Flexible Beleuchtung in Museen

Flexible Beleuchtung in Museen:

Individualität durch austauschbare Linsen und komfortable Steuerbarkeit

Kunst lebt von der Vielfalt der Strukturen, Farben und Größen. Genauso vielseitig präsentieren sich professionelle Lichtwerkzeuge, die Exponate eindrucksvoll in Szene setzen. Für minimalen Aufwand bei Umbauten sind daher wechselbare Linsen für verschiedene Lichtverteilungen prädestiniert. Strahler, für szenografische und konservatorische Anforderungen präzise gedimmt, schaffen eine flexible Infrastruktur zur beeindruckenden Präsentation von Kunst und Kultur mit Licht.

Nicht nur Künstler wählen individuelle Strategien, um Betrachter zu faszinieren, innehalten zu lassen oder zu provozieren. Auch Kuratoren gehen sensibel und differenziert mit der Atmosphäre in ihren Ausstellungsräumen vor, wenn sie mit Licht Exponate interpretieren und inszenieren. Wenn eine Ausstellung wechselt, dann ändern sich auch in den meisten Fällen die Präsentationsformen und bedingen so ein anderes Lichtkonzept. Dominiert in einer Schau ein kühler White Cube mit Wandflutung, so kann schon die folgende Ausstellung ein dunkles Ambiente mit dramatischer Akzentuierung durch sehr enge Lichtkegel erfordern. Um den Aufwand und die Kosten für die Umbauten möglichst wirtschaftlich zu gestalten, muss die Beleuchtung dieser Varianz Rechnung tragen.

Dies erfordert zum einen bequem wechselbare Lichtverteilungen und zum anderen komfortable Steuerbarkeit. Da LEDs das Licht anders als konventionelle Leuchtmittel emittieren, bietet sich ein neues Leuchtenkonzept an, bei dem die Optik auf einen werkzeuglosen Linsenwechsel ausgerichtet ist, um Lichtverteilungen gemäß den Anforderungen der unterschiedlichen Kunstwerke schnell und einfach anpassen zu können. Als flexibel, effizient und sicher in der Handhabung hat sich ein System aus drei Elementen etabliert: Einer Silikonlinse am LED-Chip, einem Kollimator zur Bündelung sowie einer wechselbaren Spherolitlinse.

Das System, bestehend aus Primär-, Sekundär- und Tertiäroptik, bietet einen Baukasten für eine breite Varianz an Akzentuierung, Flutung sowie Wandflutung. Das Betriebsgerät sowie das Leuchtengehäuse mit Wärmemanagement sind perfekt auf die digitale Lichttechnik abgestimmt.

Das System, bestehend aus Primär-, Sekundär- und Tertiäroptik, bietet einen Baukasten für eine breite Varianz an Akzentuierung, Flutung sowie Wandflutung. Das Betriebsgerät sowie das Leuchtengehäuse mit Wärmemanagement sind perfekt auf die digitale Lichttechnik abgestimmt.

Primäroptik am LED-Chip

Die Linse auf dem Halbleiter schließt nicht nur den LED-Chip sicher ein, sondern übernimmt als Primäroptik die gleichmäßige Lichtverteilung in den Halbraum oberhalb der Platine. Für die meisten Anwendungen in der Museumsbeleuchtung eignet sich diese sehr breite Lichtverteilung allerdings nicht, denn die typische Akzentbeleuchtung für Skulpturen erfordert unterschiedlich enge Halbstreuwinkel oder die Wandflutung benötigt zur Präsentation von Gemälden auf Wänden gar eine asymmetrische Lichtverteilung Damit diese hohe Flexibilität in der Inszenierung von Ausstellungen gewährleistet werden kann, hat ERCO ein System entwickelt, in dem eine weitere Optik das Licht bündelt und anschließend eine wechselbare Tertiäroptik eine schnelle Anpassung der Lichtverteilung ermöglicht.

Bedingt durch Form und Material des Kollimators für narrow spot, arbeitet dieses optische Element praktisch verlustfrei nach dem Prinzip der Totalreflexion und bietet damit optimale Effizienz bei der Lichtlenkung.

Bedingt durch Form und Material des Kollimators für narrow spot, arbeitet dieses optische Element praktisch verlustfrei nach dem Prinzip der Totalreflexion und bietet damit optimale Effizienz bei der Lichtlenkung.

