Analyse der Lichtverhältnisse in Museen und Konsequenzen für die Präventive Konservierung - gezeigt am Bayerischen Nationalmuseum (BNM)

Inhaltsverzeichnis

1. Facharbeit als Beitrag zur Präventiven Konservierung

2. Grundlagen
2.1 Licht als Teilchen und Welle
2.2 Messgrößen und ihre Aussagekraft über die Schädlichkeit der Beleuchtung
2.2.1 Beleuchtungsstärke
2.2.2 UV-Anteil
2.2.3 UV-Gesamtbelastung
2.3 Entstehung von Schäden durch Beleuchtung
2.3.1 Photolyse
2.3.2 Weitere Arten der Schädigung von Exponaten durch Licht
2.4 Lichtfarbe und Farbwiedergabequalität
2.4.1 Hinleitung
2.4.2 Bedeutung anhand der Erläuterung des Farbsehens
2.5 Lichtquellen
2.5.1 Sonne als natürliche Lichtquelle
2.5.2 Künstliche Lichtquellen
2.5.2.1 Glühlampe
2.5.2.2 Halogen-Glühlampe
2.5.2.3 Leuchtstofflampe
2.5.2.4 Metalldampflampe

3. Konkrete Festlegung der Untersuchungsumstände
3.1 Museum und Gebäude der Restaurierung
3.2 Multifunktionsmessgerät
3.3 Spektrometer
3.4 Reichweite der Aussagekraft der Messungen

4. Messergebnisse und Diskussion
4.1 Messungen im Museum
4.1.1 Umgang mit Tageslicht
4.1.1.1 Spektrum des Tageslichts
4.1.1.2 Einfluss von Fensterglas
4.1.1.3 Auswirkung von UV-Schutzgläsern
4.1.1.4 UV-Schutzfolien als sinnvoller Schutz
4.1.1.5 Lichtschutz durch Leinenvorhang (Raum 15)
4.1.1.6 Funktion der Jalousien in Raum
4.1.1.7 Vorschlag zur Schadensreduzierung
4.1.2 Künstliche Beleuchtung in der Ausstellung
4.1.2.1 Halogen-Glühlampen – ungedimmt
4.1.2.2 Halogen-Glühlampen – gedimmt
4.1.2.3 Halogen-Metalldampflampen
4.1.2.4 Leuchtstoffröhren
4.1.2.5 Zwischenergebnis
4.2 Messungen in den Restaurierungsateliers
4.2.1 Umgang mit Tageslicht
4.2.2 Arbeitsleuchten und ihre Eignung
4.2.2.1 OSRAM POWERSTAR®
4.2.2.2 BLV HITLITE®
4.2.2.3 DURO-Test True-Lite® Powertwist®
4.2.2.4 OSRAM BIOLUX®

5. Resumée und Anregungen für weitere Untersuchungen

6. Danksagung

7. Bibliographie

8. Anhang
8.1 Korrekturkurve des OCEANOPTICS HR
8.2 Auflistung der Messpunkte und Messwerte

9. Abschließende Erklärung

1.) Facharbeit als Beitrag zur Präventiven Konservierung

Die Schädigung durch Licht stellt ein großes Problem in allen Museen dar. Unmittelbar sichtbar wird dies an vielen historischen Kunstobjekten, die sich uns heute nicht mehr in ihrer originalen Farbigkeit präsentieren. Um weitere Schäden zu vermeiden, ist es wichtig in den Ausstellungen entsprechenden Lichtschutz vorzunehmen. Aus diesem Grund wurde im Herbst 2003 im Bayerischen Nationalmuseum erstmals eine Stelle für Präventive Konservierung geschaffen,

