Qualitätsmerkmale der Beleuchtung Geschicktes Lichtmanagement sorgt für ein besseres Licht

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Die Anforderungen an einen attraktiven Arbeitsplatz sind gestiegen. Licht spielt dabei eine wichtige Rolle und Lichtmanagement ist ein wichtiger Baustein, um den gesetzlichen Anforderungen und den Bedürfnissen der Nutzer gerecht zu werden.

Über Geschmack lässt sich streiten – über Lichtqualität nicht. Die objektiven Qualitätsmerkmale der Beleuchtung werden unter anderem in der DIN EN 12464-1:2021-11 und die arbeitssicherheits-relevanten Anforderungen in den technischen Regeln für Arbeitsstätten (ASR 3.4.) definiert. Dazu zählen neben Vorgaben zur Beleuchtungsstärke in den verschiedenen Arbeitsbereichen auch die Flickerfreiheit, die Begrenzung der Blendung und eine ausreichende Farbwiedergabe. Eine wichtige Neuerung in der DIN EN 12464-1:2021-11 ist die Abkehr von der Mindestbeleuchtungsstärke. Gefordert wird nunmehr ein Korridor aus mindestens zwei Beleuchtungsstärke-Stufen.

Galten bisher 500 lx als grundsätzlich ausreichend, so können heute 500 bis 1.000 lx erforderlich sein. Denn mit zunehmendem Lebensalter nimmt die Sehkraft ab. Das Auge ist nicht mehr empfindlich (Bild 1). Diesen altersbedingten Beeinträchtigungen des Sehvermögens soll die neu eingeführte Planungsvorgabe von mindestens zwei Beleuchtungsstärke-Stufen entgegenwirken. Entsprechend ist ein basales Lichtmanagement bei Neuanlagen seit 2021 in allen Anwendungsbereichen erforderlich, um die Beleuchtungsstärke an die Bedürfnisse der Nutzer anzupassen.

Die Farbwiedergabe – alles wie im Tageslicht

Farben wirken unter Kunstlicht anders als im Tageslicht. Der Colour Rendering Index (CRI) beschreibt, wie natürlich Farben wirken, die von einem angestrahlten Objekt wiedergegeben werden (Bild 2). Als Referenzwert dient die so genannte Normlichtart D65, deren spektrale Zusammensetzung in etwa dem durchschnittlichen Mittagslicht in Westeuropa entspricht. In der Lebensmittelindustrie ist ein hoher CRI wichtig, um Veränderungen oder Verunreinigungen im Produktionsprozess zu erkennen. Die Aussagekraft des CRI ist jedoch begrenzt.

Denn beim CRI-Verfahren wird die Qualität der Farbwiedergabe nur anhand von acht bzw. vierzehn Testfarben ermittelt. Anbieter wie Trilux nutzen zusätzlich zum CRI weitere Messverfahren bei der Beurteilung der Leuchtensysteme wie das CQS oder TM-30 Verfahren, um den höchsten Ansprüchen an die Lichtqualität gerecht zu werden. Das TM-30 Verfahren wurde 2015 von der Illumination Engineering Society of America (IES) entwickelt und ermittelt die Farbwiedergabe anhand von 99 Testfarben. Dabei wird neben der Farbtreue auch die Farbsättigung berücksichtigt. Mit dieser deutlich höheren Informationstiefe lassen sich passgenaue Farbspektren für anspruchsvolle Beleuchtungsanwendungen entwickeln.

Lichtfarbe – Tunable White oder RGB?

Auch die Lichtfarbe selbst, also die spektrale Zusammensetzung des von der LED erzeugten Lichts, ist ein Qualitätsmerkmal. Bestimmend für die emittierte Wellenlänge ist primär das verwendete Halbleitermaterial. Auf eine blau leuchtende Halbleiterschicht wird eine gelbliche phosphorisierende Leuchtstoffschicht aufgebracht. Durch die hieraus resultierende Wellenlängenverschiebung (die Stokes-Verschiebung) entsteht dann weißes Licht (Bild 3).

Durch den Mix von warmweißen und kaltweißen LEDs lässt sich die Farbtemperatur der Leuchtmittel sehr präzise steuern. Im Markt bezeichnet man dies als Weiß-Weiß- oder Tunable White-Lösungen. Physikalisch lässt sich die gewünschte Lichtfarbe auch durch die Mischung von roten, gelben und blauen LEDs erzeugen. Das geschieht bei sogenannten RGB-Modulen. Die einzelnen farbigen LEDs besitzen allerdings ein sehr schmalbandiges (monochromatisches) Lichtspektrum, das im Ergebnis (auch wenn es dem Auge weiß erscheint) relativ große spektrale Lücken aufweist und somit weit vom natürlichen Tageslicht abweicht. Entsprechend schlecht ist ihr CRI-Wert, der die Farbwiedergabe beschreibt.

Ein störungsfreies Vorschaltgerät für die Beleuchtung

Um andere Elektrogeräte nicht zu stören, müssen Leuchten auch Vorgaben zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) erfüllen. Die europäische Richtlinie 2014/30/EU (EMV-Richtlinie) verweist für Beleuchtungseinrichtungen unter anderem auf die in Europa harmonisierte Norm EN 55015 „Grenzwerte und Messverfahren für Funkstörungen von elektrischen Beleuchtungseinrichtungen und ähnlichen Elektrogeräten“.

