Beleuchtung

Beleuchtung, die Zuführung von Licht, sei es von Sonnenlicht oder diffusem Tageslicht (natürliche B.) oder von künstlichem Licht (künstliche B.). Die natürliche B. ist eine direkte durch Sonnenlicht oder diffuses Himmelslicht oder eine indirekte, durch von Hauswänden etc. reflektiertes Licht, wie in Räumen mit Fenstern nach engen Höfen. Zur Beschaffung genügender Tageshelligkeit eines geschlossenen Raumes wird im allgemeinen 1 qm Fensterfläche für je 30 cbm Rauminhalt, bez. für je 5 qm Grundfläche gefordert. Man rechnet auch, daß die Fenstergröße zur Fensterwandfläche sich verhalten muß wie 1: 3 bis 1: 5; letzteres Verhältnis ist sehr gering. Bei Beurteilung des einzelnen Falles kommen verschiedene Verhältnisse in Betracht. Nördlich gerichtete Fenster geben viel weniger, aber viel gleichmäßigeres Licht als die nach den andern Richtungen gekehrten. Abendliches Sonnenlicht dringt tief in die Räume ein, blendet aber stark, viel stärker als Morgenlicht, doch sind Südost und Südwest stets vorzuziehen. Hoch einfallendes Licht ist günstiger als tief einfallendes, weil es weniger lange Schlagschatten gibt. Zu steil oder zu nahe über dem Fußboden einfallendes Licht kann von unten nach oben reflektierte Strahlen ergeben, die ungünstig sind. Dunkle Wände, Decken und Fußböden werfen wenig Licht zurück, gelbe Tapeten 40, blaue 25, braune 13 Proz., Holzvertäfelung 40–50, wenn sie schmutzig ist, 20 Proz. Bei senkrecht auf die Glasfläche fallendem Licht verschluckt einfaches Fensterglas 4, Spiegelglas 6–10, matt geschliffenes Glas 30–66, Milchglas 35–75, grünes und rotes Glas 80–90 Proz. des auffallenden Lichtes. Bei schräg die Glasfläche treffendem Licht entsteht noch ein Verlust durch Reflexion, der aber erst bei Winkeln von 50° größere Bedeutung erlangt. Viel größere Gleichmäßigkeit der B. als durch Fenster gibt Oberlicht. Ein wagerechtes Oberlicht verursacht große Verluste durch Reflexion, erhellt aber vorzugsweise die von den Rändern des Oberlichts entfernten Teile des Raumes, ein dachförmiges Oberlicht dagegen erhellt am besten den unmittelbar unter ihm liegenden Raum. Zu Vorhängen eignen sich am besten feinfädiger Schirting, Daulas und lamafarbener sowie cremefarbener Köper. Zweckmäßig bringt man diese Vorhänge so an, daß sie von unten herausgezogen werden, bis die Arbeitsfläche beschattet ist. Sehr zweckmäßig sind die Stäbchenvorhänge aus breiten, senkrecht gestellten und drehbaren Holzstäbchen, mit denen man verschieden breite Spalten für den Lichteinlaß herstellen kann. Für Räume, in die kein direktes Licht dringt, benutzt man vorteilhaft Reflektoren aus Spiegeln, Weißblech oder Leinwand, die, an den Fenstern angebracht, von den senkrecht auffallenden Sonnenstrahlen getroffen werden. Auch wendet man die Luxferprismen an, die gestatten, das in den Raum einfallende Licht bis zu einem gewissen Grade beliebig zu verteilen.

