Beleuchtungsniveau

Laut DIN 5035-7 ist das Mindestmaß der arbeitsbereichsbezogenen Beleuchtung bei Bildschirmarbeit auf eine mittlere horizontale Beleuchtungsstärke (Die Beleuchtungsstärke definiert, wie viel Licht auf eine bestimmte Fläche fällt) von 500 Lux festgelegt (Messhöhe = 0,75 m über dem Fußboden). (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).

Leuchtdichteverteilung

Der Helligkeitseindruck, den der Mensch von einer leuchtenden (z.B. Bildschirm) oder beleuchteten Fläche (z.B. Schreibtisch) hat, wird durch die Leuchtdichte beschrieben. Die Leuchtdichte einer beleuchteten Fläche wird sowohl von der Beleuchtungsstärke als auch von den Reflexionseigenschaften dieser Fläche beeinflusst (z.B. der Farbe). Gleichmäßige und harmonische Leuchtdichteverhältnisse im Gesichtsfeld bewirken angenehme Sehbedingungen. Starke Leuchtdichteunterschiede hingegen, z.B. zwischen Bildschirm und Umfeld, können zu erhöhten Anforderungen an die Hell-Dunkel-Adaptation des Auges führen. Es sollte also immer auf eine ausgewogene Leuchtdichteverteilung geachtet werden. Eine solche liegt aber nicht vor, wenn alles gleich hell ist, denn dies würde wiederum auf Dauer monoton wirken.

Nach dem Leitfaden für die Gestaltung von Bildschirm- und Büroarbeitsplätze der VGB liegt eine ausgewogene Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld vor, wenn ungefähr ein Leuchtdichteverhältnis von 3:1 zwischen Arbeitsfeld (z.B. Papier) und näherem Umfeld (z.B. Arbeitstisch) besteht. (VBG 2012)

Das Zusammenspiel der Beleuchtung mit den Eigenschaften der Oberflächen von Arbeitsunterlagen, Möbeln und Wänden beeinflusst die Leuchtdichteverteilung. So werden beispielsweise bei gleicher Raumbeleuchtung zwei völlig unterschiedliche Helligkeiten wahrgenommen, wenn zum einen auf einer weißen glänzenden und zum anderen auf einer schwarzen matten Tischoberfläche gearbeitet wird. Dies sollte bei der Wahl von Farben und Oberflächenstrukturen der Flächen im Raum beachtet werden.

Auch die Bildschirmhelligkeit muss den Lichtverhältnissen des Arbeitsumfelds angepasst werden können, damit visuelle Belastungen durch Blendungen und häufige Wechsel von Hell- und Dunkel-Adaptationen möglichst vermieden werden. Einige moderne Bildschirme und vor allem Smartphone- und Tabletdisplays besitzen heute eine integrierte automatische Anpassung an die Umgebungshelligkeit (adaptive Helligkeit), ansonsten kann die Bildschirmhelligkeit an jedem Bildschirm manuell eingestellt werden.

Begrenzung von Blendung

Blendung kann in Form von Direkt- und/oder Reflexblendung auftreten. Direktblendung wird unmittelbar durch zu hohe Leuchtdichten des Tages- oder Kunstlichts ausgelöst, Reflexblendung durch Spiegelungen derer auf glänzenden Flächen. Beide sollten minimiert oder besser verhindert werden, da es sonst zu physiologischer und/oder psychologischer Blendung kommen kann. Physiologische und psychologische Blendung können separat oder kombiniert auftreten.

Physiologische Blendung

Die physiologische Blendung ist eine durch zu hohe Leuchtdichte (z.B. durch Tageslicht, Leuchten oder beleuchtete Flächen) oder Leuchtdichteunterschiede ausgelöste nachweisbare Minderung von Sehfunktionen (DIN 5340 1998), wie zum Beispiel der Sehschärfe, der Farbwahrnehmung oder der Unterschiedsempfindlichkeit. Eine dauerhafte physiologische Blendung bedeutet eine große visuelle Anstrengung.

