„Unsichtbare“ Tageslicht-Simulation: Der große LED-Zukunfts-Trend?

Bald werden wir LEDs und OLEDs nicht mehr als Leuchtmittel wahrnehmen, sondern nur noch als integrale Helligkeitserzeuger – beispielsweise zur unauffälligen Tageslicht-Simulation. Das glauben jedenfalls einige Hersteller und arbeiten schon an der letzten Phase der marktreifen Umsetzung.

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Sehen aus wie gewöhnliche Oberlichter, sind aber Kombinationen aus LED-Chips und ausgefeilten Optiken: Die High-Tech-„Fenster“ des italienischen Unternehmens „CoeLux“ sollen bis Ende des Jahres marktreif sein. (Fotos: Coelux-PR)

Streubel-Portrait-neuSchon im Februar gab Dr. Klaus Streubel, Osram-Vorstand für Forschung & Entwicklung (Bild links, Foto: W. Messer), die grobe Richtung vor:

„In Zukunft reden wir weniger über Lichtquellen und mehr über Licht.“

Im Kern bedeutet das eine Abkehr von der bisherigen Vorstellung, dass wir Lampen und Leuchten – zuhause oder im Büro – normalerweise auch als solche wahrnehmen. Sicher, im Prinzip gab’s und gibt’s das schon. Sie haben vielleicht auch schon über diversen Fenstern diese abgesetzten Verblendungen gesehen, hinter denen flackernde Leuchtstoffröhren für eine Art indirekten Tageslicht-Ersatz sorgen. Das ist jedoch Technik von vorgestern und hat nichts mit den aktuellen und zukünftigen Möglichkeiten von LED- und OLED-Beleuchtung zu tun.

Auch die bereits stattsam bekannten LED-Panels mit zahlreichen Chips unter einer matten Abdeck-/Streuscheibe sind inzwischen nur zweite Wahl, weil häufig weder Farbtemperatur noch Farbtreue wirklich Tageslicht-adäquat sind. Gilt auch für das via Infrarot-Fernsteuerung dimmbare 72-Watt-Teil, das seit über vier Jahren in meiner Studiodecke klaglos seinen Dienst tut.

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Entspricht nicht mehr den aktuellen Lichtqualitäts- und Effizienz-Maßstäben: Mein 1,20 x 0,45 Meter großes „Lumitronix“-LED-Panel – gekauft Ende 2009. (Foto: W. Messer)

Auf der Fachmesse „Light + Building“ wurden dieses Frühjahr teils schon marktreife Produkte gezeigt, deren Erscheinungsbild und Helligkeitserzeugung dem natürlichen Licht schon sehr nahe kommen. Durch die Kombination unterschiedlicher LED-Typen ist sogar eine dynamische Anpassung an den individuellen Lichtfarben-Bedarf möglich, um die Illusion zu perfektionieren. In Aktion können Sie das beispielsweise schon seit Mai 2013 in der „Städtischen Galerie im Lenbachhaus“ in München sehen, wo Osram eine kundenspezifische Lösung mit verschiedenen LED-Leuchtenprototypen realisierte.

Eins dieser Modelle erinnert sogar ein wenig an Opas versteckte Fenster-Leuchtstoffröhren, weil es als „Voutenleuchte“ in Deckenkehlen versteckt wird und als unsichtbare Tageslicht-Ergänzung und -Ersatz dient. Es sieht aber aus der Nähe und „enthüllt“ ganz anders aus:

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Farbsteuerbare Osram-„Voutenleuchte“ als Messe-Präsentationsmodell bei der „Light + Building“ (Foto: W. Messer)

Jede Wette, dass es so was mit RGB– sowie kalt- und warm-weißen LEDs bald auch in Serie geben wird. Denn die Ableitung eines anderen „Lenbachhaus-Leuchten“-Prototyps können Sie bereits im Lauf des Jahres kaufen – den „Lunis 2 Track“-Stromschienenstrahler in verschiedenen Varianten:

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Osram-LED-Strahler mit exzellenter Farbtreue – vorerst nur in “warmweiß” (3000 Kelvin, Mitte und rechts) oder “neutralweiß” (4000 K, links und unten) lieferbar, sollen aber künftig auch mit flexiblen Farbtemperaturen angeboten werden. (Fotos: W. Messer)

Osram-Lunis-2-Track-DetailZugegeben: Wirklich „unsichtbar“ sind diese Leuchten nicht. Geschickt positioniert und eingestellt, können Sie aber sehr unauffällig zusätzliche Akzente in einer Tageslicht-ähnlichen Grundbeleuchtung setzen.

