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Leitideen: Neues Licht zum Arbeiten
Wolfgang Bernecker • Sept. 12, 2019
Konsequente Ausrichtung auf den Menschen
Abbildung 1: Wie lange wird die antiquierte Glühlampe das Symbol für Innovation bleiben?
Die Routinen des Alltags zu hinterfragen ist oft eine gute Methode, um Innovationen zu erkennen. Im Falle von künstlichem Licht führt dies zu durchaus interessanten Erkenntnissen. Ein Gedanke: Die Glühlampe ist immer noch das Symbol für eine innovative Idee. Technologisch ist die Lampe aber längst überholt und gilt als antiquiert. Ein zweiter Gedanke: Licht einschalten. Dies bedeutet in vielen Fällen, im wahrsten Sinne des Wortes, die Leuchte unter Strom zu setzen. Das dabei gefährliche Spannungen, oft Millimeter unter unseren Fingerkuppen, agieren, ist uns selten bewusst. Im digitalen Zeitalter ist dies zweifelsfrei unnötig.
Künstliches Licht ist für uns längst zur Normalität geworden und selten denken wir darüber nach. Nehmen wir uns aber die Zeit, winken mehr Wohlbefinden, verbesserte Leistungsfähigkeit, ein sichereres Umfeld und höhere Energieeffizienz.
Wie also steht es also um das Licht? Wie definiert sich gutes Licht? Und wie sieht der zukünftige Alltag für künstliches Licht aus?
Licht wirkt!
Licht ist Leben – so der Volksmund. Für Pflanzen steht dieser Zusammenhang außer Frage. Erst die Strahlungsenergie des Lichts erlaubt durch das Chlorophyll die Umwandlung von Wasser und Kohlendioxid in Glucose und Sauerstoff. Die Glucose ist dann Grundbaustein aller organischen Materialien in der Pflanze. Wir leben vom Sauerstoff.
Für den Menschen ist die direkte Bedeutung des Lichts vielschichtiger. Und ist bis heute Gegenstand der Forschung. Heute unterscheidet der geschulte Lichtexperte vier Dimensionen der Wirkungsweisen von Licht - visuell, emotional, biologisch und psychologisch. Auf der visuellen Ebene stellt gutes Licht sicher, dass wir die jeweilige Sehaufgabe erfüllen können – ohne zum Beispiel geblendet zu werden oder zu unnatürlichen Verrenkungen gezwungen zu werden. Licht spricht uns zudem emotional direkt an. Es nimmt dabei oft eine „Führungsfunktion“ ein. Lichtlinien oder dunkle Zonen sind dabei oft wirkungsvoller als Absperrbänder. Biologisch steuert Licht unseren 24h – Rhythmus - und damit auch die Leistungsbereitschaft zu unterschiedlichen Zeiten des Tages. Zudem wirkt Licht auf einer psychologischen Ebene. Ob z. B. die Lichtstimmung in einem Raum passend ist, kann auch von einem Laien in Sekundenbruchteilen beurteilt werden. Dabei mischen sich unsere angeborenen Erwartungshaltungen mit unseren Lernerfahrungen. Das Resultat kann sich durchaus widersprechen. So brauchen Senioren oft theoretisch mehr Licht, um Details zu erkennen, lehnen dieses Licht aber gerade in den Abendstunden ab, da sie Licht in Ihrem Leben immer anders erlebt und somit auch gelernt haben.
Viele Zusammenhänge auf der biologischen und psychologischen Ebene sind erst in den letzten Jahren klar geworden. Bis heute sind diese Erkenntnisse kaum in der Beleuchtungspraxis angekommen. Die Normen und die Industrie machen aber bereits große Schritte in die Richtung. Unter dem Begriff Human-Centric Lighting oder Human-Centric Design wird Licht auf menschliche Bedürfnisse abgestimmt. Der Begriff grenzt sich dabei bewusst von der bisherigen Praxis ab, die den Menschen und seine Bedürfnisse nur bedingt befriedigt hat.
Gutes Licht?
