LED-Straßenlaternen werden immer blauer

Die Umstellung auf LED-Straßenbeleuchtung führt zu mehr Blaulichtverschmutzung – ein wichtiger Trend, der von den spezialisierten Satelliten, die die Nachtbeleuchtung überwachen, nicht bemerkt wurde. Zu diesem Schluss kommen Forscher in Großbritannien, die digitale Fotos der Erde analysiert haben, die Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) aufgenommen haben. Die Wissenschaftler sagen, dass die Umstellung auf blaueres Licht negative Folgen für die menschliche Gesundheit, das Verhalten von Tieren und die Astronomie hat.

LEDs gibt es schon seit 60 Jahren, ältere Geräte arbeiteten jedoch eher am roten Ende des visuellen Spektrums. In den 1990er Jahren wurden jedoch leuchtend blaue LEDs verfügbar – was ihren Erfindern 2014 den Nobelpreis für Physik einbrachte. Die Möglichkeit, leuchtend blaue LEDs zu erzeugen, führte schnell zur Entwicklung weißer LEDs, die in vielen Beleuchtungsanwendungen allgegenwärtig sind.

Tatsächlich haben LED-Straßenlaternen in vielen europäischen Ländern begonnen, Natriumlampen zu ersetzen, die gelbes Licht erzeugen. LEDs bieten nicht nur geringere Kosten und eine höhere Energieeffizienz als Natrium, sondern bieten auch eine bessere Farbwiedergabe, was die Erkennung beleuchteter Objekte durch den Betrachter verbessert.

Allerdings weisen Forscher darauf hin, dass dieser Rollout auch eine Schattenseite hat. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Lichtverschmutzung mit der Einführung von LEDs zunimmt. Darüber hinaus ist dieses LED-Licht viel blauer als Natriumlicht und frühere Untersuchungen zeigen, dass die nächtliche Einwirkung von blauem Licht negative Auswirkungen auf den Tagesrhythmus und den Schlaf von Menschen haben kann. Es gibt Hinweise darauf, dass blaues Licht das Verhalten einiger Insekten verändern kann und außerdem das Problem der Lichtverschmutzung am Nachthimmel verschärft – wodurch Sterne sowohl für die Öffentlichkeit als auch für Astronomen schwieriger zu erkennen sind.

Jetzt hat ein Wissenschaftlerteam der Universität Exeter im Vereinigten Königreich unter der Leitung von Alejandro Sánchez de Miguel von Exeter und der Universidad Complutense in Madrid, Spanien, erstmals den Anstieg der Blaulichtverschmutzung in Europa quantifiziert.

„Es gibt keinen Grund, warum wir LEDs verwenden, die so blau sind“, sagt Sánchez de Miguel gegenüber Physics World. „Ihre Energieeffizienz ist etwas besser, aber wenn man Dimmung und Ausrichtung sowie ein gutes Lichtdesign berücksichtigt, ist dieser Punkt irrelevant.“

Typischerweise berücksichtigen Satellitendaten zur Nachtbeleuchtung alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts zusammen und unterscheiden nicht zwischen Rot, Grün und Blau. Stattdessen nutzte das Team von Sánchez de Miguel Bilder, die von ISS-Astronauten mit alltäglichen digitalen Spiegelreflexkameras (DSLR) aufgenommen wurden, und kombinierte die Bilder mit Daten von Satellitensensoren. Dies baut auf früheren Arbeiten des Teams von Sánchez de Miguel auf, die zeigten, dass Kamerabilder aus dem Weltraum Farb- und radiometrische Daten besser erfassen als Erdüberwachungssatelliten.

Sie verglichen Kamerabilder von Europa, die 2012 und 2013 von der ISS aufgenommen wurden, mit Bildern, die zwischen 2014 und 2020 aufgenommen wurden, als die LED-Revolution begann, sich durchzusetzen. Sie stellten einen deutlichen Anstieg des blauen Lichts fest, das vom Kontinent ausging. Von den europäischen Ländern war der Anstieg in Italien, Rumänien und Großbritannien am deutlichsten, während die Auswirkungen blau emittierender weißer LEDs in Österreich und Deutschland am wenigsten ausgeprägt waren.

Was die Unterschiede zwischen den Nationen anbelangt, so ist dies zum Teil darauf zurückzuführen, dass einige Länder über ältere Beleuchtungssysteme verfügen, die dringender ausgetauscht werden mussten, während Sánchez de Miguel in anderen Ländern darin einen kulturellen Unterschied sieht.

„Italien verändert sich zu schnell“, sagt er. „Ich kenne die Gründe für Rumänien nicht gut genug, aber vielleicht liegt es daran, dass die Straßenbeleuchtung veraltet war, wie es im Vereinigten Königreich der Fall war.“

Als Ergebnis der Studie glaubt Sánchez de Miguel, dass Studien zur nächtlichen Lichtverschmutzung die möglichen schädlichen Auswirkungen von LEDs unterschätzt haben, einfach weil bisher jede Überwachung der Lichtverschmutzung mit Satelliten nicht farbspezifisch war.

Die Sterne zurückerobern

Ruskin Hartley, Sprecher der International Dark-Sky Association, stimmt dem zu. „In den letzten 25 Jahren ist klar geworden, dass Europa in der Eile, auf energieeffiziente LED-Nachtlichter umzusteigen, immer heller und blauer geworden ist“, sagt er gegenüber Physics World. „Leider hat die Qualität der nächtlichen Umgebung gelitten und wir verschwenden weiterhin riesige Mengen an Energie durch verschwendete Nachtbeleuchtung.“

Sánchez de Miguel weist darauf hin, dass künstliches Nachtlicht von den Vereinten Nationen als Schadstoff eingestuft wird und sagt: „Der beste Weg, es zu begrenzen, ist die Kontrolle seiner Nutzung. Es gibt einfache Möglichkeiten, dies in der [städtebaulichen] Planungsphase zu tun, und auch.“ Wir haben einfache Möglichkeiten, es mit DSLR-Kameras zu messen.“

Hartley stimmt zu, dass einige der Probleme durch bessere Planung und besseres Lichtdesign behoben werden können. „Bei sorgfältiger und aufmerksamer Verwendung reduziert ein gut konzipiertes LED-Nachtlichtsystem nachweislich die Lichtverschmutzung und spart Energie“, sagt er. „Wir empfehlen jedem, der ein Außenbeleuchtungsprojekt in Betracht zieht, die gemeinsamen fünf Prinzipien von IDA und IES für verantwortungsvolle Außenbeleuchtung zu befolgen. Ein ganzheitlicher Ansatz für die Außenbeleuchtung führt letztendlich zu einer verbesserten Sicht, einem gesunden und ungestörten nächtlichen Lebensraum und einem dunkleren Himmel.“

Die Forschung wird in Science Advances beschrieben.