Dank ihrer großen, homogenen Lichtausstrittsfläche haben sie auch wenig mit den üblichen Retrofit-LED-Spots zu tun, die sich meistens als unübersehbare, vorwitzige Punktlichtquellen bemerkbar machen. Da kommt mir eher die Assoziation „Mini-Mond“ – der Name „Lunis“ ist schließlich ganz nah an dem der Mondgöttin „Luna„.

Künftige, zusätzliche Varianten dürften nicht nur dynamisch fern- und farbsteuerbar sein, sondern teils auch auf den Zusatz „2 Track“ (wegen des Stromschienen-Anschlusses) verzichten. Denn warum sollte man so was Hübsches nicht versenkt irgendwo in Decken und Wänden integrieren können?

Die Decke leuchtet, nicht die Deckenleuchte

Philips, die Nummer 1 auf dem globalen Lichtmarkt, ist da bereits weit radikaler und sagt: „Unsere Leuchte ist die Decke.“ Die „OneSpace luminous ceiling“ mit Textil-verwobenen LED-Chip-Gittern in einem Aluminiumgerüst wird gegen Ende des Jahres lieferbar sein – netto nur 12 cm dick; in individuellen Größen zwischen 2,4 x 2,4 und 3 x 10 Meter. Auch die maximale Helligkeit ist wählbar: Von 1420 Lumen Lichtstrom bei 19 Watt Leistungsaufnahme bis 2460 lm bei 38 Watt – jeweils pro Quadratmeter.

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So kann ein Raum mit einer integrierten Philips-„OneSpace“-Decke aussehen (oben); auch eine abgehängte Montage ist möglich (unten rechts). (Fotos: Philips-PR)

PHILIPS_OneSpace2Standard ist eine „neutralweiße“ Farbtemperatur von 4000 Kelvin, auf Wunsch gibt’s auch „Warmweiß“ (3000 K) und „Kaltweiß“ (5000 K). Der Farbwiedergabeindex liegt immer über Ra 80, die Nennlebensdauer bei 50.000 Leuchtstunden (bis zur Degradation auf 70% der ursprünglichen Helligkeit). Die leuchtenden Decken können laut Philips-Angaben von 100% bis 10% gedimmt werden und wiegen zwischen 90 und 350 Kilogramm (pdf-Download des Datenblatts). Der Halbwertswinkel dürfte LED-typisch rund 120 Grad sein.

Konkrete Preise stehen nicht im Prospekt, man munkelt aber von rund 455 Euro pro Quadratmeter – selbstverständlich ohne die zusätzlich notwendige (Fern-)Steuerelektronik auf DALI-Basis. Bei der Maximaldimension von 30 qm wären das mindestens 13.650 Euro für bis zu 73.800 Lumen Lichtstrom. Die Zielgruppe ist demnach nicht im Vier-Zimmer-Privathaushalt, sondern beispielsweise in edlen Autohäusern, Restaurants, Hotels, Lobbys etc. zu finden.

Immerhin hält Philips den Bedarf an großflächigem, blendfreiem LED-Licht für so groß, dass sich im niederländischen Eindhoven neuerdings eine eigene „Philips Lighting“-Sparte namens „Large Luminous Surfaces“ („große leuchtende Oberflächen“) ausschließlich darum kümmert. Falls die Riesenteile dann auch ein Riesenerfolg werden, empfehle ich analog die Umbenennung der Finanzabteilung in „große leuchtende Augen“.

