Gute Planung überstrahlt alles

Um eine anspruchsvolle Beleuchtung im Bad zu erreichen, sollen zu Beginn dieser Artikelserie zum einen noch einmal kurz die Grundlagen der Lichttechnik und der Lichtplanung ins Gedächtnis gerufen werden, um dann anhand von realen und fiktionalen bzw. virtuellen Badkonzepten konkret aufzuzeigen, mit welchen Leuchten (Downlights, LEDs, LED-Bänder, Wandleuchten, Nischenleuchten u. a.) man verschiedene Badmilieus beleuchten kann. Erst durch eine gute Beleuchtung werden Badezimmer, die sorgfältig ausgewählten Fliesen, die Chromarmaturen und das Interieur gut sichtbar. Das ist im Grunde für jedes geplante Bad von großer Bedeutung, denn der Großteil der Wahrnehmung des Menschen wird durch das Auge erfasst, entsprechend wichtig ist eine gute und professionelle Lichtplanung und Beleuchtung.

Lichttechnische Grundlagen

Bevor wir jedoch mit der Planung eines Badezimmers beginnen, sollen an dieser Stelle noch einmal kurz die zwei wichtigsten lichttechnischen Grundgrößen Lichtstrom (Lumen) und Beleuchtungsstärke (Lux) im Schnelldurchgang erklärt werden.

Lichtstrom phi

Um professionell planen zu können, muss man wissen, wie viel sichtbares Licht aus einer Lichtquelle (Halogenglühlampe, Energiesparlampe, LED u. a.) herauskommt, d. h. wie viel Lumen eine Lichtquelle ausstrahlt. Dies wird durch den lichttechnischen Begriff Lichtstrom mit der Einheit (Lumen, lm) definiert. Der Lichtstrom ist sozusagen die Lichtleistung einer Lichtquelle. Übersetzt auf einen Pkw würde man sagen: So viel PS besitzt das Auto.

Mehrere Einflussfaktoren

Jede Lichtquelle liefert unterschiedliche Lichtströme. Das bedeutet, bei der Lichtplanung ist nicht mehr nur die Wattzahl interessant, sondern vor allem die Lumenzahl. Es bestimmen also immer mehrere Leistungsfaktoren die Qualität. Zum Beispiel liefert eine 12-V-Halogenglühlampe mit 35 Watt, 36 Grad Ausstrahlwinkel bei einer Farbtemperatur von 3000 K einen Lichtstrom von 620 Lumen. Im Vergleich dazu hat eine 230-V-(Hochvolt-)Halogenglühlampe mit 30 W, mit 2800 K Farbtemperatur und 30 Grad Abstrahlwinkel gerade einmal einen Lichtstrom von 200 lm. Im Vergleich dazu eine 12-V-LED-Retrofitlampe mit 3,5 W, einer Farbtemperatur von 2700 K und einem 36-Grad-Ausstrahlwinkel: Diese 3,5-W-LED-Lichtquelle liefert einen Lichtstrom von 210 lm. Wie diese Beispiele zeigen, sagt die Wattangabe einer Lichtquelle nicht viel über den ausgestrahlten Lichtstrom aus.

Ausstrahlwinkel

Neben dem Lumenpaket ist natürlich bei Downlights auch der Ausstrahlwinkel in Grad wichtig und bei der Planung zu berücksichtigen. Die Lichtprofis nennen so etwas auch Lichtstärkeverteilungskurve (LVK). Sie ist auf den Verpackungen oder in der Beschreibung als zweidimensionale Lichtverteilung dargestellt. Es gibt eine Vielzahl von Ausstrahlwinkeln. Die klassischen Ausstrahlwinkel sind 36 Grad und 60 Grad.

