In einer Online-Enzyklopädie ist zur Definition des Begriffs Ergonomie folgendes zu lesen: "Ziel der Ergonomie ist es, die Arbeitsbedingungen, den Arbeitsablauf, die Anordnung der zu greifenden Gegenstände (…) räumlich und zeitlich optimiert anzuordnen (…), dass das Arbeitsergebnis (qualitativ und wirtschaftlich) optimal wird und die arbeitenden Menschen möglichst wenig ermüden oder gar geschädigt werden, (…)." Eine weitere, wenig bekannte Fachrichtung, die in dieser Hinsicht eine große Rolle spielt, ist die Anthropometrie: Die Lehre der Ermittlung und Anwendung von den geometrischen, mechanischen, mathematischen, physischen, chemischen und anderen Maßen des menschlichen Körpers.
Lichtqualität hängt indes sowohl von den physiologischen als auch den psychologischen Parametern des Menschen ab. Im Allgemeinen kann man sagen, dass eine gute Lichtqualität dann besteht, wenn die Lichtlösung gute Selbstbedingungen schafft, Leistung oder geeignetes Verhalten unterstützt, die gewünschte Interaktion und Kommunikation fördert, zur situationsgerechten Raumatmosphäre beiträgt, Gesundheit und Wohlbefinden fördert und negative Auswirkungen vermeidet und zur ästhetischen Aufwertung des Raums beiträgt. Lichtqualität gehört nicht bedingt zum Raum oder zum Lichtdesign per se, sondern hängt davon ab, wie sich das Licht auf Menschen auswirkt. Diese Tatsache ist schwer zu messen, ist aber – wie oben erwähnt – mit der visuellen Umgebung, dem Sehkomfort und der Wahrnehmung eng verbunden. Jeder dieser drei Parameter kann weiterentwickelt werden. Diese Faktoren stehen in vielfältiger Beziehung zueinander: Sehkomfort und Wahrnehmung insbesondere, da beide durch Blendung beeinträchtigt werden können.
Die visuelle Umgebung
Die Wahrnehmung einer Raumatmosphäre ist darauf zurückzuführen, wie der Mensch das Licht im Raum wahrnimmt: Farbtemperaturen, Farbwiedergabe, Lichtverteilung, Gleichmäßigkeit, Leuchten verschiedener Arten – das alles trägt zur Lichtatmosphäre in einem Raum bei.
Mit Licht modellieren
Wenn ein dreidimensionales Objekt an einer Stelle im Raum platziert wird, von wo aus es deutlich sichtbar ist, kann man mit Licht Formen und Texturen unterstreichen und modellieren.
Wie das Licht fokussiert ist und wie gleichmäßig es ist, wirkt sich stark auf unsere Fähigkeit aus, dreidimensionale Gegenstände zu lesen. Wenn ein Objekt vor einem Hintergrund ähnlicher Helligkeit betrachtet wird, kann es lediglich durch das Licht- und Schattenverhältnis auf der Oberfläche des Objekts wahrhaft erkannt werden.
Wenn das Licht zu diffus ist, werden keine Schatten erzeugt und das Objekt sieht unscharf aus. Andererseits, wenn das Licht zu stark und direkt ist, können die extremen Kontraste, die generiert werden, dem menschlichen Auge unangenehm sein und sogar zu optischen Täuschungen führen. Das ist wichtig zu wissen – besonders in Sportstätten und -hallen, wo schnelle Ballspiele stattfinden.
Gutes Modellieren wird auch im öffentlichen Raum empfohlen. Die Gesichter der Menschen können nur richtig erkannt werden, wenn das Licht das Potential hat, adäquat zu modellieren. Das Modellieren hängt von der Lichtverteilung und nicht von der durchschnittlichen Beleuchtungsstärke ab. Eine Kombination von diffusem, von den Wänden reflektiertem Licht zusammen mit einem stärkeren Direktlichtanteil aus einem wesentlich kleinen Fenster sorgt meistens für sehr gutes Modellieren.
