Gütemerkmale der Beleuchtung

Beleuchtungsniveau

beleuchtungsniveau

Abb. 1: Zu erfüllende minimale Beleuchtungsniveaus in den Bereichen Arbeitsplatz, Teilfläche und Umgebung (nachgebaute Grafik, Quelle: VBG. Hg. 2012. BGI 650: Bildschirm- und Büroarbeitsplätze. Leitfaden für die Gestaltung.)

An Bildschirmarbeitsplätzen ist das Mindestmaß an Helligkeit auf 500 Lux festgelegt (Messhöhe = 0,75 m). (Abb. 1)

Mit steigendem Beleuchtungsniveau, welches durch die Beleuchtungsstärke gekennzeichnet ist, nimmt die Sehleistung zu. Ein angemessenes Beleuchtungsniveau ermöglicht eine genauere und schnellere Verarbeitung visueller Informationen. Werte zwischen 500 und 1000 Lux gelten als belastungsarme Beleuchtungsstärken.

Mit steigendem Anspruch von Sehaufgabe und Tätigkeit sollte die Beleuchtungsstärke erhöht werden.

Auch das Alter ist für die die Wahl der Beleuchtung entscheidend, so kann bei einer Beleuchtungsstärke zwischen 750 und 1.000 Lux (durch eine Zusatzbeleuchtung zum Beispiel auf einer Teilfläche des Arbeitsplatzes)die Arbeitsleistung bei älteren Menschen positiv gelenkt werden.

Zur Beleuchtung von Arbeitsplätzen gibt es grundsätzlich drei verschiedene Beleuchtungskonzepte, welche im Vorfeld je nach Aufgabenbereich ausgewählt werden sollten. (Siehe auch: Beleuchtungskonzepte)

Bei Betrachtung der Beleuchtungsstärken des natürlichen Tageslichtes wird deutlich, dass tendenziell höhere Beleuchtungsstärken eher dem natürlichen Sehen am Tag entsprechen (Abb. 2).

Abb.2: vertikale Beleuchtungsstärkenvon 76.100 Lux bei blauem Himmel (links) und von 1.940 Lux bei Regenwetter (rechts)

Abb.2: vertikale Beleuchtungsstärken von 76.100 Lux bei blauem Himmel (links) und von 1.940 Lux bei Regenwetter (rechts)

Leuchtdichteverteilung

Die wahrnehmbare Helligkeit wird durch die Leuchtdichte beschrieben.

Gleichmäßige und harmonische Leuchtdichteverhältnisse im Gesichtsfeld veranlassen angenehme Sehbedingungen.

Helligkeitsunterschiede (z.B. zwischen Bildschirm und Umfeld), die zu erhöhten Anforderungen an die Hell-Dunkel-Adaptation bei den Beschäftigten führen, werden mit einer harmonischen Helligkeitsverteilung umgangen (Siehe auch: Leuchtdichte und Kontrast (LCDs).

Große Leuchtdichteunterschiede zu relativ kleinen Flächen, zum Beispiel zu Bildern und Informationsflächen, können wiederum zu einem anregenden Raumeindruck beitragen.

Die Beleuchtung im Zusammenspiel mit den lichttechnischen Eigenschaften der Oberflächen von Arbeitsunterlagen, Möbeln und Wänden beeinflusst die Leuchtdichteverteilung.

Reflexionsgrade, Glanzeigenschaften und Farben der Flächen sollten im Raum so gewählt werden, dass zu hohe Leuchtdichteunterschiede verhindert werden.

Harmonische Leuchtdichteverteilungen werden erzielt, wenn die vorab genannten Beleuchtungsstärken und deren Gleichmäßigkeit sowie empfohlene Reflexionsgrade und Glanzeigenschaften für die Oberflächen eingehalten werden.

Begrenzungen

Blendung an Bildschirm- und Büroarbeitsplätzen kann in Form von Direktblendung oder Reflexblendung in Erscheinung treten.

