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Licht und Farbe
Farbwahrnehmung im Brennpunkt des Lichts
 
Man kann wohl eine behagliche Beleuchtung schaffen. Sie wird aber nicht wirksam, wenn der Raum selbst unbehaglich ist, und um-gekehrt. Der Artikel aus dem LichtLabor Bartenbach, Innsbruck, geht Fragen rund um das Thema Licht und Farbe auf den Grund. Erkenntnisse aus der Lichtforschung.

Energiebegriff des Lichts – Definition

Einer Lichtquelle wird zum Beispiel elektrische Leistung zugeführt. Die angegebene Strahlungsenergie wird über das Auge vermittelt. Da die Netzhaut des Auges die im Spektrum des Lichts erhaltenen Farben verschieden selektiert, wird die Strahlung, entsprechend ihrem spektralen Inhalt, verschieden fotometrisch bewertet. Der Lichtstrom, als Energiebegriff des Lichts zu verstehen, ist die vom Auge fotometrisch bewertete Leistung. Die Einheit des Lichtstroms ist das Lumen (lm).


Wie in der Definition nebenan angezeigt, sind die spektralen Komponenten des Lichts (sie reichen im sichtbaren Bereich, der Augempfindlichkeit entsprechend, von einer Wellenlänge l = 380 bis 780 nm, oder von Blau bis Rot) in Farben ausgedrückt.

In der Natur (Tageslicht) und bei den künstlichen Lichtquellen ist der Fall eines konstanten Spektrums, in dem alle farbigen Komponenten gleich sind, der Sonderfall. Das Tageslicht verändert sein Spektrum ständig: jahres- und tageszeitlich (Grafik 1, Seite 19). Dies hat seine Ursache in der Sonne, der Lichtquelle des Tageslichts. Ihre Strahlung fällt direkt auf die Erde, wird aber über die Luftschichten reflektiert und kommt als gestreuter Anteil zu uns. Die blaue Farbe des Himmels sowie die Veränderungen des Abendrots und die damit verbundenen farbigen Übergänge können damit begründet werden. Die verschiedenen Wolkenschichten, durch die die Sonne hindurchstrahlt, bewirken je nach Zu-sammensetzung, Dichte und Feuchtigkeitsgehalt eine weitere veränderliche spektrale Zusammensetzung des Sonnenlichts.

Bei den künstlichen Lichtquellen wie Temperaturstrahler oder Gasentladungslampen sind die spektralen Verläufe je nach System der Lichtquellen in ihrer Struktur verschieden.

Farbwiedergabe
Das Licht einer Lichtquelle strahlt auf einen Gegenstand und wird von diesem reflektiert und über das visuelle Sinnessystem vom Menschen wahrgenommen (Grafik 2). Entsprechend der spektralen Zu-sammensetzung, also der Grösse und der Farbanteile des Spektrums der Lichtquelle, wird dieses primär auffallende Licht vom Gegenstand gemäss dessen farbig ref-lek-tierenden spezifischen Eigenschaften (Remissionskurve) reflektiert. Gesehen beziehungsweise wahrgenommen wird ausschliesslich dieses reflektierte Licht (Leuchtdichte). So zeichnet sich ein roter Gegenstand dadurch aus, dass seine Remissionseigenschaften alle Farbanteile ausser Rot absorbieren. Das reflektierte Licht (zum Beispiel das einer Lichtquelle mit konstantem Spektrum), wird dann rot wahrgenommen. Da sich die meisten -Farben aus mehreren Farbkomponenten zu--sam-mensetzen und ihre Remissionseigenschaften konstant sind, hat jede Veränderung im Spektrum des Lichts zur Folge, dass sich die Farberscheinung entsprechend verändert.

Für die Farbwiedergabe von Gegenständen sind das Zusammenwirken von Lichtquelle (Lampe) und ihren spezifischen spektralen Werten sowie die Remissionseigenschaften des Gegenstandes wesentlich. Da wir unsere Umwelt hauptsächlich visuell wahrnehmen und unser optischer Wahrnehmungsapparat vorwiegend ein System der Vermittlung von Informationen ist, entspricht die Wahrnehmung von Farben nicht immer den obgenannten Gesetzmässigkeiten. So wird zum Beispiel bei den Spektren der Gasentladungslampen, die nicht kontinuierlich verlaufen, wahrscheinlich die Farbumstimmung gestört.