Unter „Präventiver Konservierung“ versteht man „die Optimierung von Klima und Lichtschutz in Ausstellungssälen und Depots, (...) die Erfassung der aktuellen Schadstoffbelastung in allen Museumsräumen und innerhalb von Vitrinen sowie deren Reduzierung durch geeignete Maßnahmen“^[1]. Durch diese Maßnahme soll die Schädigung der Exponate reduziert und die benötigten Kosten für die Restaurierung minimiert werden.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der heute üblichen Methode der Lichtmessung in Museen und vergleicht diese mit den zugehörigen Lichtspektren. Aufgrund dieser Daten werden Beleuchtung, Lichtschutz und Präsentation der Objekte diskutiert. Alle Messungen erfolgten im Bayerischen Nationalmuseum und dessen Werkstätten in Zusammenarbeit mit Herrn Marcus Herdin (Dipl.Rest.), der im BNM die Stelle zur Präventiven Konservierung inne hat.

Da die Vielzahl von Quellen gleichen Herausgebers (bsp. OSRAM), die in dieser Facharbeit verwendet werden, bei einer Gesamtauflistung zu einer unübersichtlichen Bibliographie führen würde, werden die Quellen für jeden einzelnen Gliederungspunkt einzeln aufgeführt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde bei indirekten Zitaten auf einen Herkunftsnachweis im Text verzichtet.

2. Grundlagen

2.1 Licht als Teilchen und Welle

Unter optischem Spektralbereich versteht man elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge zwischen 100nm und 1mm (Frequenz zwischen 3000THz und 300GHz). Als Licht dagegen wird im wissenschaftlichen Sprachgebrauch nur der für den Menschen sichtbare Bereich zwischen 380nm und 780nm bezeichnet. Wie im allgemeinen Sprachgebrauch üblich, wird in dieser Facharbeit der Begriff „Licht“ auch zur Beschreibung des gesamten emittierten Spektrums einer Lichtquelle verwendet.

Die Einteilung des optischen Spektralbereichs nach Din 5030, Teil 2 lautet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 1^[2]: Einteilung der optischen Strahlung (gerundet)

Diese Einteilung basiert auf dem Wellencharakter der elektromagnetischen Strahlung. Vor allem in Bezug auf das Schädigungsverhalten ist aber die Teilcheneigenschaft der Strahlung von großer Bedeutung. Die Energieübertragung bei Absorption von Licht erfolgt nämlich durch Lichtteilchen (Photonen) denen die Energie E = h ∙ f zugeordnet wird. Dabei ist f die Frequenz des Teilchens und h die Planck-Konstante mit dem Wert

h = 6,6260755 ∙ 10-34Js.

Diese Energie des Photons wird komplett (oder gar nicht) auf ein Atom oder Molekül übertragen und kann zu dessen Ionisation oder Dissoziation führen. Kurzwelliges Licht überträgt bei jeder Absorption eines Photons also mehr Energie als langwelliges Licht.

2.2 Messgrößen und ihre Aussagekraft über die Schädlichkeit der Beleuchtung

Während der Messreihe werden folgende 3 Parameter des Lichts ständig bestimmt: Beleuchtungsstärke, UV-Anteil und UV-Gesamtbelastung.

2.2.1 Beleuchtungsstärke

Die Messung der Beleuchtungsstärke in Lux (lx) stammt noch aus der Frühzeit des Lichtschutzes in Museen. Getreu dem Grundgedanken: „Je weniger Licht auf das Objekt kommt, desto geringer ist der Schaden.“ versucht man die Beleuchtungsstärke bzw. die Belichtung (Beleuchtungsstärke x Zeit) der Kunstgegenstände auf ein Mindestmaß zu reduzieren, um die Schädigung möglichst gering zu halten. In vielen Publikationen hat es sich aus dieser Überlegung heraus eingebürgert, „ohne weitere Differenzierung für Papier und Textilien eine maximale Beleuchtungsstärke von 50lx zu fordern, für Leinwandgemälde 150lx.“^[3]

Tatsächlich lässt diese Regel aber außer Acht, dass Lichtschäden kumulativ sind. Dies bedeutet, dass eine Beleuchtung mit 1Lux über eine Zeitdauer von1000 Stunden genauso schädlich ist, wie 1 Stunde lang eine Beleuchtung von 1000Lux. Die 50Lux sind auf eine Dauerbeleuchtung bezogen. Tatsächliche ließen sich also die Lichtschäden schon dadurch reduzieren, dass man die Beleuchtung nur dann anschaltet, wenn sich ein Besucher im Raum befindet.