Direktblendung durch Tageslicht oder Leuchten sowie Reflexblendung durch Spiegelungen hoher Leuchtdichten auf glänzenden Flächen sollten minimiert oder besser verhindert werden.

Die Basis für die Bewertung der Blendung ist der Neuzustand des Beleuchtungssystems.

Direktblendung – Psychologische Blendung

Helle Flächen im Gesichtsfeld wie Leuchten, Fenster oder beleuchtete Flächen können störend wirken, ohne die Sehleistung unmittelbar herabzusetzen.

Diese Blendung wird als psychologische Blendung bezeichnet.

Psychologische Blendung hat negative Auswirkungen auf das allgemeine Wohlbefinden, die Leistungsfähigkeit und das Konzentrationsvermögen.

Sie fördert die Ermüdung und kann zu Fehlern bei der Arbeit führen.

Psychologische Blendung sollte weitestgehend vermieden werden.

Direktblendung – Physiologische Blendung

Physiologische Blendung bewirkt eine direkte Herabsetzung der Sehleistung.

Dauerhafte physiologische Blendung kann zu erhöhten visuellen Beanspruchungen führen.

Die psychologische Blendung wird sowohl von Leuchtdichte der Blendquelle, als auch der Umfeldleuchtdichte beeinflusst. Weitere Faktoren die Einfluss auf die psychologische Blendung nehmen sind die vom Beobachter aus gesehene Größe und Lage der Blendquelleim Gesichtsfeld.

Reflexblendung auf Bildschirmen

Zur Reflexblendung bei der Bildschirmarbeit kommt es, wenn sich helle Flächen aus der Umgebung (z.B. Leuchten, Fenster) auf dem Bildschirm, glänzenden Arbeitsmaterialien oder Möbeln spiegeln.

Bei der Spiegelung heller Flächen auf dem Bildschirm werden Helligkeitsunterschiede zwischen dem Bildschirmhintergrund und den Zeichen auf dem Bildschirm reduziert (Beeinträchtigung der Aufnahme visueller Informationen).Außerdem versuchen die Augen sowohl auf das Zeichen als auch auf das Spiegelbild zu fokussieren. Visuelle Fehlbeanspruchung ist die Folge.

Störende Reflexionen auf dem Bildschirm können beispielsweise durch eine ergonomische Anordnung der Bildschirmarbeitsplätze zum Fenster vermieden werden. Ebenso können die Art (Siehe auch: Beleuchtungsarten) und Anordnung der Beleuchtungen zum Bildschirm Reflexe minimieren. Weitere reflexmindernde Einflussgrößen sind eine gute Entspiegelung der Bildschirmoberfläche (Siehe auch: Reflexionsklassen Bildschirm), sowie die Verwendung von Bildschirmen mit Positivdarstellung (Siehe auch: Reflexionsklassen Bildschirm).

Hauptsächlich finden heute LCD-Bildschirme (LCD = Liquid Crystal Display) mit Antireflexionsfolien Anwendung.Im Gegensatz zu CRT-Bildschirmen (CRT = Cathode Ray Tube/Kathodenstrahlröhre) wird eine Reduzierung des Kontrastes auf Grund der Folie durch eine sehr hohe Helligkeit der Anzeige kompensiert. Auch eine Verringerung der Zeichenschärfe, wie bei CRT-Bildschirmen, macht sich wegen der dünnen Frontscheibe und des dadurch geringen Abstandes zum Ort der Bildelemente (Pixel) kaum bemerkbar.

Wie bisher in DIN EN ISO 9241-7 und DIN EN ISO 13406-2 werden Bildschirme nach DIN EN ISO 9241-307 bezüglich ihrer Reflexionseigenschaften in drei Reflexionsklassen eingeteilt. (Siehe auch: Reflexionsklassen Bildschirm) Das Einhalten der in den Reflexionsklassen festgelegten Grenzleuchtdichten ist nur in Situationen von Bedeutung, in denen sich Leuchten nachweisbar in dem Bildschirm spiegeln können.