„OneSpace“ ist noch nicht das Optimum

Anspruchsvolle Lichtfreunde dürften bei der „OneSpace“-Lösung dennoch auf Verbesserungspotenzial pochen: Schließlich hat natürliches Licht einen erheblich höheren Farbwiedergabeindex von Ra 100, es ändert die Farbtemperatur im Lauf des Tages und es scheint durch’s Fenster nicht zweidimensional platt und statisch, sondern mit räumlicher Tiefe und wechselnden Einfallswinkeln.

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Hier setzt ein italienisches Universitäts-Spin-off-Unternehmen an. In Como entwickelte „CoeLux“ verschiedene Varianten von LED-„Fenstern“, die bis Jahresende marktreif sein sollen. Sie seien in der Lage, den Lichteindruck von Sonne und blauem Himmel zu reproduzieren und die Illusion eines unendlichen Ausblicks zu vermitteln. Erreicht wird das laut Projektvorstellung durch eine Kombination aus zahlreichen modernen LED-Chips und einer ausgefeilten Optik mit Streuelementen im Nanostrukturbereich von nur wenigen Millimetern Dicke. Technische Details, Preise oder Daten wurden mir auf Nachfrage bisher nicht mitgeteilt.

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Drei Varianten bieten die Italiener an: Als Oberlichter die „CoeLux 60“ (PR-Bild oben) mit einem „tropischen“, hellen, kühlen, kontrastreichen Licht und einem steilen Einfallswinkel von 60 Grad, sowie die „CoeLux 45“ mit mediterraner Anmutung, einem ausgewogenen Licht-/Schatten-Verhältnis und flacherem 45-Grad-Winkel. Für den Wandeinbau gedacht ist dagegen die „CoeLux 30“-Version mit wärmerer Farbtemperatur und flachem, seitlichem 30-Grad-Winkel.

Die Lichtfarben und -Charakteristiken der Modelle korrespondieren also mit den natürlichen Einflüssen der Atmosphäre bei verschiedenen Einfallswinkeln der Sonne – je tiefer sie über’m Horizont steht, desto gelb-rötlicher und diffuser sieht sie aus. Die Optikstruktur soll außerdem die räumliche Distanz zwischen dem wahrgenommenen Himmel und der Sonne simulieren. Da hier schon rund zehn Jahre Grundlagenforschung der Universität Insubria drin stecken und man sich prinzipielle Fortschritte in der Lichttechnologie verspricht, wird das Projekt im Rahmen des EU-Programms „Horizont 2020“ mit 2,5 Millionen Euro gefördert.

OLED-Technologie holt rapide auf

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Auch OLED-Panels eignen sich für „unsichtbare“ Beleuchtung – oben die neuen transmissiven Leuchtplättchen von Toshiba, unten rechts ein Vorserienexemplar der biegsamen, nur 0,2 mm dicken, farbsteuer- und dimmbaren Elemente des japanischen Joint-Venture-Unternehmens „MC Pioneer OLED Lighting„. (Fotos: W. Messer)

Pioneer-Curved-OLEDFast grenzenlos scheinen für die Tageslicht-Simulation auch die Möglichkeiten der leider noch recht teuren OLED-Technologie.

Sie wird immer effizienter, lichtstärker, flexibler und entwickelt ständig neue Talente: Inzwischen gibt es transparente, transmissive und transluzente Panels, die ganze Fensterflächen und Raumteiler ersetzen, in jeder Richtung biegsame Elemente, die beispielsweise an abgerundete Wände, Pfosten und Streben geklebt werden könnten, Leuchtflächen mit veränderbaren Farbtemperaturen – und dimmbar sind die meisten OLED-Panels mit ihren individuellen Treibern sowieso.

Im Segment des flächigen Kunstlichts kriegen die LED-Chips damit in den nächsten fünf Jahren eine ernsthafte Konkurrenz, weil sich die bisher noch sehr unterschiedlichen Lichtstrom-pro-Euro-Kosten vermutlich weitgehend angleichen werden.

