Natürliche und künstliche Beleuchtung

U Natürliche und künstliche Beleuchtung

Eine gute Beleuchtung wirkt sich positiv auf die visuelle Wahrnehmung aus, fördert das Konzentrationsvermögen und damit den Lernerfolg der Schülerinnen und Schüler. Sie ist Voraussetzung, um z. B. Unterrichtstexte und Arbeitsaufträge auch über längere Zeiträume gut lesen und bearbeiten zu können. Eine gute Beleuchtungssituation in Lern- und Klassenräumen kann auch die Kommunikation unter Lernenden und Lehrenden verbessern.

Eine gute Beleuchtung zeichnet sich durch einen ausgewogenen Mix von natürlicher und künstlicher Beleuchtung aus.

Natürliche Beleuchtung

Tageslicht besitzt Qualitäten, die von künstlicher Beleuchtung kaum zu erreichen sind, z. B. die Dynamik, Farbe und Menge des Lichts. Der positive Einfluss auf die Gesundheit und das Befinden von Schülerinnen und Schülern sowie Lehrkräften gilt dabei als gesichert. Tageslicht kann durch Fenster, Dachoberlichter und lichtdurchlässige Bauteile ins Gebäude gelangen. Fenster ermöglichen zusätzlich die wichtige Sichtverbindung nach außen. Eine ausreichende natürliche Beleuchtung erfolgt in der Regel über entsprechend große Fensterflächen, deren Verhältnis von lichtdurchlässiger Fläche zur Raumgrundfläche mindestens 1:10 und bei Rohbaumaßen entsprechend 1:8 betragen muss. Mit der Entfernung vom Fenster nimmt das vorhandene Tageslicht jedoch stark ab. Mit lichtlenkenden Elementen kann für diese Bereiche eine Verbesserung erzielt werden.

Neben den Vorteilen des Tageslichts können bei nicht fachgerechter Planung und Ausführung jedoch auch Nachteile eintreten. Blendung und übermäßige Erwärmung durch Sonneneinstrahlung müssen durch geeignete Sonnenschutzvorrichtungen vermieden werden. Deshalb sollten je nach Ausrichtung zur Himmelsrichtung Jalousien, Lamellenstores, Rollos, Sonnenschutzgläser oder andere entsprechende Vorrichtungen zum Schutz gegen die Sonne vorhanden sein. Diese müssen regelmäßig gewartet und gereinigt werden. Vor übermäßiger Aufheizung der Räume durch Sonnenstrahlung schützen außen liegende Sonnenschutzvorrichtungen besser als innen liegende. Die Materialien der Verglasung und des Sonnenschutzes sollten die spektrale Zusammensetzung des einfallenden Tageslichts möglichst wenig verändern.

Auch durch eine geeignete Anordnung der Tische kann Blendung durch Tageslicht reduziert werden. Die Hauptblickrichtung sollte möglichst parallel zur Fensterfront sein. Bei großer Außenhelligkeit wäre beim Blick zum Fenster die Blendung sonst zu groß und beim Blick vom Fenster weg würde man sich den Arbeitsplatz selbst verschatten

Künstliche Beleuchtung

Da nicht zu jeder Zeit ausreichend Tageslicht zur Verfügung steht, muss es mit künstlicher Beleuchtung ergänzt werden. Bei der Planung ist zu beachten, dass die Raumbeleuchtung bei unterschiedlichster Anordnung der Tische und Stühle überall ausreichend gute Lichtbedingungen schaffen muss, auch an den Wänden. Die gleichmäßige Aufhellung des Raums ist wichtig, um bei wechselnden Blickrichtungen starke Helligkeitsunterschiede zu vermeiden. Eine ständige Anpassung der Augen an unterschiedliche Helligkeiten könnte sonst zu Augenermüdung und Verringerung der Konzentration führen.

Im gesamten Klassenraum sollte die mittlere horizontale Beleuchtungsstärke in einer Höhe von 0,75 m über dem Boden mindestens 300 Lux betragen und die mittlere vertikale Beleuchtungsstärke in einer Höhe von 1,20 m über dem Boden mindestens 100 Lux. Bei Neubau oder Renovierung wird empfohlen, für die Beleuchtung aller Unterrichtsräume Beleuchtungsstärken von mindestens 500 Lux horizontal und 175 Lux vertikal zugrunde zu legen. Diese Werte werden für Fachunterrichtsräume und Büroräume gefordert und die Sehanforderungen sind mit denen im Klassenraum vergleichbar.