Damit verbunden ändert sich auch die Messlatte für gutes Licht. In der Vergangenheit wurde die Beleuchtung stark an relativ einfach messbaren Parametern wie Beleuchtungsniveau und Blendungsbegrenzung ausgerichtet. Heute hat der Nutzer aber die Möglichkeit weitere Prioritäten zu setzen. Mehr Vitalität, verbesserte Kommunikation, mehr Leistungsfähigkeit, geringere Fehlerrate, oder höhere Energieeffizienz sind Stichwörter. Sie alle führen zu unterschiedlichen Lösungsansätzen. Im digitalen Zeitalter muss die Entscheidung über die Prioritäten aber nicht mehr zwangsweise am Anfang des Planungsprozesses stehen, sondern kann sogar auf Knopfdruck über die Software später (jederzeit) angepasst werden.
Abbildung 2: Auch die digitale Generation ist auf Tageslicht angepasst.
Der Trick, diese Flexibilität zu erreichen, liegt in einem Verständnis unserer Evolution. Menschen haben sich über Generationen an das vorhandene Tageslicht angepasst. Das Himmelslicht mit dem Fokus im Zenit. Die direkte Strahlung durch die Sonne. Der Horizont als oft farbige Linie zwischen leuchtender und nicht-leuchtender „Materie“. Das modulierte Licht durch Bäume, oder Gebäude. Diese Komponenten und Ihr Wechsel über den Tag sind in unseren Erwartungen fest verankert. Der frühe Homo sapiens hat dabei seine Tätigkeiten oft an das richtige Licht angepasst. Orte für verschiedene Tätigkeiten wurden ganz bewusst aufgrund des verfügbaren Lichts - auf freiem Feld, am Eingang der Höhle, unter einem großen Baum - gewählt.
Neues Licht am Arbeitsplatz?
In der Zwischenzeit hat sich der Homo sapiens zum Menschen am Schreibtisch entwickelt. Der erste Schritt zum Büro geht vermutlich auf Mönche zurück, die einen Wollstoff, die „burra“,, über den Tisch gelegt hatten. Dort wurden handschriftliche Kopien von Schriften angefertigt und später auch kunstvoll koloriert. Im Industriezeitalter stand die Verwaltung der Akten im Mittelpunkt. Zu Beginn der Computerära musste die richtige Beleuchtung für eine gute Zeichenerkennung am Bildschirm entblendet sein. Zu allen Zeiten stand dabei immer nur eine, ganz spezifische, Sehaufgabe im Mittelpunkt von Büros.
Heute entwickeln sich die Arbeitsplätze zu Multifunktionsräumen. Das Büro wurde in den letzten Jahren zur kreativen Management- und Wissenstransferzone. Neben der konzentrierten Arbeit am Bildschirm steigt der Dialog – live und virtuell. Erfolgsgaranten für den Erfolg eines Unternehmens ist die interne Vernetzung der Fachkompetenzen im Unternehmen.
Für das Licht bedeutet es, die Monotonie der künstlichen Beleuchtung mit Fokus auf eine einzige Sehaufgabe zu beenden. Es ist dabei sicher nicht falsch, dabei von unserer Vergangenheit zu lernen und die biologischen Anpassungen unserer Evolution an das Tageslicht ernst zu nehmen.
Lösungsschritt 1: Eine Hardware für viele Lichtlösungen
Ein logischer Transfer von Tageslichtqualität auf Kunstlicht ist ein dreiteiliges Lichtkonzept.
Kernkomponente sind großflächige Lichtflächen - die künstliche Interpretation des Zenitlichts. Unser Himmel ändert sich in der Farbtemperatur und der Lichtintensität in großen Bandbreiten. Dies soll die gewählte Technologie widerspiegeln, um biologisch und atmosphärisch nahe an die Qualität der Natur zu kommen. Besondere Qualitäten in der Auswahl dieser Leuchten ist eine flächige Wahrnehmung der Leuchte, die Einhaltung von Grenzwerten zur Blendung und eine hohe Farbwiedergabe über den gesamten Bereich der verschiedenen Weißtöne.