Behaglichkeit
Grosse Bedeutung wird der simulierenden Wirkung durch die Beleuchtung gegeben. Man spricht von warmem, festlichem, behaglichem und gedämpftem Licht. Die meisten Mordszenen in Kriminalstücken hingegen sind von kaltem, düsterem «Neonlicht» begleitet, und der Mörder wird zum Schluss unter einem grellen Lampenlicht zum Geständnis gebracht.

Insgesamt lässt sich feststellen, dass der Lichtfarbe, also der Farbtemperatur, un-mit-telbar auch Helligkeit zugeordnet wird. Einen solchen Zusammenhang hat Kruithof festgestellt. Seine Experimente hat er in der «Kruithofschen Behaglichkeitskurve» dargestellt (Grafik 3). Dort ist ein Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke in Lux (lx) und Farbtemperatur in Kelvin (K) gegeben. Der zulässige Bereich entspricht dem Bereich der Behaglichkeit.

Daraus geht hervor, dass Beleuchtungsanlagen mit niedrigen Farbtemperaturen, zum Beispiel 2'800 bis 3'000 K, entsprechend dem Glühlampen- und Halogenglühlampenlicht, bereits bei Beleuchtungsstärken von 50 bis 100 lx als angenehm empfunden werden. Zu grosse Helligkeiten tendieren zur Unbehaglichkeit. Beleuchtungen mit zum Beispiel Leuchtstofflampen bei Farbtemperaturen von 4'000 bis 5'000 K, was der Lichtfarbe Weiss (Tageslicht) entspricht, müssen Beleuchtungsstärken von mindestens 300 bis 400 lx und darüber aufweisen, um als angenehm empfunden zu werden.

Grundsätzlich ist die Beobachtung von Kruithof richtig – trotz der allgemeinen Kritik an der Behaglichkeitskurve. Allgemein kann dieser Trend, dessen Wirksamkeit vorwiegend im psychologischen Bereich und in den Besonderheiten der Wahrnehmung zu suchen ist, bestätigt werden.

Dass gedämpftes Licht, also Lichtwirkungen mit geringer Helligkeit, nur mit warmem Licht (geringe Farbtemperatur), das heisst bei Lichtquellen wie Feuer, Kerze, Gaslicht, Glühlampe und Halogenglühlampe als angenehm empfunden wird, ist eine allgemeine Beobachtung. Die Ursache liegt sicher in der Entstehungsgeschichte des Lichts, die mit dem Feuer begonnen hat und dann in der Weiterentwicklung mit dem System der Temperaturstrahlung fortgesetzt wurde. Insgesamt war das Licht immer unmittelbar mit Wärme verbunden. Da dieses Prinzip in der Natur der Sache liegt und grössere Helligkeiten schwer aufzubringen waren, hat man sich an die geringen Intensitäten gewöhnt.

Das Tages- und Sonnenlicht steht mit seinen hohen Helligkeiten (5'000 bis 30'000 lx bei bedecktem Himmel, 40'000 bis 100'000 lx bei Sonnenschein) dem weissen Licht (Farbtemperatur 4'000 bis 10'000 K) als absoluter Gegensatz entgegen. Daher besteht bei hohen Farbtemperaturen, entsprechend dem weissen Licht, ein grosses Lichtbedürfnis. Wird die Helligkeit des Tageslichts gesenkt, simuliert man einen Dämmerzustand, der als kalt, unbehaglich und instabil empfunden wird.

In der allgemeinen Anwendung der Be-leuchtungstechnik sind solche psychologisch bedingten Faktoren unbedingt zu beachten und zu berücksichtigen. Durch den heutigen Wissensstand und vor allem durch die Vielzahl der differenzierten Lichtquellen, die der Markt bietet, entsteht ein grosser Freiraum für die Benutzung von Lampen mit ihren spezifischen Lichtfarben. So ist bei einem blendfreien Lichtsystem, in dem die Lampe nicht zu sehen ist, das Licht nicht sichtbar. Die Sichtbarkeit entsteht über die bestrahlten Gegenstände, dem so genannten «Um-licht», wie Gibson es ausdrückt.

