Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/wissenschaft-schadet-led-licht-unseren-augen-1905-140966.html    Veröffentlicht: 23.05.2019 12:00    Kurz-URL: https://glm.io/140966

Wissenschaft

Schadet LED-Licht unseren Augen?

Die LED-Angst geht um unter Anthroposophen und Lichtbiologen, aber auch in manchen Medien heißt es: Vorsicht, das blaue Licht der Leuchtdioden schadet unseren Augen! Wissenschaftlich fundierte Belege dafür gibt es nicht.

LED-Licht unterscheidet sich grundlegend vom Licht traditioneller Glüh- und Halogenlampen. Es kombiniert verschiedene Farbspitzen zu einem weiß erscheinenden Kunstlicht und ist weniger breitbandig als ein Glühfaden oder das Sonnenlicht. Deshalb steht diese relativ neue Beleuchtungstechnik bei Skeptikern unter Verdacht, durch hohe Blauanteile die Netzhaut zu schädigen, einen schlechten Einfluss auf die Lernerfolge und Kreativität von Schülern zu haben und noch ungewisse, negative Langzeitfolgen zu haben. Doch woher kommen diese Befürchtungen, die sich bei genauerer Betrachtung als weitgehend grundlos herausstellen?

Wurzel allen Übels sollen gezüchtete (dotierte) Halbleiterkristalle aus Galliumnitrid oder Indiumgalliumnitrid sein, die bei Anlegen einer Spannung blau leuchten. Sie sind die Grundbausteine dessen, was wir heute als LED-Beleuchtung kennen. Solo und unbearbeitet taugen diese Leuchtdioden nicht als Alltags-Lichtquellen. Es müssen mindestens zwei weitere Halbleitersorten dazukommen - grün und rot leuchtend, um in ausgewogener Mischung mit dem Blau weißes Licht zu produzieren.

Weitaus verbreiteter ist in der Beleuchtungsindustrie jedoch der Trick, den blauen Kristallen ein Hütchen aus gelb bis orange eingefärbtem Epoxidharz oder Silikon überzustülpen. Das nennt sich fachlich korrekt Lumineszenz-Konversion und umgangssprachlich Phosphor-Leuchtschicht, obwohl es nichts mit selbstleuchtendem Phosphor zu tun hat. Es addiert lediglich zum ursprünglichen Blau weitere Farben, die in der Summe den optischen Eindruck von kalt- bis warmweißem Licht vermitteln - je nach Zusammensetzung des Globe Top.

Das Ergebnis kann herkömmlichen Glüh- und Halogenlampen täuschend ähnlich sehen, hat aber ein deutlich anderes Spektrum. Glühfäden beginnen ihre Leuchtarbeit nämlich schon im unsichtbaren Ultraviolettbereich, steigern sich allmählich über sichtbares Violett, Blau, Grün, Gelb und Rot bis weit hinein ins Infrarot. Letzteres können wir zwar nicht sehen, aber spüren: als Wärmestrahlung, wofür traditionelles Kunstlicht zwischen 90 und 95 Prozent der eingesetzten Energie verschwendet. Der kümmerliche Rest ist das, was in sichtbares Licht umgesetzt wird.

Weiß leuchtende LED-Chips für den Hausgebrauch beschränken sich bei ihrer Leuchtarbeit hingegen fast ausschließlich auf den sichtbaren Teil des Wellenlängenspektrums und haben hier einen Wirkungsgrad von 30 bis 40 Prozent. Ihr Farbspektrum ist jedoch keine bei Violett beginnende, gleichmäßig ansteigende Kurve, sondern eine Hügellandschaft mit mehr oder weniger ausgeprägten Gipfeln und Tälern. Häufig findet man die erste Spitze bei circa 450 Nanometern (Blau) und die zweite bei etwa 620 Nanometern (Orange).

Das Verhältnis dieser beiden Gipfel ist entscheidend für die in Kelvin (K) bezifferte Farbtemperatur einer LED. Dominiert Blau, erscheint das Licht kaltweiß (mehr als 5.500 K). Überragt Gelb-Orange alles andere, sprechen wir von warmweiß (unter 3.300 K). Dazwischen ist jede Abstufung machbar, die dann Neutralweiß genannt wird. Besonders beliebt sind hier Werte um 4.000 K. Je niedriger die Farbtemperatur, desto wärmer wirkt das Licht - also komplett entgegensetzt unserer Logik bei der Einordnung von (Celsius-)Wärmegraden.