Abbildung 3: Die verschiedenen Komponenten des Lichts zu unterschiedlichen Zeitpunkten am Tag.
Ein wichtiger Bezugspunkt für unsere Wahrnehmung ist die Horizontlinie, die den leuchtenden Himmel von der nicht-leuchtenden Erde teilt. Durch die Erdkrümmung entstehen in der Atmosphäre, nahe dem Horizont, die intensivsten Himmelsfarben. Eine indirekt leuchtende Lichtline an einer Wand ist eine offensichtliche Möglichkeit, die heute einfach zu realisieren ist. Diese Leuchte sollte Lichtfarben erzeugen, die als Streiflicht an der Wand erkennbar und am Übergang Wand – Decke deutlich wahrnehmbar sind. Gute Alternativen sind Leuchten in einer Voute oder hinter einem halbhohen Regal. Hier gibt es aber auch eine Reihe von spielerischen Design-Interpretationen. Wichtiger, als die Darstellung aller Lichtfarben, ist die Wiedergabe von natürlich wirkenden Himmelslichtfarben. Leuchten, die als Feature eine verbesserte Darstellung im weißen oder orangen Bereich bieten, bevorzuge ich im Normalfall – Stichwort: RGBW / RGBA.
Strahler an der Decke erzeugen zudem Schattigkeit und 3-Dimensionalität. Sie betonen im Raum Fokus- und Schwerpunkte. Werden die einzelnen Strahler zeitlich versetzt gedimmt, entsteht eine kontinuierliche Spannung im Raum, die kreativ anreichernd und inspirierend wirkt – ähnlichem einem Waldspaziergang im gebrochenen Sonnenschein. Der so entstehende Perspektivwechsel ist dabei - wortwörtlich - eine gute Inspirationsquelle.
Lösungsschritt 2: Die Software eröffnet Raum für Prioritäten
Ist eine Hardware dieser Art platziert, lassen sich die verschiedenen Prioritäten mit der richtigen Software wunderbar aufspielen. Aufwendige, gebäudeweite Managementsysteme stehen ebenso zur Verfügung, wie kleine Lösungen, die für einzelne bis wenige Räume optimiert sind. Es gibt gute Projektbeispiele, in denen Leistungssteigerungen von mehr als 10 % und gleichzeitige Reduktion der eingesetzten Energie von über 60 % erreicht wurden.
Für konzentriertes Arbeiten empfiehlt sich ich eine dynamische Lichtstimmung, die sich am freien Himmel orientiert. Den Hauptteil der Arbeit übernimmt dabei die flächige Deckenleuchte. Die Lichtfarben und -menge der Leuchte synchronisieren sich über die Zeit und den jeweiligen Sonnenuntergang und -aufgang. Kreativität und Kommunikation sind alternative dynamische Beleuchtungsszenarien. Für Kreativität ist die Farbigkeit über der Horizontlinie und die Intensität der Modulation der Strahler erhöht. Der Zenit nimmt sich etwas zurück. Für Kommunikation werden die Lichtfarben wärmer. Wir orientieren uns dabei an den Lichtfarben des Tages, gefiltert durch einen großen Baum im Frühherbst, unter dem wir virtuell sitzen.
Abbildung 4: Ausschnitt aus der menschlichT-Software als Beispiel für Anpassungen an lokale Wünsche.
Solch eine Installation lässt sich parallel auch in puncto Energieeffizienz optimieren. Das Kunstlicht kann dabei z. B. als reine Ergänzung zum einfallenden Tageslicht agieren. Auch vorteilhaft ist die Leistung entsprechend der Alterung zu entfalten. Dies bedeutet, die überschüssige Energie wird in den ersten Jahren eingespart. Ein Präsenzsensor ist immer empfehlenswert. Die sinnvolle Nutzung der Tuneable White Funktion der Leuchten - Anpassung der Farbtemperatur von weißem Licht zwischen warmweiß und kaltweiß - stellt sicher, dass das Licht zu allen Tages- und Nachtzeiten synchron zu unseren Erwartungen ist.