Kollimator als Sekundäroptik

Die Kollimatoren richten das Licht der LEDs parallel aus, sodass anschließend von einer Tertiäroptik die gewünschte Lichtverteilung generiert werden kann. Dieser Ansatz bietet in der Praxis den Vorteil, dass bei veränderter Nutzung die Lichtverteilung durch ein wechselbares System auf die Beleuchtungsaufgabe abgestimmt werden kann. Die Parallelisierung der Lichtstrahlen erfolgt je nach Kollimator über Totalreflexion an den Seitenflächen oder in Kombination mit einer mittigen Linse. Die Totalreflexion arbeitet praktisch mit einer verlustfreien Lichtlenkung und bietet damit optimale Effizienz.

Spot: Die Spherolitlinse spot hat flache Spheroliten und erzielt damit eine geringe Streuung für einen engen Ausstrahlungswinkel. Wide flood: Die Wölbung bei der Spherolitlinse wide flood ist am stärksten ausgeprägt. Die breite Aufspreizung erzeugt einen Lichtkegel mit einem großen Ausstrahlungswinkel.

Spot: Die Spherolitlinse spot hat flache Spheroliten und erzielt damit eine geringe Streuung für einen engen Ausstrahlungswinkel.
Wide flood: Die Wölbung bei der Spherolitlinse wide flood ist am stärksten ausgeprägt. Die breite Aufspreizung erzeugt einen Lichtkegel mit einem großen Ausstrahlungswinkel.

Spherolitlinsen als Tertiäroptik

Die eigentliche Lichtverteilung, beispielsweise eng strahlend für Akzentbeleuchtung oder breit strahlend für Flutung, wird über die Spherolitlinse als Tertiäroptik definiert. Diese Spherolittechnik beruht auf der Zerlegung einer großen Linsenfläche in individuelle, dreidimensional gewölbte Einzelflächen, die das Licht durch Brechung lenken. Durch die individuelle Ausformung der Spheroliten lässt sich die Charakteristik einer Linse in einem weiten Bereich steuern. Je nach Wölbung der einzelnen Teilflächen, wird das parallel eintretende Licht mehr oder weniger weit aufgespreizt. Das Resultat sind Linsen, die sich bei gleicher Grundgeometrie durch verschiedene Abstrahlwinkel – von narrow spot bis wide flood – voneinander unterscheiden. Asymmetrische Spheroliten ermöglichen darüber hinaus ovale Lichtkegel oder eine Wandflutung. Allen Charakteristiken gemeinsam ist eine Lichtqualität von höchster Güte: Die Lichtkegel sind besonders gleichmäßig, schlierenfrei und haben einen sauberen, leicht weichgezeichneten Rand.

Flexibilität im Museumsalltag

So unterschiedlich die Größen und Formate von Exponaten sind, so vielfältig muss die Beleuchtung auf Kunst reagieren. Daher sind verschiedene Lichtverteilungen für Museen und Galerien unverzichtbar. Dieser Bedarf leitet sich nicht nur aus einer differenzierten Inszenierung ab, sondern auch aus wirtschaftlichen Erwägungen. So reduziert ein enger Lichtkegel nicht nur den erforderlichen Energiebedarf für die Beleuchtung des Kunstwerkes auf ein Minimum, sondern spart darüber hinaus noch die Energiekosten für eine zusätzliche Beleuchtung des Umfeldes ein. Durch wechselbare Optiken als Zubehör brauchen Museen zudem nicht mehr eine Vielzahl an Leuchten mit anderen Lichtverteilungen im Lager zu deponieren.

Sie benötigen stattdessen lediglich ein kompaktes Fach, um alternative Linsen bereitzuhalten. Der einfache, werkzeuglose Linsenwechsel gestattet bereits auch bei kleinen Veränderungen in Ausstellungen eine schnelle Anpassung der Lichtverteilung, zum Beispiel von Akzentbeleuchtung auf Wandflutung. Ein für alle Strahlerfamilien einheitliches System von Ausstrahlungswinkeln erleichtert ferner die Orientierung bei der Selektion der passenden Linse für Akzentbeleuchtung, Flutung oder Wandflutung.

Zur Akzentuierung kleiner und mittelgroßer Exponate eignen sich die rotationssymmetrischen Lichtverteilungen narrow spot, spot und flood.

Zur Akzentuierung kleiner und mittelgroßer Exponate eignen sich die rotationssymmetrischen Lichtverteilungen narrow spot, spot und flood.

