Reinhold Sorms

Licht ist Leben

Überlegungen zur Beleuchtung von Schulräumen I

Viele Veröffentlichungen über das Thema »Beleuchtung mit künstlichem Licht«1,2,3 beginnen mit folgenden Sätzen: »Licht ist Leben, einfacher lässt sich die Verknüpfung von Licht und Leben nicht beschreiben«1 , oder: »Licht ist ein elementares Bedürfnis der Menschen, Sonnenlicht und Wärme sind von grundlegender Bedeutung für Wohlbefinden und Gesundheit«3 . Der Inhalt dieser Schriften konzentriert sich nun darauf, beleuchtungstechnische Fakten zu vermitteln und zu zeigen, dass moderne Leuchtstofflampen und andere Gasentladungslampen qualitativ dem natürlichen Licht der Sonne ebenbürtig seien: »Vom Licht der Natur ... zum künstlichen Licht«, »Die künstliche Sonne im Raum«.

Bild 1: Anordnung zur Messung der Beleuchtungsstärke
Bild 1: Anordnung zur Messung der Beleuchtungsstärke
Die Industrie suggeriert mit bewegenden Worten - etwa »Licht wie die helle Sonne« - die Vorzüge der Leuchtstofflampen, und doch gibt es kaum ein Wohn- oder gar Schlafzimmer, in dem Leuchtstofflampen verwendet werden. Viele empfinden eine eigenartige Stimmung, sind irritiert, fühlen sich nicht wohl. In einem Gespräch erzählte ein Schulvater, er habe in seine Nachttischlampe eine Duluxbirne eingeschraubt, um Strom zu sparen. Nach vier Wochen habe er das Licht nicht mehr ausgehalten und die Birne wieder gegen eine Glühlampe ausgetauscht. Dies sind keine Einzelfälle.
Niemand zweifelt daran, dass Leuchtstofflampen eine höhere Lichtausbeute als Glühlampen haben, dass also vordergründig Geld und Energie gespart werden kann. Es gibt aber eine Fülle entsprechender Veröffentlichungen über die Beeinflussung der Augen, ja des gesamten Wohlbefindens bis hinein in physisch nachweisbare Veränderungen des Menschen durch Leuchtstofflampen. (Siehe den Aufsatz von Höfling in diesem Heft und die weiteren zahlreichen Arbeiten von Höfling, Hollwich u.a.) Trotzdem werden diese Leuchtmittel immer häufiger eingesetzt. Welche große Rolle die suggestive Werbung der Lampenindustrie spielt, hat Stanjek 4 in seinem Buch »Zwielicht« überzeugend dargestellt.
Es ist eine verantwortungsvolle Aufgabe für die Kollegien, Eltern und Architekten unserer Schulen, sich mit den verschiedenen Möglichkeiten guter Klassenzimmerbeleuchtung zu beschäftigen und ganz besonders die völlig verschiedene Wirkung von Leuchtstofflampenlicht und Glühlampenlicht zu studieren.
Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Teile. In diesem Heft wird beschrieben, wie das Problem in der Freien Waldorfschule Stuttgart-Uhlandshöhe aufgegriffen und für ihre Verhältnisse gelöst wurde. In einem späteren Heft sollen eingehend die Fragen der Wirkung des Lichtes auf den Menschen, Licht und Bewusstsein, Spektrum des Sonnenlichtes, Glühlampenlichtes und Leuchtstofflampenlichtes, Lichtentstehung und -qualität, Umweltverträglichkeit, Gesamtenergiebilanz behandelt werden.

Die Suche nach neuen Lampen

Bild 2: Abnahme der Beleuchtungsstärke
Bild 2: Abnahme der Beleuchtungsstärke

Als in unserer Schule Uhlandshöhe vor etwa 15 Jahren nicht nur die alten Klassenzimmerlampen ersetzt werden mussten, sondern auch Lampen für das neue Mittagshaus gesucht wurden, lagen meines Wissens nur wenig differenzierte Informationen zu dem Thema vor. F. H. Julius 5 hat über »Leuchtstoffröhren in Schulen und Heimen« geschrieben. Außerdem gab es aus augenärztlicher Sicht eine Reihe von umfassenden Arbeiten von Hollwich 6 u. a.
Nach eingehenden Gesprächen, besonders mit unserem früheren Kollegen Dr. Rebmann, fiel die Entscheidung, dass wir in allen Klassenräumen, in denen Kinder unterrichtet wurden, Glühlampen verwenden wollten.
Diese Entscheidung hatte zur Folge, dass ganz besonders sorgfältig nach Lampenkörpern gesucht werden musste, die die wertvolle und teure elektrische Energie optimal in Licht umsetzen. Die Suche nach neuen Lampen gestaltete sich schwierig. Um die verschiedenen Modelle lichttechnisch zu vergleichen, wurde eine einfache, reproduzierbare Messanordnung aufgebaut (Bild 1) und die Beleuchtungsstärke als Querprofil gemessen. Da keine der Lampen befriedigte, wurden mit Schülern systematische Messungen an verschiedenen, selbstentworfenen Formen durchgeführt. Dazu wurden verschieden steile »Chinesenhüte« so lange im Winkel verändert, bis eine optimale Ausleuchtung des Arbeitsplatzes erreicht war. Es kristallisierte sich eine Form heraus, die eine besonders hohe Lichtausbeute erbringt und seitdem von uns gefertigt und eingesetzt wird. Dass inzwischen viele Schulen unsere Lampen verwenden, freut uns.