Solche Situationen können zum Beispiel durch die Ausrichtung und Anordnung der Leuchten oder eine geeignete Raumaufteilung verhindert werden.

Reflexblendung an Arbeitsflächen

Matte Oberflächen von Papierdokumenten und Prospekthüllen sowie eine geeignete Art und Anordnung der Beleuchtung sollten zu einer Minimierung/ Vermeidung von Reflexblendung beitragen.

Blendung durch Tageslicht

Zur Begrenzung der Direkt- oder Reflexblendung am Bildschirm durch Tageslicht sowie zur Begrenzung zu hoher Beleuchtungsstärken am Bildschirm durch Tageslicht sollten geeignete, verstellbare Sonnenschutzvorrichtungen an den Fenstern angebracht sein.

Lichtrichtung und Schattigkeit

Eine gewisse Schattigkeit ist anzustreben, um die räumliche Wahrnehmung und die Erkennbarkeit von Oberflächenstrukturen zu unterstützen.

Stark gerichtetes Licht, das scharfe Schatten bewirkt, ist zu vermeiden (Abb. 3).

Schattenarmut, die einen monotonen Raumeindruck erzeugt, wird durch eine diffuse Beleuchtung, zum Beispiel durch eine reine Indirektbeleuchtung mit gleichmäßiger Deckenleuchtdichte, hervorgerufen.

Eine angenehme Schattigkeit entsteht durch ein ausgewogenes Verhältnis von gerichteten zu diffusen Lichtanteilen. (Siehe auch: Direkt- und Indirektbeleuchtung)

Abb. 3: Störende Schatten durch zu stark gerichtetes Licht

Abb. 3: Störende Schatten durch zu stark gerichtetes Licht

Lichtfarbe und Farbwiedergabe

Die Lichtfarbe der Lampen wird entsprechend ihrer ähnlichsten Farbtemperatur in drei Gruppen eingeteilt (Tab. 1).

Lichtfarben und Farbtemperaturen

 LichtfarbeÄhnlichste FarbtemperaturCode z. B.
wwWarmweiß< 3300 K2700 K: x 27
3000 K: x 30
nwNeutralweiß3300 K bis 5300 K4000 K: x 40
5000 K: x 50
twTageslichtweiß> 5300 K5400 K: x 54
6500 K: x 65
x im Code: 1. Ziffer kennzeichnet die Farbwiedergabeeigenschaft

Quelle: VBG, Hg., 2005. Beleuchtung im Büro. Hilfen für die Planung von Beleuchtungsanlagen von Räumen mit Bildschirm- und Büroarbeitsplätzen

Farbtemperatur

Die Farbtemperatur gibt die Farbe des weißen Lichtes einer Lampe an. Dabei wird der Farbeindruck der Lampe im menschlichen Auge (= Farbort im CIE-Farbdreieck) mit dem Farbeindruck von schwarzen Körpern (Planckscher Strahler) verglichen. Ein Planckscher Strahler ist eine Modellvorstellung eines idealen glühenden Materials, dessen Lichtfarbe nur durch seine Temperatur bestimmt wird. Diese Temperatur wird in Kelvin als Wert für die Farbe angegeben. (Abb. 4)

Abb. 4: Farbtemperatur in Kelvin (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Farbtemperatur)

Abb. 4: Farbtemperatur in Kelvin (Quelle: Holek – CC-BY-SA-2.5-pl )

CIE-Farbdreieck

Zur übersichtlichen Darstellung des vom Betrachter wahrnehmbaren Farbraums wurde die zweidimensionale CIE-Normfarbtafel entwickelt (Abb. 5).