Schülerinnen und Schüler mit eingeschränktem Sehvermögen und Lehrkräfte in höherem Alter benötigen für die gleichen Sehleistungen höhere Beleuchtungsstärken, z. B. 750 bis 1000 Lux. Dies könnte auch durch Einsatz von individuellen Arbeitsplatzleuchten erreicht werden. Für die betroffenen Schülerinnen und Schüler wird ebenfalls ein Platz in Tafelnähe empfohlen.


Für eine gleichmäßige Aufhellung des Raumes sind Leuchten mit indirekter Lichtverteilung gut geeignet. Sie sorgen für einen freundlichen, angenehmen Raumeindruck und minimieren Reflexionen. Eine abgehängte, reine Direktbeleuchtung ist zwar lichttechnisch effizienter, hat jedoch den Nachteil, dass die Raumdecke relativ dunkel bleibt. Kombinierte Direkt-Indirekt-Systeme sind deshalb besonders zu empfehlen.

Für den Bereich der Wandtafel sollten getrennt schaltbare Leuchten vorhanden sein. Die mittlere vertikale Beleuchtungsstärke sollte im Bereich der Tafel mindestens 500 Lux betragen, um auch von den hinteren Plätzen eine optimale Erkennbarkeit zu gewährleisten. Bei Tafeln, die aufgeklappt und nach oben verschoben werden können, ist auf eine ausreichend große, gleichmäßig beleuchtete Fläche zu achten. Dies ist ebenso wichtig bei variabel angebrachten Tafelsystemen, Flipcharts oder Landkarten. Um Reflexionen zu vermeiden, sollten gut abgeschirmte Lichtquellen eingesetzt werden. Geeignet sind z. B. asymmetrisch abstrahlende Leuchten in einem Abstand von 0,85 bis 1,30 m von der Tafel.

Die künstliche Beleuchtung kann manuell zuschaltbar oder automatisch und – falls erforderlich – auch dimmbar ausgeführt werden. Aus Gründen der Energieeinsparung wird die Beleuchtung auch oft mit einer tageslichtabhängigen Steuerung ausgestattet oder präsenzabhängig ausgeführt. In diesen Fällen ist darauf zu achten, dass der gesamte Raum erfasst wird und dass die Präsenzmelder beim Betreten des Raumes direkt ansprechen.

Für die Sehleistung, die Behaglichkeit und das Wohlbefinden ist es wichtig, dass die Farben der Unterrichtsmaterialien und der Umgebung natürlich und wirklichkeitsgetreu wiedergegeben werden. Die Qualität der Wiedergabe von Farben bei künstlicher Beleuchtung wird durch den Farbwiedergabeindex festgelegt. Er kann höchstens den Wert 100 annehmen, das wäre die beste Qualität und identisch mit der Farbwiedergabe des natürlichen Tageslichts. In Klassenräumen sollten Lampen mit einem Farbwiedergabeindex von mindestens 80 verwendet werden.

Arbeitsräume, Arbeitsplätze, Tätigkeiten
Mindestwert
der horizontalen Beleuch­tungs­stärke
Mindestwert des Farb­wieder­gabe­index
Bemerkungen
Unterrichtsräume in Grund- und weiterführenden Schulen
300 lx
80 Ra
Vertikale Beleuchtungs­stärke ≥ 100 lx
Bei Neubau oder Renovierung werden die Werte für Fachunter­richtsräume empfohlen.
Fachunterrichts­räume: naturwissen­schaftlicher und technischer Unterricht, Werken und textiles Gestalten, Lehrwerkstätten, Handarbeitsräume, Zeichensäle
500 lx
80 Ra
Vertikale Beleuchtungsstärke ≥ 175 lx
Wandtafel
500 lx *
80 Ra
* Vertikal

Quelle: Beleuchtung, Technische Regeln für Arbeitsstätten, ASR A3.4


Lichtfarbe von Lampen

Die Lichtfarben von Lampen werden entsprechend der ähnlichsten Farbtemperatur in drei Gruppen eingeteilt:

  • warmweiß (< 3300 K)
  • neutralweiß (3300 bis 5300 K)
  • tageslichtweiß (> 5300 K)

Warmweißes Licht wird als gemütlich und behaglich empfunden, neutralweißes Licht erzeugt eine eher sachliche Stimmung und tageslichtweißes kaltes Licht wird für Innenräume erst ab einer Beleuchtungsstärke von etwa 1000 Lux empfohlen. Für Klassenräume sind Lampen mit der Lichtfarbe neutralweiß geeignet. Bei Leuchtstofflampen ist dies z. B. an dem Code 840 zu erkennen.