Des Weiteren lässt sich die 50Lux Regel wissenschaftlich gesehen durch die Tatsache in Frage stellen, dass mit der Beleuchtungsstärke eine physiologische Größe (Sinneseindruck) bestimmt wird. Dies bedeutet, dass die Messung der Beleuchtungsstärke auf die Empfindlichkeit des menschlichen Auges gewichtet ist, also der grün-gelbe Bereich der sichtbaren Strahlung (VIS) überbewertet wird.

Dieser spektrale Hell-Empfindlichkeitsgrad von

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1^[4]: spektrale Hellempfindlichkeit eines Lux-Meters

Testpersonen bei Tageslicht wird durch die Hellempfindlichkeitskurve V(λ) beschrieben, die in Deutschland durch die Din 5031 normiert ist.

Damit entspricht die Energie der Photonen und die Wichtung der Schädlichkeit aber nicht der Wichtung, die unsere Augen und das Photometer vornehmen. Sehr energiereiche und somit schädliche UV-Strahlung wird beispielsweise sogar völlig „übersehen“, da die V(λ)-Kurve für alle Wellenlängen im UV-Bereich den Wert „0“ liefert.

So würde man bei der reinen Betrachtung der Beleuchtungsstärke (vgl. Abb. 3: durch Lux-Meter registriertes Spektrum) für Tageslicht mit und ohne UV-Schutzfolie (UV-CL-SR-HPR) lediglich eine Reduzierung der Belastung der Exponate um circa 20% erwarten. Wie die - mit dem Spektrometer gemessene - spektrale Verteilung (vgl. Abb. 2) aber zeigt, fällt der Unterschied dadurch viel größer aus, dass die Folie den besonders schädlichen UV-Anteil komplett schluckt. Dieser Effekt wird jedoch durch diese Messmethode nicht registriert, da die Lux-Messung den UV-Bereich ausblendet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2 und Abb. 3: Vergleich zwischen dem tatsächlichen und dem vom Lux-Meter registrierten Spektrum („Glättung“ der 2. Kurve, da die Daten zur Lux-Registrierung nur mit eine Auflösung von 5nm vorhanden waren und somit auch die Auflösung der Messkurve auf 5nm verringert wurde)

Da - wie an diesem Beispiel sichtbar - die, von der Messung der Beleuchtungsstärke nicht registrierte, UV-Strahlung einen sehr großen Einfluss auf die Schädlichkeit der Beleuchtung hat, wird diese gesondert mit 2 verschiedenen Messgrößen bestimmt.

2.2.2 UV-Anteil

Die übliche Messgröße für UV in Museen ist der UV-Anteil in Mikrowatt/Lumen [μW/lm]. Da sich der UV-Anteil nicht mit der Entfernung zur Lichtquelle ändert, lässt sich vor allem an ihm einfach die Effizienz bestimmter UV-Schutzvorrichtungen wie Schutzfolien bestimmen und allgemeine Aussagen über die Eignung bestimmter Lichtquellen machen.

Ein gängiger Richtwert für den maximalen UV-Anteil bei lichtempfindlichen Exponaten in Museen ist 75 µW/Lumen, was in etwa dem UV-Anteil von Glühlampenlicht entspricht. Tatsächlich ist die Einheit Mikrowatt/Lumen in soweit falsch, als Lumen die Lichtleistung der Lichtquelle wiedergibt und nicht die vom Messgerät empfangene und gemessene Beleuchtungsstärke. Da aber der Abstand von der Lichtquelle r in die beiden gemessenen Werte Beleuchtungsstärke (lx = lm/m²) und Bestrahlungsstärke (W/m²) mit 1/4πr² eingeht, kürzt sich dieser Einfluss, so dass W/(lx · m²) W/Lumen entspricht.