Kriterien für eine gute Arbeitsplatzbeleuchtung

Zunächst muss klar unterschieden werden, ob es sich um eine Allgemeinbeleuchtung, z. B. eines Eurythmieraumes, oder um die Beleuchtung eines Schultisches und damit der Hefte und Zeichnungen handelt.

Bild 3: In die Decke integrierte Leuchtstofflampen beleuchten den Raum gleichmäßig, es entstehen diffuse, strukturlose Schatten. Der Energieaufwand ist genausogroß wie in der Werkstatt mit abgehängten Lampen. Bei schnellen Bewegungen, laufenden Maschinen entstehen stroboskopische Flimmereffekte. Die Werkstatt ist bis in die Ecken gut ausgeleuchtet.
Bild 3: In die Decke integrierte Leuchtstofflampen beleuchten den Raum gleichmäßig, es entstehen diffuse, strukturlose Schatten. Der Energieaufwand ist genausogroß wie in der Werkstatt mit abgehängten Lampen. Bei schnellen Bewegungen, laufenden Maschinen entstehen stroboskopische Flimmereffekte. Die Werkstatt ist bis in die Ecken gut ausgeleuchtet.

Bild 4: Die abgehängten, auch leicht umhängbaren Pendelleuchten sind direkt über dem Arbeitsplatz angebracht, so dass eine eindeutige Lichtrichtung entsteht, die Plastizität, Unebenheiten und feine Formen gut erkennen lässt. Der Energieaufwand ist trotz Glühbirnen gleich groß wie in der Werkstatt mit Leuchtstofflampen. Die Ecken der Werkstatt sind schlechter ausgeleuchtet, dafür entstehen konzentrationsfördernde Lichtinseln.
Bild 4: Die abgehängten, auch leicht umhängbaren Pendelleuchten sind direkt über dem Arbeitsplatz angebracht, so dass eine eindeutige Lichtrichtung entsteht, die Plastizität, Unebenheiten und feine Formen gut erkennen lässt. Der Energieaufwand ist trotz Glühbirnen gleich groß wie in der Werkstatt mit Leuchtstofflampen. Die Ecken der Werkstatt sind schlechter ausgeleuchtet, dafür entstehen konzentrationsfördernde Lichtinseln.
Grundsätzlich sollte man sich im Licht wohlfühlen und durch eine angemessene Helligkeit ermüdungsfrei sehen. Es gibt Lichtkonzepte mit überhöhten Beleuchtungsstärken, die stimulierend auf die Leistung wirken (siehe den Aufsatz von Martina Batzel - Kunstlicht und Arbeit - in »Zwielicht«, s. o. Anm. 4). Das Licht sollte aus einer erkennbaren Richtung kommen, um eindeutige Schatten zu bilden, die für das räumliche, plastische Sehen notwendig sind. Die Lichtquelle darf nicht blenden. Die Farben müssen gut erkennbar sein. Die Beleuchtungskörper sollen sich nach Form und Farbe in den Gesamtraum einfügen. Investitionen und Betrieb sollen kostengünstig sein. Die Lampen sollten später kein Sondermüll sein.


