Künstliche Skylights machen von sich reden. Um zu verstehen, was sie so interessant macht, empfiehlt sich ein genauer Blick auf die Wirkung von Tageslicht.
Tageslicht hat viele Vorteile: Es unterstützt mit seiner spektralen Zusammensetzung und seinem zirkadianen Verlauf über den Tag unsere evolutionär entwickelten biologischen Bedürfnisse und Rhythmen – und es ist noch dazu gratis und CO2-neutral.
Doch jeden Tag geht die Sonne auch irgendwann unter, zudem ist optimale Tageslichtnutzung eine anspruchsvolle Planungsaufgabe, die viel Einfluss auf die architektonische Gestaltung nimmt.
So entsteht der Bedarf nach künstlichem Licht, den klassische Beleuchtungskonzepte sehr routiniert erfüllen. Doch daneben kommt in bestimmten Situationen der Wunsch nach einem künstlichen, möglichst realistischen Tageslichteffekt auf.
Ein Schlüsselerlebnis
Welche Qualitäten des Lichts sind es eigentlich, die beim Betrachter die angenehme Assoziation eines sonnigen Tags im Freien hervorrufen? Charakteristisch ist die relativ steil einfallende, parallel ausgerichtete direkte Strahlung der Sonne.
Sie erzeugt einen definierten Schattenwurf, der den Raum und die Formen darin modelliert. Ein Effekt, der sich technisch durch entsprechende Scheinwerfer recht leicht nachahmen lassen sollte. In der Natur kommt allerdings als oft unterschätzte zusätzliche Komponente das diffuse Himmelslicht hinzu. Schon kleine Kinder malen zielsicher die Sonne in warmem Gelb, den Himmel in frischem Blau.
Dabei ist die Kinderfrage, warum der Himmel eigentlich blau ist, ganz und gar nicht trivial und entscheidend für eine erfolgreiche technische Imitation von Tageslicht. Die Erklärung liegt darin, wie das Sonnenlicht auf seinem Weg durch die Atmosphäre von deren Molekülen und Partikeln gestreut wird: Ist dieser Weg kurz, weil die Sonne hoch am Himmel steht, überwiegt im Streulicht das kurzwellige Blau – entsprechend farbig erscheint der Himmel.
Kunst von James Turell als Inspiration
Ist der Weg dagegen lang, wie morgens oder abends, vermindert sich der Blauanteil so weit, dass die langwelligeren Gelb- und Rotanteile dominieren, es entsteht Morgen- bzw. Abendrot. Diese Rayleigh-Streuung ist nach ihrem Entdecker, dem britischen Physiker Lord Rayleigh (1842–1919) benannt.
Auch Paolo Di Trapani ist vom besonderen Charakter des natürlichen Lichts fasziniert. „Schon als Kind war ich am liebsten unter freiem Himmel“, berichtet der Physiker und Professor für Optik an der Insubria-Universität in Como.
Sein Schlüsselerlebnis: Die Lektüre des Standardwerks „Licht und Farbe im Freien“ des belgischen Astronomen Marcel Minnaert – und die Kunst von James Turell, der sich etwa mit seinen „Skyspaces“, den minimalistisch in Szene gesetzten Himmelsausschnitten, wiederum ausdrücklich auf Minnaert bezieht.
Künstliche Oberlichtsysteme mit Tageslichtcharakter
Die Idee, diese Wirkung mit technischen Mitteln nachzuformen, mündete 2009 in die Gründung von CoeLux: Unter diesem Namen entwickelt Di Trapani seitdem künstliche Oberlichtsysteme, die nicht nur die Lichtwirkung im Raum, sondern auch den Charakter des Tageslichts sowie den Eindruck unendlicher Tiefe eines echten Oberlichts wirklich erstaunlich realistisch reproduzieren.
Auch wenn die Feinheiten der Konstruktionen durch diverse Patente und Geschäftsgeheimnisse geschützt sind – grundsätzlich bestehen die CoeLux-Systeme aus Lichtboxen mit gerichteten LED-Lichtquellen und einer speziellen Streuscheibe als Abschluss zum Raum.