Mit der Einhaltung der Anforderungen der Norm EN 61547 „Einrichtungen für allgemeine Beleuchtungszwecke – EMV-Störfestigkeitsanforderungen“ wird nachgewiesen, dass Leuchten und Leuchtenzubehör gegen äußere Störungen anderer Verbraucher nicht anfällig sind. Besonders wichtig für die elektromagnetische Verträglichkeit ist das Vorschaltgerät. Es muss technologisch und baulich so konzipiert sein, dass es weder Störfrequenzen aussendet noch selbst gestört werden kann. Viele Retrofit-Anwendungen erzielen deutlich schlechtere Ergebnisse als klassische LED-Leuchten, da sie aufgrund ihres konstruktionsbedingt eingeschränkten Bauraums kein hochwertiges Vorschaltgerät enthalten.

Biorhythmus – die nicht visuelle Wirkung von Licht

Licht ist nicht nur für das Sehen essenziell, es besitzt zudem eine nicht visuelle Wirkung auf den Menschen. Zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass bestimmte Wellenlängen physiologische Prozesse im Körper beeinflussen, beispielsweise den Schlaf-Wach-Rhythmus. Der Ursprung liegt im Tageslicht, das seine Lichtfarbe im Tagesverlauf verändert: Von kaltweißem Licht mit dem höchsten Blauanteil am Mittag zu warmweißem Licht mit einem höheren Rotanteil am Abend. Der Mensch hat sich daran evolutionär angepasst.

Blaues Licht, das wir über die Augen aufnehmen, unterdrückt die Ausschüttung des Taktgebers Melatonin. Das Hormon Melatonin wird jedoch erst in den Abend- und Nachtstunden gebildet. Damit die innere Uhr nicht aus dem Tritt gerät ist es in den Abendstunden erforderlich, den Melatonin-supprimierenden Blauanteil im Licht zu vermeiden. Es wird empfohlen, in den Abendstunden eher warmweiße Lichtfarben einzusetzen. Richtiges Licht zur richtigen Zeit unterstützt die innere Uhr und damit den circadianen Rhythmus. Eine Planungsempfehlung zur Anwendung der nicht visuellen Wirkungen des Lichts ist in der DIN/TS 67600:2022-08 gegeben. Eine wichtige Kenngröße ist beispielsweise der MDER (melanopic daylight efficacy ratio) der Lichtquelle.

Mit Human Centric Lighting dynamisch das Tageslicht simulieren

Lösungen mit Human Centric Lighting (HCL) bildet die spektrale Veränderung des Tageslichts im Tagesverlauf über die künstliche Beleuchtung ab. Das Licht wird als besonders angenehm und natürlich empfunden und unterstützt die Resynchronisation der inneren Uhr. Benötigt werden Tunable White Leuchten, die über ein Lichtmanagementsystem gesteuert werden. Bei Systemen wie LiveLink ONE von Trilux ist die HCL-Steuerkurve zur optimalen Unterstützung des circadianen Rhythmus des Menschen bereits automatisch im System hinterlegt und lässt sich aktivieren (Bild 4). Die Leichten lassen sich schnell und einfach vernetzen.

Überall dort, wo DALI-Steuerleitungen in der Infrastruktur des Stromnetzes fehlen, erfolgt die Vernetzung drahtlos per Funk (BLE, Casambi). So lässt sich Lichtmanagement bei vielen Sanierungsprojekten ohne Neuverkabelung umsetzen. Für die Inbetriebnahme gibt es mittlerweile einfache und sichere Lösungen. LiveLink ONE zum Beispiel erkennt die vernetzten Leuchten und stellt automatisch eine voll funktionsfähige Grundkonfiguration bereit.

Genau prüfen und individuell planen für ein optimales Ergebnis

Obwohl die gesetzlichen Rahmenbedingungen gewisse Gütemerkmale der Beleuchtung festlegen, gibt es in der Praxis gravierende Unterschiede in der Lichtqualität. Leuchtenhersteller qualitativ hochwertiger Produkte berücksichtigen schon im Entwicklungsprozess und bei der Auswahl hochwertiger Einzelkomponenten, die Anforderungen, die vom Endprodukt für anspruchsvoll geplante Beleuchtungsaufgaben erwartet werden. Dabei wird auch Lichtmanagement immer wichtiger.

Eine zukunftsfähige Beleuchtung lässt sich flexibel an die individuellen und situativen Bedürfnisse der Nutzer anpassen und unterstützt dabei den natürlichen 24-Stunden-Rhythmus des Menschen. Welche Leuchten und welche Netzwerktechnik sinnvoll sind, hängt immer vom individuellen Projekt ab. Für ein optimales Ergebnis unterstützt Trilux den Markt mit einer umfassenden Beratung und einem umfangreichen Leistungs- und Lösungsportfolio, zum Beispiel mit Angeboten an der Trilux-Akademie zur planerischen Umsetzung von HCL-Anwendungen. (heh)

Entspannt im Fahrzeug arbeiten und reisen

Modular aufgebaut: Human Centric Lighting im Fahrzeuginnenraum

Ist der Blaulichtanteil einer LED gefährlich?

* Daniel Stabenau ist Referent und zertifizierter E-Trainer bei TRILUX Akademie.

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