Psychologische Blendung

Werden zu hohe Leuchtdichten oder Leuchtdichteunterschiede als störend wahrgenommen, ohne eine negative Auswirkung auf die Sehfunktionen zu haben, handelt es sich um die psychologische Blendung (DIN 5340 1998).

Die psychologische Blendung mindert das Konzentrationsvermögen, die Leistungsfähigkeit und allgemein das Wohlbefinden. Sie kann zu Ermüdung und Fehlern bei der Arbeit .

Blendung durch Tages- oder Kunstlicht

Für die Begrenzung zu hoher Leuchtdichten durch Tageslicht sollten geeignete, verstellbare Sonnenschutzvorrichtungen an den Fenstern angebracht werden. Bei der Kunstlichtbeleuchtung ist darauf zu achten, dass die Lampen (Leuchtmittel) gut abgeschirmt sind und die Blickrichtung des Arbeitenden senkrecht zur Leuchte liegt. Generell ist ein ausgewogenes Verhältnis von Indirekt- und Direktbeleuchtung (Beleuchtungsarten) anzustreben, d.h. es sollten z.B. nicht nur direkt gerichtete Punktlichtquellen verwendet werden, sondern eine Grundbeleuchtung durch indirektes Licht erfolgen. Dies bedeutet, dass das Beleuchtungskonzept ein ausreichendes Beleuchtungsniveau ohne Blendung ermöglichen sollte.

In den meisten Fällen gilt es, Tages- und Kunstlicht geschickt miteinander zu kombinieren. Dies stellt eine Herausforderung dar, da im Vergleich zum dynamischen Tageslicht die meisten Kunstlichtbeleuchtungen statisch sind. Mittlerweile gibt es aber auch Beleuchtungssysteme, deren Einstellung sich über eine geeignete Ansteuerung tageslichtabhängig ändern lässt.

Reflexblendung auf Bildschirmen oder anderen Arbeitsflächen

Reflexblendung bei Tätigkeiten an Bildschirmen in Räumen entsteht, wenn hohe Leuchtdichten aus der Umgebung (z.B. Leuchten, Fenster) auf dem Bildschirm, glänzenden Arbeitsmaterialien oder Möbeln reflektieren.

Bei der Reflexion hoher Leuchtdichten auf dem Bildschirm kommt zu einer Reduktion von fotometrischen Kontrasten (Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld) zwischen dem Bildschirmhintergrund und den Zeichen auf dem Bildschirm, was die Aufnahme visueller Informationen deutlich erschwert. Des Weiteren bestehen dann zwei fokussierbare Ebenen für die Augen. Diese können das Akkommodations- und Vergenzsystem in erhöhtem Maße irritieren. Symptome wie Unscharf- oder Doppelsehen sind die Folge.

Störende Reflexionen auf dem Bildschirm können beispielsweise durch Raumabdunklungen oder eine geeignete Anordnung des Tätigkeitsplatzes zum Fenster vermieden werden. Ebenso können die Art und Anordnung der Lampen und Leuchten zum Bildschirm Reflexe minimieren. Weitere reflexmindernde Einflussgrößen sind eine gute Entspiegelung der Oberfläche von Bildschirm beziehungsweise eine matte Bildschirmoberfläche sowie die Verwendung von digitalen Endgeräten mit Positivdarstellung. Generell sind im Bürobereich matte Oberflächen glänzenden vorzuziehen (z.B. matte Prospekthüllen), um die Reflexblendung so gering wie möglich zu halten.

Nach den mittlerweile zurückgezogenen Normen DIN EN ISO 9241-7 und DIN EN ISO 13406-2 wurden Bildschirme hinsichtlich ihrer Entspiegelung, für Positiv- und Negativdarstellung getrennt, in drei Reflexionsklassen eingeteilt. Heute werden statt der bisherigen Reflexionsklassen Prüfbedingungen angegeben, unter denen die Reflexionen des Bildschirms gemessen werden können (DIN EN ISO 9241-307).