Das für die Messungen verwendete Messgerät ist nur in der Lage, UV-Strahlung der Wellenlängen von 300 nm bis 400 nm, also den UV-A-Anteils (315 - 380 nm) und Teile des UV-B (280-315nm)-Anteils zu messen. Für die Messungen im Museum reicht dies aus, da bei Sonnenlicht die kurzwelligeren UV-Strahlen fast vollständig von der Atmosphäre absorbiert werden und somit nicht auf die Erde treffen (vgl. Abb. 2) und auch die Spektren aktueller Lichtquellen meist keine kurzwelligere UV-Strahlung enthalten. Dass auch Teile des sichtbaren Lichts (380nm – 400nm) in die Messung einbezogen werden, ist insoweit vertretbar, als das Auge Licht dieser Wellenlängen fast nicht wahrnimmt (vgl. Abb. 1) und Lichtquanten dieses Bereichs fast so energiereich wie die im UV-Bereich sind.

2.2.3 UV-Gesamtbelastung

Weil für die Schädigung die gesamte Menge, nicht der Anteil, der einfallenden UV-Strahlung verantwortlich ist und nur die wirklich wirkende Leistung Auskunft über die Schädlichkeit der Beleuchtung bei einem Exponat machen kann, ist es sinnvoll die Leistung der UV-Strahlung am Exponat direkt zu messen. Die UV-Bestrahlungsstärke wird in W/m² gemessen. Sie gibt an, wie viel UV-Strahlung in einer bestimmten Zeit auf eine definierte Fläche trifft. Ein gängiger Richtwert für die UV-Gesamtbelastung ist 20mW/m², wobei dieser Wert so niedrig wie möglich gehalten werden sollte.

2.3 Entstehung von Schäden durch Beleuchtung

2.3.1 Photolyse

Allerdings lässt sich auch die UV-Gesamtbelastung nicht mit dem Schädigungspotential gleichsetzen. So ist „das Schädigungspotential bei 300 nm (...) etwa zehnmal höher als bei 400 nm (Michalski 1987)“^[5], obwohl nach der Energieformel die kurzwelligere Strahlung nur um ¼ mehr Energie besitzt. Dies lässt sich erklären, wenn man statt der Welleneigenschaft die oben erwähnte Teilcheneigenschaft des Lichts betrachtet. Ähnlich wie beim lichtelektrischen Effekt lassen sich die Molekülenden der Verbindung nur dann in einen angeregten Zustand versetzen, wenn das eine Photon, das sie absorbieren können, genügend Energie besitzt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenTab. 2^[6]: Dissoziationsenergie einiger Verbindungsklassen bei Bildung von Radikalen (zu spaltende Bindungen und austretende Gruppen sind fett gedruckt)

Die nebenstehende Tabelle 2 listet zum einen die Bindungsenergie der zu spaltenden Bindung auf, die der Energie entspricht, die ein Photon besitzen muss, um ein Molekül zu spalten, zum anderen die Wellenlänge, die dieser Lichtquant besitzen muss. Nachdem - nach der oben schon erwähnten Formel E= h ∙ f - die Energie eines Photons direkt proportional zur der Frequenz, und somit indirekt proportional zur Wellenlänge des Lichts

ist, besitzt langwelliges UV-A Licht mit einer Wellenlänge von 400nm 3,1eV Energie pro Photon, während die Lichtquanten der kurwelligeren UV-B Strahlung der Wellenlänge 300nm mit 4,1eV energiereicher sind. Wie man nun anhand der Tabelle erkennen kann, ist somit das langwelligere UV-A-Licht nur in der Lage wenige Verbindungen direkt zu spalten oder zu dissoziieren. Das energiereichere Licht der UV-B- Strahlung kann dagegen eine Vielzahl von Verbindungsgruppen direkt zur Bildung von Radikalen und somit zu einem Zerfall anregen. Eine starke Bestrahlung mit UV-A Strahlung kann also unter Umständen weniger schädlich sein als eine schwache mit UV-B Strahlen. Aus diesem Grund sagt die reine Messung der UV-Gesamtbelastung wenig über die direkte Schädlichkeit des Lichts aus, sondern es muss zusätzlich eine Spektralanalyse durchgeführt werden um genauer zwischen den einzelnen Frequenzen unterscheiden zu können.