Für spezielle Tätigkeiten sollten Mitarbeiter die Auswahl haben eine fixe Lichtstimmung abzurufen, die Sie sich selbst vorher einstellen konnten. Für einen besseren Schlaf und mehr Wohlbefinden in den Folgetagen sollten alle Stimmungen, in den Abend- und Nachtstunden, konsequent auf warme Lichtfarben und reduzierte Intensitäten fokussieren.
All diese Optionen lassen sich heute einfach über Knopfdruck aktivieren. Somit kann der Mitarbeiter instinktiv das richtige dynamische Lichtpaket für seine eigenen Bedürfnisse abrufen. Durch die Orientierung an den verschiedenen Formen des Tageslichts wählt der Nutzer auch instinktiv die passende Lichtstimmung.
Der klassische Lichtschalter und Softwaresteuerungen u. a. über das Mobiltelefon stehen dabei zur Verfügung und lassen sich heute einfach realisieren. Ein einfacher Trick sind dabei QR-Codes am Schalter. So kann eine Szene über den klassischen Schalter aktiviert werden. Über den Link hinter dem QR-Code wird das Smartphone nach Aktivierung auf eine Auswahlseite geführt, die eine größere Anzahl an Lösungen und Szenen für den jeweiligen Raum ermöglicht.
Abbildung 5: Das Mobiltelefon wird mittels QR-Code und Weboberfläche zur Steuerzentrale für jedermann.
Komplexer, aber kein Hexenwerk: Planung und Design
Für die Darstellung der Vorteile von Human Centric Lichtlösungen stehen eine Reihe von Tools zur Verfügung. Eine klassische Lichtplanung, z. B. mittels DIALux, zeigt die Beleuchtungsstärke und Lichtverteilung gut auf. In Kombination mit Vivaldi können die Dynamik und der Energieverbrauch über den Tag visuell dargestellt werden. Mit den 15 Icons von Thorn Lighting, kann die Wirksamkeit der jeweiligen Maßnahme auf die Energieeffizienz gut dargestellt bzw. analysiert werden. Zudem nutzen wir einen In-House entwickelten Amortisationsrechner, der eine Abschätzung der Wirksamkeit in Abhängigkeit von Nutzen, Mitarbeitergehalt und Ergebnissen aus der Forschung ermöglicht.
Abbildung 6: Die Planung mit Vivaldi gibt einen guten Blick in die Dynamik der Lichtlösung.
Ein geschulter Experte wird mit wenig Aufwand Ihren Raum berechnen, und einen Vergleich mit einer klassischen Lösung darstellen können. Aufbauend auf den Ergebnissen der einzelnen Planungsschritte, lässt sich die beste Option in einem kurzen Meeting effizient diskutieren und schnell entscheiden.
Keine Angst vor Sanierung
Viele Eigentümer fürchten, eine neue Beleuchtung braucht Stemm- und Schlitzarbeiten, verursacht Staub und braucht demnach nicht nur einen Installateur, sondern auch Maler, Trockenbauer oder weitere Gewerke. Diese Furcht kann man heute aber nehmen. Die Steuerungstechnologie hat im wireless Bereich so große Fortschritte gemacht, dass dies nicht mehr zwangsläufig nötig ist. Klassische Hilfsmittel wie Stromschienen für Strahler machen es zudem einfach.
Somit ist die Sanierung heute kein Sonderfall mehr und der Markt bietet Lösungen an, die es dem Kunden einfach machen, der bestehenden Lösung seiner Räumlichkeiten ein gutes Upgrade zu gönnen.
Beratung und Umsetzung: menschlichT und FutureACT
Mit dem Unternehmen FutureACT e. U. verfolge ich die Kreation von Lösungen, um Räume durch digitale Technologien nachhaltig zu verbessern. Als Nachrichtentechniker und Lichtplaner liegt die Beleuchtung dabei besonders nahe. Begonnen als Machbarkeitsstudie, wurde menschlichT entwickelt, um eine Reihe von Dimm-Profilen parallel zu nutzen und zu testen.