Mit LED-Retrofits hat das nichts mehr zu tun

Was da alles bis 2015 an Halbleiterlichtlösungen auf uns zukommt, liegt ganz weit weg von den sattsam bekannten LED-Lampen, die wir immer noch in die alten Fassungen schrauben. Immerhin gibt’s ein paar Gemeinsamkeiten mit den auf der „Light + Building“ zu Dutzenden präsentierten farb- und fernsteuerbaren Retrofit-„Smart Bulbs“. Gute Tageslicht-Simulationen sollten nämlich ebenfalls nicht auf eine Farbtemperatur festgelegt sein, sondern den Großteil der natürlichen Lichtfarben-Spanne abdecken können – vom sehr „warmen“ Abendrot bis zur bläulich-„kalten“ Mittagssonne.

Für die Hardware solcher LED-Leuchten bedeutet das:

ubisys-d1Zusätzlich braucht es kompatible externe Hard- und Software, die manuelle und automatische Anpassungen von Helligkeit und Farbtemperatur erlauben. Hier hält sich der Aufwand in Grenzen, weil vorhandene Installationen inzwischen leicht nachgerüstet werden können.

Anbieter wie „ubisys“ haben sogar ultraflache, kompakte Hybrid-Steuergeräte (PR-Bild links), die noch unter die handelsüblichen Unterputzschalter in die Wandausschnitte passen, optional von diesen kontrolliert werden können, aber auch via ZigBee drahtlos fernsteuerbar sind.

Hybrid-„Gateways“ zur universellen Steuerung

Ähnliches hat auch Osram bei seinem gewerblichen „Lightify Pro“-System in petto; für die „Lightify“-Consumer-Version sind zumindest schon Schalter- und Steckdosenadapter marktreif. Die Grenzen zwischen Stromkabelnetz und Funknetzen verschwimmen und verschwinden dank solcher Hybridlösungen und „Gateways“.

Der Anwender kann seine Beleuchtung dann sowohl konventionell als auch drahtlos via Touchpad oder Smartphone bedienen. Timon Rupp ist bei Osram für „Lightify“ verantwortlich und prophezeite bei der „Light + Building“-Pressekonferenz:

„Die individuelle Ansteuerbarkeit des Lichts wird im Bürobereich genau so selbstverständlich werden wie jetzt schon der höhenverstellbare Schreibtisch.“

Die Konkurrenz bei Philips wollte dem nicht widersprechen und präsentierte kurz darauf ein komplexes Lichtsteuersystem auf Ethernet-Basis, das unter anderem genau das ermöglicht. Hier kommunizieren die Leuchtmittel allerdings auch noch in einem „Connected Lighting“-Netzwerk über eine Zentralsteuerung miteinander und liefern selbst – im „Nebenjob“ als Sensoren oder Kameras – weitere Daten.

Bedarfs- und zeitgesteuerte Automatik

Mit solchen zusätzlichen „Meldern“ sowie mit Verlaufsprogrammen ist eine dynamische Kontrolle über alle Tages- und Nachtzeiten sogar völlig automatisiert möglich – jeweils angepasst an die natürlichen Lichtverhältnisse draußen und die Nutzung oder personelle Belegung des Raums. Und das gilt nicht nur für das geschlossene Philips-System, sondern auch für die markenübergreifende, offene Osram-„Lightify“-Lösung. Über die grundlegenden Ideen und erste Praxisversuche hatte ich bereits im Herbst 2012 ausführlich geschrieben; zu den positiven chronobiologischen Auswirkungen steht beispielsweise was in diesem Beitrag.

Durch eine Umrüstung der herkömmliche Beleuchtung auf solche ausgefeilten Systeme hätte man vor allem im Profibereich zwei große Vorteile: Eine enorme Stromersparnis durch die effiziente und flexibel steuerbare LED-Technik sowie einen höheren Arbeits- und Lichtkomfort. Hier müssen die Mitarbeiter eben nicht mehr alle paar Minuten aufstehen, Schalter ein- und ausknipsen oder Dimmer nachregeln, nur weil sich draußen gerade eine Wolke vor die Sonne schiebt oder sich der natürliche Lichteinfall aus anderen Gründen rapide ändert.

