Grundlagen der Beleuchtungstechnik und Ergonomie

Chromatische Beleuchtung und Umwelt

Licht wird vom menschlichen Auge im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm wahrgenommen. Diese Strahlung liegt innerhalb der absoluten Schwellenwerte der visuellen Wahrnehmung.

In der industriellen Hygiene wird Beleuchtung als physikalischer Risikofaktor betrachtet, da sie eine Energieform darstellt, die sich im Raum ausbreitet. Eine angemessene Beleuchtung ist jedoch notwendig, um relevante Labor- und Arbeitstätigkeiten sicher durchzuführen. Die geltenden Vorschriften (z. B. DS.594) legen Mindestwerte für die Beleuchtungsstärke am Arbeitsplatz fest, die je nach Art der Tätigkeit variieren.

Arten der visuellen Wahrnehmung

• Photopisches Sehen (Tagsehen): Reguliert durch Zapfen in der Netzhaut; ermöglicht die Wahrnehmung von Licht und Farben.
• Skotopisches Sehen (Nachtsehen): Reguliert hauptsächlich durch Stäbchen; ermöglicht die Wahrnehmung von Helligkeitsunterschieden, jedoch keine Farbwahrnehmung.
• Mesopisches Sehen (Dämmerungssehen): Ein Übergangsbereich zwischen photopischem und skotopischem Sehen. Dies ist besonders bei der Gestaltung von Signalanlagen unter extremen Lichtbedingungen von Bedeutung.

Faktoren der visuellen Wahrnehmung

Die Sehleistung unterteilt sich in zwei Hauptbereiche:

Psychophysiologische Faktoren

Hierbei handelt es sich um komplexe Phänomene der visuellen Wahrnehmung, wie etwa die Bildung von Farben oder optische Täuschungen bei rotierenden Objekten.

Physiologische Faktoren

Diese sind für die industrielle Beleuchtung entscheidend und unterteilen sich in:

• Visuelle Akkommodation: Die Fähigkeit des Auges, sich auf unterschiedliche Entfernungen zu fokussieren. Dies geschieht durch eine Änderung der Linsenkrümmung. Die Akkommodationsgeschwindigkeit nimmt mit dem Alter ab. Eine gute Beleuchtung unterstützt hierbei die Entspannung der Ziliarmuskeln und fördert den Sitzkomfort.
• Visuelle Adaptation: Der Prozess, bei dem sich das Auge an unterschiedliche Helligkeiten anpasst. Die Iris fungiert dabei wie die Blende eines Fotoapparats.
• Sehschärfe: Die Fähigkeit, kleinste Details in einer bestimmten Entfernung zu unterscheiden (z. B. Buchstaben oder Formen).

Grundkonzepte und Einheiten der Beleuchtungstechnik

• Lichtstrom: Die von einer Quelle ausgestrahlte Lichtmenge. Einheit: Lumen (lm).
• Lichtausbeute: Das Verhältnis des erzeugten Lichtstroms zur verbrauchten Energie. Einheit: Lumen pro Watt (lm/W).
• Lichtstärke (I): Die Lichtenergie, die in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird.
• Beleuchtungsstärke (E): Der auf eine Fläche treffende Lichtstrom. Einheit: Lux (lx).
• Leuchtdichte (L): Die Helligkeit, die von einer beleuchteten oder leuchtenden Fläche ausgeht.
• Kontrastumfang (C): Der Helligkeitsunterschied zwischen Objekt und Hintergrund.
• Reflexionsgrad (ρ): Das Verhältnis des reflektierten Lichts zur einfallenden Lichtmenge.
• Blendung: Tritt auf, wenn extreme Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld vorhanden sind (z. B. Scheinwerfer in der Nacht).

Lampentypen

Glühlampen

Licht entsteht durch das Erhitzen eines Wolfram-Filaments auf hohe Temperaturen. Wichtige Komponenten sind:

• Filament: Wolframdraht mit hohem Schmelzpunkt.
• Glaskolben: Schützt das Filament vor Sauerstoff und verhindert das Verbrennen.
• Gasfüllung: Inertgase (Stickstoff/Argon) reduzieren die Verdampfung des Filaments und erhöhen die Lebensdauer.
• Sockel: Elektrische Verbindung zur Stromquelle.

Spezielle Lampenarten

• Halogenlampen: Nutzen einen Halogen-Regenerationszyklus, um die Schwärzung des Glaskolbens durch Wolframdampf zu verhindern.
• Projektionslampen: Besitzen eine kompakte Wendel für eine präzise Ausrichtung im optischen System.
• Leuchtstofflampen (Niederdruck): Licht entsteht durch eine Quecksilberdampfentladung, die ultraviolette Strahlung erzeugt. Diese wird durch eine Leuchtstoffschicht an der Innenseite des Rohres in sichtbares Licht umgewandelt.