Lichtrichtung und Schattigkeit

Schatten entstehen durch gerichtetes Licht. Sie lassen einen Raum lebendig wirken und dienen der räumlichen Wahrnehmung. Scharfe Schatten können die visuelle Wahrnehmung jedoch stören, vor allem, wenn sie in den Bereich visueller Anforderungen (Aufgabenbereich) fallen (Abb. 3). Deswegen sollte zu stark gerichtetes Licht vermieden werden. Dieses entsteht durch eine reine Direktbeleuchtung, z.B. durch nach unten geöffnete Leuchten.

Schattenarmut, erzeugt durch ausschließlich diffuses Licht, verschafft hingegen einen monotonen Raumeindruck und ist auch nicht anzustreben. Eine reine Indirektbeleuchtung erzeugt beispielsweise nur diffuses Licht.

Eine Kombination von Direkt- und Indirektbeleuchtung ist schlussfolgernd die beste Lösung für eine angenehme Schattigkeit.

(Siehe auch: Direkt- und Indirektbeleuchtung)

Lichtfarbe und Farbwiedergabe

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

Lichtfarben und Farbtemperaturen

	Lichtfarbe	Ähnlichste Farbtemperatur	Code z. B.
ww	Warmweiß	< 3300 K	2700 K: x 27 3000 K: x 30
nw	Neutralweiß	3300 K bis 5300 K	4000 K: x 40 5000 K: x 50
tw	Tageslichtweiß	> 5300 K	5400 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)

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 sogenannten Spektralfarbzug, 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 der Farbort 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.

Warmweißes Licht (niedrige Farbtemperatur) 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 (hohe Farbtemperatur) 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 Abendstunden mehr Rotlichtanteile beinhaltet, als in den Mittagsstunden.

Die DIN SPEC 67600 gibt Empfehlungen für eine biologisch Wirksame Beleuchtung im Büro an (Abb.6).

Ein Problem stellen allerdings die Displays der LC-Bildschirme, Smartphones und Tablets dar. Deren Hintergrundbeleuchtung wird derzeit mit Kaltkathodenröhren oder LEDs umgesetzt. Vor allem tageslichtweiße LEDs strahlen oft Licht mit einem ausgeprägten Blauanteil aus.

In den Abendstunden sollten Filtergläser für die Tätigkeit an Bildschirmen verwendet bzw. die Farbtemperatur der Bildschirmhintergrundbeleuchtung herunter geregelt werden. Dies ist heutzutage meist leicht manuell über ein Benutzermenü am Bildschirm oder automatisch mithilfe kostenfreier Software zu realisieren. Neuere Smartphonemodelle bieten auch die Option eines sog. Night Shift Modus (iPhone/ iPad) an, über den in den Abendstunden ein wärmeres Displaylicht eingestellt wird. Neben der Reduktion der Farbtemperatur ist vor allem eine niedrige Beleuchtungsstärke für eine geringe biologische Wirkung in den Abendstunden entscheidend (DIN SPEC 67600).

Farbwiedergabe

Durch Sonnenlicht bestrahlte Körperfarben werden als natürlich empfunden. Das liegt daran, dass das Sonnenlicht alle Spektralfarben in einem kontinuierlichen Spektrum wiedergibt. Lichtquellen mit dieser Eigenschaft haben eine sehr gute Farbwiedergabe.

Ein Objekt, welches durch Licht mit einer dominanten Lichtfarbe angestrahlt wird (z.B. durch rotlastiges Licht), wirkt farblich verfälscht, also nicht natürlich – in diesem Fall rötlich. Dieser Effekt ist beispielsweise aus der Fleischtheke beim Fleischer oder im Supermarkt bekannt, wo er allerdings bewusst herbeigeführt wird, um das Fleisch frischer und appetitlicher wirken zu lassen.

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).

Der Farbwiedergabeindex wird bei Leuchtstofflampen zusammen mit der Farbtemperatur in einer Zahlenkombination angegeben. Diese Zahlenkombination muss beachtet werden, wenn die vorhandene Lichtatmosphäre im Raum konstant gehalten 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.

Literatur

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

DIN 5035-7: „Beleuchtung mit künstlichem Licht – Teil 7: Beleuchtung von Räumen mit
Bildschirmarbeitsplätzen“

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

DIN 5340 „Begriffe der physiologischen Optik“ 1998

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 9241-307 „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

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