2.3.2 Weitere Arten der Schädigung von Exponaten durch Licht

Nur kurz sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass die oben beschriebene Art der „Photolyse“ nicht die einzige Möglichkeit ist, wie die Exponate durch die Beleuchtung geschädigt werden. Ein Phänomen ist, dass der Zerfall „unter Beteiligung von Fremdmolekülen wie Sauerstoff, Wasserdampf oder Schadstoffen (Photooxidation) [erfolgt]. Auch Oberflächenverschmutzung kann diese Prozesse katalysieren (Koesling 2001) “ 6 Somit sind also teilweise Lichtquanten - beispielsweise im sichtbaren Bereich - fähig über diesen indirekten Weg Moleküle zu spalten, die ansonsten bei Weitem nicht die nötige Energie hätten. Obwohl dieses Phänomen einen Großteil der Lichtschäden verursacht, ist eine weitere Behandlung auf Grund der Komplexität dieses Themas in der Facharbeit nicht möglich.

Eine weitere, sehr häufige Schädigungsursache ist, dass durch die Absorption von sichtbarem Licht (Rot absorbiert beispielsweise das gesamte sichtbare Lichtspektrum bis auf den entsprechenden Rot-Anteil der reflektiert wird) oder von Infrarotstrahlung das Exponat erwärmt wird. Diese Erwärmung der Exponate kann zu einer Beschleunigung der chemischen Alterung führen. „Als Faustregel kann bei organischem Material bei einer Temperaturerhöhung um 10°C mit einer doppelt so schnellen Alterung gerechnet werden.“4^[7] Wegen der Vielzahl der Einflüsse (wie dem Mikroklima in Vitrinen) wird auch dieser Ansatz zur Erklärung der Lichtschäden in der Facharbeit vernachlässigt. Beide Einflüsse wären aber als Thema einer Folgearbeit wünschenswert, um eine genauere Vorhersage zum Auftreten von Lichtschäden zu ermöglichen und den Lichtschutz damit weiter zu optimieren.

2.4 Lichtfarbe und Farbwiedergabequalität

2.4.1 Hinleitung

Für Museen ist es nicht nur wichtig, dass die Beleuchtung möglichst wenig Schaden anrichtet, sondern auch, dass die Beleuchtung für den Benutzer angenehm ist und dass die Exponate gut zur Geltung kommen. Neben der oben bereits erwähnten Messung der Beleuchtungsstärke in Lux, die ja genau das subjektive Helligkeitsempfinden der Besucher wiedergibt, wird deswegen zusätzlich die Farbtemperatur der Lichtquellen bestimmt. Sie gibt die Lichtfarbe an, die der eines Schwarzen Strahlers einer bestimmten Temperatur entspricht und wird in Kelvin (K) angegeben. Die Festlegung einer Farbtemperatur für eine Lichtquelle erfordert jedoch nicht, dass die spektrale spezifische Ausstrahlung der Lichtquelle exakt der eines Schwarzen Strahlers entspricht. Vereinfacht könnte man sagen: „Entscheidend ist im Prinzip der Farbeindruck der Lichtquelle.“^[8]

Neben der Lichtfarbe spielt auch die Farbwiedergabequalität für den Betrachter eine große Rolle. In dieser Facharbeit wurden dazu aber keine Messungen durchgeführt, sondern es wurde, soweit vorhanden, auf die Messdaten der Herstellerfirmen zurückgegriffen.