Auf dem Erfolg der Tests hat sich inzwischen eine eigenständige Software entwickelt. Diese baut auf dem DALI-Standard auf. In Kombination mit einem handelsüblichen Einplatinen-Controller sind alle beschriebenen Funktionen möglich. Dabei liegt der Fokus auf einer Amortisation auch bei einzelnen bzw. nur wenigen Räumen. In größeren Anlagen nutzen wir die Software bzw. einzelne Algorithmen, um Standardfunktionalitäten von Gebäudemanagementsystemen zu ergänzen.
In unseren eigenen Beratungsprojekten nutzen wir die Software selbst, die dynamischen Profile und die Planungstools mittlerweile täglich. Entscheider, Gestalter und Designer profitieren und freuen sich zunehmend über diese neue Einfachheit von natürlich wirkenden, dynamischen Lichtlösungen.
Die Zukunft von Human Centric Lighting
Die Vorteile für den Menschen sind immens. Die technischen Hürden werden zunehmend kleiner. Das Licht der Zukunft wird sich daher wesentlich mehr am Menschen orientieren. Dynamische Profile werden mit Erfahrungen und weiteren Erkenntnissen zunehmend feiner und über die Jahre individueller werden. Gute Lösungen berücksichtigen das heute und erlauben einfache Upgrades der Software. Mit der Orientierung der Auswahl an obigen Grundsätzen sehe ich eine Investition auch heute schon als zukunftssicher und lohnend an.
Weiterführende Artikel
Eine Reihe von Veröffentlichungen stützt diese Ausführungen und sind, als weitergehende Literatur, eine Empfehlung wert. In „Ein Licht für die Zeit, eine Zeit für das Licht“ hat Dr. David Hicks einen sehr guten wissenschaftlichen Überblick über die grundlegenden biologischen Zusammenhänge gegeben. Das Buch „Light!“, mit Texten des Wissenschaftsjournalisten Tor Nørretranders und mit Bildern des Künstlers Olafur Eliasson, ist eine wunderbare Sammlung an Gedanken und Fakten rund um das Thema. Besonders gelungen ist der Aufruf zur Verbesserung im Umgang mit Licht in Kapitel 8. Licht.de hat drei Veröffentlichungen, die in diesem Themenfeld höchst relevant sind. Heft 04 „Licht im Büro, motivierend und effizient“, Heft 19 „Wirkung des Lichts auf den Menschen“ und Heft 21 „Leitfaden Human Centric Lighting (HCL)" sind gute Referenzen zum Thema. Auf unserer Webseite sind weitere wissenschaftliche Artikel von führenden Wissenschaftlern gelistet. Folgen Sie diesen Wissenschaftlern, tauchen Sie in ein ganzes Universum von Fachartikeln und Forschungsergebnissen ein.
Ideen wie parametrisches Design und die jüngsten Entwicklungen in der Spielebranche bieten jetzt neue Möglichkeiten, um Endkunden, Designern, Lieferanten und Systemintegratoren das Darstellen, Auswählen und Erstellen exzellenter Beleuchtungslösungen erheblich zu erleichtern.
Der folgende Artikel beschäftigt sich mit Status und Entwicklung von Echtzeitsimulationen im Bauhandwerk. Hier hat die Technik in den letzten Jahren so rasante Fortschritte gemacht, dass die Zeit reif ist, für innovativ orientierte Handwerksunternehmen, diese Technik einzusetzen. Dies trägt dazu bei, in der kommenden Konjunkturkrise, mit einer stärkeren Orientierung am Kundenwunsch aufzutreten und vor allem Kunden die Verunsicherung zu nehmen und Vertrauen zu schaffen. Damit wird Echtzeitsimulation eine tragende Säule in der Krisenbewältigung.
Dieser Artikel beschreibt, ausgehend von der LED, den Weg zur smarten Straße und intelligenten Kommune mit großartigen Optionen für mehr Bürgerbeteiligung.