Das Fokussieren des Lichts
Wie das Licht gerichtet und verteilt wird, hat einen starken Einfluss auf die Qualität des Modellierens und die Kontraste im Raum. Je genauer und direkter das Licht fokussiert wird, desto stärker die Kontraste. Die Form und Struktur eines Objekts wird eher akzentuiert, wenn das Licht nicht diffus sondern aus einem Winkel auf das Objekt trifft.
Farbtemperatur
Die Farbtemperatur (CCT – correlated colour temperature) beschreibt den Farbeindruck einer Lichtquelle und ist definiert als die Temperatur eines Schwarzen Körpers, des sogenannten Planckschen Strahlers, die zu einer bestimmten Farbe des Lichts gehört, das von dieser Strahlungsquelle ausgeht. Unser Wohlbefinden in einer beleuchteten Umgebung mit einer vorherrschenden Farbtemperatur hängt von den Lichtverhältnissen im Raum ab. Je höher die Beleuchtungsstärke, desto angenehmer ist es für uns bei kälteren Farbtemperaturen.
Schatten
In unserer dreidimensionalen Welt nehmen wir unsere Umgebung durch Formen und Gestalten wahr. Schatten ist deshalb von essentieller Bedeutung, da er uns ermöglicht, zu verstehen, ob ein Objekt flach oder dreidimensional ist. Erst wenn unser Umfeld für unser Gehirn lesbar ist, fühlen wir uns entspannt und wohl.
Die Wahrnehmung
Die Wahrnehmung beschreibt die Fähigkeit eines Menschen, die in seinem Sichtfeld enthaltenen Details zu entdecken, identifizieren und analysieren. Die menschliche Wahrnehmung kann sich in der Schnelligkeit, Qualität und Genauigkeit unterscheiden. Sie ist einerseits von der zu leistenden Sehaufgabe (Dimension, Form, Position, Farbe oder Reflexionsgrad der Details und des Hintergrunds) sowie andererseits von unserer Wahrnehmung abhängig, welche von den Lichtverhältnissen (Gleichmäßigkeit, Blendung) beeinflusst wird. Die Wahrnehmung kann auch von anderen Parametern beeinträchtigt werden: vom Sehvermögen des jeweiligen Betrachters, von externen ablenkenden Faktoren, von der Qualität des Hintergrundes und generell von der räumlichen Gestaltung des Arbeitsplatzes.
Beleuchtungsstärke
Wenn es um die Lichtqualität im Arbeitsumfeld geht, heißt die erste Frage: Wie viel Licht ist erforderlich? Es gibt Empfehlungen zu der Mindestbeleuchtungsstärke. Einige sind in der CIE-Norm für die Innenraumbeleuchtung enthalten, aber es bestehen auch europäische Normen, welche die Mindestwerte für verschiedene Situationen vorschreiben. Die angegebenen Werte basieren auf einem gesunden 20-jährigen Betrachter mit einem guten Sehvermögen. Die EN zum Beispiel schreibt eine Beleuchtungsstärke von 500 Lux zwischen den Regalen in einem Lebensmittelgeschäft vor. Wenn wir aber bedenken, dass die Hauptzielgruppe bei Lebensmittelgeschäften mindestens 40 Jahre alt ist, stellen wir fest, dass sich die von der Norm empfohlenen Werte wesentlich von den Werten unterscheiden, die tatsächlich erforderlich sind.
Gleichmäßigkeit
Nachts ist der Mensch weniger imstande, Farbe, Kontrast und Tiefe wahrzunehmen. Wir wissen, dass Licht von Flächen und Objekten reflektiert wird. Demzufolge ist es wichtig, eine bestimmte Menge an Schatten im Straßenbild beizubehalten, damit das menschliche Auge das Umfeld kognitiv interpretieren und die Form von Gegenständen und ihre Position im urbanen Raum erkennen kann.
Trotz dieser offenkundigen Tatsache empfehlen die Lichtnormen und Vorschriften eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke zwischen Straßenleuchten – ein Versuch Tageslichtverhältnisse nachzuahmen und für bessere Sicht zu sorgen. Andererseits verringert diese Maßnahme tendenziell die Sehschärfe, da der Kontrast dadurch eliminiert wird. Zudem wird die Blendung erhöht, weil die Leuchtenköpfe höher an den Masten montiert werden müssen. Fachleute empfehlen ovale, sich überlappende Lichtinseln, um die Schattenbildung zu fördern und für Kontrast zu sorgen. Menschen haben sich an ungleichmäßiges Licht und Hell-Dunkel-Kontraste gewöhnt. Gleichmäßigkeit verblasst Kontraste und Schatten. Das Ergebnis: Umgebungen wirken weniger interessant.
