Baubiologie und Oekologie

Gesundes Bauen und Wohnen

Bayreuth, 19.11.2017

 

Baubiologen messen die Lichtqualität

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Baubiologen messen die Lichtqualität
10.04.2010 - Die Diplomingenieure Peter Danell und Helmut Merkel veranstalteten am 10. April 2010 das erste baubiologische Lichtseminar in Neu-Isenburg.

Fünfundzwanzig Baubiologen waren der Einladung gefolgt. Sie erlebten eine spannende Messreihe mit folgenden Leuchtmitteln: Glühlampe Osram matt 60 W 710 lm, Halogenlampe Narva klar 60 W 820 lm, Kompaktleuchtstofflampe Ilesa 20 W, Kompaktleuchtstofflampe Osram 11 W 710 lm, LED-Lampe Green Power 3W. Peter Danell empfahl den Begriff „Energiesparlampe“ durch den Begriff „Kompaktleuchtstofflampe“ zu ersetzen. Im Laufe des Seminars wurde deutlich, dass sich der Begriff „Energiesparlampe“ sprachlich bereits stark etabliert hat.

Vor Beginn der Messreihe erläuterte Dipl-Ing. Danell einige Grundlagen der Beleuchtungstechnik:

Beim Kauf einer Lampe ist in erster Linie auf die Lumenzahl (Lm) zu achten. Dies die Messzahl für die in alle Richtungen abgegebene Strahlungsleistung eines Leuchtmittels. Früher wurde die Lichtstärke ausschließlich in Watt angegeben. Nach Einführung der Kompaktleuchtstofflampe und der LED-Lampe ist die Auswahl nach Watt nicht mehr sinnvoll.

Weitere Maßeinheiten sind Lumen je Watt (lm/W) und die mittlere Lebensdauer in Stunden (h). Einige Beispiele von marktüblichen Beleuchtungsmitteln:

• Glühlampe Standard 7 lm/W bei 1.000 h
• Glühlampe verbessert 10 lm/W bei 1.000 h
• Halogenlampe Standard 14 lm/W bei 2.000 h
• Halogenlampe verbessert 16 lm/W bei 2.000 h
• Kompaktleuchtstofflampe Standard 38 lm/W bei 5.000 h
• Kompaktleuchtstofflampe verbessert 62 lm/W bei 10.000 h
• LED Lampen verbessert 100 lm/W bei 40.000 h

Die Beleuchtungsstärke E in Lux (lx) ist die auftreffende Strahlungsleistung je Flächeneinheit. 100 lx = 1 W/m2. Die Arbeitsplatznorm schreibt eine Mindestbeleuchtungsstärke von 500 lx vor.

Nach den oben gezeigten Messzahlen in Lumen je Watt hätten die Kompaktstoffleuchte (Energiesparlampe) und die LED-Lampe bei der Auswahl die Nase vorne.

Die Bewertung der Leuchtmittel nach folgenden 8 Kriterien zeigte die gravierenden Nachteile der Kompaktleuchtstofflampe gegenüber der Glühbirne und der Halogenlampe eindeutig auf.

1. Niederfrequente elektrische und magnetische Wechselfelder

Das geerdete Kombigerät Merkel EM1 wurde in 30 cm Abstand von der Lampe am Stativ befestigt und über die AC-Schnittstelle des EM1 mit dem Oszilloskop Picoscope 6 der Firma picotech.com per Kabel verbunden. Die Daten wurden für die beiden Frequenzbereiche von 5 Hz bis 400 KHz und von 2 KHz bis 400 KHz ermittelt und per Formel auf den TCO-gerechten Frequenzbereich von 5 Hz bis 2 KHz umgerechnet. Der Spitzenwert bei den elektrischen Wechselfeldern lag bei 49 Volt je Meter bei der Kompaktleuchtstofflampe Ilesa 20 W, der niedrigste Wert mit 8 V/m bei der Halogenlampe Narva. Die Kompaktleuchtstofflampe erreichte auch bei den magnetischen Wechselfeldern mit 19 Nanotesla den Spitzenwert. Alle anderen Leuchtkörper lagen bei 4 bis 5 nT.

2. Schallpegel im Ultraschallbereich

Die erwarteten Schallpegel der Kompaktleuchtstofflampe liegen im von Menschen nicht hörbaren Frequenzbereich von größer 20.000 Hz. Deshalb setzte Helmut Merkel einen Fledermausdetektor verbunden mit einem Handmikrofon ein. Tatsächlich gaben die „Energiesparlampen“ ein quietschendes Geräusch ab. Alle anderen Leuchtkörper waren in Bezug auf Schallpegel nicht auffällig.

