Studien

 

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Kompaktleuchtstofflampen:

Mögliche Umweltauswirkungen von Metallen in Glühlampen, Kompaktleuchtstofflampen und LEDs
[Südkorea/ USA | Dez. 2012]
ESL (Blei, Kupfer, Zink) und LED (Kupfer) sind Sondermüll

Die Wirkung von UV-Strahlung von Kompaktleuchtstofflampen auf menschliche dermale Fibroblasten und Keratinozyten in Vitro
[U.S.A | 20.07.2012]
Risse in der Phosphor-Beschichtung durchlässig für schädliche UV-Strahlung

Umweltverträglichkeit verschiedener Leuchtmittel
[Schweiz | 19.10.2010]
eine Studie, die auf falschen Zahlen basiert

Wie umweltfreundlich sind Energiesparlampen?
[Deutschland | April 2010]
Zweifel an den Angaben der Hersteller (Lichtausbeute, Lichtstrom oder Lebensdauer)

Erforschung der Auswirkungen und Folgen vermehrter CFL Verwendung
[U.S.A. | März 2010]
E-Smog, Quecksilber, Co2, Dimmer, Effizienzangaben, Lichtstärke & Farbspektrum

Glühbirnen machen kreativer als Neonlicht
[U.S.A. |März 20010]
Unterschied nur bei kreativen Fragestellungen

Energie»Spar«Lampen = Verschwendungslampen
[Deutschland | 1991]
von Greenpeace beauftragt, Ergebnisse widersprachen der These der Energieeinsparung, Greenpeace ignorierte die Studie

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LED:

Chemiker entdecken, wie blaues Licht von digitalen Geräten die Erblindung beschleunigt
[USA Universität von Toledo | 2018]
Blaues Licht von digitalen Geräten und der Sonne verwandelt lebenswichtige Moleküle in der Netzhaut des Auges in Zellkiller, so die Forschung der optischen Chemie.

Lichtinduzierte Netzhautschädigung durch verschiedene Lichtquellen bei Rattenstämmen zeigt die Phototoxizität von LEDs
[FR Paris Descartes Universität, Pierre und Marie Curie Universität | 2016]
Blaues Licht von geringer Intensität kann die Netzhaut schädigen.

Die Exposition von Flüssigmilch gegenüber LED-Licht wirkt sich negativ auf die Wahrnehmung des Verbrauchers aus und verändert die zugrunde liegenden sensorischen Eigenschaften
[USA Universität von Cornell | 2016]
Unter blauem LED-Licht gelagerte Milch schmeckt schlechter

Photobiologische Sicherheit von Licht emittierenden Dioden (LED)
[Deutschland BAuA | 2013]
Gefährdung der Netzhaut ab zehn Sekunden Exposition durch blaue/weiße LED

Mögliche Umweltauswirkungen von Schwermetallen in Glühlampen, Kompaktleuchtstofflampen und LEDs
[Südkorea/ USA | Dez. 2012]
ESL (Blei, Kupfer, Zink) und LED (Kupfer) sind Sondermüll

Der Einfluß von LEDs auf die Augen von Mäusen
[Taiwan | März 2012]
Weisse LEDs reduzieren die Photorezeptoren in ihrer Dicke signifikant.

Begrenzung der Auswirkungen von Lichtverschmutzung auf die menschliche Gesundheit, Umwelt und stellaren Sichtbarkeit
[Italien / USA / Israel | Juni 2011]
Lichtverschmutzung abhängig vom Farbspektrum, je blauer das Licht desto größer

LED-Bildschirme drehen an der biologischen Uhr
[Deutschland/Schweiz März 2011]
Verringerte Bildung des Hormons Melatonin führt zur Störung des Wach-Schlaf-Rhythmus

Mögliche Umweltauswirkungen von LEDs
[Kalifornien | Dezember 2010]
LEDs können Arsen und/oder Blei enthalten

Gesundheitliche Auswirkungen von Beleuchtungssystemen mit LEDs
[Frankreich | 26.Oktober 2010]
Gefahr der Blendung durch Hochleistungs-LEDs | blaues Licht schädlich für Netzhaut

Gesundheitsrisiken durch neuartige Hochleistungs-Leuchtdioden (LED)
[Österreich AUVA | Aug. 2010]
blaue/weiße Hochleistungs-LEDs können auf Grund der photochemischen Gefährdung (Netzhaut) der Risikogruppe 2 angehören

 

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Die Wirkung von UV-Strahlung von Kompaktleuchtstofflampen auf menschliche dermale Fibroblasten¹² und Keratinozyten¹³ in Vitro^{14, 11}

The Effects of UV Emission from Compact Fluorescent Light Exposure on Human Dermal Fibroblasts and Keratinocytes In Vitro¹¹
Mironava, T., Hadjiargyrou, M., Simon, M. and Rafailovich, M. H. (2012)
Photochemistry and Photobiology
doi: 10.1111/j.1751-1097.2012.01192.x
Department of Materials Science and Engineering,
Department of Biomedical Engineering,
Department of Oral Biology and Pathology, School of Dental Medicine,
State University of New York at Stony Brook, Stony Brook, NY

Aus dem Abstract

»In dieser Studie¹¹ untersuchten wir die Auswirkungen der Exposition gegenüber CFL-Beleuchtung auf Gewebezellen (Fibroblasten¹² und Keratinozyten¹³) gesunder menschlicher Haut.