Sichtbare Lichtquellen ergänzen die „unsichtbaren“

Philips-3D-TischleuchteIm Idealfall würde genau das von den Anbietern versprochene Ergebnis erreicht: Die ohnehin kaum sichtbaren, weitgehend in die Architektur integrierten künstlichen Leuchtmittel der Zukunft entziehen sich allmählich komplett unserer Wahrnehmung – subjektiv registrieren wir nur noch ein quellenunabhängiges, bedarfsgerechtes Licht im Raum.

Ganz verschwinden werden die offensichtlichen Lichtquellen natürlich auch in Zukunft nicht. Sie sind dann aber primär Designobjekte zur Verschönerung des Ambientes (im Bild rechts eine der neuen Philips-„hue“-Tischleuchten aus dem 3D-Drucker, Foto: W. Messer), nicht nur schnöde Helligkeits-Lieferanten wie bisher – und selbstverständlich sind sie genau so vernetzt, fern- und farbsteuerbar wie die „unsichtbare“ Tageslicht-Simulation.

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3 Gedanken zu „„Unsichtbare“ Tageslicht-Simulation: Der große LED-Zukunfts-Trend?

  1. Ist diffuses, scheinbar quellenfreies Licht wirklich das Optimum? Gerade wenn es um Tageslichtsimulation geht, sollte nicht unerwähnt bleiben, dass gerade diffuses Tageslicht am ehesten mit bedecktem Himmel und trübem Wetter assoziiert wird, während Sonnenschein gerade durch die Schlagschatten seine optische Wirkung erhält.

    Für den Arbeitsplatz mag diffuses Licht optimal sein, da Schatten hier eher stören (im Freien geht man daher wenn möglich in den Schatten, benutzt Sonnenschirme, Zelte usw. oder nimmt es, etwa als Dachdecker, halt in Kauf). Aber zuhause oder an geselligen Orten wie Restaurants sind es gerade Punktlichtquellen und ihre Reflektionen an glänzenden Oberflächen (z.B. Glas- oder Metallgegenstände), die ein gewisses Ambiente schaffen, zunächst mal sogar unabhängig von Lichtfarbe und Farbwiedergabe (die kommen natürlich noch hinzu).

    Eine gute Heimlichtanlage wird daher sichtbare Leuchten nicht nur als bloße Dekoration, sondern auch für eine gewisse direkte Lichtkomponente nutzen. Das können natürlich auch Spots sein.

    Nebenbei musste ich noch ein wenig schmunzeln über die Formulierung

    „vom sehr ‚warmen‘ Abendrot bis zur bläulich-‚kalten‘ Mittagssonne“

    , nachdem ich heute mit Kollegen auf der Terrasse unserer Kantine unter der angenehm warmen Mittagssonne unter einem frühlinghaft-warmen blauen, wenngleich leicht dunstigem Himmel zu Mittag speisen durfte 😉

  2. Ich muss meinem Vorredner zustimmen: Für mich ist eine „leuchtende Decke“ kein Ersatz für die altbekannten Leuchten, die man ja gerne mit LED bestücken kann.
    Bei einer fehlenden konkreten Leuchte im Zimmer und nur einem diffusen, leuchtenden Deckenelement käme ich mir vor wie im Shoppingcenter oder in einer Fabrikhalle.
    Merke: Der Privatmensch ist schon immer Leuchten gewohnt und will das auch weiterhin haben. Nur eben mit LED/Sparlampen drin.

  3. Logisch, bisher zielen die Anbieter solcher Simulationen eher auf’s professionelle Segment oder High-End-Privatarchitektur. Für den „normalen“ Privathaushalt wird das jedoch zukünftig nicht ganz ohne Einfluss bleiben und irgendwann auf eine Kombination aus flächigem und Akzent-Licht herauslaufen.

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