Farbtemperatur bzw. Lichtfarbe

Wie schon erwähnt, gibt es auch Unterschiede in der Farbtemperatur. Die Farbtemperatur kennzeichnet die Lichtfarbe einer Lichtquelle (eher rötlich, eher bläulich etc.). Damit kann man den Lichteindruck von verschiedenen Lichtquellen charakterisieren und das unterschiedlich farbige Aussehen eindeutig definieren. Die Farbtemperatur wird in Kelvin (K) angegeben. Die Kelvin-Temperaturskala beginnt beim absoluten Nullpunkt, der tiefsten Temperatur, die es gibt (–273 °C = 0 Kelvin). Je geringer die Farbtemperatur, desto rötlicher ist die Lichtfarbe. Eine Glühlampe besitzt z. B. eine Farbtemperatur von 2800 K, eine Halogenglühlampe hat eine Farbtemperatur von rund 3000 K.

Konverter/Trafo

Um die 12-V-Halogenlampen an einer 230-V-Leitung betreiben zu können, benötigt man entsprechende Vorschaltgeräte. Im Anwendungsbereich Halogenlampen gibt es da eine Vielzahl. Man muss allerdings beachten, dass der Konverter mindestens die Gesamtwattage aller angeschlossenen Halogenlampen auch betreiben kann. Entsprechend sinnvoll ist es, etwas Reserve einzuplanen. Will man auf Nummer sicher gehen, sind die Vorschaltgeräte Optotronic von Osram recht gut. Bei 230-V-Halogenlampen sind keine Vorschaltgeräte notwendig. Leuchtmittel sind direkt an 230 V betreibbar. Manche LEDs benötigen ebenfalls einen Konverter, manche nicht. Hier sollten Planer ebenfalls schauen, welche Spannung bzw. welche Stromstärken ausgelegt sind. Sollen die LEDs gedimmt werden, müssen einerseits die LEDs dimmbar sein, zum anderen benötigt man eigene LED-Treiber. Achtung: Einfach die 12-V-Halogenlampen auszutauschen und durch LEDs zu ersetzen, geht meistens schief. Die LEDs benötigen deutlich weniger Energie, aus diesem Grund verfügt der bisher eingesetzte Konverter über „keine Grundlast“, die LED-Lampen würden eventuell flackern oder gar nicht funktionieren. Deshalb gilt: Beim Ersatz von Halogen durch LEDs muss auch der Konverter getauscht werden.

Beleuchtungsstärke E

Die Beleuchtungsstärke ist ein Maß für das auf eine Fläche auftreffende Licht bzw. den Lichtstrom. Die Einheit der Beleuchtungsstärke ist Lux (lx). Wichtig ist: Dieser Wert sagt nicht viel über die Helligkeit eines Raumes aus, sondern nur darüber, wie viel Lichtstrom, also wie viel Lumen, auf eine Fläche auftrifft. Trotzdem wird dieser Wert sehr gerne in der Lichtplanung verwendet. Gemessen wird die Beleuchtungsstärke mit einem Beleuchtungsstärkemessgerät, auch Luxmeter genannt.

Lichttechnische Berechnung eines Badezimmers

Um das Grundlicht zu planen (Kategorie „Licht zum Sehen“, siehe Kasten), benötigt man aus lichttechnischer Sicht den Lichtstrom, den eine Lichtquelle ausgibt, und die Reflexionseigenschaften der Materialien, um damit eine zu erwartende oder vorgegebene Beleuchtungsstärke zu berechnen. In den DIN-Normen (DIN EN 12464-1) stehen für sehr viele Räume Mindestwerte von Beleuchtungsstärken, die eingehalten werden müssen. Für private Räume – insbesondere für private Badezimmer – gibt es keine DIN-Empfehlungen und damit auch keine Mindestfestlegungen.