Verschiedene Raum- beleuchtungsmöglichkeiten

Um die Wirkung von abgehängten Lampen oder Deckenlampen besser beurteilen zu können, muss zunächst auf die starke Abnahme der Beleuchtungsstärke bei größerer Entfernung eingegangen werden.
Das Licht einer Lampe strahlt kugelförmig in den Raum. Steht z. B. eine Fläche 0,5 Meter von der Lampe entfernt (Bild 2), dann wird die Beleuchtungsstärke bei einer 100-Watt-Birne etwa 400 lx betragen. Ist die Fläche doppelt so weit entfernt, dann hat sich das Licht auf die vierfache Fläche verteilt, damit sinkt die Beleuchtungsstärke auf ein Viertel, d. h. auf 100 lx. Bei dreifacher Entfernung ist sie nur noch ein Neuntel, d. h. etwa 44 lx.
Diese Tatsache spielt bei der Raumbeleuchtung eine große Rolle. Ein gutes Licht am Schreibtisch ist leicht mit einer 40-Watt-Birne zu erreichen, weil die Entfernung gering ist. Werden, wie in den meisten öffentlichen Schulen, Leuchtstofflampenbänder an der Decke verwendet, muss wegen des größeren Abstandes auch mehr Licht abgegeben werden. Nun hat eine Leuchtstofflampe etwa die vierfache Lichtausbeute gegenüber einer Glühlampe, der Gewinn wird aber durch den größeren Abstand meistens aufgehoben, d. h. die notwendige Leistung ist etwa so groß wie die der abgehängten Glühbirne. Beide Möglichkeiten wurden beim Bau unserer neuen Holzwerkstätten vor 15 Jahren verwirklicht (Bild 3,4). Die Investitionskosten waren für die Leuchtstofflampen um etwa DM 2.000,- höher, die Betriebskosten sind in beiden Werkstätten gleich. Verständlicherweise wirkt die Werkstatt mit den abgehängten Lampen dunkler, das Licht auf den Werkbänken ist jedoch ausgezeichnet, gerichtet, schattenbildend und ansprechend. Die Wahrnehmung plastischer Formen ist wesentlich besser als bei dem gleichmäßigen Leuchtstofflampenlicht.

Messung verschiedener Lampen

Aus der Fülle verschiedener Lampenarten können nur einige typische Vertreter vorgestellt werden (Bild 5). Beginnt man mit einer »nackten« Glühbirne (a), so wirkt der ganze Raum freundlich erhellt, unangenehm ist jedoch die Blendung durch den scharfen Lichtpunkt. Betrachtet man eine Schrift, ein Bild auf dem Tisch, wirkt es eigenartig matt. Die reale Beleuchtungsstärke am Arbeitsplatz ist gering.

Bild 5: Verteilung der Beleuchtungsstärke verschiedener Lampen, alle mit 150 Watt bestückt
Bild 5: Verteilung der Beleuchtungsstärke verschiedener Lampen, alle mit 150 Watt bestückt
Der beliebte Japanballon (b) ergibt eine schöne Raumstimmung, bringt aber am Arbeitsplatz noch weniger Licht als eine ungeschützte Glühbirne. Der Anstieg direkt unter der Mitte rührt von der Öffnung im Ballon her. Die Beleuchtungsstärke ist absolut unzureichend. Außerdem wird die Energie unnötig verschwendet.
Die Lampe der Firma Poulsen (c) ist nach unserer Erfahrung zu flach, um die nötige seitliche Streuung zu erbringen.
Die Entwicklung der eigenen Lampen (d) ging schrittweise bis zur heutigen Form voran. Eine wichtige Beobachtung war, dass die hochreflektierende weiße Innenfläche ein wesentlich besseres Licht und eine bessere Stimmung ergab als eine verspiegelte Fläche, die wie ein Scheinwerfer wirkt. Alle Überlegungen zielten darauf ab, die teure und wertvolle elektrische Energie so gut wie überhaupt möglich auszunutzen. Man kann nicht einerseits gegen Atomkraftwerke sein und andererseits ungeeignete Lampenkörper einsetzen, wenn man aus Überzeugung Glühlampen verwenden will. Die Messungen wurden mit 100-, 150- und 200-Watt-Glühbirnen durchgeführt und in Bild 6 aufgetragen. Mit Hilfe dieser Kurven kann auch die Verteilung der Beleuchtungsstärke im Raum bestimmt werden.

Blendung

Je punktförmiger eine Lichtquelle ist, desto stärker werden wir geblendet. Das Auge muss ständig akkomodieren, d. h. die Iris verengt sich und lässt weniger Licht in das Auge. Schaut man dann auf den Tisch, so wirkt alles dunkel, das Auge muss sich anpassen, die Iris öffnet sich und lässt wieder mehr Licht herein. Außer der Direktblendung muss noch auf die Spiegelungen durch glatte, helle Flächen geachtet werden. Ein gutes Blendschutzraster verhindert die direkte Blendung und nimmt, entgegen der verständlichen Vermutung, kein Licht vom Arbeitsplatz weg. Es war auch für uns erstaunlich, dass die Beleuchtungsstärke mit Raster (Bild 7) sogar größer als ohne Raster ist.