Dazu passt auch das vermeintliche Paradoxon, dass unsere extrem heiße Sonne an einem hellen, wolkenlosen Mittag mit ihrem Vollspektrum eine kaltweiße Farbtemperatur von knapp 5.800 K erzeugt und für Beleuchtungsstärken von 130.000 Lux auf der Erdoberfläche sorgen kann. Zum Vergleich: Eine künstliche Bürobeleuchtung gilt als ausreichend, wenn auf der Arbeitsfläche 500 Lux gemessen werden; etwa das Doppelte genügt für ein Fernsehstudio.



Vereinfacht berechnet bekommen unsere Augen also von einer kaltweißen LED-Leuchte im Büro etwa 260-mal weniger Blaulicht ab als gratis draußen von der Sonne. Ähnliches gilt übrigens auch für das Licht von moderat eingestellten Smartphone-LED-Displays beim üblichen Betrachtungsabstand; bei hellster Stufe können es allerdings bis zu 1.000 Lux sein. Wirklich vergleichbar sind LED- und Sonnenlicht allerdings nicht, weil die Sonne zusätzlich zum sichtbaren Violett und Blau auch einen erheblichen UV-Anteil liefert (380 Nanometer und weniger), der für massive Haut- und Augenschäden sorgen kann.



Die absolute Strahlungsenergie ist bei LEDs etwas höher

Der ungeschützte, direkte Blick in die Sonne zerstört schon nach rund einer Sekunde die ersten Fotorezeptoren in der Netzhaut irreparabel und kann bei längerer Exposition zu einer Makuladegeneration führen, einem allmählichen Absterben der Sehzellen im zentralen Blickfeld durch Entzündungsprozesse - auch wenn US-Präsident Donald Trump das beim Beobachten der Sonnenfinsternis 2017 offenbar nicht glauben wollte. Normalerweise wenden sich Erwachsene aber unwillkürlich von einer zu hellen Lichtquelle ab und werden zusätzlich vom natürlichen Lidschlussreflex vor einer fatalen Blendung geschützt.

Bei Babys und Kleinkindern sind diese Reflexe aber noch nicht stark ausgeprägt - sie starren häufig ungerührt längere Zeit ins Helle. Weil sie außerdem noch besonders klare Augenlinsen haben und die Hornhaut violette, blaue und UV-Strahlung nicht ausreichend filtern kann, begegnet diesen Strahlen auf dem Weg zur Netzhaut kaum Widerstand. Je kurzwelliger, energiereicher und gebündelter das Licht ist, desto größer ist die Gefahr für das junge Auge. Deshalb warnt die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) in einem aktuellen Positionspapier beispielsweise vor der "Nutzung von blauen Anzeigelampen für Spielzeuge und andere Geräte, die von Kindern angeschaut werden".

Prinzipiell stärker durch hohe Lichtexposition gefährdet sind auch Erwachsene, die bereits unter einer altersbedingten Makuladegeneration (AMD) leiden, die blaue oder graue Augen und eine besonders helle Haut- und Haarfarbe haben. Für Letztere dürfte das keine Überraschung sein, weil sie bekanntlich auch bevorzugte Sonnenbrand-Opfer durch UV-Strahlung sind.

Entscheidend für das Risiko von Augenschäden durch UV-Licht oder Blue Light Hazard ist allerdings nur die absolute Strahlungsenergie im Bereich von 450 Nanometern (nm) abwärts, nicht das Mengenverhältnis zwischen Blau und den wärmeren Farbanteilen einer Lichtquelle. Es gibt bisher keinen wissenschaftlich begründeten Hinweis darauf, dass mehr oder weniger zusätzlich vorhandene längerwellige Strahlen einer Leuchte eine positive, heilende Wirkung oder im umgekehrten Fall einen ungünstigen Einfluss auf das Gefahrenpotenzial haben.