Durch zu starke B. kann das Auge geschädigt werden. Direkt einwirkendes Sonnenlicht kann die Funktion der Netzhaut vernichten. Bei Blendung wird die Sehschärfe auf ein halb bis zwei Drittel herabgesetzt, und es entstehen Skotome. Viel häufiger sind Gefährdungen des Auges durch ungenügende B. Die erforderliche Helligkeit richtet sich aber ganz nach der Art der Tätigkeit. Man liest bequem, wenn die Helligkeit 50 Meterkerzen entspricht, aber das Lesen wird nicht wesentlich erschwert, wenn die Helligkeit auf 10 Meterkerzen sinkt. Diese indizierte Helligkeit (Beleuchtungskraft) ist für gröbere Arbeiten auf gut reflektierenden Flächen als Minimum zu betrachten, für feinere Arbeiten und bei ungünstigern Reflexionsbedingungen müssen 20–30 Meterkerzen gefordert werden. Gemessen wird die Helligkeit eines Platzes im geschlossenen Raum mittels des Raumwinkelmessers, der angibt, wie groß das Stück Himmel ist, das man von dem Platz aus erblickt, und unter welchem Winkel dies geschieht. Multipliziert man die Zahl der ermittelten Raumwinkel mit dem Sinus des Einfallwinkels, so erhält man den reduzierten Raumwinkel. Bei einem reduzierten Raumwinkel von-41–60° zeigte das Photometer an trüben Tagen 12–19, an hellen 22–70 Meterkerzen. Um daher auch an Regentagen eine B. von mindestens 10 Meterkerzen zu sichern, ist ein reduzierter Raumwinkel von 50° als Minimum für den Arbeitsplatz zu fordern. Durch mäßige Menge seitlich auf das Auge fallenden Lichtes wird die Sehschärfe in vielen Fällen verbessert, durch grelle seitliche B. aber unter allen Umständen verschlechtert.

Künstliche B. ist ein nicht vollwertiges Ersatzmittel der natürlichen, und die durch Lebensgewohnheiten bedingte übermäßige Inanspruchnahme künstlicher B. ist in wirtschaftlicher und hygienischer Beziehung verwerflich. Die meisten Beleuchtungsmethoden beruhen auf Anwendung eines Verbrennungsprozesses, bei dem eine leuchtende Flamme erzeugt wird; bei einigen Methoden wird durch eine nicht leuchtende Flamme ein in dieselbe eingeführter Körper so stark erhitzt, daß er intensives Licht ausstrahlt; dazu kommt dann noch die elektrische B. In allen Fällen ist die Ausnutzung der angewendeten Materialien oder Kräfte für die B. eine sehr schlechte, weitaus die Hauptmasse derselben geht nicht nur nutzlos verloren, sondern wirkt schädlich durch starke Erhitzung der beleuchteten Räume und durch strahlende Wärme. Durch Anwendung rationeller Methoden lassen sich sehr erhebliche Vorteile erzielen. Leuchtgas z. B. kann in mehr oder minder vollkommenen Brennern verbrannt oder zur Erhitzung gewisser Körper benutzt werden (Gasglühlicht), auch kann man es zum Betrieb einer elektrischen Lichtmaschine benutzen. Man erzielt mit 1 cbm Leuchtgas:

Auch bei der Erzeugung von Bogenlicht geht noch viel Kraft verloren durch Reibung in den angewendeten Maschinen, und es werden nur 26–38 Proz. der Elektrizität in Licht verwandelt.