Aus betriebswirtschaftlichen Überlegungen wird immer häufiger geprüft, ob LED-Beleuchtungen eingesetzt werden können. Hier ist zu beachten, dass die Gütekriterien für die Beleuchtung eingehalten werden.

Lichtschalter

Lichtschalter sind leicht erreichbar und erkennbar in der Nähe der Zu- und Ausgänge anzubringen. Sie sollten sich in einer Höhe von 85 cm über dem Fußboden befinden, mindestens 50 cm von der Ecke entfernt sein und selbstleuchtend ausgeführt werden.

Lichtschalter sind nach dem Zwei-Sinne-Prinzip erkennbar, wenn sie einen ausreichenden Kontrast aufweisen und taktil erfassbar sind.

Reflexionsgrade im Raum

Um die Helligkeit im Raum gleichmäßig zu verteilen, sollten auch die Reflexionsgrade großer Raumoberflächen beachtet werden. Diese hängen im Wesentlichen von den Farben ab. Die Decke sollte mit einem Reflexionsgrad von 0,7 bis 0,9 am hellsten sein, z. B. weiß. Für die Wände sind helle Pastelltöne mit einem Reflexionsgrad von 0,5 bis 0,8 geeignet. Dabei sollte das Umfeld von Whiteboards nicht zu dunkel und das von schwarzen oder grünen Wandtafeln nicht zu hell sein, um Augenermüdung durch Adaptation an große Helligkeitsunterschiede zu vermeiden. Für den Fußboden wird ein Reflexionsgrad von 0,2 bis 0,4 empfohlen, er kann also etwas dunkler sein, z. B. grau, blau oder braun. Für Tischflächen und Möbel kann der Reflexionsgrad zwischen 0,2 und 0,7 liegen, hier ist die Spannweite möglicher Farben am größten.

Wartung

Der Lichtstrom der Lampen nimmt über die Betriebsdauer durch Alterung und Verschmutzung ab, dadurch verringert sich auch die Beleuchtungsstärke im Raum. Deshalb muss die Beleuchtungsanlage regelmäßig gewartet und gegebenenfalls instand gesetzt werden. Auch die Renovierung des Raumes kann zu besseren Beleuchtungsbedingungen beitragen. Ein Wartungsplan, der das Intervall und die Methode für die Reinigung der Lampen und Leuchten sowie das Intervall für den Lampenwechsel enthalten muss, ist vom Planer zu erstellen. Grundsätzlich wird eine jährliche Leuchtenreinigung empfohlen.

Lichtszenen durch Steuerung

Neueste Studien belegen, dass Licht nicht nur zum Sehen benötigt wird, sondern dass es auch andere biologische Prozesse im menschlichen Körper beeinflusst. Dafür sind insbesondere die Beleuchtungsstärke und das Spektrum des Lichts von Bedeutung. Licht mit hoher Beleuchtungsstärke und großem Blauanteil im Spektrum kann helfen, Ermüdungserscheinungen entgegenzuwirken. Diese aktivierende Wirkung kann tagsüber am besten durch ausreichendes Tageslicht im Klassenraum erzielt werden. Licht mit geringeren Beleuchtungsstärken und weniger Blauanteil kann hingegen zur Entspannung und Beruhigung beitragen.


Mit Lichtsteuerungssystemen ist es möglich, für die künstliche Beleuchtung von Klassenräumen unterschiedliche Lichtstimmungen zu programmieren. Die Lichtszenen sollten dabei auf verschiedene Unterrichtssituationen abgestimmt sein und sich je nach Bedarf einfach „durch Knopfdruck“ abrufen lassen. Lichtszenen mit tageslichtweißem Licht und einer höheren Beleuchtungsstärke von etwa 1000 Lux wirken dabei eher aktivierend und können für gewisse Aufgaben die Konzentration fördern. Im Gegensatz dazu könnte eine „entspannende und beruhigend wirkende“ Lichtszene mit warmweißem Licht und einer geringeren Beleuchtungsstärke von etwa 300 Lux z. B. für Gesprächsrunden genutzt werden. Zur Grundbeleuchtung des Raumes ist eher eine neutrale Lichtstimmung mit neutralweißem Licht und 500 Lux geeignet.

Beim Einsatz eines in der Helligkeit und insbesondere der Farbtemperatur variabel steuerbaren Lichts sollte aber in jedem Fall die Farbgestaltung des Raumes mit berücksichtigt werden, um störende Farbverfälschungen durch die höheren Rot- oder Blauanteile im Licht zu vermeiden. Aus diesem Grund sollten nicht nur für die Lichtplanung, sondern auch für die Farbgestaltung Fachplaner hinzugezogen werden, die beides optimal aufeinander abstimmen können.