Um trotzdem einen Anhaltspunkt für eine gute Lichtplanung zu erhalten, schlage ich seit mehreren Jahren in Seminaren und bei Vorträgen folgende Grundwerte vor:

• klassische Beleuchtung: 200 lx horizontal
• gehobene Beleuchtung: 300 lx horizontal
• komfortable Beleuchtung: 500 lx horizontal

Das bedeutet, wenn ein klassisches Badezimmer (klassisch bedeutet dabei, ein normales Badezimmer mit üblicher Größe und Einrichtung) nach dem Prinzip von Richard Kelly beleuchtet werden soll (siehe Kasten „Grundlagen der Lichtplanung“), so sollte im Mittel in diesem Badezimmer eine Beleuchtungsstärke von 200 lx vorhanden sein. Dieser Wert gilt für die Nachtsituation, also ohne Tageslicht. Diese 200 lx sind definiert in einer Höhe von 75 cm über dem Boden, als horizontale Beleuchtungsstärke. An diesen empfohlenen Werten von 200 lx, 300 lx bzw. 500 lx muss man nicht exakt festhalten. Es sind Richtwerte, die im Mittel in einem Badezimmer erreicht werden sollten.

Besitzt das Bad eine moderne Inneneinrichtung und ist es hell eingerichtet, so schlage ich als Grundwert eine horizontale Beleuchtungsstärke von 300 lx vor (gehobene Beleuchtung). Dies ist ein Wert, den heutige moderne Badezimmer auf jeden Fall haben sollten. Ist ein Bad sehr komfortabel und großzügig eingerichtet, wie z. B. in Hotels mit 4 oder 5 Sternen oder großzügige private Badezimmer, dann sollten diese Räume im Mittel einen Beleuchtungsstärkewert von 500 lx erreichen.

Berechnung von Lux und Lumen

Um für ein Badezimmer die entsprechende Anzahl von Leuchten und Leuchtmitteln zu berechnen, soll an dieser Stelle eine Überschlagsformel verwendet werden, die zwar noch große Toleranzen besitzt, aber doch wenigstens einen Überblick verschafft. Für die Überschlagsformel genügen die Begriffe Lux und Lumen sowie die Raumgröße. Die Raumhöhe wird in diesem Fall nicht berücksichtigt, auch nicht die Materialeigenschaften der Oberflächen. Dafür gibt es Korrekturfaktoren oder Erfahrungswerte.

Um in einem Raum mit einer Grundfläche A (m²) eine gleichmäßige horizontale Grundbeleuchtungsstärke zu errechnen, kann man folgende Überschlagsformel anwenden:

• E =  / A

E = Beleuchtungsstärke (Lux, lx)

= Lichtstrom (Lumen, lm)

A = beleuchtete Fläche (m²) in 75 cm Höhe

Will man wissen, wie viel Gesamtlumen die Lichtquellen haben sollen, dann kann man die Formel auch umstellen, abhängig von der gewählten Beleuchtungsstärke (200 lx, 300 lx oder 500 lx), die der Raum haben soll. Dann gilt:

• = E x A

Lichtstrom phi (lumen) = Beleuchtungsstärke E (lux) x Fläche A (m²)

Muss man für ein fiktives Bad mit einer Grundfläche von 13,4 m² (4,2 m x 3,2 m) die notwendige Anzahl an Downlights berechnen, so benötigt man für eine gleichmäßige Grundbeleuchtungsstärke von 300 lx horizontal in 75 cm Höhe laut Überschlagsformel einen Gesamtlichtstrom von 4020 lumen (300 lx x 13,4 m² = 4020 lm). Je nach ausgewähltem Typ (12-V-Halogen mit 35 W oder 230-V-Halogen mit 30 W oder 12-V-LED-Retrofit mit 3,5 W) werden unterschiedlich viele Downlights benötigt:

• bei 12-V-Halogen mit 35 W und 630 lm ca. sechs bis sieben
• bei 230-V-Halogen mit 30 W und 200 lm ca. 20
• bei 12-V-LED-Retrofit mit 3,5 W und 210 lm ca. 19

Für die Anwendung dieser Überschlagsformel gilt allerdings Folgendes:

• Die Werte gelten alle nur für das nackte Leuchtmittel (also ohne Glasabdeckung).
• Die Formel gilt nur für normale Raumhöhen.
• Die Formel gilt nur für helle, weiße Raumflächen.
• Die Formel gilt nur für Leuchten bzw. Leuchtmittel, die nach unten strahlen.