Halogen-Glühbirnen (Halolux)

Bild 6: Der Einfluss der Lampenleistung auf die Beleuchtungsstärke
Bild 6: Der Einfluss der Lampenleistung auf die Beleuchtungsstärke

Bild 7: Einfluss des Blendschutzrasters auf die Beleuchtungsstärke
Bild 7: Einfluss des Blendschutzrasters auf die Beleuchtungsstärke

Eine weitere Überraschung bereiteten die Halogen-Glühbirnen. Die allgemeine Meinung und der Tenor der Reklame erweckt den Anschein, dass diese Birnen deutlich mehr Licht abgeben, d. h. bei gleicher Leistung heller sind. Dafür wird der stattliche Preis von DM 15,80 für eine 100-Watt-Birne gegenüber DM 1,10 für eine Standardglühbirne bezahlt. Tatsache ist, dass eine Halolux 220 Volt, 100 Watt 7 sogar einen geringeren Lichtstrom (1350 lm) als eine Standardglühbirne (1380 lm) abgibt. Die höhere Lebensdauer (2000 h) rechtfertigt also in keiner Weise den Einsatz dieser Birnen. Außerdem sind sie mit giftigen Gasen, Brom oder Jod, gefüllt und damit umweltschädlich.


Eine erste Schlussfolgerung

Nach allen Untersuchungen hat sich folgendes bewährte Konzept herausgebildet.
In unseren kleinen Klassenzimmern mit etwa 42 Quadratmetern hängen sechs Pendelleuchten mit 150 Watt innenmatt Glühbirnen, in den größeren Klassenzimmern mit 70 Quadratmetern neun Lampen. Die Schirme sind aus Aluminium und damit unverwüstlich; sie werden passend zur Klassenzimmerfarbe gespritzt. Das Raster ist transparent weiß. Im Durchschnitt rechnet man mit einer Lampe je sieben Quadratmeter, so dass der Lampenabstand etwa 2,5 Meter beträgt. Damit ist auch die Mitte zwischen den Lampen gut ausgeleuchtet. Die mittlere Beleuchtungsstärke beträgt etwa 240 lx. Nach DIN 5035 soll die mittlere Beleuchtungsstärke im Klassenzimmer 300 lx betragen. Dies ist, wenn unbedingt erwünscht, mit 200-Watt-Birnen leicht zu erreichen. Inwieweit aber bei Glühlampenlicht diese hohe Beleuchtungsstärke erforderlich und sinnvoll ist, ist fraglich und wird in der Fortsetzung dieses Artikels diskutiert werden.
In der Turnhalle, in allen Technikräumen, in verschiedenen WCs und in den Dauerlampen der Gänge werden Leuchtstofflampen auch in Form der Duluxlampen verwendet. Ob die Verwendung von Duluxbirnen in den langen, dunklen Gängen sinnvoll ist und sich auf lange Sicht lohnt, muss noch untersucht werden. Wir haben alle Gänge mit Zeitschaltuhren ausgerüstet, die nach 10 Minuten das Licht abschalten, so dass die wahren Betriebszeiten weniger als 400 h im Jahr betragen. Ein Kurzzeitbetrieb von Duluxbirnen ist unwirtschaftlich.

Anmerkungen:
1 Die Beleuchtung mit künstlichem Licht. Fördergemeinschaft Gutes Licht, Frankfurt.
2 Gutes Licht für Schulen und Bildungsstätten. Fördergem. Gutes Licht, Frankfurt.
3 Gutes Licht im Gesundheitswesen. Fördergemeinschaft Gutes Licht, Frankfurt.
4 Klaus Stanjek (Hrsg.): Zwielicht. Die Ökologie der künstlichen Helligkeit. München 1989.
5 F. H. Julius: Leuchtstoffröhren in Schulen und Heimen. Mathematisch-Physikalische Korrespondenz Nr. 78, September 1970.
6 F. Hollwich/B. Dieckhues: Die Wirkung von Tages- und Kunstlicht auf den tierischen und menschlichen Organismus. Fortschritte der Medizin, 1/1972, Literatur s. dort.
7 Osram Lichtprogramm.





Reinhold Sorms

Licht und Beleuchtung

Überlegungen zur Beleuchtung von Schulräumen II

Auf dem Hintergrund der immer deutlicher erkannten Notwendigkeit, wertvolle Energie einzusparen, wird die Frage, ob man Leuchtstofflampen anstelle von Glühlampen zur Beleuchtung einsetzen soll, immer drängender. Das Thema ist vielschichtig und sollte nicht nur aus ökonomischer Sicht behandelt werden. Wenn auch die Anfangsgedanken scheinbar vom Thema weit wegführen, so ist es doch m. E. notwendig, sich die Bedeutung des Lichtes für die Entwicklung unseres Sehorganes zu vergegenwärtigen.