Das CIE-Farbdreieck enthält alle Spektralfarben auf einer hufeisenförmigen Kurve, dem sogenanntenSpektralfarbzug, welcher das Dreieck umrandet. Das untere Ende des Spektralfarbzuges schließt mit der Purpurgeraden ab. Sie stellt die Mischfarben von Violett und Rot dar. Die auf dieser Geraden liegenden Farben zählen nicht zu den Spektralfarben. Die Mitte des Diagrammes bildet der Weißpunkt W, auch Unbuntpunkt genannt. Dies ist derFarbort des energiegleichen Spektrums. Alle Farben sind hier zu gleichen Anteilen enthalten (x=0,33 y=0,33). Durch den Weißpunkt W verläuft die Black Body Kurve, sie beinhaltet die Farbtemperaturen des weißen Lichts. Das Komplement einer Farbe erhält man, indem man eine Gerade von der Farbe durch den Weißpunkt zur anderen Seite des Hufeisens zieht.

Abb. 5: CIE-Normfarbtafel (Torge Anders - - CC BY-SA 3.0)

Abb. 5: CIE-Normfarbtafel (Torge Anders – CC BY-SA 3.0)

Warmweißes Licht hat einen relativ hohen Rotanteil (wie auch Kerzen- oder Glühlampenlicht) und erzeugt eine gemütliche Atmosphäre.

Neutralweißes Licht weist ein ausgeglichenes Spektrum auf und bewirkt eine sachliche Stimmung.

Tageslichtweißes Licht hat einen relativ hohen Blauanteil und wirkt daher eher kühl.

Jede Lichtfarbe hat in Abhängigkeit von der gewünschten Raumwirkung ihre Daseinsberechtigung.

Es ist zu beachten, dass die Lichtfarbe neben der visuellen Wirkung einen entscheidenden Einfluss auf den circadianen Rhythmus (Anpassung der inneren Uhr an den äußeren Tag) sowie auf die Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit hat. (Siehe auch: Einfluss von blauem Licht)

Licht mit einer hohen Farbtemperatur (> 5300 K), also bläuliches Licht, steigert die Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit (Viola, et al.), wirkt also beim Einsatz tagsüber aktivierend. Es gleicht in etwa dem Tageslicht um die Vormittagszeit. In den Abendstunden sollte es zur Gewährleistung eines gesunden Schlafverhaltens jedoch vermieden werden.

Deswegen geht der Trend der Raumbeleuchtung hin zu einer Beleuchtung, die den Tageslichtverlauf nachahmt. Das heißt, dass die Beleuchtung in den Morgen- und Abendstunden mehr zellreparierende Rotlichtanteile beinhaltet, als in den Mittagsstunden. Das wirkt nicht nur schützend für die Netzhaut des Auges, sondern auch positiv auf den circadianen Rhythmus.

Abb. 6: Beleuchtungsniveau entsprechend des Tagesverlaufs (nachgebaute Grafik nach DIN SPEC 67600 „Biologisch wirksame Beleuchtung – Planungsempfehlungen“)

Abb. 6: Beleuchtungsniveau entsprechend des Tagesverlaufs (nachgebaute Grafik nach DIN SPEC 67600 „Biologisch wirksame Beleuchtung – Planungsempfehlungen“)

Die DIN SPEC 67600 gibt die in Abb. 6 zu entnehmenden Empfehlungen für eine biologisch Wirksame Beleuchtung im Büro an.

Ein Problem stellen allerdings die Displays der LC-Bildschirme, Smartphones und Tablets dar. Deren Hintergrundbeleuchtung wird derzeit mit Kaltkathodenröhren oder LEDs umgesetzt. Beide dieser Lampenarten weisen sehr blauhaltiges Licht auf.

Bei bestehenden Augenerkrankungen wie der altersbedingten Makuladegeneration (AMD), sollte die Exposition mit blauhaltigem Licht stark begrenzt werden.Aktuelle Studien diskutieren eine schädigende Wirkung dauerhafter Bestrahlung mit blauhaltigem Licht auf die Netzhaut (Rezai et al., 2008; Roehlecke et al., 2011).

Lösungsansätze sind Filtergläser für die Brille oder die aufgabengerechte Einstellung der Farbtemperatur an einem LED-Bildschirm.

Farbwiedergabe

Durch Sonnenlicht bestrahlte Farben werden als natürlich empfunden – das liegt daran, dass das Sonnenlicht alle Spektralfarben in einem kontinuierlichen Spektrums wiedergibt. Lichtquellen mit dieser Eigenschaft habeneine sehr gute Farbwiedergabe.