Das richtige Licht im Bad

So weit die theoretischen Grundlagen. Im nächsten Schritt schauen wir uns das ganz konkrete Vorgehen bei der Planung an. Denn im Badezimmer beginnt und endet der Tag des Menschen. Das bedeutet, die Ausstrahlung des Badezimmers trägt entscheidend zum Wohlbefinden des Menschen bei. Mit neuen Lichtquellen wie LEDs sind heutzutage sehr viele Dinge umsetzbar und möglich. Trotzdem schauen wir uns natürlich auch die klassischen Leuchtmittel/Lampen wie Halogenlampen und Leuchtstofflampen/Energiesparlampen an.

Lichtplanung für Licht zum Sehen

Aus dem bereits erwähnten fiktiven Bad mit der berechneten Anzahl von Downlights kann jetzt ein erstes Lichtkonzept erstellt werden. Eingesetzt werden soll in dem Raum die Variante 12-V-Halogenlampe mit 35 W und 36 Grad Ausstrahlwinkel. Man könnte die aus der Überschlagsformel errechneten sechs bzw. sieben Downlights jetzt gleichmäßig verteilen. Da sechs Downlights zu wenig sind und sieben keine ästhetische Verteilung ermöglichen, empfehle ich neun Downlights. Diese können gleichmäßig im Raum verteilt werden, was aber zu einem Problem führen würde. Gerade dort, wo jemand vor dem Waschtisch steht, wirft das Licht aus diesem zwischen den Waschtischen befindlichen Downlight Schlagschatten ins Gesicht. Aus diesem Grund wird dieses Downlight dort weggelassen und dafür über der Badewanne ein zusätzliches Downlight eingefügt.

Die anderen Downlights werden mittig zur Tür und mehr oder weniger mittig zur Toilette platziert. Falls jemand diese Anordnung zu klassisch findet, kann man gerne jeweils zwei Downlights zusammenfügen bzw. sehr nahe nebeneinander platzieren, um ein harmonisches Gesamtbild zu erzeugen. Ergebnis: Das Bad wird trotz der eng zusammenliegenden Downlights gut beleuchtet.

Mit der gleichmäßigen Verteilung der Downlights erhält man im Mittel Beleuchtungsstärkewerte von rund 300 lx. In dem Raum wurden sehr helle Fliesen und Materialien verwendet, sodass der Lux-Wert durch die Reflexionen entsprechend hoch ist. Verwendet man sehr dunkle Materialien im Bad, sollte man mindestens den Faktor 1,5 auf die notwendigen Downlights berücksichtigen, bzw. entsprechende Leuchtmittel auswählen, die mehr Lumenoutput haben (dazu später mehr).

Einfluss der Deckenhöhe

In diesem Fall wurde eine Deckenhöhe von 2,40 m angenommen. Hat man eine Altbausanierung mit niedrigen Decken, z. B. nur von 2 m Höhe, so erhält man ca. 15 % mehr Licht im Raum, entsprechend könnte man das Lumenpaket verringern. Würde die Deckenhöhe dagegen z. B. 2,80 m betragen, so müsste man 15 % mehr Licht einplanen.

Einfluss der Materialien

In der Lichtberechnung wurden Materialien (Fliesen und Wandstruktur) gewählt, die sehr hell sind bzw. einen hohen Reflexionsgrad besitzen. Wählt man dunkle Materialien, Fliesen oder Sanitärmöbel, so wird das Licht durch diese Materialien geschluckt bzw. kaum reflektiert, sodass insgesamt ca. 30 % weniger Licht auf die angenommene Messhöhe von 75 cm fällt. Ein Vorschlag: Da Räume mit dunklem Material wahrnehmungspsychologisch sogar noch dunkler erscheinen als physikalisch berechnet, sollte man die eingeplante Lichtmenge um ca. 50 % erhöhen.