Licht und Augenbildung

Schopenhauer berichtet von einem Gespräch mit Goethe, in dem er - Schopenhauer - die Meinung geäußert hatte, dass das Licht ein rein subjektives, psychologisches Phänomen sei, so dass man ohne Sehvermögen nicht sagen könne, ob das Licht existiere. Goethe hätte darauf heftig reagiert und erwidert: »Sie wären nicht da, wenn das Licht nicht Sie sähe.« Er sagte weiter: »Die Entwicklung geeigneter Organe zur Wahrnehmung des Lichtes hat sich im Zusammenspiel unseres Organismus mit dem Licht vollzogen, der Organismus hat mit der Bildung der Sehorgane auf das Licht reagiert. Das Auge hat sein Dasein dem Licht zu danken«. 1 R. Steiner erweitert diesen Gedanken, indem er sagt, dass alle Leibes- und Organbildung aus der Umgebung heraus gebildet ist. Die Idee, der Mensch könne ohne das Auge kein Licht wahrnehmen, sei nur die Hälfte des Ganzen, denn das Auge hätte sich ohne das Licht nicht entwickeln können. 2 Wenn also das Licht einen wesentlichen Einfluss auf die Bildung unserer Augen und das Sehvermögen hat, muss auch die Qualität des Lichtes, in dem sich das Organ bildet, einen Einfluss auf die richtige Entwicklung unserer Augen haben.

Licht früher - Licht heute

Von Urzeiten bis in das letzte Jahrhundert hinein lebten die Menschen fast ausschließlich im Rhythmus von Tag und Nacht, im Licht der Sonne und in der Dunkelheit der Nacht. Licht über den Tag hinaus kam aus den Feuerprozessen verbrennenden Holzes und anderer Stoffe. Alle lichtspendenden Stoffe haben in ihren Pflanzenbildeprozessen das Licht der Sonne aufgenommen, das die Menschen in der Nacht durch das Feuer wieder befreien. Hier spiegelt sich der Wärme-Licht-Prozess der Sonne im Feuer wieder. In dem Licht der Sonne und des Feuers lebte der Mensch, und in diesem Licht wurde sein Sehorgan gebildet.
Erst im letzten Jahrhundert hat sich, durch die Entdeckung der Elektrizität und der Glühlampen durch Th. A. Edison, die Welt für das Sehen und für das Auge tiefgreifend verändert. Der natürliche Tag-Nacht-Rhythmus war durchbrochen, wir können nun die Nacht zum Tage machen, was wir nicht nur im Zusammenhang mit der Arbeit erleben. Mit der Erfindung der Leuchtstofflampen nach dem Zweiten Weltkrieg hat sich das Bild nochmals grundlegend verwandelt. Künstliches Licht wurde nunmehr nicht nur bei Nacht gebraucht, sondern auch bei Tag. Man baute fensterlose Fabriken, Büros, Kaufhäuser und sogar Schulen, damit die Menschen »unabhängig von den Schwankungen des Tageslichtes« effizienter arbeiten könnten.

Lichterzeugung durch Glühlampen und Leuchtstofflampen

Bild 8: Tageslicht
Bild 8: Tageslicht

Bild 9: Glühlampenlicht
Bild 9: Glühlampenlicht

Bild 10: Leuchtstofflampenlicht, Lichtfarbe 41, Lumilux Interna
Bild 10: Leuchtstofflampenlicht, Lichtfarbe 41, Lumilux Interna
(Alle Aufnahmen aus »OSRAM-Lichtprogramm«)