In diesem Artikel geben wir einen Ausblick auf alle Dimensionen des Lichts und Lösungsansätze, um die Qualität für den Menschen deutlich zu steigern. Lesezeit 7min.
Wir finden heute drei Motivationen für gutes Licht – Ästhetik, Energieeffizienz und menschliche Bedürfnisse. Orientiert man sich am erreichbaren Optimum, ist dynamisches Licht in allen drei Anforderungen die logische Konsequenz. Unter dem Stichwort „menschlichT“ haben wir die technischen Grenzen für Ästhetik und menschliche Bedürfnisse verschoben und in den letzten Wochen mehrfach berichtet, z.B. hier. Wie sieht es aber mit dynamischem Licht und Energieeffizienz aus?
It is refreshing to see that the lighting industry, under the heading of “Human Centric Lighting”, is trying to turn the new possibilities of technology into real quality for people. It turns out that the term “Human Centric Lighting” is used for a very wide range of applications. A comparison between quality levels is hardly possible and by no means fair. The often cited “apples and pears”. The purpose of this blog is to provide interested end users with approaches to separating the “wheat from the chaff”. This increases the chance to meet expectations.
Es ist erfrischend zu sehen, dass die Lichtbranche, unter dem Stichwort „Human Centric Lighting“ versucht, die neuen Möglichkeiten der Technologie in echte Qualität für Menschen zu überführen. Doch es zeigt sich, dass der Begriff Human-Centric Lighting für eine Bandbreite an Anwendungen genutzt wird. Ein Vergleich zwischen den Qualitätsniveaus ist kaum möglich und keinesfalls gerecht. Die oft zitierten Äpfel und Birnen. Dieser Blog hat das Ziel dem interessierten Endkunden Ansätze zu bieten, um die Spreu vom Weizen zu trennen. Dies erhöht die Chance, Erwartungen erfüllt zu bekommen.
Die LED hat der Branche eine Masse an Vorteilen gebracht. Während Energieeffizienz und Langlebigkeit den Markt schnell eroberten - oft mit schlechter Lichtqualität - erfreut die Technologie den Lichtdesigner mit drei anderen Eigenschaften. Sie ist klein, gerichtet und einfach, ohne Nachteile in der Alterung, anzusteuern. Um wirklich energieeffizient zu sein, sollte künstliches Licht das Tageslicht ergänzen. Da das Tageslicht sich permanent verändert, sollte das Kunstlicht ebenfalls dynamisch sein, um das benötigte Licht für die Sehaufgabe sicherzustellen. Gehen wir eine Stufe darüber hinaus, dann ist der Mensch nicht nur in seinen Sehaufgaben, sondern auch in seinen emotionalen, biologischen und psychologischen Bedürfnissen zu unterstützen. Heute ist nachgewiesen, dass dynamisches, am Tageslicht orientiertes Licht höchst wirksam ist. So wird Beleuchtung wirklich effizient. Final bringt diese Art des Denkens auch einen Vorteil, wenn es um Exponate geht - ganz egal, ob diese im Schaufenster oder in einer Galerie stehen. Objekte offenbaren unterschiedliche Facetten und wirken im Morgenlicht anders als im zenitlastigen Mittagslicht. Für viele Objekte und Szenarien, sowie für die menschliche Aufmerksamkeit ist dynamisches Licht häufig von Vorteil.
Vom guten Licht zur einfachen Steuerung und Softwarelösung. In unseren vorherigen Blogeinträgen haben wir das Warum und Wieso es dynamisches Licht braucht ausführlich geschildert. Jetzt geht es um das greifbare Resultat und das fehlende Baustein am Markt. Hier einige Gedanken, Ideen und Material rund um die Lösung.
Dynamisches Licht für die Werbung hat längst seinen Erfolgszug angetreten. Markenwelten und Ausstellungen nutzen die Dynamik, um die Aufmerksamkeit des Betrachters und potenziellen Kunden zu bekommen. Warum sollten Sie aber im Alltag dynamisches Kunstlicht nutzen?