Im elektrischen Bogenlicht überwiegen die kurzwelligen Strahlen des Blau und Violett, die übrigen künstlichen Lichtquellen enthalten reichlich rote Strahlen. Bei diffusem Tageslicht erkennen wir zwei Flächen als ungleich beleuchtet, wenn der Helligkeitsunterschied nur ¹/₁₆₇ beträgt. Je schwächer die B., um so schwerer werden Beleuchtungsunterschiede wahrgenommen. In den Spektralbezirken Gelb und Grün unterscheidet das Auge bereits Verschiedenheiten von ¹/₂₈₆, in Blau ¹/₂₁₂, in Violett erst ¹/₁₀₆, in Orange ¹/₇₈, in Rot ¹/₇₀. Blau bleibt auch bei schwächstem Licht wahrnehmbar, Zinnober wird dunkelbraun, Orangerot, Grün und Hellblau gleichen sich fast völlig. Im großen und ganzen behaupten bei großer Lichtstärke die roten und gelben, bei geringer die blauen und violetten Strahlen das Übergewicht (daher rühren die roten und warnten Farbentöne einer vom Sonnenschein übergossenen Landschaft und die graublauen, düstern Farben trüber Tage). Der Rotsinn, d. h. die Fähigkeit, rote Farbe zu unterscheiden, steigt bei Gas, noch mehr bei elektrischem Licht gegenüber dem Tageslicht, ebenso der Grünsinn bei elektrischem Licht, während er bei Gaslicht sinkt. Der Blausinn steigt bei elektrischem Licht sehr bedeutend. Den Gelbsinn erniedrigt Gaslicht und erhöht elektrisches Licht. Letzteres zeigt sich also bezüglich des Farbenerkennens dem Gaslicht weit überlegen. Hygienisch ist auch die Gleichmäßigkeit der Leuchtkraft einer Lichtquelle von großer Bedeutung; flackerndes, unstetes Licht ermüdet das Auge sehr schnell und muß namentlich bei feinern Arbeiten vermieden werden. Sehr lästig wirkt in der Regel die bei der künstlichen B. erzeugte Wärme. Die Wärmeeinheiten, die auf 100 Normalkerzen entwickelt werden, zeigt die folgende Tabelle; ihre Zahl ist bei den verschiedenen Beleuchtungsarten sehr ungleich, am kleinsten beim elektrischen Licht. Die Wärmeproduktion einer Lichtquelle verhält sich stets umgekehrt wie die Leuchtkraft des betreffenden Materials. Alle Beleuchtungsmethoden, welche die Verbrennung eines Leuchtmaterials anwenden, verunreinigen die Luft der erleuchteten Räume durch die Verbrennungsprodukte, da diese in der Regel nicht abgeleitet werden. Zur Bildung der Verbrennungsprodukte, hauptsächlich Kohlensäure und Wasser, wird der Luft Sauerstoff entzogen. Beim Leuchtgas wird überwiegend Wasserdampf, bei Ölen und Kerzen überwiegend Kohlensäure erzeugt. 1 cbm Leuchtgas erfordert zur Verbrennung 1,12 cbm Sauerstoff und gibt 0,57 cbm oder 1,13 kg Kohlensäure und l,07 kg Wasserdampf. Ähnlich stellt sich auch der Sauerstoff bedarf der übrigen Leuchtstoffe, so daß die Veränderung der Luft durch diesen Sauerstoffverlust nichtin Betracht kommen kann gegen die Verunreinigungen derselben durch die bei der Verbrennung entstehenden Mengen Kohlensäure und Wasserdampf. Die folgende Tabelle gibt Vergleichszahlen über Kosten, Luftverunreinigung etc. für die gebräuchlichsten Verwendungsarten.