Die Glühlampe ist ein Temperaturstrahler, bei dem ein Wolframdraht durch den fließenden Strom bis auf etwa 2600° C erhitzt wird. Durch die große Hitze leuchtet er hellgelblich-weiß. Betrachtet man das Spektrum dieses Lichtes (Bild 9), so gehen alle Farben, vom tiefen Blau bis zum satten Rot, wie beim Sonnenspektrum (Bild 8) harmonisch ineinander über. Im Vergleich zur wesentlich heißeren Sonne hat das Glühlampenspektrum einen hohen Rotanteil, während der Blau- und UV-Anteil geringer ist. Daher empfinden wir das Glühlampenlicht im Vergleich zum Sonnenlicht farblich als wärmer.
Die Leuchtstofflampe - dazu gehört auch die Duluxbirne - besteht aus einem weitgehend luftleeren Rohr (Bild 11), in dem sich jedoch eine kleine Menge Quecksilberdampf befindet. Die Innenseite des Rohres ist mit einem Leuchtstoff beschichtet. An beiden Enden befinden sich Elektroden, die negative Ladungsträger (Elektronen) aussenden. Liegt nun eine Spannung an den beiden Elektroden, so werden die Ladungsträger in dem elektrischen Feld beschleunigt; es entsteht ein Stromfluss in dem ionisierten, leitfähigen Gas. Auf ihrem Weg durch das Rohr prallen die Elektronen auf Quecksilberatome, die durch den Stoß, d.h. durch Energiezufuhr, in einen angeregten Zustand gebracht werden. Dieser Zustand ist jedoch nicht stabil, die Atome geben die aufgenommene Energie wieder ab und kehren in den Grundzustand zurück. Die aufgenommene Energie kann jedoch beim Quecksilber nur in Form eines ultravioletten Lichtes ganz bestimmter, für das Auge fast nicht sichtbarer Farbe abgegeben werden. Es ist daher für die praktische Beleuchtung noch nicht brauchbar. Nun gibt es Stoffe, die bei Bestrahlung mit UV-Licht zum Mitleuchten angeregt werden und ihrerseits wieder in ganz bestimmten Farben leuchten. Typisch ist das Gelb des Natriums, das man sieht, wenn man Kochsalz in eine Flamme wirft, oder bei den modernen Straßenbeleuchtungen. Lithiumsalze leuchten rot und Kupfersalze grün.
Auf der Innenseite des Glasrohres ist also eine Schicht aus verschiedenen Leuchtstoffen aufgetragen, die nun das fast unsichtbare UV-Licht in sichtbares Licht umwandelt. Eine Dreibanden-Leuchtstofflampe, wie z. B. die Duluxbirne, hat drei besonders ausgeprägte Leuchtstoffkomponenten, die blaues, grünes und rotes Licht aussenden, welche zusammengenommen ein weißes Licht ergeben. Die Lichtfarbe - warmweiß, neutralweiß, tageslichtweiß - hängt von der Mischung der Leuchtstoffe ab.
Schaut man sich daraufhin nochmals die verschiedenen Spektren von Sonnen-, Glühlampen- und Leuchtstofflampenlicht an (Bilder 8 bis 10), so sieht man, wie aus dem kontinuierlichen Spektrum der Wärmestrahler ein Linienspektrum des Gasentladungsstrahlers wird. Die Fülle des Ganzen verengt sich zu drei besonders ausgewählten Farben. Dass unser Sehsinn nahezu das Gleiche empfindet wie beim kontinuierlichen Spektrum, ist wohl ein Wunder - ob es unschädlich ist, ist eine andere Frage.
Da es im allgemeinen nicht einfach ist, ein gut sichtbares Spektrum zu beobachten - es bedarf eines gewissen technischen Aufwandes -, möchte ich hier auf ein sehr einfaches und doch leistungsfähiges Handspektroskop, sogar mit einer Wellenlängenskala, aufmerksam machen. 3 Ein Blick sagt dann oft mehr als lange Artikel.
Betrachtet man das Wesentliche der beiden Lichtprozesse, so erlebt man, dass das Licht der Glühlampe noch etwas von dem Licht-Wärme-Prozess der Sonne in sich trägt und damit den Lebensprozessen näher steht, während das Licht der Leuchtstofflampen aus den Stoßionisationsprozessen geradezu polar in der Kälte entsteht.

Bekannte Wirkungen von Leuchtstofflampenlicht

Es gibt eine Fülle von Arbeiten über die Wirkungen von Leuchtstofflampenlicht auf den Organismus des Menschen. Hollwich u. a. haben auf diesem Gebiet gründlich geforscht und neben anderem festgestellt, dass eine intensive Beleuchtung mit Leuchtstofflampen die Hormonproduktion, insbesondere das Stresshormon Cortisol, steigert. Des weiteren ist aus augenärztlicher Sicht bekannt, dass etwa 5 Prozent der Menschen immer wieder über Beeinträchtigungen der Augen und des gesamten Wohlbefindens klagen. 4

Tag- und Nachtsehen

Bild 11: Lichtentstehung in Leuchtstofflampen
Bild 11: Lichtentstehung in Leuchtstofflampen

Um die unterschiedliche Wirkung von Tageslicht und künstlichem Licht beurteilen zu können, müssen wir uns das Verhältnis zwischen Tag- und Nachtsehen vergegenwärtigen.
Bei Tag nehmen wir das Licht und die Farben mit den etwa 7 Mio. Zäpfchen wahr, während uns - in der Dämmerung und Nacht - etwa 140 Mio. Stäbchen, die zwar nicht farbtüchtig, dafür aber sehr lichtempfindlich sind, das Sehen auch bei schwächstem Licht ermöglichen.
Unser Sehsinn hat also zwei verschiedene, polare Ausprägungen erfahren, die eine, die dem hellen, bläulichen Licht des Tages angepasst ist, und die andere, die dem schwachen, rötlich-gelben Licht der Kerze oder des Feuers entgegenkommt.
Dies bedeutet aber auch, dass wir für die gleiche Sehaufgabe bei Tageslicht eine deutlich höhere Beleuchtungsstärke als bei rötlich-gelbem Licht brauchen.
In der allgemeinen Beleuchtungstechnik trägt interessanterweise die Behaglichkeitskurve von Kruithof (Bild 12) obiger Tatsache auch messtechnisch Rechnung. Die Kurve sagt aus, dass die Beleuchtungsstärke um so größer sein muss, je tageslichtähnlicher das Licht wird. Das bedeutet: Ein tageslichtähnliches Leuchtstofflampenlicht wirkt für unser Empfinden wesentlich dunkler als ein gleichhelles Glühlampenlicht. Bei einer Kerze mit einer Farbtemperatur (T) unter 2000 K genügen 15 lx (Beleuchtungsstärke); bei Glühlampenlicht T ≈ 2800 K fühlt man sich bei etwa 150 lx wohl, bei einer neutralweißen Leuchtstofflampe mit T ≈ 3500 K werden etwa 500 lx benötigt.