2.4.2 Bedeutung anhand der Erläuterung des Farbsehens

Um den Einfluss der Farbtemperatur und der Farbwiedergabequalität auf die Wahrnehmung des Objekts zu verstehen, muss man sich vor Augen führen, was wir eigentlich sehen. Ein Objekt hat für uns eine Farbe, weil bestimmte Anteile des sichtbaren Lichts reflektiert, andere absorbiert werden (teilweise auch Fluoreszenz). So wirkt ein Apfel für uns Rot, weil fast nur die roten Anteile des Lichts, die auf den Apfel treffen reflektiert, alle anderen Lichtanteile absorbiert werden. Allerdings können nur Lichtwellen reflektiert werden, die auch vorhanden sind. Ein Apfel, der mit Licht einer Natriumdampflampe bestrahlt wird, wirkt dagegen gräulich, da die Natriumdoppellinie mit 589,0nm^[9] beziehungsweise 589,6nm nicht in dem vom Apfel reflektierten Bereich liegt, sondern absorbiert werden. Aus diesem Grund haben Lampen, die ein Linienspektrum besitzen, also beispielsweise Metalldampflampen, im allgemeinen eine geringe Farbwiedergabequalität. Deswegen verwendet man als Bezugsgröße für die Qualität des Licht den schwarzen Strahler, der ein kontinuierliches Spektrum emittiert.

Neben der Farbwiedergabequalität hat auch die Farbtemperatur Einfluss auf die Wiedergabe des Exponats.

Wie man an der spektralen Verteilung der Energie (vgl. Abb. 4) für Schwarze Strahler verschiedener Temperatur erkennen kann, enthält das Licht eines schwarzen Strahlers von 3000K (entspricht starker Glühbirne) kaum Anteile im violett/blauen Bereich. Bei der Beleuchtung eines blauen Gegenstandes sind also nur wenige Blau-Anteile im Licht vorhanden, die reflektiert werden könnten. Dementsprechend kommt nur wenig Licht dieses Spektral-

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Spektren schwarzer Strahler unterschiedlicher Farbtemperatur

bereichs am Auge des Besuchers an. Das Exponat erscheint gräulich. Auch wenn das Auge die Fähigkeit besitzt eine solche „Stichigkeit“ des Lichts auszugleichen, wird als Optimum im Normalfall die Farbtemperatur von Sonnenlicht mit circa 5500K bis 6000K angegeben, da in diesem Bereich ungefähr gleichgroße Anteile des violett/blauen und rot/orangen Bereichs vorhanden sind. Tatsächlich ist die Festlegung des Optimums für Museen in soweit wenig sinnvoll, als dieses eigentlich stark objektbezogen wäre. Für ein Gemälde beispielsweise, das bei Kerzenlicht (Farbtemperatur 1900K^[10] bis 2100K) angefertigt wurde, wäre eine Beleuchtung mit 6000K unpassend, da sie nicht der Intention und dem Eindruck des Künstlers entspricht.

Da die Bestimmung der Farbtemperatur nur zur Beschreibung des Farbeindrucks auf den Besucher verwendet wird und somit keine hohe Genauigkeit von Nöten ist, wird in dieser Facharbeit eine vereinfachte Bestimmung der Farbtemperatur durchgeführt. Zunächst wird der ungefähre Wert ermittelt, indem aus dem Messspektrum diejenige Wellenlänge, der der Maximalwert der spezifischen Ausstrahlung zugeordnet ist, abgelesen wird und nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

die zugehörige Farbtemperatur ermittelt wird. Um den Wert exakter zu bestimmen wird noch die, nach der Planckschen Strahlungsformel:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

erstellte Kurve des Schwarzen Strahlers über die gemessene Spektralkurve gelegt und T solange angepasst, bis die Spektralkurve der Lichtquelle mit der des Schwarzen Strahler der Temperatur T möglichst genau zur Deckung kommt.