3. Hochfrequente Abstrahlung

Merkel setzte für den Versuchsaufbau einen HF-Spektrumanalysator Advantest 4131 und eine aktive Magnetfeldsonde ein. Der erste Frequenzbereich lag zwischen 9 KHz und 1.000 KHz. Bei 77,5 KHz zeigte sich das Signal des europaweiten Zeitzeichensenders für Funkuhren. Nach Einschalten der Kompaktleuchtstofflampe war das Zeitzeichensignal vom Wellensalat der Lampe komplett überlagert. Ähnlich verzerrte Kurven zeigten die Kompaktleuchtstoffleuchten im Frequenzbereich von 1 MHz bis 10 MHz an. Aber auch die LED-Lampen hatten kein gleichförmiges Sinussignal wie es bei Glühbirne und Halogenlampe ersichtlich war.

4. Flimmeranteil des Lichtes

Je höher der Flimmeranteil, desto unverträglicher ist die Beleuchtung. In diesem Testsegment schnitten die LED-Lampen mit 70 bis 80 % Flimmeranteil am schlechtesten ab. Die „Energiesparlampen“ kamen auf 30 bis 40 % Flimmeranteil. Am besten schnitt hier die Halogenlampe mit 15 % vor der Glühbirne mit 17 % ab.

5. Lichthelligkeit

Die Halogenbirne ist mit 1.200 Lux Spitzenreiter, 1.000 Lux erreichte die Glühlampe Osram ebenso wie Kompaktleuchtstoffleuchte Osram 11 W vor der Kompaktleuchtstoffleuchte Ilesa mit 885 Lux. Am schlechtesten schnitt in diesem Testfeld die LED-Lampe mit nur 540 Lux ab.

Zum Vergleich einige Lichtstärkewerte im Außenbereich:
heller Sonnentag: 100.000 lx, bedeckter Wintertag: 3.500 lx, Straßenbeleuchtung: 10 lx, Vollmondnacht: 0,25 lx und sternklarer Nachthimmel bei Neumond: 0,001 lx.


6. UV-Anteil

Insbesondere im Museumsbereich ist der UV-Anteil von großer Bedeutung. Ein zu hoher UV-Anteil sorgt für schnellere Alterung der Kunstgegenstände. Bei diesem Bewertungskriterium schnitt die LED-Leuchte mit 14 Milliwatt (mW) am besten ab. Kompaktleuchtstoffleuchte Ilesa hatte mit 143 mW den schlechtesten Wert.

7. Spektralverteilung des Lichtes

Tageslicht zeigt eine gleichmäßige Verteilung des Grün-Rot-Blau-Anteils auf. Vorstellbar ist dies beim Betrachten eines Regenbogens. Die Seminarteilnehmer hatten Gelegenheit, mit „Handspektroskopen“ die verschiedenen Spektralverteilungen des Tageslichtes und der Lampen zu überprüfen. Die natürlichste Spektralverteilung hatten die Glühbirne und die Halogenleuchte. Vollkommen zerhackt und mit geringen Farbanteil präsentierte sich das Spektrum der „Energiesparlampen“.

8. Materialzusammensetzung

Glühbirne und Halogenlampe enthalten geringe Mengen Metall und Glas und sind über den Hausrestmüll zu entsorgen. LED-Lampen haben elektronische Vorschaltgeräte und sind damit als Elektronikschrott einzustufen. Elektronische Vorschaltgeräte sind ebenfalls in Kompaktleuchtstoffleuchten eingebaut. Besonders nachteilig ist jedoch das hochgiftige Quecksilber zu bewerten. Circa 2 Milligramm des Schwermetalls gelangen je Lampe in die Umwelt. Deshalb sind „Energiesparlampen“ als Sondermüll zu entsorgen.

Zusammenfassung der Messergebnisse

Der einzige Vorteil der Kompaktleuchtstoffleuchten ist der relativ geringe Energieverbrauch. In allen anderen Bewertungsfeldern schneidet dieser Leuchtstofftyp sehr ungünstig ab.

Die vielfach als Zukunftslösung gesehene LED-Leuchte muss noch einige Nachteile überwinden. Der hohe Flimmeranteil und die inhomogenen Kurvenverläufe im elektromagnetischen Bereich sind durch Verwendung von Gleichstromanschlüssen zu beseitigen. Stark zu verbessern ist auch noch die Lichtstärke der LED-Leuchten. Die Firma Danell (www.danell.de) will auf diesem Gebiet weiter forschen und mittelfristig Verbesserungen erzielen.

Empfehlenswertes Seminar

Baubiologen haben den Anspruch, Probleme im Wohnbereich möglichst umfassend zu analysieren und zu bewerten. Dieses Ziel wurde beim ersten baubiologischen Lichtseminar vollständig erreicht. Das Team Merkel/Danell wartete zudem mit pfiffigen Versuchsaufbauten auf, die in dieser Vielfalt bisher noch nicht präsentiert wurden. Ein großes Lob gilt deshalb der gesamten Organisation.

Joachim Weise