Zellen, die Leuchtstofflampenlicht ausgesetzt wurden zeigten eine Abnahme der Vermehrungsrate, einen signifikanten Anstieg in der Produktion von Sauerstoffradikalen¹⁹ und eine Abnahme der Fähigkeit von Kollagen¹⁵ sich zusammenzuziehen.

Messungen der UV-Emissionen aus diesen Glühbirnen zeigen signifikante Mengen an UVA-und UVC (Quecksilber [Hg] Emissionslinien), die von Rissen in den Phosphor-Beschichtungen, die in allen untersuchten Lampen vorkamen, zu stammen scheinen.

Kein Effekt auf Zellen wurde beobachtet, wenn sie Glühlampenlicht mit gleicher Intensität ausgesetzt waren.«

Erklärungen:

»Fibroblasten¹² sind im Bindegewebe vorkommende Zellen, die eine wichtige Rolle bei der Synthese der Interzellularsubstanz, der extrazellulären Matrix, spielen.«

»Der Keratinozyt¹³ (synonym: die Hornbildende Zelle) ist der in der Epidermis (Oberhaut) hauptsächlich (über 90 Prozent) vorkommende Zelltyp.«

»In der Naturwissenschaft bezieht sich in vitro¹⁴ auf Experimente, die in einer kontrollierten künstlichen Umgebung außerhalb eines lebenden Organismus durchgeführt werden, zum Beispiel im Reagenzglas.«

»Im menschlichen Körper ist Kollagen¹⁵ mit über 30 % Anteil am Gesamtgewicht aller Eiweiße (Proteine) das am meisten verbreitete Eiweiß. Es ist ein wesentlicher organischer Bestandteil des Bindegewebes (Knochen, Zähne, Knorpel, Sehnen, Bänder) und der Haut. «

»Reaktive Sauerstoffspezies (engl. reactive oxygen species, ROS) - auch oft ungenau als Sauerstoffradikale bezeichnet - sind für den Organismus schädliche Formen des Sauerstoffs, die bei oxidativem Stress und damit bei verschiedensten Erkrankungen sowie beim Altern eine wesentliche pathophysiologische Rolle spielen. «

 

Die Studienleiterin Miriam Rafailovich ist überzeugt, daß ihre Studie zeigt, dass die Reaktion von gesunden Hautzellen auf von Kompaktleuchtstofflampen ausgesandtes UV-Licht mit Schäden von ultravioletter Strahlung übereinstimmt.¹⁶

Trotz ihrer großen Energieeinsparungen empfiehlt sie Verbrauchern bei der Verwendung von Kompaktleuchtstofflampen vorsichtig zu sein und einen zu kleinen Abstand zu vermeiden. Am sichersten sei, wenn sie sich hinter einer zusätzlichen Glasscheibe befänden (Anm.: ESL in matter Glühbirne).¹⁶

Kevan Shaw (Save The Bulb)¹⁷ unterstützt die Organisation Spectrum Alliance¹⁸ um für lichtsensible Menschen, die unter verschiedenen Hautproblemen - verursacht durch UV-Strahlung (Sonne, fluoreszierende Lampen,..) - leiden, eine Ausnahme vom Glühlampenverbot zu bewirken.

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Umweltverträglichkeit verschiedener Leuchtmittel ¹

Die Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben vier verschiedene Leuchtmittel - Glühbirne, Halogenlampen, Leuchtstoffröhren, und Energiesparlampen - an Hand des gesamtem Lebenszyklus von Herstellung, Gebrauch und Entsorgung auf ihre Umweltverträglichkeit überprüft.

Wenn man vom europäischen Strommix, der einen großen fossilen Anteil hat, aussgeht, ist die Energiesparlampe nach 50 Stunden, beim Schweizer Strommix nach 187 Stunden Brenndauer ökologischer.

Denn ein Kohlekraftwerk emittiert pro Kilowattstunde produzierten Stroms 0.042 bis 0.045 Milligramm Quecksilber. »Bei einer Leistung von 1000 Megawatt wird die Luft durch ein solches Kraftwerk also pro Stunde mit 42 bis 45 Gramm Quecksilber belastet.« Somit ist die Energiesparlampe bei fossiler Stromerzeugung umweltfreundlicher.

Auf die Nutzung kommt es an

»Die weitaus grösste Belastung für die Umwelt ist der Betrieb der Lampen. Ein wesentlicher Faktor ist dabei die Art des genutzten Stroms: Eine Glühbirne, die durch mit Wasserkraft erzeugtem Strom leuchtet, belastet die Umwelt weniger als eine Energiesparlampe, die mit europäischem Strommix läuft. «Durch die Wahl von umweltfreundlich produziertem Strom kann man also ökologisch mehr erreichen als durch die blosse Umstellung auf Energiesparlampen so Roland Hischier.«

Der Untertitel der Studie lautet »Energiesparlampe als Öko-Siegerin«, was nur beim konventionellen Strommix richtig ist (Update: Mittlerweile scheinen die Zahlen der Quecksilberemissionen nicht ganz richtig zu sein, somit dürfte ein Vorteil der Sparlampe obsolet sein - siehe Falsche Zahlen im nächsten Absatz) . Wäre der Wille vorhanden, die Umwelt zu schützen, dann dürfte man den Bau weiterer Kohlekraftwerke nicht planen, sondern auf den Ausbau und die Förderung erneuerbarer Energien (alternativen) setzen. Gesundheitliche Aspekte wurden in dieser Studie nicht erwähnt.