Die Möglichkeit, breitere Abstände zwischen den Aufsatzleuchten einzuplanen und Lichtinseln und Schattenbildung zu schaffen, bedeutet, dass sich das menschliche Auge beim Betreten und Verlassen der Lichtinseln wiederholt anpassen muss. Das wiederum kann zu einer Ermüdung der Augen und zu einer temporären Blindheit führen.
Blendung
Blendung bezeichnet eine durch übermäßig starke Helligkeiten ausgelöste optische oder visuelle Störung, die zur Überforderung des visuellen Systems führt. Verursacht wird Blendung durch direktes oder reflektiertes Sonnenlicht oder Kunstlicht. Die Störlichtquelle, zum Beispiel Autoscheinwerfer bei Nacht oder Stadionbeleuchtung bei Sportveranstaltungen, beeinträchtigt die Sehaufgabe (das, worauf das Auge fokussiert ist).
Es werden generell zwei Arten von Blendung definiert: psychologische Blendung und physiologische Blendung. Bei der physiologischen Blendung wird die Sehleistung durch sehr starke Lichtquellen im Sichtfeld beeinträchtigt, während psychologische Blendung eher eine Verminderung des Sehkomforts bedeutet. Egal mit was für einem Raum wir uns befassen: Blendung sollte auf jeden Fall vermieden werden – eventuell mit Ausnahme eine Bühnenveranstaltung (Theater oder Konzerthalle), wo Blendung ein Teil der Show ist und bewusst eingesetzt wird.
Sehkomfort
Sehkomfort beschreibt das subjektive Wohlempfinden, das im Raum anwesende Personen aufgrund der Verteilung, Quantität und Qualität des Lichts erleben. Sehkomfort wird erzielt, wenn Objekte in einer Umgebung mit angenehmen Farben deutlich gesehen werden können, ohne eine Ermüdung der Augen zu verursachen. Eine komfortable visuelle Umgebung unterstützt das Wohlbefinden der Nutzer des Raums sowie ihre Produktivität. Räume, die schlecht oder zu hell beleuchtet sind, verursachen eine Ermüdung der Augen – genau wie Räume mit einer schlechten Lichtverteilung oder Räume, deren Lichtspektrum nicht an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges angepasst wurde – begleitet von einem Gefühl des Unwohlseins und einer Verminderung der Sehleistung. Sehkomfort hängt von einer Kombination physischer Parameter ab: Die für die Sehaufgabe geeignete Beleuchtungsstärke, die Lichtverteilung im Raum, die Farbwiedergabe und die Farbtemperatur der Lichtquellen. Und das Licht darf nicht blenden. Sehkomfort hängt auch von den personenbezogenen physiologischen und psychologischen Faktoren ab wie Alter, Sehschärfe oder die Möglichkeit, eine gute Sicht nach draußen zu genießen.
Leuchtdichte – Helligkeit
Leuchtdichte wird in Candela pro Quadratmeter gemessen und bestimmt, mit welcher Flächenhelligkeit das Auge die Fläche wahrnimmt. Das Auge verhält sich aber nicht linear. Das heißt: Wenn ein Gegenstand eine zweifach höhere Leuchtdichte hat als ein anderer, wird er vom Auge nicht unbedingt als doppelt so hell wahrgenommen. Es besteht keine lineare Beziehung zwischen Leuchtdichte und wahrgenommener Helligkeit.
Unsere Wahrnehmung der Helligkeit eines Objekts hängt von der Leuchtdichte des Objekts, vom Adaptationszustand unserer Augen ab sowie von der Leuchtdichte der Umgebung, in der sich das Objekt befindet.