Zusammenfassen von Downlights

Bisher wurden in den vorgestellten Badezimmern immer die Downlights einzeln platziert. Es besteht aber auch die Möglichkeit, aus Gründen der Harmonie zwei Downlights dicht an dicht zu setzen.

Neben der Möglichkeit, mit Downlights das Badezimmer zu beleuchten, sollte die Deckenleuchte nicht vergessen werden. Es gibt in der Zwischenzeit formschöne Deckenleuchten, mit denen man das Grundlicht (also das „Licht zum Sehen“) sehr gut umsetzen kann. Aber dabei ist immer darauf zu achten, dass auch genügend Licht, d. h. Lumen aus den Deckenleuchten kommt.

Grundlagen der Lichtplanung

Um ein Badezimmer lichttechnisch zu planen, eignen sich die Lichtgestaltungsregeln von Richard Kelly (ein Lichtdesigner aus den USA) am besten. Diese Grundprinzipien gelten nicht nur für das Badezimmer zu Hause. Nach seinen Regeln kann man Hotels durchplanen und sogar TV-Shows in Szene setzen.

Richard Kelly (1910 – 1977) ging es bei der Lichtplanung und der Lichtgestaltung immer um die einzelnen Qualitäten des Lichts. Dafür hat er drei Qualitätsstufen definiert:

• Licht zum Sehen (ambient luminescence)
• Licht zum Hinsehen (focal glow)
• Licht zum Ansehen (play of brilliants)

Mit diesem dreistufigen Konzept kann man aus der Vielzahl von Leuchten und Lichtquellen eine gute Lichtplanung für Badezimmer umsetzen.

Licht zum Sehen (ambient luminescence)

Bei der ersten Stufe (Licht zum Sehen) muss eine Grundbeleuchtung im Badezimmer zur Verfügung gestellt werden. Diese Beleuchtung dient zur Wahrnehmung des Raumes und auch des Interieurs. Das ist die klassische Beleuchtung, die die meisten kennen und auch im Badezimmer umsetzen. Entweder mit Downlights in der Decke, gleichmäßig verteilt, als indirekt strahlende Lichtdecke oder als klassische Deckenleuchte mitten im Raum. Mit diesem „Licht zum Sehen“ soll, ja muss der Raum hell genug beleuchtet sein. Man erkennt auf einen Blick die wichtigsten Dinge.

Licht zum Hinsehen (focal glow)

Dieses Licht geht über die Grundbeleuchtung hinaus und berücksichtigt die Bedürfnisse des wahrnehmenden Menschen in der jeweiligen Umgebung. Durch „Licht zum Hinsehen“ (focal glow) werden gezielt bestimmte Informationen aus der Allgemeinbeleuchtung herausgehoben; bedeutsame Bereiche werden betont, während Unwichtiges zurücktritt. Anders als bei einer gleichmäßigen Beleuchtung (Licht zum Sehen) wird die visuelle Umgebung strukturiert. Dieses Licht zum Hinsehen ist meist punktuell und sollte mindestens doppelt so hell sein wie das „Licht zum Sehen“.

Licht zum Ansehen (play of brilliants)

Dieses Licht berücksichtigt die Tatsache, dass Licht nicht nur Objekte beleuchtet und Informationen hervorhebt, sondern selbst zum Objekt der Betrachtung und zur Informationsquelle werden kann. In dieser Funktion trägt das Licht selbst zur ästhetischen Wirkung einer Umgebung bei. Hierbei ist der englische Ausdruck „play of brilliants“ deutlich aussagekräftiger als die deutsche Übersetzung. Die Wirkung entfaltet zum Beispiel ein Badezimmer mit einer hinter der Badewanne installierten Beleuchtung aus drei abgependelten formschönen Leuchten des Typs Falling Up (s. Bilder auf Seite 18). Durch die Vielzahl der Leuchten und der relativ punktuellen Austrittsflächen erzeugt diese Beleuchtung eine gewisse Brillanz, die dem Qualitätsanspruch von Richard Kelly in Richtung „Licht zum Ansehen“ gerecht wird. Es muss ein Licht sein, das eher punktuell erscheint, das relativ klein sein soll, eine hohe Lichtintensität besitzt und auch mehrere Lichtpunkte umfasst. Der Idealfall wäre der Kronleuchter oder der Sternenhimmel.