Falsche Zahlen: Interessant ist, daß in dieser Studie höhere Zahlen - 0.042 bis 0.045 mg Quecksilber, als selbst die EU-Komsission in ihren Berechnungen - mit 0,016 mg Quecksilber pro Kilowattstunde - verwendet hatte, vorkommen. Laut Kevan Shaw (Save The Bulb) stamnmen diese von den schmutzigsten amerikanischen Kohlekraftwerken, während die Zahlen für europäische Kohlekraftwerke niedriger mit 0,005 mg Quecksilber pro Kilowattstunde seien.
Die Quecksilberlüge

 

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Wie umweltfreundlich sind Energiesparlampen? ²

Eine Studie zur Überprüfung des Glühbirnenverbots vom »ERGONOMIC Institut für Arbeits- und Sozialforschung« ^2a kommt im April 2010 u.a. zu folgenden Schlüssen:

»Die Studie weist nach, dass relevante Daten wie Lichtausbeute, Lichtstrom oder Lebensdauer, die die Politiker herangezogen haben, lediglich auf Angaben der Hersteller beruhen, an denen man insbesondere deswegen zweifeln muss, weil es mehrere Verfahren zu deren Bestimmung gibt, die von Außenstehenden nicht nachvollzogen werden können. Die Lebensdauer der Lampen liegt weit unter den 10.000 Stunden, die angegeben werden. Manche Lampe ist kurzlebiger als die Glühlampe. Die angeblich bis zu 10 mal höhere Energieeffizienz lässt sich nicht nachvollziehen.«

»Die Studie kommt zum Schluss, dass das Glühlampenverbot ohne eine hinreichende ökologische Würdigung der Alternativen ausgesprochen worden ist. Auch zwei Jahre nach dem Beschluss der EU ist die Energiesparlampe laut Stiftung Warentest »Kein Lichtblick« ( tests). «

 

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Erforschung der Auswirkungen und Folgen von vermehrter CFL Verwendung ³

cfl = compact fluorescent lights = Kompaktleuchtstofflampen

Howard M. Brandston (Buchautor»A matter of Light«) führte in seiner Studie folgende Bedenken an:

 

Elektromagnetische Felder (EMF)

»Die Ergebnisse zahlreicher epidemiologischer Studien zeigen einen moderaten Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber Magnetfeldern oberhalb 3-4 mg (300 nT bis 400 nT) und dem Auftreten von Leukämie im Kindesalter. Dieses Risiko verdoppelt sich oberhalb.«
magnetische Wechselfelder

Als Konsequenz auf die Information,daß es einen Zusammenhang zwischen EMF und Leukämie geben kann, hat die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) EMF als eine mögliche Ursache der Krebsentstehung (IARC gelistete Kategorie 2B-a »möglicherweise« krebserregend für den Menschen) gelistet, obwohl kein fester Kausalzusammenhang festgestellt wurde

 

Quecksilber

Nach dem Bruch einer einzigen CFL, kann es in der Luft zu mehr als 300 mal größeren Quecksilber-Konzentrationen als zugelassen kommen.

 

Co2

Die Produktionsprozesse von Kompaktleuchtstofflampen sind kohlenstoffintensiver als die Herstellung von Glühlampen.

 

Dimmer

Die meisten Kompaktleuchtstofflampen sind nicht dimmbar bzw. funktionieren sie nicht mit Dimmern von Glühlampen, sondern nur mit speziellen Dimmer für bestimmte Energiesparlampen.

 

Effizienzangaben

Es besteht eine offensichtliche Diskrepanz zwischen den beworbenen Werten (4-mal effizienter als Glühlampen) und den Werten des Lighting Research Center's (3-mal effizienter).

 

Lichtstärke

In einer Studie fiel die Lichtstärke von einigen der getesteten Lampen innerhalb der ersten 1.000 Stunden um mehr als 50% , und die gemessene Wirksamkeit von 30 Lumen pro Watt oder weniger war wesentlich kleiner als die von den Herstellern erklärte, die zwischen 45 und 65 Lumen/Watt lag.

 

Farbspektrum

Die folgenden Farbspektren vermitteln recht eindrucksvoll, daß das Farbspektrum einer Glühbirne wesentlich reichhaltiger als das einer Kompaktleuchtstofflampe ist.

Farbspektrum einer 24 Watt Kompaktleuchtstofflampe, die eine 100 Watt Glühbirne ersetzen soll

Farbspektrum einer 100 Watt Glühbirne Soft White

 

Fazit

Gesundheitsgefahren von EMF können nicht widerlegt, aber auch nicht bewiesen werden, sie bleiben aber ein großer Punkt der Besorgnis.

Die Autoren erwarten, daß das bestehende Gesetz zu Gunsten der menschlichen Gesundheit, der Umwelt und der Energieeffizienz verändert wird. Um Energie zu sparen werden Glühbirnen in Kombination mit Dimmern und Zeitschaltluhren vorgeschlagen.

