Intelligentes Licht im Büro

Büroraum: Zur Steuerung der Beleuchtung kombinieren viele Sensoren am Markt die Bewegungserfassung mit einer Lichtmessung. Foto: Imagewell10/Fotolia

Fast jedem ist das schon mal passiert: Die Suche nach dem Lichtschalter im dunklen Büro erweist sich mit dicken Aktenordnern in der linken und der heißen Kaffeetasse in der rechten Hand als „gefährliches“ Abenteuer. Abhilfe schaffen Bewegungsmelder – wenn man sie denn richtig einsetzt.

Studien aus seriöser Quelle wollen herausgefunden haben, dass die Zufriedenheit von Nutzern einer Beleuchtungsanlage mit zunehmender Funktionalität eher ab- als zunimmt. Funktional bedeutet in diesem Zusammenhang präsenzgesteuertes Licht und vielleicht obendrauf eine tageslichtabhängige Helligkeitsregelung. Wie kann das sein? Wie angenehm wäre es doch, seinen Knochen schmerzhafte Begegnungen beim Herumschlingern in dunklen Ecken zu ersparen. Die Antwort umfasst mehrere Facetten: technische wie menschliche.

Licht ist so ziemlich das Letzte, womit sich der gewöhnliche Büromensch befassen will. Es hat da zu sein, wenn man es braucht. Die einzige bewusste Anstrengung dafür darf den Hieb auf den Lichtschalter an der Tür nicht übersteigen. Irritation gibt es immer dann, wenn diese unterschwellige Erwartungshaltung hintergangen wird. Eine Lichtregelung mit Präsenzerfassung und tageslichtabhängiger Helligkeit bietet reichlich Gelegenheit dazu.

Toiletten in Zweckgebäuden sind meistens innenliegende, fensterlose Räume, die in jedem Fall künstlich beleuchtet werden müssen. Eine Bewegungssteuerung dafür ist weitgehend Standard und hat uns mittlerweile dazu erzogen, nach dem Eintreten geduldig die Schrecksekunde abzuwarten, bis das Licht endlich angeht. Und trotzdem suchen wir sofort hektisch nach dem Lichtschalter, wenn es doch einen Tick länger dauert.

Das muss dann nicht unbedingt Schuld der Technik sein. Gar nicht selten funktioniert eigentlich alles einwandfrei, nur ist es ungeschickt eingebaut. Ein Klassiker ist der Bewegungssensor, dem die aufschwingende Tür den Blick auf die eintretende Person versperrt, sodass er schlicht nicht reagieren kann, weil er in dem Moment niemanden sieht.

Außerdem müssen der Sensor und seine Funktionsweise passend zur Aufgabe gewählt sein. Das meistverbreitete Prinzip arbeitet mit Wärmestrahlung. Unter einer aus vielen Linsen bestehenden Kugelkalotte registriert ein unterteilter Infrarotsensor, wenn sich eine Wärmequelle von einem Sensorsegment ins nächste bewegt.

Sensoren mit Radarblick

Das funktioniert bei Bewegungen quer zur Sensorblickrichtung sehr zuverlässig, bei solchen auf den Sensor zu oder von ihm weg eher nicht. Für lange Flure empfiehlt sich dieses Prinzip also weniger, hierfür sind Sensoren, die zum Beispiel nach dem Radarprinzip arbeiten, die bessere Wahl.

Die Empfindlichkeit des Sensors sollte ebenfalls stimmen. Die begriffliche Unterscheidung zwischen Bewegungs- und Präsenzmeldern macht es deutlich: Zur Erfassung von Verkehrsflächen mit hin- und hereilenden Menschen genügt eine geringere Empfindlichkeit als im Büro, dessen Insasse auch beim stillen Grübeln nicht plötzlich im Dunkeln sitzen möchte.

Viele Sensoren am Markt kombinieren die Bewegungserfassung mit einer Lichtmessung, was zusätzlich eine tageslichtabhängige Helligkeitsregelung erlaubt. Der Grundgedanke ist, dass vorzugsweise das Tageslicht für ein normgerechtes Beleuchtungsniveau sorgt und das Kunstlicht nur bei Bedarf ergänzend hinzutritt. Zwei verschiedene Methoden gibt es, diesen Kunstlichtanteil zu bestimmen:

Beim nächstliegenden Verfahren wird die tatsächliche Beleuchtungssituation gemessen. Der Lichtsensor an der Decke schaut auf die Fläche herab, die die von ihm geregelten Leuchten erhellen. Wird es ihm zu dunkel, regelt er den Lichtstrom hoch, kommt die Sonne hinter den Wolken hervor, geht es entsprechend wieder herunter. Die erste Schwierigkeit ist, solch eine Fläche zu finden, deren Lichtverhältnisse repräsentativ für den ganzen Raum sind. Außerdem misst der Sensor nicht die Beleuchtungsstärke auf der Nutzfläche selbst, sondern das von ihr reflektierte Licht. Ein schwarzer Aktenordner auf dem hellen Tisch hat dann den selben Effekt wie eine vorüberziehende Wolke, das Licht regelt scheinbar unmotiviert hoch.

Der Kollege im strahlend weißen Hemd sorgt dagegen für Finsternis, wenn er in den Erfassungsbereich des Sensors gerät. Obwohl das System völlig einwandfrei arbeitet, wirkt es doch auf den Nutzer, als führe es ein unkontrollierbares Eigenleben.

Daher verzichtet das zweite Verfahren auf die direkte Messung und holt sich die Information über die Außenhelligkeit durch einen Blick seitwärts aus dem Fenster, in aufwendigeren Varianten auch durch einen sinnvollen Sonnenmesskopf auf dem Dach des Gebäudes. Die Helligkeit der Leuchten wird dann rechnerisch daraus abgeleitet. Das erfordert aber entsprechende Sorgfalt und Sachkenntnis bei der Parametrierung der Anlage. Erfahrungsgemäß rentiert sich diese Helligkeitsregelung nur für Arbeitsplätze in unmittelbarer Fensternähe. Und auch dann sollte eigentlich nicht versucht werden, das letzte Quentchen Energieeinsparung herauszukitzeln.

Die Helligkeitsschwankungen dürfen nur langsam erfolgen, auch wenn dann nicht bei jeder kurzfristigen Aufheiterung der volle Einspareffekt mitgenommen wird. Womöglich wird sonst die Hektik bestraft: Es hat schon Fälle gegeben, in denen ein gezielt platziertes Kaugummi dem Sensor ewige Nacht und den Nutzern eine ruhige, dauerhafte Beleuchtung beschert hat.

Markus Gehnen

Der Autor
Prof. Dr.-Ing. Markus Gehnen lehrt Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Fachhochschule Georg Agricola für Rohstoff, Energie und Umwelt in Bochum