Kontrast
Kontrast bezeichnet den Unterschied zwischen den Leuchtdichten von zwei Bereichen, beziehungsweise zwischen den Leuchtdichten von einem Objekt und dem dazu gehörenden Hintergrund. Definiert wird er üblicherweise als: K = (L Objekt – L Hintergrund) / L Hintergrund
Leider gibt es in der zur Verfügung stehenden Fachliteratur keine festgelegte Methode, Kontrast zum Ausdruck zu bringen.
Das visuelle System des Menschen kann sich an die unterschiedlichsten Leuchtdichten anpassen. Je nach Szenario dürfen diese sehr reduziert sein. Wenn sowohl sehr helle wie sehr dunkle Objekte im Sichtfeld vorhanden sind (hohe Kontraste), werden die dunkleren als Schwarz wahrgenommen, während die helleren wie weggewischt erscheinen.
Farbwiedergabe
Farbwiedergabe bezeichnet die Fähigkeit einer Lichtquelle, Farben natürlich wiederzugeben. Gemäß CIE wird Farbwiedergabe als Index zwischen Null und 100 angegeben, wobei niedrigere Werte auf eine schlechte Farbwiedergabe und höhere Werte auf eine gute Farbwiedergabe hinweisen. Die Farbwiedergabe einer Lichtquelle gilt als tageslichtähnlich, wenn die ähnlichste Farbtemperatur >5000K ist. Sonst wird sie nach der Temperatur eines Schwarzen Körpers gemessen (d.h. eine Strahlungsquelle, die auftreffende elektromagnetische Strahlung jeglicher Wellenlänge vollständig absorbiert).
Die Psychologie der Farben
Obwohl es nicht vorher ausdrücklich erwähnt wurde, spielt Farbe eine wichtige Rolle in unserer Psychologie. Seit Anfang der Menschheit wurde giftiges Obst vom gesunden Obst durch Farbe unterschieden. Bis heute bleibt die Wirkung von Farben auf den Menschen der Schwerpunkt vieler Forschungsstudien. Typische emotionale Grundmuster stehen anscheinend direkt in Relation zu dominanten Farben.
Die Ergonomie des Lichts in der Praxis
Wie können wir alles in unserer realen Welt umsetzen, was bis jetzt angesprochen worden ist? Ein erfahrener und kompetenter Planer muss über das Gesamtwissen verfügen, bevor er anfängt zu planen und gestalten. Die folgenden Beispiele zeigen, wie wichtig die Ergonomie des Lichts bei realen Projekten ist.
Tunnelbeleuchtung
Auf den ersten Blick könnte der Eindruck entstehen, dass Tunnelbeleuchtung nichts mit der Ergonomie des Lichts zu tun hat. Doch dem ist nicht so: die kritischen Bereiche jedes Straßentunnels sind die Ein- und Ausfahrten. Ein guter Lichtdesigner konzipiert also genau dort eine geeignete Lichtplanung, damit Fahrer ohne Risiko durch den Tunnel durchfahren können. Das ist eine herausfordernde Aufgabe. Wenn der Mensch einen dunklen Raum betritt, kann das Auge mehr als 30 Minuten brauchen, um sich an die Umgebung anzupassen. Demzufolge sind die Einfahrbereiche wesentlich heller zu beleuchten als die zentralen Teile des Tunnels. Andererseits muss nach Einbruch der Dunkelheit die Straßenbeleuchtung für den Straßenabschnitt hinter dem Tunnel den Fahrern ermöglichen, sich wieder an die natürliche Dunkelheit zu gewöhnen.
Wartezimmer beim Zahnarzt
Den natürlichen Stress, den manche Menschen in Zahnarzt-Wartezimmern spüren, abzubauen, ist ebenso eine Herausforderung. Es gilt, ein angenehmes Ambiente zu schaffen, das den Patienten erlaubt, sich zu beruhigen und dem Termin gelassener entgegenzutreten. Normalerweise sind Zahnarzt und Personal weiß gekleidet. Wenn sie auftreten, um den nächsten Patienten zu rufen, ist es also wesentlich beruhigender, wenn die Raumkulisse ebenso hell, weiß und freundlich ist – auch unterstützt durch Tageslichteinfall.