 

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Glühbirnen machen kreativer als Neonlicht ^4a

© Thies Thiessen 2011

science.ORF.at ^4a verweist auf eine Studie, die in Psychologie heute zitiert wurde:

Forscher der Tufts Universität in Boston berichteten in ihrer Studie^4b, daß Versuchspersonen bei der Suche nach einer Problemlösung häufiger erfolgreich waren, wenn sie unter einer nackten Glühbirne ohne Lampenschirm als unter einer Neonröhre arbeiteten. Allerdings betrifft, daß kreative Fragestellungen, bei rein mathematischen Problemlösungen gab es keinen Unterschied.

 

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Energie»Spar«Lampen = Verschwendungslampen ^{5, 5a}

1991 beauftragte Greenpeace Hamburg den Wissenschaftler Dr. Klaus Stanjek die Hypothese der Energieeinsparung durch den Ersatz von Glühbirnen durch Kompaktleuchtstofflampen zu überprüfen.

Nachdem Dr. Klaus Stanjek seine Ergebnise Greenpeace in einem Dokument namens Energie »Spar«Lampen = Verschwendendungslampen ^5a (Energy »Saving« Lamps = Energy Wasting Lamps) ^5b übergab, versuchte Greenpeace ihn und einige seiner Argumente in Verruf zu bringen.

 

Ein kleiner Auszug aus der Studie:

 

Umgebungstemperatur

Kompaktleuchtstofflampen erreichen ihre volle Lichtleistung bei 20°C bis 30°C Grad Umgebungstemperatur, bei höheren und tieferen Temperaturen fällt die Lichtleistung erheblich ab. In kühleren Innenräumen wie in Fluren und Kellern bleibt die Lichtausbeute weit unter dem Optimum.

 

Schalthäufigkeit

Die Lebensdauer von Energiesparlampen sinkt bei häufigen Ein- und Auschalten rapide.

Lebensdauer der Leuchtstofflampe in Abhängigkeit von der Schalthäufigkeit

Studie: Energie »Spar« Lampen = Verschwendungslampen (pdf)

 

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Studien zur LED

Chemiker entdecken, wie blaues Licht von digitalen Geräten die Erblindung beschleunigt
[USA Universität von Toledo | 2018]
Lichtinduzierte Netzhautschädigung durch verschiedene Lichtquellen bei Rattenstämmen zeigt die Phototoxizität von LEDs
[FR Paris Descartes Universität, Pierre und Marie Curie Universität | 2016]
Die Exposition von Flüssigmilch gegenüber LED-Licht wirkt sich negativ auf die Wahrnehmung des Verbrauchers aus und verändert die zugrunde liegenden sensorischen Eigenschaften
[USA Universität von Cornell | 2016]
Photobiologische Sicherheit von Licht emittierenden Dioden (LED)
[Deutschland BAuA | 2013]
Mögliche Umweltauswirkungen von Metallen in Glühlampen, Kompaktleuchtstofflampen und LEDs
[Südkorea/ USA | Dez. 2012]
Der Einfluß von LEDs auf die Augen von Mäusen
[Taiwan | März 2012]
Begrenzung der Auswirkungen von Lichtverschmutzung auf die menschliche Gesundheit, Umwelt und stellaren Sichtbarkeit
[Italien / USA / Israel | Juni 2011]
LED-Bildschirme drehen an der biologischen Uhr
[Deutschland/Schweiz März 2011]
Mögliche Umweltauswirkungen von LEDs
[Kalifornien | Dezember 2010]
Gesundheitliche Auswirkungen von Beleuchtungssystemen mit LEDs
[Frankreich | 26.Oktober 2010]
Gesundheitsrisiken durch neuartige Hochleistungs-Leuchtdioden (LED)
[Österreich AUVA | Aug. 2010]

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Chemiker entdecken, wie blaues Licht von digitalen Geräten die Erblindung beschleunigt

»Wir werden ständig blauem Licht ausgesetzt, und die Hornhaut und die Linse des Auges können es nicht blockieren oder reflektieren«, sagte Dr. Ajith Karunarathne, Assistenzprofessor an der UT-Abteilung für Chemie und Biochemie. »Es ist kein Geheimnis, dass blaues Licht unsere Sicht schädigt, indem es die Netzhaut des Auges schädigt. Unsere Experimente erklären, wie dies geschieht, und wir hoffen, dass dies zu Therapien führt, die die Makuladegeneration verlangsamen, wie eine neue Art von Augentropfen.«

Karunarathnes Labor fand heraus, dass die Belichtung mit blauem Licht dazu führt, dass die Netzhaut Reaktionen auslöst, die giftige chemische Moleküle in Photorezeptorzellen erzeugen. "

»Es ist giftig. Wenn Sie blaues Licht auf die Netzhaut strahlen, tötet die Netzhaut die Photorezeptorzellen, wenn sich das Signalmolekül auf der Membran auflöst«, sagte Kasun Ratnayake, Doktorand in Karunarahnes Arbeitsgruppe für Zellphotochemie. »Photorezeptorzellen regenerieren sich nicht im Auge. Wenn sie tot sind, sind sie für immer tot.«

 

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Lichtinduzierte Netzhautschädigung durch verschiedene Lichtquellen bei Rattenstämmen zeigt die Phototoxizität von LEDs

Wissenschaftler untersuchten bei Albinos und pigmentierten Ratten die Auswirkungen verschiedener Lichtquellen, wobei verschiedene LEDs (kaltweiß, blau und grün) sowie Kompaktleuchtstofflampen und Leuchtstoffröhren verwendet wurden.

