Angewandte Physik 1: Messbare Gefühle

Seit in Jena reihenweise Straßenlampen auf LED-Quellen umgestellt werden, häufen sich Beschwerden von Bürgern. Ortsteilbürgermeister flehen auf Knien, man möge ihren Ortsteil verschonen. Kalt, grell und unbehaglich sei das Licht. Die Stadtverwaltung kontert mit dem Hinweis, dass die „neutralweißen“ LED eine Farbtemperatur von 4.000 K hätten, das natürliche Sonnenlicht an klaren Sommertagen aber 6.500 K. (Anmerkung: Je höher die Farbtemperatur, umso mehr Blau ist im Licht und umso kälter wirkt es auf Betrachter. Klingt unlogisch, aber die menschliche Psyche und die Physik sind zwei Paar Quanten.)
Scheinbar ein Widerspruch, also habe ich mir ein Spektrometer geschnappt und die LED-Straßenlampe in meiner Straße vermessen. Das war im doppelten Sinne erhellend. Die Farbtemperatur ist ohnehin eine Unsinnsgröße, vor der sich jeder hütet, der ernsthaft mit Farbmessungen zu tun hat. Bei ein und derselben Temperatur kann man ein grün- oder violettstichiges Licht haben, und beides ist widerlich. Das Auge operiert in einem dreidimensionalen Farbraum – mit drei Farbsensoren für Rot, Grün und Blau (ungefähr, es ist eigentlich noch komplizierter). Das kann man nicht auf eine Dimension zusammenstampfen, ohne wesentliche Informationen zu verlieren. Wenn sich jemand über die geringe Größe seines Schlafzimmers beklagt, hilft es auch nicht, wenn der Raum vier Meter hoch ist. Falls er sich nicht angewöhnt, im Stehen zu schlafen.

ledspektrum_jena

Das bunte im Hintergrund ist die spektrale Zusammensetzung des Sonnenlichts, die schwarze Kurve davor die LED-Lampe in meiner Straße.

Strenggenommen, sagt die Normungsbehörde CIE, darf man Farbtemperaturen nur für schwarze Strahler verwenden. Noch so ein absurder physikalischer Ausdruck, der aber leicht zu erklären ist: Wenn man ein schwarzes Ding so lange aufheizt, bis es glüht, kommt Schwarzkörperstrahlung heraus. Allgemein bekannte Exemplare: die Sonne, die Glühwendel einer normalen Glühlampe, die glühendheiße Herdplatte. Sie senden mehr oder weniger kontinuierlich von jeder Farbe etwas aus.
LED sind keine schwarzen Strahler, im Gegenteil. Sie strahlen ziemlich einfarbiges Licht ab. Weiße LED sind eigentlich blau, aber mit einem phosphoreszierenden Material beschichtet, dass einen Teil des Lichtes in gelbgrün umwandelt. Das Spektrometer zeigt: Die neutralweiße LED strahlt im Gegensatz zur Sonne kaum rotes Licht ab. Dafür gibt es zu viel Kornblumenblau. Sie simuliert irgendwie weiß, aber beleuchtete Gegenstände sehen aus wie verschossene Fotos und Menschen wie Vampire, weil Rot fehlt. Deshalb wirkt das Licht dreckig und unbehaglich. Das ungute Gefühl der Bürger lässt sich messen und in Zahlen ausdrücken.
Bleibt das Argument, dass LED viel, viel effizienter seien. Ich habe mir Datenblätter angesehen. Neutralweiße LED von Osram und Cree, den Marktführern, liefern 150 Lumen pro Watt – wenn sie gut gekühlt und nur mit einem Viertel ihres Nennstroms betrieben werden. Ansonsten geht die Effizienz in die Knie. Die warmweißen haben ohnehin nur 100 lm/W. Niederdruck-Natrium-Dampflampen liefern dagegen 200 lm/W. Es ist ein großer Erfolg der Werbeabteilungen der Lampenindustrie, dass alle Welt glaubt, 150 sei größer als 200, und die Umrüstung auf LED-Lampen ein heroischer Einsatz gegen die Klimaerwärmung.
Meine Messung ergab übrigens, dass die Lampe vorm Haus wohl eher kaltweiß ist:  4250 Kelvin Farbtemperatur. Die Sonne hatte bei strahlendblauem Winterhimmel gerade mal  4610 K.

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Über Heidrun Jänchen

Physikerin, Autorin von Fantasy und Science Fiction und als Mitglied der Bevölkerung engagierte und unangepasste Bürgerin
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5 Antworten zu Angewandte Physik 1: Messbare Gefühle

  1. Pingback: Angewandte Physik 2: Schlaflos in Jena | Heidrun Jänchen – Aurora schießt quer

  2. Dirk schreibt:

    Super erklärt. Erschwerend kommt noch hinzu, dass die Stadt Jena LED-Lampen verbaut hat, die die Reflektoren der Straßenlampen überdecken. Ein großer Teil des Lichtes bleibt also in der Lampe hängen. Die uralten und verdreckten Lampenhauben wurden auch nicht gereinigt, dort bleibt nochmal die Hälfte stecken. Durch den im Vergleich zu den alten Natrium-Hochdruck-Lampen (Niederdruck ist es nicht, die machen fast monochromatisch gelbes Licht) hohen Blauanteil des Lichts verschärft sich überdies die Verdreckung der Lampenhauben durch Spinnweben und Insekten. Motten werden von blauem Licht angezogen.
    Die Stadt Jena hat meineswissens die Vorschaltgeräte für die Natriumdampf-Lampen ausgebaut und LED-Leuchtmittel verbaut, die ein Vorschaltgerät enthalten. Wenn so eine Lampe den Geist aufgibt, fällt also Elektronikschrott an, und der ist Sondermüll. Ein Physiker im Stadtrat wäre manchmal ganz sinvoll ;-)!

    • Heidrun Jänchen schreibt:

      Ja, inzwischen habe ich noch mehr Lampen inspiziert und das Gefühl, richtig nachgedacht hat da keiner. Mir ist aufgefallen, dass die Lampen auch noch extrem unterschiedlich hell sind – teilweise in einer Straße. Mein Ortsteil Lichtenhain (der Ort mit dem Licht im Namen) wird demnächst eine Debatte zu Lampen veranstalten. Das wird spannend.
      Als Physiker im Stadtrat hat man es übrigens beliebig schwer – keiner versteht einen. Aber wie es scheint, kriege ich langsam die volkstümlichen Erklärungen hin 🙂

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