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24. Februar 2016
Lighting ›

Tageslicht - künstlich genauso gut wie natürlich?

Was bedeutet Tageslicht genau?

»Das Tageslicht« teilen wir in zwei Komponenten. Die erste, meist als Sonnenlicht bezeichnete Komponente ist das Licht, welches auf direktem Weg zur Erdoberfläche gelangt und nur bei klarem oder zumindest teilbedecktem Himmel zur Verfügung steht. Es ist stark gerichtet, die Strahlen sind nahezu parallel. Die Intensität ist sehr hoch, es werden Beleuchtungsstärken von mehr als 100.000 lx erzeugt. Die zweite, Himmelslicht oder meist vereinfachend nur Tageslicht genannt, ist das Licht, welches von Teilchen in der Atmosphäre diffus gestreut wird. 

Farbe und Dynamik

Die Lichtfarbe, beschrieben mit der ähnlichsten Farbtemperatur, beträgt für das direkte Sonnenlicht ca. 5.800 K, also kaltweiß, auch als »Tageslichtweiß« bezeichnet. Die Farbtemperatur 5.800 K beschreibt gleichzeitig die Oberflächentemperatur der Sonne, also ca. 5.500°C. Allerdings unterliegt die Lichtfarbe starken Schwankungen, die maßgeblich auf zwei Ursachen beruhen. Zunächst spielt der Höhenwinkel eine Rolle, unter dem die Sonne zur Erde strahlt (Elevation). Durch ihn ändert sich die Wegstrecke der Strahlung durch die Erdatmosphäre. Bei großen Höhenwinkeln ist die Strecke kurz, bei geringer Elevation ist die Strecke lang. Darüber hinaus beeinflusst das Wettergeschehen innerhalb der Erdatmosphäre, maßgeblich in der Troposphäre, die Lichtfarbe.

Beide Lichtkomponenten, die gerichtete und die diffuse, besitzen eine gegenläufige Farbdynamik. Während das gerichtete Sonnenlicht beim Sonnenauf- und -untergang eine warme Lichtfarbe (3.000 K) und zur Mittagszeit die kühlste Lichtfarbe (also knapp 6.000 K) besitzt, verhält sich die Diffusstrahlung des Himmels konträr dazu. Hier werden die höchsten Farbtemperaturen zu den Dämmerungszeiten erreicht, während mittags die niedrigsten Werte gemessen werden können. Nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang kann der der Himmel so intensiv blau gesättigt sein, dass die Lichtfarbe nicht mehr mit der ähnlichsten Farbtemperatur beschrieben werden kann. Nicht umsonst sprechen Fotografen dann von der »blauen Stunde«.

Spektrale Zusammensetzung

Das natürliche Strahlungsangebot hat seine stärkste Intensität im für den Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm. In diesem Band liegt ein kontinuierliches, also durchgehendes Spektrum ohne Lücken vor (die Fraunhoferlinien wollen wir zur Vereinfachung hier bewusst ignorieren). Das heißt, alle Farben sind enthalten, wenngleich auch nicht mit derselben Strahlungsleistung. Die kurzwelligen (also Blau-) Anteile sind etwas stärker vertreten als die langwelligen (Rot-) Anteile. Zusätzlich zum sichtbaren Licht finden sich jedoch auch noch geringe Anteile kurzwelliger (ultravioletter) Strahlung im Spektrum, sowie erhebliche langwellige (infrarote) Strahlungsanteile. Die Sonne ist lichttechnisch betrachtet nun mal ein Temperaturstrahler, quasi eine »Glühlampe mit 5.800 K«. In diesem Temperaturbereich besitzen Planck’sche Strahler sehr hohe Infrarot-Anteile, die bei Sonnenschein deutlich auf unserer unbedeckten Haut spürbar sind.

»Tageslicht« künstlich erzeugt

Tageslicht wird auch als Bezeichnung für die Lichtfarbe künstlicher Lichtquellen herangezogen, wenn diese eine ähnlichste Farbtemperatur oberhalb von 5.300 K besitzen. Diese sehen dann tageslichtähnlich aus. Der Weißeindruck der künstlich erzeugten Lichtfarbe ähnelt also dem Weißeindruck eines bedeckten natürlichen Himmels, bzw. ist nicht von diesem zu unterscheiden. Das ist eine der wenigen Gemeinsamkeiten zwischen natürlichem und künstlichem »Tageslicht«.

Kommen wir zu den Unterschieden. Am offensichtlichsten ist sicher der Umstand, dass künstliches Tageslicht auch während der Nacht verfügbar ist. Der Mensch ist damit in der Lage, auch während der Nachtstunden das Gefühl von Tageslicht zu vermitteln. Weniger offensichtlich sind die Unterschiede in der spektralen Strahlungsverteilung. Während das Tageslicht wie zuvor beschrieben Spektralanteile von 280 nm bis 4.000 nm enthält, sind künstliche Spektren ganz deutlich auf den sichtbaren Bereich beschränkt. Dieser kleine Bereich ist wiederum »V-Lambda-optimiert«, also auf die relative spektrale Hellempfindlichkeit des tagsehenden Menschen angepasst, damit sich eine hohe Lichtausbeute einstellt. Dies ist im Spektrum am hohen Grünanteil zu erkennen. Zusätzlich sind die Spektren »CRI-optimiert«, also auf die Erlangung von CRI-Werten oberhalb von 80 ausgelegt, um damit eine akzeptable Farbwiedergabeeigenschaften im Sinne der einschlägigen Regelwerke für die Allgemeinbeleuchtung zu erreichen. Das künstliche Tageslicht ist also auf das nötigste reduziert, maßgeblich dem Streben nach hoher Effizienz und Wirtschaftlichkeit geschuldet. Künstliches Tageslicht ähnelt natürlicher Sonnenstrahlung ungefähr so viel wie ein Vitamin-C-Präparat einer Orange.

Doch was benötigt der Mensch?

Der menschliche Organismus hat sich unter Tageslicht entwickelt und es steht damit außer Frage, dass sich seine Zellen in dieser Zeit dem natürlichen Strahlungsangebot anpasst haben. Es ist anzunehmen, dass auch die spektrale Zusammensetzung des Tageslichts, inklusive des nicht sichtbaren Anteils, einen Einfluss auf den menschlichen Organismus hat. Daher scheint es sehr wahrscheinlich, dass der überwiegende Aufenthalt unter künstlichem (Tages)Licht, dem viele Eigenschaften von natürlichem Tageslicht fehlen, negative Auswirkungen haben kann. Daher kann man nur empfehlen, dass sich ein bewusster Aufenthalt im Freien in jedem Tagesablauf finden sollte. Selbst wenn es nur 30 Minuten sind, ist dies ein relevanter Beitrag zur Tageslichtdosis. Dieser Rat richtet sich insbesondere an Personen, die sich überwiegend in Innenräumen aufhalten, vermutlich also die meisten Leser dieser Zeilen.

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