Die Ergebnisse zeigen dass bei höher Lichtintensität alle Lichtquellen die Netzhaut schädigen können, währendessen kam es bei geringen Lichtintensitäten nur bei der Exposition unter LEDs zu Netzhautschädigungen.

Die Daten deuten darauf hin, dass die blaue Komponente der weißen LED zu Retina-Toxizität nicht nur unter sehr intensiven hellen Licht von bspw. 6000 Lux, sondern auch bei geringen Lichtstärken von 500 Lux führen kann.

Die Wissenschaftler weisen darauf hin, dass die aktuellen Vorschriften und Standards auf der Grundlage akuter Lichtexposition erstellt wurden und die Auswirkungen einer wiederholten Exposition nicht berücksichtigen.

 

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Die Exposition von Flüssigmilch gegenüber LED-Licht wirkt sich negativ auf die Wahrnehmung des Verbrauchers aus und verändert die zugrunde liegenden sensorischen Eigenschaften ³⁰

Exposure of fluid milk to LED light negatively affects consumer perception and alters underlying sensory properties
Nicole Martin, Nancy Carey, Steven Murphy, David Kent, Jae Bang, Tim Stubbs, Martin Wiedmann, and Robin Dando
Department of Food Science, Cornell University, 2016

Die Cornell University hat neue Forschungsergebnisse in Bezug auf die Auswirkungen von LED-Beleuchtung in Supermärktregalen auf die Haltbarkeit von Milch veröffentlicht. Nach 4 Stunden soll sich die LED-Beleuchtung negativ auf die Qualität der gekühlten Milch auswirken.

Die LED-Beleuchtung verdirbt die Milch nicht, sondern verschlechtert nur die Qualität. Die Forscher liessen Probanden Milch schmecken, die vier Stunden lang unter LED-Leuchten gelagert war und liessen dies mit Milch vergleichen, die zwei Wochen lang - abgeschirmt vom LED-Beleuchtung - gelagert war. Die Tester bevorzugten überwiegend die ältere Milch gegenüber der LED-exponierten Milch. Die Milch, die LED-Beleuchtung ausgesetzt war, schmeckte laut Testern nach "Pappe oder Kunststoff." ³¹

Die Wissenschaftler nehmen an, dass das in der Milch enthaltene Riboflavin (Vitamin B2) das hohe blaulichthaltige Licht von LEDs absorbiert. Anscheinend wird dadurch Riboflavin und eventuell auch andere lichtempfindliche Stoffe angeregt, wobei durch die Freisetzung von Elektronen Milchproteine und Fettsäuren geschädigt werden, was wiederum die geschmacklichen Einbußen erklären würde. ³³

Ironischerweise hat sich gezeigt, daß LED-Beleuchtung die Haltbarkeit von einigen Lebensmitteln verlängert. Zum Beispiel sollen ultraviolette (UV) LEDs die Haltbarkeit von Erdbeeren verlängern. ³²

 

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Photobiologische Sicherheit von Licht emittierenden Dioden (LED) ²³

Dr. rer. nat. Ljiljana Udovicic, Florian Mainusch, Dipl.-Ing. Marco Janßen, Dennis Nowack, Dipl.-Ing. Günter Ott - Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin

Die deutsche Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) hat 43 LED auf ihre photobiologische Sicherheit untersucht und kommt zum Schluß, daß wer länger als zehn Sekunden in eine blaue oder weiße LED blickt, seine Netzhaut gefährdet. Rote und gelbe LEDs stellen hingegen keine Gefahr dar. ²¹

Da LEDs auf Grund ihrer Eigenschaften sich zwischen Laser und üblichen Glüh- und Leuchtstofflampen einzuordnen sind, werden sie nach der Lampensicherheitsnorm DIN EN 62471 bewertet.

Um Beschäftigten vor Gefährdungen durch künstliche optische Strahlung zu schützen sind Mindestvorschriften und Expositionsgrenzwerte zum Schutz von Augen und Haut in der EU-Richtlinie 2006/25/EG festgelegt. Diese Richtlinie unterteilt Lichtquellen in die Freie Gruppe (keine photobiologische Gefährdung) und in die Risikogruppen 1 bis 3 mit steigenden Gefährdungspotential.²²

Ergebnis

• Von 23 weißen LEDs wurden
  • vier in die Freie Gruppe,
  • elf in die Risikogruppe 1 und
  • acht in die Risikogruppe 2 eingestuft.
• Von sechs blauen LEDs wurde
  • eine der Risikogruppe 1 und
  • fünf der Risikogruppe 2 zugeordnet.

Betroffen waren folgende Modelle:²³

• Einzel-LED
  • Golden Dragon ohne Linse (OSRAM) - blau und kaltweiss
  • Golden Dragon mit Linse (OSRAM) - kalt- und warmweiss
  • Golden Dragon Plus (OSRAM) -kaltweiss
  • Platinum Dragon (OSRAM) - kaltweiss
  • Diamond Dragon (OSRAM) - blau, kalt- und warmweiss
  • Oslux (OSRAM) - kaltweiss
  • ELS (Roithner) - blau und grün
  • HP 803 (Roithner) - blau und kaltweiss
• LED- Taschenlampen
  • Taschenlampe (Zweibrüder) - Lenser T7, Lenser X21, Lenser v2
• LED-Lampen
  • Lampe MR-16, 3 W (Omnilux) - MR-16 blau
• LED-Reflektor
  • Reflektor, 3W (Paulmann kaltweiss

Die maximale Expositionsdauer tmax/s schwankt bei den genannten Modellen zwischen 10 und 452 Sekunden (7,5 Minuten) abgesehen von einem Ausreiser mit 1669 Sekunden.