Bei einem warmweißen, rundstrahlenden LED-Substitut für eine 60-Watt-Glühlampe (circa 2.700 K Farbtemperatur und 800 Lumen Lichtstrom) liegt die Strahlungsenergiespitze bei Blau normalerweise unter 10 Milliwatt (mW). Die deutsche Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin ordnet solche Leuchtmittel in die Risikogruppe 0 ein (auch freie Gruppe genannt - also kein Risiko bei normalem Verhalten). Um Augenschäden zu riskieren, müsste man schon fünf Stunden lang ununterbrochen aus geringer Entfernung direkt in die Lichtquelle schauen.

Eine kaltweiß leuchtende LED-Lampe mit rund 6.500 K und ähnlicher Helligkeit schafft in der Blau-Spitze bis zu 30 mW Strahlungsleistung - damit würde sich die gefahrlose Betrachtungsdauer theoretisch auf etwa eineinhalb Stunden reduzieren. Aber da bei entsprechenden Studien des Eidgenössischen Instituts für Metrologie in der Schweiz im Jahr 2016 selbst bei extrem geringen Betrachtungsabständen von 10 bis 20 Zentimetern keine tatsächliche Steigerung des Risikos gegenüber warmweißen Lampen bei gleicher Dispositionsdauer ermittelt werden konnte, sind solche Leuchtmittel ebenfalls gut in der Risikogruppe 0 aufgehoben.

Entscheidend ist dabei vor allem die breite Streuung des Lichts bei Lampen in Birnen-, Kerzen- oder Röhrenform, die die Lichtstärke (gemessen in Candela, kurz: cd) und damit auch die Beleuchtungsstärke an einem bestimmten Punkt im Raum (Lux) in überschaubaren Grenzen hält. Leuchtmittel mit Richtwirkung - bei gleicher Gesamthelligkeit - sind dagegen prinzipiell gefährlicher, weil deren Lichtstärke je nach Bündelung mehr als zehnmal so hoch sein kann.

Unter Umständen fallen solche Akzent-Lampen und -Leuchten deshalb in die Risikogruppen 1 (geringes Risiko - zwischen 100 und 10.000 Sekunden direkter Exposition ohne Risiko einsetzbar) oder 2 (mittleres Risiko - zwischen 0,25 und 100 Sekunden gefahrlose Bestrahlung). Bei in der EU vermarkteten Strahlern müssen die Gruppeneinteilung ab 1 aufwärts sowie der maximale cd-Wert im 0-Grad-Betrachtungswinkel auf der Verpackung genannt werden. Im LED-Markt für private Verbraucher werden ausschließlich Leuchtmittel der Gruppen 0 und 1 angeboten. Wenn davon nichts auf der Packung steht, gehören sie normalerweise zur Gruppe 0 oder sind illegale Asien-Importe unklarer Herkunft und Leistung.



Die Schweizer Forscher folgerten aus ihren Versuchen, dass bei aktuellen LED-Leuchtmitteln nur dann Vorsicht geboten sei, wenn sie in extrem kurzer Distanz zum Auge verwendet werden. Sicherheitshalber solle man deshalb einen Abstand von mindestens 20 Zentimetern halten oder generell auf Produkte der freien Gruppe zurückgreifen. Besonders gefahrlos seien vor allem matte LED-Lampen mit möglichst breitem Abstrahlwinkel, bei denen es frühestens ab 400, meist sogar erst ab 500 Minuten Dauerbestrahlung aus kurzer Distanz (also über acht Stunden) ein Risiko für die Sehzellen der Netzhaut gebe.

Und was ist mit einem lebenslangen Einfluss von LEDs auf die Gesundheit unserer Augen? Echte Langzeitstudien gibt es zwar noch nicht, weil die Halbleiter-Lichttechnik erst seit rund 15 Jahren in der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt wird. Es gibt aber ein Indiz: In Südeuropa, Nordafrika und Asien werden schon seit vielen Jahrzehnten bevorzugt kaltweiße Lichtquellen mit relativ hohen Blauanteilen - meist Leuchtstoffröhren oder Kompaktleuchtstofflampen, auch als Energiesparlampen bekannt - verwendet. Da aus diesen Regionen eher etwas niedrigere AMD-Raten als bei uns in Mitteleuropa gemeldet werden, dürfte das langfristige Gefährdungspotenzial von LED-Licht für die Augen im Vergleich zu anderen, bereits bewiesenen schädlichen Faktoren wie etwa Sonnenlicht, Adipositas, Rauchen, Alkohol und hoher Blutdruck minimal bis nicht nennenswert sein.  (wme)


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