Differenziert Akzente setzen: Narrow spot bis flood

Zur Akzentuierung kleiner Objekte mit hoher Lichtstärke oder für große Distanzen zwischen Leuchte und Objekt eignet sich eine narrow spot Lichtverteilung mit einem Ausstrahlungswinkel < 10°. Durch die enge Bündelung entsteht auch schon bei geringen Leistungen eine recht hohe Beleuchtungsstärke. So genügen bei LED- Strahlern mit der Charakteristik narrow spot bereits 4W, um bei einer Distanz von 4m eine Beleuchtungsstärke von 1000lx zu erzeugen. Ein Vorteil von engen Lichtverteilungen liegt insbesondere in dem hohen Sehkomfort, da kaum Direktblendung für Nutzer auftritt. Für größere Exponate bietet sich eine Lichtverteilung spot mit einem Ausstrahlungswinkel von 10°-20° beziehungsweise flood mit einem Ausstrahlungswinkel von 25°-35° an.

Zur Flutung von Flächen und Raumzonen bieten sich die breiten Lichtverteilungen wide flood oder extra wide flood an.

Zur Flutung von Flächen und Raumzonen bieten sich die breiten Lichtverteilungen wide flood oder extra wide flood an.

Große Gesten schaffen: Wide flood bis Oval flood

Um große Exponate oder Kunstwerke im Kontext des Raumes zu zeigen, sind breitere Lichtverteilungen prädestiniert. Dazu zählen die Lichtverteilungen wide flood mit einem Ausstrahlungswinkel > 45° beziehungsweise extra wide flood mit > 80°. Durch die breiten Lichtkegel lassen sich große Leuchtenabstände realisieren, sodass dadurch auch die Investitionskosten sinken. Als nachteilig erweist sich jedoch die Direktblendung, die stärker auftritt als bei engen Lichtverteilungen.
Eine Besonderheit bei der Flutung großer Kunstobjekte bilden neben den rotationssymmetrischen Flutern die achsensymmetrischen Fluter, die einen ovalen Lichtkegel erzeugen. Damit lassen sich stehende oder liegende Exponate mit einer länglichen Form effizient ausleuchten. Statt zwei oder drei Strahler mit enger Lichtverteilung zu verwenden, genügt bereits ein Fluter mit der Charakteristik oval flood. Zum anderen lässt sich bei schmalen Objekten wie Stelen die Beleuchtungsstärke durch den ovalen Lichtkegel auf das Objekt konzentrieren, sodass eine mitunter störend wirkende Aufhellung der Bereiche um das Objekt herum, wie sie durch eine wide oder extra wide flood Lichtverteilung entstehen würde, vermieden werden kann. Für eine frei drehbare Ausrichtung der oval flood Lichtverteilung empfiehlt sich ein runder Leuchtenkopf mit der runden Spherolitlinse anstatt einer rechteckigen Leuchte, bei der sich die quadratische Linse nur in einem 90° Winkel ändern lässt.

Zur Flutung von Flächen und Raumzonen bieten sich die breiten Lichtverteilungen wide flood oder extra wide flood an.

Zur Flutung von Flächen und Raumzonen bieten sich die breiten Lichtverteilungen wide flood oder extra wide flood an.

Kunst auf Wänden zur Geltung bringen: Wallwash

Für die Präsentation von Bildern auf Wänden, die nicht einzeln betont, sondern als Einheit auch mit der Architektur wirken sollen, bietet sich eine gleichmäßige Flutung der Wände an. Mit der Spherolitlinse wallwash erhalten Ausstellungen eine sehr harmonisch gleichmäßige Helligkeitsverteilung, sowohl in der Vertikalen als auch in der Horizontalen. Für die anspruchsvolle asymmetrische Lichtverteilung verfügt die Mikrostruktur dieser Linse über eine komplexe Form, die die Lichttechniker über Computersimulationen optimiert haben.

Linsentechnologie für mehr Effizienz

In der Vergangenheit eingesetzte herkömmliche Punktlichtquellen strahlten ihr Licht in einem Raumwinkel von nahezu 360° ab. LEDs dagegen, von vornherein gerichtet, emittieren das Licht in einem Raumwinkel von unter 180°. Dies ermöglicht es, die Optik von LED-Leuchten für mehr Effizienz neu zu denken. ERCO hat sich bei Strahlern für Spherolitlinsen entschieden, da sie nicht nur einen bequemen und sicheren Wechsel der Lichtverteilung bei Änderungen in der Ausstellung zulassen, sondern auch eine höhere Effizienz ermöglichen. Mit projizierenden Optiken lassen sich so Verluste durch Streulicht oder in Richtung der Fassung abgestrahltes Licht vermeiden.