»Allerdings sind, da es sich hier um eine photochemische Gefährdung handelt, alle Einzelexpositionen über einen achtstündigen Arbeitstag hinweg zu berücksichtigen. Bei einem Beschäftigten in der LED-Produktion z. B., kann die Summe der Einzelexpositionen rasch diese Zeit über- steigen.«²³

Anmerkung: Wenn ein Modell in dieser Liste nicht vorkommt, heißt es nicht unbedingt, daß es photobiologisch unbedenklich zu verwenden ist; es ist eher anzunehmen, daß es noch nicht getestet worden ist.

 

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Mögliche Umweltauswirkungen von Metallen in Glühlampen, Kompaktleuchtstofflampen und LEDs ²⁰

Potential Environmental Impacts from the Metals in Incandescent, Compact Fluorescent Lamp (CFL), and Light-Emitting Diode (LED) Bulbs
Seong-Rin Lim *, Daniel Kang **, Oladele A. Ogunseitan **, and Julie M. Schoenung ***
* Department of Environmental Engineering, College of Engineering, Kangwon National University, Chuncheon, Gangwon 200-701, South Korea
** School of Social Ecology and §Program in Public Health, University of California, Irvine, California, United States
*** Department of Chemical Engineering and Materials Science, University of California, Davis, California, United States
Environ. Sci. Technol., 2013, 47 (2), pp 1040-1047
Publication Date (Web): December 13, 2012

Die Forscher entdeckten, dass sowohl Kompaktleuchtstoff- als auch LED-Lampen aufgrund übermäßiger Mengen von Blei (Pb) Auswaschbarkeit und des hohen Gehalts an Kupfer und Sparlampen auf Grund des hohen Gehalts an Blei und Zink als Sondermüll kategorisiert werden, während die Glühbirne ungefährlich ist. (Quecksilberdampf von Sparlampen wurde in dieser Studie nicht beachtet.)

	Sparlampen	LEDs	Grenzwert
Blei Auswaschbarkeit	132 mg/L	44 mg/L	5
Kupfer	111 000	31 600 mg/kg	2500
Blei	3860 mg/kg		1000
Zink	34 500 mg/kg		5000

Auf Grund ihres hohen Gehalts an Aluminium, Kupfer, Gold, Blei, Silber und Zink haben Energiesparlampen und LEDs einen höheren Ressourcenverbrauch und Toxizitäts-Potentiale als die Glühlampe.

Vergleicht man die Leuchtmittel in Bezug auf die erwartete Lebensdauer, haben Kompaktleuchtstofflampen 3-26 mal und LEDs 2-3 mal höhere mögliche Auswirkungen als die Glühbirne.

Die Studie bezieht sich teilweise auf folgende Studie:
Mögliche Umweltauswirkungen von LEDs

 

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Der Einfluß von LEDs auf die Augen von Mäusen ²⁴

The Influence of Low-powered Family LED Lighting on Eyes in Mice Experimental Mode
Mei-Lin Peng, Cheng-Yu Tsai, Chung-Liang Chien, John Ching-Jen Hsiao, Shuan-Yu Huang, Ching-Ju Lee, Hsiang-Yin Lin, Yang-Cheng Wen, Kuang-Wen Tseng.
School of Optometry, College of Medical Sciences and Technology, Chung Shan Medical University, Taiwan       [Life Science Journal. 2012;9(1):477-482]

Einleitung

40 Mäuse wurden in vier Gruppen zu je 10 Mäusen weißen LEDs mit geringem Stromverbrauch unterschiedlich lang ausgesetzt.

• Die erste Gruppe 2 Wochen lang 2h/Tag
• Die zweite Gruppe 4 Wochen lang 2h/Tag .
• Die dritte Gruppe 39 Wochen lang 12 Stunden täglich im Wechsel von 12 Stunden Dunkelheit.
• Die vierte Gruppe, die Kontrollgruppe, war keiner LED-Beleuchtung ausgesetzt

Ergebnis:

Die histologischen Ergebnisse zeigten, dass in der Gruppe, die 4 Wochen lang LEDs 2h täglich ausgesetzt waren, und in der Gruppe, die 39 Wochen lang einem abwechselnden 12 Stunden täglich im Wechsel von 12 Stunden Dunkelheit. ausgesetzt war, die Photorezeptorschicht in ihrer Dicke signifikant reduziert war.

»The arrangement of photoreceptor cells in the outer nuclear layer was slightly distorted and the thickness of the outer nuclear layer (ONL dt. äußere Körnerschicht) was decreased after 2 weeks and 4 weeks exposure. At 39 weeks after light exposure , with a significant reduction in the thickness of the outer nuclear layer, and the photoreceptor cell loss is evident.«

In Prozenten ausgedrückt verrringerte sich die Anzahl der Photorezeptor-Zellen in der äußeren Körnerschicht (ONL siehe Grafik)

• nach 2 Wochen täglich zweistündiger LED-Exposition um 13 %
• nach 4 Wochen täglich zweistündiger LED-Exposition um 23 %
• nach 39 Wochentäglich zwölfstündiger LED-Exposition um 45 %

Diskussion

In einem früheren Versuch wurde demonstriert, daß das blaues Licht von LEDs für die Retina von Rhesusaffen gefährlich ist.

