtweiß). Werden auf der Verpackung keine exakten Angaben gemacht, so handelt es sich eher um eine schlechte LED. Bei Leuchtstofflampen entspricht „830“ ca. 3.000K, „840“ ca. 4.000K, „865“ ca. 6.500K.

Lichtstärke

Die Lichtstärke wird in der Einheit Lumen (lm) angegeben. Eine gute Beleuchtung benötigt ausreichende Lichtstärke, damit die Augen nicht unnötig ermüden. Ältere Menschen haben hierbei einen höheren Lichtbedarf als junge,weil die Augenlinse mit der Zeit trüb wird. Im Falle einer Modernisierung kann eine 100 Watt-Glühlampe gleichwertig durch eine 12 Watt-LED ersetzt werden. Bei neuen Leuchtmitteln wird oft die Anzahl der Lumen je Watt (lm/W) angegeben. Allerdings geben manche Hersteller nicht die tatsächliche Lichtstärke des Leuchtmittels an, sondern „des internen LED-Chipsatzes und vernachlässigen die tatsächlich abgegebenen Werte, die durch die der LED vorgesetzten Linse oder mattierten Glaskolben bzw. Diffusoren natürlich abgeschwächt werden“, wie Armin Demmler, Geschäftsführer der YES-Company GmbH in einem Artikel bemerkt 2).

Elektrosmog durch Elektronik

Bei der Auswahl von Leuchten sollte man auch den Elektrosmog reduzieren. Bei Leuchtmitteln mit Vorschaltelektronik – in Energiesparlampen und LEDs meist im Sockel – entsteht zwangsläufig Elektrosmog. „Die Belastungen einiger Leuchtmittel sind so hoch, dass die weltweit angewandte TCO-Norm für Computerarbeitsplätze bis um bis zu 40-Fachen überschritten wird“, warnt der Verband Baubiologie e.V. 3). Grundsätzlich sollten alle Leuchten geerdet werden. Stromleitungen müssen diese Erdung mitführen. Daran können dann metallische Rahmen von Leuchten oder die metallischen Fassungen der Leuchtmittel angelegt werden. Leuchten, die zur Reduzierung von Elektrosmog geeignet sind, erkennt man am Erdungszeichen und an der Möglichkeit, einen Schutzleiter anschließen zu können. Eine Leuchte mit einem zweiadrigen Anschlusskabel und dem Zeichen für schutzisolierte Geräte kann nicht geerdet werden.

Immer höhere Frequenzen

Lichtflimmern, also abrupte Intensitätsschwankungen, ist ein wichtiges Qualitätskriterium. Dabei sind die Intensitätsschwankungen möglicherweise nicht einmal bewusst wahrnehmbar. „Es ist jedoch bewiesen, dass ein vom Auge aufgrund seiner Trägheit nicht bewusst wahrnehmbares Flimmern unseren menschlichen Körper derart stresst, dass Kopfschmerzen, wesentlich schnellere Ermüdung bis hin zu epileptischen Anfällen hervorgerufen werden können“, so Armin Demmler 2). „Hühner gedeihen zum Beispiel wesentlich schlechter unter flimmerndem Licht“, betont die Baubiologin Pamela Jentner 4).

Wegen einer Vielzahl flimmernder Elektroniken in den Leuchtmitteln oder Vorschaltgeräten flimmern Leuchtstoffröhren, LED-Lampen und Monitore. „Jeweils nach der Einführung von Leuchtstoffröhren und den ersten Computermonitoren stiegen die Beschwerden der Mitarbeiter deutlich an“, erinnert der Lichttechniker Joachim Gertenbach an die jüngere Geschichte der künstlichen Beleuchtung 5). „Daraufhin wurden die Frequenzen erhöht und man ging davon aus, dass ein Flimmern über 100 Hertz unkritisch sei. Doch auch nicht sichtbare Lichtschwankungen können zu Augenproblemen führen. Jetzt wird auch die Industrie vorsichtiger und berücksichtigt bei ihren Flimmermessungen einen Frequenzbereich bis 2.000 Hz.“

In ihrer Helligkeit reduzierte Monitore strahlen stark flimmerndes Licht ab, wenn sie PWM einsetzen. „Ein so gedimmtes Licht erzeugt eine Vielzahl von Oberwellen, die wir meist nicht bewusst wahrnehmen, die aber verstärkt zu stroboskopischen (nicht sichtbaren) Effekten führen“, erklärt Gertenbach. Mit einer Änderung der Einstellung auf maximale Helligkeit schafft man hier Abhilfe.

Im Falle eines Austauschs von dimmbaren Glüh- oder Halogenlampen durch LEDs können diese flimmern. Denn die vormalig installierten Dimmer sind auf die höheren Lasten der thermischen Leuchtmittel ausgelegt. Auch der vorgeschaltete Transformator in einem Niedervolt-System (wie einem Seilsystem) muss bei einer Modernisierung durch einen LED-Trafo ersetzt werden.