Aus der Tabelle ergibt sich, daß Erdöl am wenigsten Kohlensäure und Wasserdampf erzeugt, Leuchtgas und Stearin am meisten. Besonders schädlich ist bei der künstlichen B. das Auftreten unvollständiger Verbrennungsprodukte, wie Kohlenoxyd und Kohlenwasserstoffe. Letztere entstehen beim Flackern des Lichtes, so daß auch aus diesem Grunde jede offene Flamme unzweckmäßig erscheint. Lampen mit Zylinder bilden Kohlenoxyd bei übermäßig großer oder bei zu kleiner Flamme. Bei der Verbrennung entstehen auch kleine Mengen von Ammoniak, die bedeutungslos sind, Untersalpetersäure und bei schwefelhaltigem Leuchtgas, Petroleum und Stearin schweflige Säure, resp. Schwefelsäure. Von diesen Produkten ist die Untersalpetersäure am schädlichsten, sie erzeugt Katarrhe und macht sich besonders bei Gasbeleuchtung bemerkbar. Die Siemensbrenner, welche die Verbrennungsprodukte abführen, und das elektrische Licht sind in Bezug auf Luftverunreinigung allen andern Beleuchtungsarten weit vorzuziehen. Bei Arbeitslampen kommt die strahlende Wärme in Betracht, die sehr unangenehme Empfindungen hervorruft. Alle Lichtquellen, die reichlich Wärme produzieren, haben auch starke Wärmestrahlung, deren Betrag indes eigenartig schwankt. Auf gleiche Lichtmengen bezogen, haben frei brennende Flachbrenner eine bedeutend geringere Ausstrahlung als die Kerze. Dagegen wird bei Gas- und Petroleumlampen durch die Erhitzung des Zylinders, z. T. auch durch die aufsteigenden heißen Gase die Ausstrahlung stark vermehrt. Bei Anwendung geeigneter Schirme kann die Strahlung auf die Hälfte derjenigen der Kerze sinken. Wesentlich kleiner als beim Argandbrenner ist die Strahlung beim Auerschen Glühlicht. Größer als bei letzterm ist sie bei der elektrischen Glühlampe. Die Lichtmenge ist auf der Breitseite eines Flachbrenners etwas größer als auf der Schmalseite, das Auge aber wird durch letztere viel stärker geblendet als durch die Breitseite, weil sich dort die ganze Lichtmenge auf engerm Raume konzentriert. Die Verteilung des Lichtes auf die Flächeneinheit nennt man den Glanz. Der Glanz der elektrischen Glühlampe ist siebenmal so groß wieder des Argandbrenners. Der Glanz der Bogenlampe wird auf 500–2000 Kerzen geschätzt. Hoher Glanz erregt im Auge Schmerz, er stört die Wahrnehmung andrer Gegenstände und muß abgeblendet werden. Matte Glaskugeln absorbieren 0,2, Milchglaskugeln fast 0,66 des Lichtes. Wenn senkrecht unter einer Lampe ohne Schirm eine Helligkeit von nur einer Meterkerze vorhanden ist, so können durch einen Papierschirm 23, durch einen Milchglasschirm 30, durch einen lackierten Schirm 64, durch einen halbkugeligen Reflektor 260 Meterkerzen erreicht werden. Bei der indirekten B. werden die Lampen in 1 m Abstand von der Decke angebracht. Unter den Lampen befindliche, undurchsichtige, nach oben reflektierende Schirme werfen das Licht gegen die weiß getünchte Decke, von der es auf die Arbeitsplätze strahlt. Neben dem Vorteil, daß die Lichtquelle dem Auge verborgen bleibt, wird von dieser B. gerühmt, daß sie weder von den Lampenschirmen noch von Kopf und Hand des Arbeitenden Schatten wirft. Geht man von Lichtquellen von 16 Normalkerzen, wie sie bei Argandbrennern und bei elektrischem Glühlicht üblich sind, aus, so genügt in Arbeitsräumen von 3–3,5 m Höhe für gröbere Arbeit eine Flamme auf 33, für feinere Arbeit auf 25 qm Grundfläche. Hierbei entfällt auf 5 oder 6 Arbeitsplätze nur eine Flamme. Große Brenner der Gasbeleuchtung und elektrisches Bogenlicht müssen in größerer Höhe angebracht werden. Bogenlichter von 450 Normalkerzen in Straßen in 60–80 m Entfernung über der Straßenmitte hoch aufgehängt, ersetzen eine gute Straßenbeleuchtung mit Schnittbrennern, aber nicht eine solche mit Gasglühlicht. In offenen Höfen genügt ein Bogenlicht in 5,6 m Höhe für 2000 qm, in Bahnhofshallen für 1200–1400, in Werkstätten für gröbere Arbeit für 500–600, für feinere Arbeiten für 200 qm. Je mehr ein zu beleuchtender Raum sich der Würfelform nähert, um so gleichmäßiger ist die Lichtverteilung, um so besser die Ausnutzung des Lichtes. Langgestreckte oder niedrige Räume bedürfen daher eine größere Zahl von Lichtquellen. Bei Festsälen rechnet man auf etwa 30 cbm Raum eine Flamme und bei einem quadratischen Raum von etwa 9 m Seitenlänge und 6 m Höhe eine Krone mit 16 Flammen. Wird der Raum nach allen drei Richtungen verdoppelt, so sind entweder 4 kleinere oder eine große Krone mit 128 Flammen notwendig. Ein Raum von 30 × 18 × 12 m würde etwa 216 Flammen bedürfen, die auf 2 gleich große oder eine große und 4,6 oder 10 kleine Kronen zu verteilen wären. Jede Umschließung einer Flamme verschluckt gewisse Lichtmengen, gibt aber (durch Konzentration) innerhalb bestimmter Entfernungen von der Lichtquelle größere Helligkeit. Der Verlust beim Zurückwerfen von Lichtstrahlen durch Reflektoren beträgt bei poliertem Weißmetall 2–5, weißem Emailschirm 7–15, weiß lackiertem Blech 10–17, Spiegelglas 3–7 Proz. Kugeln aus Milchglas bringen einen Lichtverlust von 30 Proz., aus Opalglas von 20 Proz., aus Alabasterglas von 15 Proz. hervor.

In der Malerei heißt B. die Kunst, in einem Gemälde Licht und Schatten zu verteilen. Die B. gibt dem Gemälde Haltung und Einheit. Eine besondere Art der B. ist das Helldunkel (s. d.). Gewöhnlich versteht man unter B. eines Gemäldes nicht das einfache Tageslicht, sondern besondere Effekte, die durch Sonne, Mond, Kerzenlicht, Feuersbrünste etc. hervorgebracht werden. Correggio, Rembrandt und seine Schule, A. van der Neer, Schalcken, Claude Lorrain u. a. haben darin eine besondere Meisterschaft bewährt.