Es ist bekannt, daß Hochleistungs-LEDs Netzhautschäden (Studie: Gesundheitliche Auswirkungen von Beleuchtungssystemen mit LEDs ) hervorrufen können, dieser Versuch zeigt, daß auch LEDs mit geringer Leistung schädigen können.

Licht kürzerer Wellenlänge ist die gefährlichste Komponente des sichtbaren Spektrums und es ist bekannt dafür reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in der Netzhaut zu erzeugen.

»Reaktive Sauerstoffspezies (umgspr. »Sauerstoffradikale«) sind für den Organismus schädliche Formen des Sauerstoffs, die bei oxidativem Stress und damit bei verschiedensten Erkrankungen sowie beim Altern eine wesentliche pathophysiologische Rolle spielen.« ²⁵

Auch andere Studien zeigten, dass nicht nur kurzes blaue Licht mit der Wellenlängenspitze 420 nm (Bereich 380-500 nm), sondern auch langes blaue Licht mit der Wellenlängenspitze 446 nm Wellenlänge (Bereich 400-540 nm) verantwortlich für eine Änderung (Abnahme der Dicke) in der äußeren Körnerschicht ist. Die für Haushalte gebräuchlichen weißen LEDs bestehen meistens aus einer blauen LED mit einer Phosphorschicht. Die Spitze des Spektrums liegt bei 446 nm.

Erklärende Grafiken und Quellenhinweise zu weiteren Studien finden sich im PDF-Dokument: »The Influence of Low-powered Family LED Lighting on Eyes in Mice Experimental Mode«

 

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Begrenzung der Auswirkungen von Lichtverschmutzung auf die menschliche Gesundheit, Umwelt und stellaren Sichtbarkeit ⁶

Studie vom Istituto di Scienza e Tecnologia dell’Inquinamento Luminoso (Rom, Italien), NOAA National Geophysical Data Center (Boulder, Colorado, USA), Marshall Design Inc (Boulder, Colorado, USA) und The Israeli Center for Interdisciplinary Studies in Chronobiology (University of Haifa, Israel), veröffenlicht im Journal of Environmental Management Volume 92, Issue 10, October 2011, Pages 2714-2722.

In dieser Gemeinschaftsstudie wird Lichtverschmutzung als eine der am schnellsten zunehmenden Arten von Umweltzerstörung betrachtet. Um diese Verschmutzung zu beschränken werden folgende Maßnahmen empfohlen:
* Abschirmung, damit das Licht nicht Richtung Himmel strahlt
* Vermeidung höherer Beleuchtungsstärken als unbedingt für die Aufgabe benötigt wird
* Beschränkung der Beleuchtung auf den Ort und die Zeit, wo und wann es benötigt wird

Die Autoren der Studie fanden heraus, daß der Umfang der Verschmutzung stark abhängig von der spektralen Eigenschaften der Lampen ist.

Am besten schnitten die Niederdruck-Natriumdampflampen ^6a, gefolgt von den Hochdruck-Natriumdampflampen (Strassenbeleuchtung - erkennbar am orange-gelben Licht),^6a ab, am schlechtesten waren Halogen-Metalldampflampen (Stadionbeleuchtung - enthalten Quecksilber)^6b und weisse LED-Lampen, die beide einen hohen Blauanteil im Licht enthalten.

Ein Umstieg von der heute weit verbreiteten Natriumdampflampe auf weisse Lampen (Halogenmetalldampflampen und LEDs) würde zu einem Anstieg der Lichtverschmutzung und zu einer Veränderung der Produktion des Hormons Melatonin führen.

Die Studie zeigt, daß die Bildung von Melatonin von Halogen-Metalldampflampen 3 mal stärker und von LEDs mehr als 5-mal stärker als von Hochdruck-Natriumdampflampen unterdrückt wird.^6c

Melatonin ist ein Hormon, das unsere biologische Uhr reguliert und für seine anti-oxidative und anti-kanzerogene Eigenschaften bekannt ist.^6c

 

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LED-Bildschirme drehen an der biologischen Uhr ^7a

In einer Studie, ^7b im Fachmagazin »Journal of Applied Physiology« veröffentlicht, haben Christian Cajochen von den Universitären Psychiatrischen Kliniken Basel und seine Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation in Stuttgart herausgefunden, daß Testpersonen vor Computermonitoren mit LED-Beleuchtung, die vor allem Licht mit kurzen Wellenlängen im Frequenzbereich von 464 Nanometer (blau) abgeben, eine schnellere Reaktionszeit gegenüber Testpersonen vor Monitoren mit konventioneller Beleuchtung aufweisen.

Da das Licht der LED-Bildschirme dem Tageslicht ähnelt und aktivierend wirkt, kommt es bei Computerarbeit am Abend dazu, daß die Bildung des Schlafhormons Melatonin, das die biologische Uhr des Menschen und seinen Schlaf-Wach-Rhythmus steuert, verringert wird.