Beleuchtungsstärke in Klassenzimmern

DIN 5035 schreibt für Unterrichtsräume eine Nennbeleuchtungsstärke von 300 lx vor. Es muss hier leider nochmals festgehalten werden, dass in vielen unserer Klassenzimmer teilweise absolut unzureichende Beleuchtungskörper, aber sehr oft auch einfach zu schwache Glühbirnen verwendet werden. Häufig findet man an unseren Schulen Beleuchtungsstärken von unter 100 lx, und das ist ein Vergehen an der Gesundheit und an dem Wohlbefinden unserer Kinder. Aufgrund der Behaglichkeitskurve werden die von DIN 5035 geforderten 300 lx verständlich, weil grundsätzlich davon ausgegangen wird, dass mindestens neutral-weiße Leuchtstofflampen verwendet werden. Andererseits kann aber o. g. Kurve auch die von uns seit langem empfohlene Beleuchtungsstärke von 200 lx rechtfertigen, da die Sehaufgaben mit dem entsprechenden Glühlampenlicht in gleicher »Behaglichkeit« erfüllt werden können.

Gedanken zur Lichtqualität

Bild 12: Behaglichkeitskurve nach Kruithof. Behaglichkeitsbereich der Beleuchtungsstärke E in Abhängigkeit von der Farbtemperatur T des Lichts.
Bild 12: Behaglichkeitskurve nach Kruithof.
Behaglichkeitsbereich der Beleuchtungsstärke E in Abhängigkeit von der Farbtemperatur T des Lichts.

Wenn wir alle unsere Bemühungen um menschengemäße Schulbauten ernst nehmen, dann gehört die Qualität des künstlichen Lichtes genauso sorgfältig überlegt und entschieden, wie wir es für die Bauformen, Materialien und Einrichtungen tun. Die vielfach geübte Praxis, dass die »Energieeinsparung« das nahezu einzige Kriterium für die Beleuchtungsanlage ist, muss einer neuen Einsicht Platz schaffen. Der äußere Unterschied eines Buchendekor-Schultisches und einer massiven Buchenholzplatte ist minimal, genauso wie der Unterschied einer Kunststoff-Dispersionsfarbe und einer Naturharzfarbe nicht sichtbar ist. Wir haben aber gelernt, diese Unterschiede zu erkennen und zu empfinden, und verwenden die richtigen Materialien.
Genauso müssen wir den Unterschied von Glühlampen- und Leuchtstofflampenlicht verstehen und empfinden lernen, um neue, sachgerechte Schlüsse ziehen zu können.


Wirtschaftlichkeit

Dies ist wohl eine der schwierigsten Fragen, weil bei nahezu allen Darstellungen die Vergleiche sich auf Einzelaspekte konzentrieren und fast nie das Ganze betrachtet wird. Hier können allerdings nur einige Beurteilungskriterien behandelt werden, weil jede konkrete Situation auch konkret gerechnet werden muss.
Wie früher ausgeführt, muss man nicht von einer einheitlichen Beleuchtungsstärke ausgehen, wenn Glühlampen anstelle von Leuchtstofflampen verwendet werden. Die notwendig höhere Beleuchtungsstärke bei Leuchtstofflampen verschlingt einen beachtlichen Teil der größeren Lichtausbeute. Ein weiterer Faktor: In der Regel werden entsprechende Leuchtstofflampen an der Decke installiert. Wegen des größeren Abstands - die Beleuchtungsstärke nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab - müssen die Lampen an der Decke eine höhere Leistung haben als die abgehängten Lampen, die dem Arbeitsplatz näher sind. Es ergibt sich also keine Energieeinsparung. Sollen in abgehängten Lampen Duluxbirnen verwendet werden, so reicht die eingesetzte Birne in der Regel nicht aus, weil es Duluxbirnen mit einer vergleichbaren Glühlampenleistung von 150 W noch nicht gibt. Das hätte zur Folge, dass mehr Leuchten installiert werden müssten, dies würde jedoch die Wirtschaftlichkeit wieder senken. Bei einer deckenintegrierten Installation von Leuchten muss der erheblich höhere Investitionsaufwand berücksichtigt werden.
Die Einschaltzeiten werden im Schulbetrieb meistens überschätzt, sie liegen bei uns zwischen 650 bis maximal 700 Stunden/Jahr. Damit wäre die theoretische Lebensdauer einer Leuchtstofflampe (8000 h) etwa 11 Jahre. Dass in dieser Zeit, einmal durch die natürliche Alterung, zum anderen durch Verschmutzung, die effektive Lichtleistung merklich zurückgeht, ist verständlich. Glühlampen altern ebenfalls, werden aber nach durchschnittlich 1000 Stunden ausgewechselt.
Die Osram-Druckschriften über Duluxbirnen informieren umfassend über alle Einflussgrößen wie Spannung, Umgebungstemperatur, Lageabhängigkeit, Lebensdauer, Alterung usw. Einige praktische Anregungen zur zweckmäßigen, preiswerten Beleuchtung von Klassenzimmern sind bereits in dem Artikel »Licht ist Leben« vom November 1994 in der »Erziehungskunst« gemacht. Da es in unseren Schulen keine Einheitsräume gibt, sind auch alle Beleuchtungsprobleme individuell zu lösen.