Quellen:

1) „Blaulichtalarm – Schadet blaues Licht der Netzhaut?“, Juliette Irmer in Spektrum der Wissenschaft, 2018, kurzlink.de/blaulichtalarm

2) „Glühbirne und Halogen weg, was nun?“, Armin Demmler in baubiologie magazin, 2019, kurzlink.de/Demmler

3) „Kunstlicht ins richtige Licht gesetzt – gesundes Licht im Innenraum“, Verband Baubiologie e.V., 2016

4) „Interview mit Pamela Jentner“, Achim Pilz in baubiologie magazin, 2018, kurzlink.de/P.Jentner

5) „Licht ist Leben“ Joachim Gertenbach, in baubiologie magazin, 2018, baubiologie-magazin.de/licht-leben/

Weitere Fotos:
www.malerblatt.de


„Der Farbeindruck hängt von dem Lichtspektrum der Quelle ab“

Fünf Fragen an Joachim Gertenbach, Dipl.-Ing. Elektrotechnik mit Abschluss Weiterbildung Lichttechnik und Baubiologe IBN.

Herr Gertenbach, was sind die wichtigsten baubiologischen Kriterien für eine gute Lichtqualität?

Die Basis sollte das Sonnenlicht sein mit kontinuierlichem Lichtspektrum, höchster Farbwiedergabe, über den Tag variierender Helligkeit und Farbtemperatur sowie Flimmerfreiheit. Im Prinzip fordert die Baubiologie seit Jahrzehnten das Gleiche wie die Industrie mit dem Ausdruck Human Centric Light. Allerdings plus Flimmerfreiheit. Wichtig für die Baubiologie: Es kommt immer auf den Nutzer an. So brauchen z. B. ältere Menschen am Tag prinzipiell helleres, blauhaltiges Licht, weil sich ihre Augenlinsen im Laufe der Zeit gelb getrübt haben.

Welche aktuellen Leuchtmittel empfehlen Sie?

Beim Einsatz von LED-Lampen sollten diese einen Farbwiedergabewert (Ra) von mindestens 90 haben. Diese Anforderung wird heute von vielen LEDs eingehalten. Die beste Farbwiedergabe haben allerdings Glüh- und Halogenlampen, die als Hoch- und Niedervolt-Leuchtmittel immer noch aktuell erhältlich sind. Mit ihnen kann dann z. B. in einer Boutique ein dunkles Blau von einem Schwarz unterschieden werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist auch ein flimmerfreies Licht mit maximal drei Prozent Flimmeranteil. Diesen Wert halten allerdings LEDs nur zum Teil ein, und auf der Verpackung wird der Flimmeranteil nicht angegeben.

Wie weit sind die Standards bei Lichtflimmern?

Es gibt noch keine internationalen Standards, die sowohl den Flimmeranteil als auch die Art des Flimmerns berücksichtigt. Glühlampenlicht flimmert zwar mit 100 Hertz, aber kontinuierlich und ohne Oberwellen. Im Gegensatz hierzu das gepulste LED-Licht, das je nach Lampentyp extrem viele Oberwellen enthalten kann. Grund hierfür ist Art der Lichterzeugung durch Halbleiter sowie die Elektronik in den LEDs.

Wie verändert sich ein farbiger Innenraum bei schlechtem Licht?

Man fühlt sich dann weniger wohl. Denn Licht besitzt neben dem biologischen auch einen emotionalen Faktor. Wenn beispielsweise kaltes (blaues) Licht gedimmt wird, wirkt es ungemütlich.

Ein kritischer Punkt für Maler ist die sogenannte Metamerie, denn ein Farbeindruck hängt von dem Lichtspektrum der Quelle ab. Praktisch heißt das, wenn sich ein Kunde bei einem Maler eine Farbe aus einer Farbtafel aussucht und sich das Lampenlicht dort von dem des Kunden unterscheidet, kommt es später zu einem anderen Farbeindruck. Im Unterschied zum Glüh- und Halogenlampenlicht, das wie bei einem Regenbogen alle Farben in einer natürlichen Zusammensetzung enthält, ist das Farbspektrum von LEDs und erst recht von Energiesparlampen eingeschränkt. Letzteres Licht enthält – wie meine Messungen belegen – im Wesentlichen nur drei Farbtöne.

Empfehlen Sie, den Blaulichtanteil von Bildschirmen abends über ein Programm zu reduzieren?

Auf jeden Fall, weil Licht mit einem hohen Blauanteil am Abend wie eine Tasse Kaffee wirkt, da es die für den Schlaf wichtige Melatonin-Produktion unterdrückt. Dies gilt auch für Smartphones oder E-Book Reader. Zusätzlich sollten Computermonitore auf 100 % Intensität gestellt werden, damit sie möglichst wenig flimmern.

Vielen Dank für das Interview, Herr Gertenbach.

Weitere Informationen:
www.gertenbach-baubiologie.de)

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