»Den Ergebnissen zufolge hatten Versuchspersonen, die abends fünf Stunden vor LED-Bildschirmen verbracht hatten, eine um bis zu 20 Prozent schnellere Reaktionszeit als Probanden, die vor konventionell beleuchteten Computerbildschirmen saßen. [...] Bluttests zeigten darüber hinaus, dass bei ihnen das Schlafhormon Melatonin auch tatsächlich in geringerer Konzentration vorlag.«

 

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Mögliche Umweltauswirkungen von LEDs ⁸

Eine Studie aus Kalifornien hat farbige und weisse LEDs auf ihre Umweltfolgen untersucht:

 

Metallische Rohstoffe:

In LEDs können je nach Farbe folgende Metalle zum Einsatz kommen:
Aluminium, Antimon, Arsen, Chrom, Kupfer, Gallium, Gold, Indium, Eisen, Blei, Nickel, Phosphor, Silber und Zink. (In weissen LEDs wird kein Blei und kein Indium verwendet)

 

Toxikologie

Die Rohstoffe Arsen, Gallium, Indium und Antimon werden als gesundheits- und umweltschädlich betrachtet.

Arsen und Blei gelten als potentiell krebsauslössend.

 

Klassifizierung als gefährlicher Abfall

Die meisten LEDs würden unter kalifornischen Vorschriften
als gefährlicher Abfall eingestuft werden, nicht aber unter US-EPA behördlichen Vorschriften.

 

Ressourcen

Wenn der Metallgehalt der LEDs unverändert bleibt und die Nachfrage stärker wird, dann wird es erhebliche Auswirkungen auf die Verteilung der erwarteten Gold und Silber-Ressourcen geben.

Eine detailliertere Zusammenfassung der Studie mit Grafiken

 

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Gesundheitliche Auswirkungen von Beleuchtungssystemen mit LEDs

ANSES ^9a (das französiche Gesundheitsministerium) präsentierte eine Studie ^{9b 9c 9d} zu Hochleistungs-LEDs.

 

Gefahr der Blendung

Einige der LED-Lampen sind bis zu 1.000 mal lichtintensiver als traditionelle Beleuchtungen, wodurch die Gefahr der Blendung besteht.

 

Auswirkungen des blauen Lichts

Auf Grund der spektralen Unausgewogenheit der LED ist der Anteil blauen Lichtes in den LEDs sehr hoch, welcher schädlich für die Netzhaut ist.

 

Risikogruppen sind laut der Studie

* Kinder

* lichtsensible Person

* Bevölkerungsgruppen, die länger dem Licht ausgesetzt sind wie Schauspieler, Beleuchtungstechniker

Ein weiterer französischer Artikel beschäftigt sich mit dem Thema »LED-Lampen eine Gefahr für die Augen«. ¹⁰

 

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Projekt SAFE-LED Gesundheitsrisiken durch neuartige Hochleistungs-Leuchtdioden (LED)²⁶, ²⁷

Schon 2010 hat sich die österr. AUVA Gedanken über »Gesundheitsrisiken durch neuartige Hochleistungs-Leuchtdioden (LED)« gemacht und kam zu dem Ergebnis, daß in der Langzeit-Exposition

• Grüne, gelbe, orange und rote LEDs sicher sind, d.h. sie gehören der »Freien Gruppe« (RG 0) an
• Blaue oder weiße Hochleistungs-Einzel-LEDs aufgrund der photochemischen Gefährdung der Risikogruppe 2 angehören können

Kategorien:
• RG 0 - Freie Gruppe - Kein Risiko
• RG 1 - Risikogruppe 1 - Geringes Risiko
• RG 2 - Risikogruppe 2 - Mittleres Risiko
• RG 3 - Risikogruppe 3 - Höheres Risiko

Photochemische Gefährdung

Tabellarische Zusammenfassung der photochemischen Gefährdung der gesteteten Hochleistungs-LEDs. Details zu dem aufwendigen Testverfahren und zu den gestesten Modellen sind in der Studie²⁷, deren Ergebnisse von der Studie »Photobiologische Sicherheit von Licht emittierenden Dioden (LED)« der deutschen BAuA bestättigt werden, nachzulesen

Farbe	Nach Norm *	PLR-Methode *
3 x Rot	alle RG 0	alle RG 0
2 x Orange	alle RG 0	alle RG 0
1 x Gelb	RG 0	RG 0
2 x Grün	alle RG 0	alle RG 1
5 x Blau	1x RG1, 4x RG2	1x RG1, 4x RG2
4 x Violett	2x RG0, 1x RG1, 1x RG2	2x RG1, 2x RG2
13 x Weiß	3x RG0, 6x RG1, 4x RG2	8x RG1, 5x RG2

* Zwei unterschiedliche Testverfahren

Die Studie geht auch auf die thermische Gefährdung durch Hochleistungs-LEDs ein. Dies ist insofern interessant, da uns ja immer wieder erklärt worden ist, daß LEDs keine Hitze entwicklen würden. Mittlerweile ist bekannt, daß LEDs Kühlung benötigen.

Thermische Gefährdung

»3 LEDs würden der Risikogruppe RG2, 4 LEDs sogar der Risikogruppe RG3 entsprechen, wenn die leuchtende Fläche nicht berücksichtigt wird. Bei Flächenberücksichtigung ergibt sich RG0.«

Seite 69²⁷

 

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