Umweltfragen - Gesamtenergiebilanz

Es sollte heute selbstverständlich sein, dass alle Produkte auch daran gemessen werden, ob sie umweltgerecht produziert und auch entsorgt werden können. Eine Glühlampe besteht aus einem Blechsockel, dem Wolfram-Glühdraht und Glas. Alles ist sowohl in der Herstellung als auch in der Entsorgung problemlos.
Leuchtstofflampen wie auch Duluxbirnen bestehen ebenfalls aus einem Blechsockel und dem Glasrohr, benötigen jedoch für den Betrieb ein elektronisches Vorschaltgerät und im Leuchtrohr eine Fülle von teilweise sehr giftigen Stoffen. Dazu gehören das Quecksilber, Antimon, Arsen, Yttrium, Phosphorverbindungen, Zink-Beryllium-Silikate, Cadmiumbromide, Vanadiumverbindungen, Thorium usw. Viele der Stoffe benötigen schon bei der Herstellung umfangreiche Schutzmaßnahmen. Die Entsorgung muss heute als Sondermüll erfolgen, wobei die Duluxbirnen nicht wiederaufarbeitbar sind, denn es fallen Leuchtstoff, Quecksilber und elektronische Vorschaltgeräte an, während die langen Leuchtstofflampen teilweise wiederaufarbeitbar sind; der Leuchtstoff bleibt Sondermüll. Im Blick auf die genannten Stoffe im Leuchtrohr kann sich der Leser selber ausmalen, was passiert, wenn in einem Klassenzimmer eine Leuchtstofflampe zerschlagen wird.
Ein umfassender und vollständiger Vergleich der Herstellungs-, Betriebs- und Entsorgungskosten von Glühlampen und Leuchtstofflampen ist meines Wissens noch nirgends durchgeführt worden. Es gibt eine Arbeit, die zu dem Ergebnis kommt, dass die Herstellung einer Leuchtstofflampe etwa den 40fachen Energieverbrauch vom Aufwand bei einer Glühlampe hat. Welche wahren Kosten für die Entsorgung anfallen, ist noch unklar.
Eine umfangreiche Untersuchung zu dem Thema »Energie›spar‹lampen = Verschwendungslampen« hat Klaus Stanjek im Auftrag von Greenpeace durchgeführt.

Ausblick

Für viele Menschen spielt die Frage der Energieerzeugung in Atomkraftwerken eine wesentliche Rolle, die zwangsläufig den Gedanken der Energieeinsparung durch Leuchtstofflampen zur Folge hat. Wir haben bei allen Überlegungen einer kindgerechten Klassenzimmerbeleuchtung den Energieeinspargedanken immer mitberücksichtigt, aber nicht dadurch realisiert, dass wir Leuchtstofflampen installiert haben, sondern aus Verantwortung für die gesunde Entwicklung der Kinder entschieden, dass in allen Klassenräumen Beleuchtungskörper mit Glühlampen eingesetzt werden. Die Bauart der Lampe und ihre Aufhängung ermöglicht eine maximale Ausnutzung der wertvollen elektrischen Energie. 5
Wenn diese Arbeit zukünftige Entscheidungen von Schulen und Architekten erleichtert, hat sie ihren Zweck erfüllt.

Anmerkungen:
1 Einige der hier verwendeten Zitate sind dem Buch von Arthur Zajonc: Die gemeinsame Geschichte von Licht und Bewusstsein, entnommen, das über das Gesamtthema einen weiteren Bogen spannt. Vgl. die Besprechung von Georg Kniebe in diesem Heft.
2 Rudolf Steiner: Die Geheimnisse der biblischen Schöpfungsgeschichte (GA 122), 8. Vortrag.
3 Das Handspektroskop kann über den Fachhandel oder den Verfasser bezogen werden. Preis etwa DM 25,-.
4 Ein ausführliches Literaturverzeichnis kann beim Verfasser angefordert werden.
5 Eine ausführliche Darstellung hierüber findet sich in »Erziehungskunst« 11/1994.
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