Panoramarestaurants
So genannte Panoramarestaurants werden normalerweise konzipiert, damit die Besucher einen beeindruckenden Rundblick auf die Stadt genießen können, auch nach Sonnenuntergang. Wenn nun die Sicht auf die Umgebung durch ein zu helles und aufdringliches Beleuchtungssystem beeinträchtigt wird, ist dieser Effekt hinfällig. Tische sollten daher eher subtil beleuchtet und die restliche Lichtinstallation zurückhaltend sein, sodass die Aussicht nicht eingeschränkt wird.
Behandlungszimmer für Magnetresonanztomographien (MRT)
MRT-Räume gehören zu den stressigsten Diagnostikräumen überhaupt, besonders für Kinder, die am meisten gestresst sind, wenn sie kurz vor der Magnetresonanztomographie auf dem MRT-Tisch liegen. Um den Stresslevel zu senken, können positive Lichteffekte auf den Wänden und vor allem an der Decke generiert werden. Heutzutage ist es sehr einfach, Displays oder Projektionsflächen zu installieren und Szenen aus Kinderfilmen, angenehme Sequenzen, Bilder und Farben zu zeigen.
Lichtverschmutzung
Auch Lichtverschmutzung spielt eine Rolle. Sie kann eine starke Wirkung auf die menschliche Gesundheit haben, besonders die von Kindern. Nacht- beziehungsweise Schlaflichter sollten zum Beispiel so platziert werden, dass sie nicht direkt ins Gesicht strahlen. Der Schlaf kann beeinträchtig werden und es besteht Gefahr kurzsichtig zu werden. Das Auge ist das einzige menschliche Organ, das nie schläft. Obwohl es durch ein Augenlid bedeckt wird, kann Licht trotzdem in das Auge gelangen. Das Gehirn erhält Informationen über die Lichtreize, versucht das Bild zu fokussieren und verkürzt meistens den Fokusabstand. Geschieht dies regelmäßig und über einen längeren Zeitraum, wird das Auge dazu tendieren, den Fokusabstand permanent zu verkürzen und diesen als Grundeinstellung für die Augen zu übernehmen.
Fazit
Licht spielt eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, Umgebungen zu gestalten, die so weit wie möglich mit menschlichen Bedürfnissen im Einklang stehen. Kompetente, erfahrene Lichtdesigner achten auf die verschiedenen Aspekte des Raums und des Lichts, sodass die realisierten Projekte spezifische biologische und psychologische Bedürfnisse erfüllen. Das Lichtdesign muss den Anforderungen des jeweiligen architektonischen Raums entsprechen und auf die Wünsche und Bedürfnisse der Nutzer eingehen. Farbtemperatur, Lichtstärke sowie die Anzahl und Art von Leuchten, die ein spezifisches Ambiente generieren, fördern oder aufwerten sollen, müssen alle in der Konzeptphase berücksichtigt werden. So können realisierte Projekte für das Wohlbefinden und die Freude der Nutzer des Raumes führen, auch wenn der Zweck oder die Funktion des Raums eher mit negativen Konnotationen verbunden wird.
Quellenverzeichnis:
- https://www.educate-sustainability.eu/mobile/content/lighting
- http://dariacasciani.net/?s=Light+and+colours
- http://www.new-learn.info/packages/clear/visual/people/index.html
- http://www.lightinglab.fi/IEAAnnex45/guidebook/3_lighting%20quality.pdf
- http://www.ecse.rpi.edu/~schubert/Light-Emitting-Diodes-dot-org/Sample-Chapter.pdf
- http://www.lightingdeluxe.com/workplace-lighting-ergonomics.html
- Boyce, P. (2003), Human factors in lighting, Taylor & Francis, London and New York
- Ginthner, D. A. (2002) Lighting: its effect on People and Spaces, accessed 10/04/2015 http://www.informedesign.org/_news/feb_v02-p.pdf, accessed the 12 May 2015.
- William M.C. Lam, Perception and Lighting as Form-givers for Architecture (New York: Van Nostrand Reinhold, 1992)
- Kaplan R., Kaplan S., and Ryan R. L. (1998), With people in mind: Design and management of everyday nature. Washington, DC: Island Press