Ausblick

Im nächsten SBZ-Artikel in der Ausgabe 18 werden im Schwerpunkt Badwelt Beispiele für die Kategorie „Licht zum Hinsehen“ aufgezeigt sowie die Möglichkeiten und die Besonderheiten von LED-Bändern. Dabei sollen auch innenliegende Gäste-WCs und Bäder mit Dachschrägen behandelt werden.

Kommende Neuheiten in der Lichttechnik

Farbtemperatur in Tageslichtqualität

Anfang des Jahres fand in Frankfurt die Light & Building statt, die größte Lichtmesse weltweit. Alle zwei Jahre trifft sich die Lichtbranche in Frankfurt und zeigt Neuheiten und Weiterentwicklungen. Es gab in diesem Jahr drei Schwerpunkte. Der eine lief unter der Bezeichnung „tuneable white“. Es handelt sich um die Möglichkeit, dass LEDs in ihrer Farbtemperatur geändert werden. Das ist zwar nicht wirklich neu, aber jetzt marktreif und lieferbar. Meist besteht die Option, die Farbtemperatur im Bereich von 2700 K bis 6500 K zu regeln und damit das Licht entsprechend der Tageszeit anzupassen. Dabei spielen allerdings auch individuelle Vorlieben eine Rolle. Dies ist durch LEDs und der heutigen Steuerungstechnik kein Problem mehr. Für den Badbereich ist „tuneable white“ hervorragend geeignet, da damit am Morgen ein frisches, aktives, helles Licht erzeugt werden kann, während man am Abend zum Relaxen ein warmes, angenehmes Licht wählen kann.

Echten Kerzenlicht-Effekt erreichen

Die zweite Neuerung betrifft auch den Bereich der Farbtemperaturänderung und wird mit dem Begriff „warm dimming“ oder „dim2warm“ bezeichnet. Das bedeutet, man versucht den LED-Leuchtmitteln die Eigenschaft von Glühlampen zu geben, die beim Dimmen wärmer bzw. rötlicher werden. Das passiert im Moment bei der Dimmung von LEDs nicht, da wird nur weniger Licht produziert. Durch eine technisch aufwendige Steuerung werden jetzt also LEDs beim Dimmen wärmer, bis hin zu Farbtemperaturen von unter 2000 K. Zum Vergleich: Das reicht hinein in den Bereich von Wachskerzen (1857 K). Ein sehr schöner Effekt, gerade abends zum Relaxen in der Badewanne.

Leuchten reagieren vernetzt

Der dritte Trend geht in Richtung Schwarmintelligenz. Die Leuchten im Raum (vor allem in Bürogebäuden, aber auch auf Parkplätzen u. a.) ändern sich bzw. passen sich an, wenn an einer Stelle das Licht eingeschaltet wird oder eine Person den (Groß-)Raum betritt. Dieses Wissen wird per Funk oder per Kabel an die umliegenden Leuchten gemeldet, die dann auf z. B. 10 % der Lichtleistung gehen.

Dr. Roland Greule ist Professor für Beleuchtungs- und Lichttechnik an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg. Er leitet das Competence Center Mensch und Medien an der HAW-Hamburg und ist Geschäftsführer des Lichtplanungsbüros Greule in Henstedt-Ulzburg. www.haw-hamburg.de E-Mail: greule@mt.haw-hamburg.de