Ein Objekt, welches mit einer dominanten Lichtfarbe angestrahlt wird (z.B. blau), wirkt farblich verfälscht, also nicht natürlich (in diesem Fall bläulich, kühl).

Zur Gütebeschreibung der Farbwiedergabe dient der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra. Der optimale Ra-Wert ist 100. Je niedriger der Wert für Ra ist, desto schlechter wird die Farbe des beleuchteten Objektes wiedergegeben.

Um eine gute Farbwiedergabe zu erreichen, sollten die in Räumen mit Bildschirm- und Büroarbeitsplätzen eingesetzten Lampen mindestens einen Farbwiedergabeindex von Ra = 80 aufweisen (bei Leuchtstofflampen und LEDs zu finden).

Da Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex sehr miteinander verbunden sind, werden diese beiden Größen bei Leuchtstofflampenin einer Zahlenkombination gemeinsam angegeben.

Diese Zahlenkombination muss beachtet werden, wenn die vorhandene Lichtatmosphäre im Raum konstantgehalten oder gezielt angepasst werden soll.

Die Zahlenkombination besteht aus drei Zahlen. Die erste Zahl steht für die Farbwiedergabe und die beiden hinteren Zahlen für die Farbtemperatur.

Ein Beispiel einer solchen Zahlenkombination auf einer Leuchtstoffröhre wäre die Zahl „960“ (Abb.7)

Die„9“ an erster Stelle steht für einen Farbwiedergabeindex Ra = 90 und die „60“ an zweiter Stelle für eine Farbtemperatur von 6000 K.

Bei LED-Lampen wird die Farbtemperatur oft anwenderfreundlich beim Namen genannt oder sie ist, wie bei den neuen smart bulbs, variierbar.

Abb. 7: Zahlenkombination aus Farbwiedergabeindex und Farbtemperatur auf einer Leuchtstoffröhre

Abb. 7: Zahlenkombination aus Farbwiedergabeindex und Farbtemperatur auf einer Leuchtstoffröhre

Literatur

DIN 5035-6 „Beleuchtung mit künstlichem Licht – Teil 6: Messung und Bewertung“

DIN 5035-8 „Beleuchtung mit künstlichem Licht – Teil 8: Arbeitsplatzleuchten; Anforderungen, Empfehlungen und Prüfung“

DIN EN 12464-1 „Licht und Beleuchtung – Beleuchtung von Arbeitsstätten – Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen“

DIN EN ISO 9241-7 „Ergonomische Anforderungen für Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten – Teil 7: Anforderungen an visuelle Anzeigen bezüglich Reflexionen“

DIN EN ISO 9241-5 „Ergonomische Anforderungen für Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten – Teil 5: Anforderungen an Arbeitsplatzgestaltung und Körperhaltung (ISO 9241-5:1998)“

DIN EN ISO 9241-307 „Ergonomie der Mensch-System-Interaktion – Teil 307: Analyse- und Konformitätsverfahren für elektronische optische Anzeigen“

DIN SPEC 67600 „Biologisch wirksame Beleuchtung – Planungsempfehlungen“

VBG. Hg. 2012. BGI 650: Bildschirm- und Büroarbeitsplätze. Leitfaden für die Gestaltung

Rezai, et al.: AcrySof Natural filter decreases blue light-induced apoptosis in human retinal pigment epithelium. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2008 May; 246(5):671-6.

Roehlecke, et al.: Influence of blue light on photoreceptors in a live retinal explant system. Mol Vis. 2011 Apr 8; 17:876-84.

Viola, et al.: Blue-enriched white light in the workplace improves self-reported alertness, performance and sleep quality. Scand J Work Environ Health. 2008 Aug; 34(4):297-306.

http://www.vbg.de/apl/zh/bgi856/2.htm

http://www.lightingdeluxe.de/arbeitsplatz-beleuchtung-ergonomie.html