Ferner ergibt sich aus der höheren Effizienz von Transmission bei Linsen – im Vergleich zur Reflexion bei Reflektoren – ein besserer Wirkungsgrad, der sich in einem höheren Leuchtenlichtstrom niederschlägt. So haben LED-Wandfluter mit Spherolitlinsen einen etwa doppelt so hohen Leuchtenbetriebswirkungsgrad (LOR) wie frühere Linsenwandfluter mit konventionellen Lampen und Reflektoren. Schließlich ist für die Museumspraxis entscheidend, wie viel Licht auf dem Objekt bei einem minimalen Energieaufwand auftrifft, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten. Neben der Lichttechnik bietet ebenfalls die Steuerbarkeit wertvolles Potenzial zur Optimierung der Betriebskosten.

Bei Optiken auf der Basis von Reflektoren für herkömmliche Punktlichtquellen ergeben sich Verluste durch Streulicht oder durch in Richtung der Fassung abgestrahltes Licht.

Bei Optiken auf der Basis von Reflektoren für herkömmliche Punktlichtquellen ergeben sich Verluste durch Streulicht oder durch in Richtung der Fassung abgestrahltes Licht.

Im Gegensatz zu Strahlern mit Reflektoren haben Strahler mit Spherolitlinsen durch die Transmission einen besseren Wirkungsgrad, der zu einem höheren Lichtstrom führt.

Im Gegensatz zu Strahlern mit Reflektoren haben Strahler mit Spherolitlinsen durch die Transmission einen besseren Wirkungsgrad, der zu einem höheren Lichtstrom führt.

Flexible Steuerbarkeit für Ausstellungen

Bei der Konzeptionierung von Ausstellungen wird häufig er Wunsch geäußert, einzelne Strahler oder auch die gesamte Anlage dimmen zu können. Diesem Wunsch liegen oft die folgenden drei Aspekte zugrunde:

  1. Für die Szenografie sollten sowohl die jeweiligen Strahler zur Ausleuchtung einzelner Kunstwerke als auch die gesamte Anlage dimmbar sein.
  2. Aus konservatorischen Gründen sollte die Beleuchtungsstärke für einzelne Kunstwerke individuell einzustellen sein.
  3. Aus energetischen Überlegungen sollte das Helligkeitsniveau über Tageslicht- oder Präsenzsensoren anzupassen sein.

Als sehr praktisch hat sich ein Potentiometer am Strahler erwiesen, um das Beleuchtungsniveau individuell und präzise einzustellen. So sind auch ohne komplexe Steuerung fein abgestimmte Helligkeitsniveaus möglich. Das Dimmen der gesamten Anlage erfolgt wiederum über externe Dimmer an der Phase. Der verbreitete Standard, entweder nur über das Potentiometer oder nur über die Phase zu dimmen, hat in der Ausstellungspraxis regelmäßig zu Einschränkungen geführt.

ERCO hat daher neue Betriebsgeräte entwickelt, die eine Kombination des Dimmens sowohl über das Potentiometer als auch über die Phase ermöglichen. Damit lassen sich zunächst die Beleuchtungsstärken pro Kunstwerk einstellen und anschließend kann die gesamte Ausstellung zusätzlich für szenografische oder energetische Belange gedimmt werden. Diese Technologie bietet außerdem ein hohes Maß an Sicherheit im Hinblick auf konservatorische Aspekte. Über das Potentiometer kann der Konservator die maximale Beleuchtungsstärke am Strahler individuell für die Kunstwerke einstellen. Wenn anschließend andere Mitarbeiter des Museums die Phase auch nur zeitweise auf ein maximales Niveau einstellen, steigt die Beleuchtungsstärke nicht über die vordefinierten Werte des Potentiometers.

Zusammenfassung


- Unterschiedliche Lichtverteilungen ermöglichen die Abstimmung auf die Größe der Räume sowie die Größe und Form der Exponate.
- Enge Lichtverteilungen konzentrieren den Lichtstrom für hohe Beleuchtungsstärken und minimieren die Direktblendung in Museen
- Werkzeuglos wechselbare Linsen vereinfachen den Arbeitsablauf beim Einleuchten von Ausstellungen.
- Projektion statt Reflexion führt bei Strahlern zu einem hohen Leuchtenbetriebswirkungsgrad und senkt so die Stromkosten.
- Kombiniertes Dimmen über Potentiometer und externe Dimmer ermöglicht Flexibilität für Inszenierung, unter Berücksichtigung der konservatorischen Aspekte und des Energiebedarfes

Dr. Thomas Schielke

Dr. Thomas Schielke studierte Architektur an der Technischen Universität Darmstadt, Deutschland. Er arbeitet seit mehr als 10 Jahren als Redakteur für didaktische Kommunikation bei dem Leuchtenhersteller ERCO und ist Koautor des Studienbuches „Lichtpositionen zwischen Kultur und Technik“.

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