Die Streuscheibe ist mit einer Dispersion aus Nanopartikeln beschichtet. Damit gelingt es, den für den Rayleigh-Effekt benötigten Raum vom planetaren Kilometer-maßstab auf architekturtaugliche Maße zu komprimieren. Platz ist in Gebäuden ein zentrales Kriterium: Während die ersten 2014 präsentierten Prototypen noch etwa 1 m Einbautiefe beanspruchten, haben sich bei aktuellen Produktreihen die Bauhöhen auf bis zu 250 mm reduziert – viel weniger geht wohl nicht, ohne bei der Wirkung allzu große Kompromisse einzugehen.
Skylights: vielfältig nutzbar
Wo sieht der Gründer nun Einsatzfelder für seine künstlichen Skylights? „Meine Lieblingsprojekte reichen,“ so Di Trapani, „von der großflächigen Tageslichtinstallation mit Dutzenden von Skylights im Krankenhaus von Chengdu über ein privates Badezimmer, wo sich intimes Sonnen- und Mondlicht über das Wasser in der Wanne legt, bis zu meinem eigentlichen Favoriten, den 12 länglichen LS-Systemen, die nachträglich im schmucklosen Korridor der Physik-Fakultät meiner Universität montiert wurden.“
Insbesondere mit den neuen HT25-Elementen, die bei Paneelmaßen von 520 x 1070 mm nur noch 250 mm Einbautiefe beanspruchen, sieht der Erfinder große Potenziale auch im privaten Wohnbau: „Jeder redet vom Smart Home,“ sagt Paolo Di Trapani, „aber für mich heißt ‚smart‘ vor allem auch: offen zum Himmel.“
In seinem Marktsegment genießt er mit CoeLux eine weitgehende Alleinstellung, wohl nicht zuletzt aufgrund des konsequenten Patentschutzes. Allerdings finden sich durchaus alternative Lösungen für künstliche Oberlichter, die ihre Schwerpunkte anders setzen.
Das junge finnische Unternehmen Light Cognitive entwickelt beispielsweise ein System, das zwar keine vergleichbare Imitation des direkten Sonnenlichts bietet, dafür aber unterschiedliche, dynamisch steuerbare Lichtfarbtöne und -verläufe eines diffusen Himmels – etwa als Bestandteil eines HCL-(Human Centric Lighting) Konzepts zur Simulation der Lichtwechsel im Tageslauf. Weitere Vorteile dieses Systems sind die Gestaltungsfreiheit bei den Konturen sowie die geringe Tiefe zur einfachen Integration in die Architektur.
Konkurrierende Modelle
Das einbaufertige Modul ‚Sky Window‘ des deutschen Anbieters Hera, der damit insbesondere auf Retail-Anwendungen wie Supermärkte oder Shoppingmalls zielt, kombiniert einen direkten Sonnenlicht-Effekt mit einem diffusen 3D-Himmel, dessen Lichtfarbe im Unterschied zu CoeLux per App stufenlos von 2 500 bis 10 000 K gesteuert werden kann. In Japan präsentierte der Elektrokonzern Mitsubishi unter der Bezeichnung „Misola“ ebenfalls ein künstliches Oberlicht, dessen Farbtemperatur und Intensität sich dem Tageslichtverlauf entsprechend verändern kann.
Die unterschiedlich starke Einspeisung von Licht an den Rändern des quadratischen Moduls soll außerdem einen gewissen Richteffekt der Beleuchtung erreichen. Mitsubishi zielt mit dem Modul vor allem auf Büros, aber auch den gesamten Healthcare-Sektor von Krankenhäusern bis zu Altenheimen.
Innenarchitekten und andere Planer, die den Effekt von Tageslicht in ihre Projekte bringen möchten, haben somit durchaus die Wahl zwischen Systemen, die ganz unterschiedliche Prioritäten setzen. Für künstliche Skylights gilt allerdings ganz besonders: So wie keines dieser Systeme echtes Tageslicht perfekt ersetzen kann, lässt sich ein sinnlicher Eindruck von der jeweiligen Wirkung, zum Beispiel auf einer Messe oder im Showroom, auch durch viele Worte oder Bilder nicht ersetzen.
Smarte Strategien