Durch die wirksame Farbumstimmung bei einem vernünftigen, weitgehend kontinuierlichen Spektrum, kann auf die unmittelbare Lichtfarbe der Lichtquelle nicht mehr geschlossen werden. So könnte bei einem Versuch, in dem die Glühlampe blendfrei und für den Beobachter nicht erkennbar verwendet wird und bei Strahlung auf eine blaue Fläche, das Licht als kalt empfunden werden. Dies im Vergleich zum Licht einer Leuchtstofflampe mit der Lichtfarbe Tageslicht (5'000 K – hohe Farbtemperatur), wenn diese unter gleichen Voraussetzungen auf eine gelbe Fläche strahlt.

Somit ist bei Planungen von Beleuchtungsanlagen unbedingt erforderlich, die Lichtquelle (spektrale Verteilung, Verlauf des Spektrums, Farbtemperatur, spezifische Lichtausbeute, Geometrie, Lebensdauer, Wirtschaftlichkeit), die Leuchte (Wirkungsgrad, Blendfreiheit, Geometrie, Ästhetik und Wirtschaftlichkeit), die re-flektierenden Gegenstände sowie die re-flektierenden Raumbezugsflächen mit der Art ihrer Reflexion, ihrer Farbe und deren Eigenschaften, der Textur und der Struktur des Materials, in einem unmittelbaren Zusammenhang zu sehen. Die in diesem Zusammenhang liegende Komplexität lässt natürlich einen sehr grossen, individuell prägbaren Gestaltungsspielraum zu. Es wäre vermessen und der Sache nicht dienlich, wenn man hier Regeln aufstellen wollte. Man kann wohl eine behagliche Beleuchtung schaffen, die jedoch nicht wirksam wird, wenn der Raum selbst unbehaglich ist, und umgekehrt.

Zusammenfassung
Man erreicht eine «behagliche Beleuchtung» mit geringeren Helligkeiten und wärmeren Lichtfarben und möglichst mit kontinuierlichen Spektren, wie sie bei Temperaturstrahlern auftreten. Tageslichtergänzungs- und Arbeitsstättenbeleuchtungen sollen «weisses Licht», ähnlich dem Tageslicht mit höherem Helligkeitsniveau, darstellen. Diese Empfehlung ist dann wirksam, wenn man als Planender nur Einfluss auf die Lichtkomponenten hat. Bei einer integrierten Planung, bei der die Aufgabenstellung, der Raum und das Licht gemeinsam einbezogen wird, kann durch das komplexe Zusammenwirken aller angeführten Komponenten diesen obgenannten Empfehlungen ein grösserer Spielraum eingeräumt werden.

Bartenbach LichtLabor
Das Bartenbach LichtLabor ist ein unabhängiges Ingenieurbüro für Tages- und Kunstlichtplanung in Aldrans bei Innsbruck. 55 spezialisierte Mitarbeiter für Projektierung, Forschung und Entwicklung, Wahrnehmungspsychologie und Modellbau entwickeln lichttechnische Lösungen für unterschiedlichste Anwendungen, von der Konzeption bis hin zur Objektüberwachung. Im Rahmen der Architekturgespräche Luzern referiert auch Prof. Bartenbach.
www.bartenbach.com

Architekturgespräche Luzern
Die Architekturgespräche Luzern sind ein 2-tägiges Symposium, bei dem auf internationaler Ebene architektonische und urbane Themen von einem hochkarätigen Referententeam weltbekannter Protagonisten aus Architektur, Kunst, Kultur, Philosophie, Wirtschaft und Politik interdisziplinär behandelt werden.

KKL – Kultur- und Kongresszentrum Luzern
Architekturgespräche Luzern
12. bis 13. Mai 2006
www.architecturetalks.ch
 
 
Ausgabe "2006/2 - März" bestellen
 
Text Prof. Christian Bartenbach
Bild LichtLabor Bartenbach
 
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