2.5 Lichtquellen

2.5.1 Sonne als natürliche Lichtquelle

Während der Kern der Sonne bis zu 15 Millionen Kelvin^[11] heiß ist, wird das Licht der Sonne in der etwa noch 5.800K^[12] heißen Photosphäre erzeugt. Dies entspricht auch in etwa der Farbtemperatur des Sonnenlichts an einem schönen Sommertag, wenn die Sonne im Zenit steht. Die Abweichung der Tageslichtkurve von der des schwarzen Strahlers mit 5800K lässt sich durch die Absorptionslinien im Sonnenlicht, den Frauenhoferschen Linien erklären. Bisher wurden über 20.000 dieser Linien nachgewiesen,

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5^[13]: Aufbau der Sonne

die zu einem kleinen Teil irdischen Ursprungs (Absorption in der Erdatmosphäre) sind und größtenteils durch Absorption des Sonnenlichts in der „Chromosphäre“ entstehen. Des Weiteren besitzen auch die Sonnenflecken einen gewissen Einfluss auf das Spektrum, da sie etwa 2000K kälter sind als der Rest der Photosphäre. Diese kälteren Stellen emittieren also ungefähr das Spektrum eines Schwarzen Strahlers mit 3800 K.

Zusätzlich ist Spektrum und Farbtemperatur von der Tageszeit (morgens und abends in den rötlichen Bereich verschoben) und den Witterungsbedingungen abhängig. So enthält das vom klaren blauen Himmel ausgehende Tageslicht kaum Rot-Anteile. Dies führt dazu dass die Farbtemperatur bis zu 30.000K betragen kann.

Auch die Helligkeit des Tageslichts ist nicht konstant, sondern von Tageszeit, Wetter und Jahreszeit abhängig. Während im Sommer an einem wolkenlosen Tag Werte bis zu 100.000Lux auftreten können, sind im Winter bei strahlendem Sonnenschein höchstens 20.000Lux und bei bewölktem Himmel maximal 5000Lux möglich.

2.5.2 Künstliche Lichtquellen

2.5.2.1 Glühlampe

Bei der Glühlampe handelt es sich um den wohl häufigsten Temperaturstrahler. Der stromdurchflossene dünne Wolframdraht wird auf circa 2600K bis 3000K geheizt. Die Anregung der Elektronen zur Lichtaussendung erfolgt also durch Wärme. Durch diese Art der Anregung der Atome entstehen Beeinflussungen durch die Nebenatome des Gitters und eine Vielzahl anderer Prozesse. Die Glühbirne besitzt aus diesem Grund kein Linienspektrum sondern ein kontinuierliches

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6^[14]: Relative spektrale Strahldichteverteilung von Glühlampen

Spektrum, ähnlich dem eines schwarzen Strahlers. Sie wird deshalb als grauer Strahler bezeichnet. Wie sich am Spektrum eines Schwarzen Strahlers mit 2600K erkennen lässt, liegt der Hauptanteil der Strahlenergie (über 80%) im IR-Bereich. Dies führt dazu, dass die Lichtausbeute mit 9 – 19 Lumen/Watt äußerst gering ist. Die Lichtausbeute lässt sich durch eine höhere Wendeltemperatur verbessern (Verschiebung der Kurve in Richtung des sichtbaren Bereichs). Allerdings erhöht dies die Verdampfungsgeschwindigkeit der Wolframatome, was zunächst zu einer Kolbenschwärzung und letztendlich zum Bruch der Glühwendel führt, und somit die Lebensdauer verringt.

Um den Glühfaden aus Wolfram vor Oxidation zu schützen, ist der Kolben der Glühbirne evakuiert oder mit indifferentem Gas gefüllt.

Der Hauptvorteil der Glühlampe ist ihre stetige Betriebsbereitschaft. Das bedeutet, dass - anders als beispielsweise bei Metalldampflampen - kein Vorglühen nötig ist und sich das Spektrum während des Betriebs kaum ändert.

2.5.2.2 Halogen-Glühlampe

Halogen-Glühlampen sind in Aufbau und Wirkungsweise ähnlich wie Glühlampen. Allerdings enthalten sie im Füllgas eine geringe Menge an Halogenen (Brom, Chlor, Fluor, Jod) beziehungsweise deren Verbindungen. Diese Halogengase verhindern, dass sich das aus der Glühwendel verdampfende Wolfram an der Kolbeninnenfläche niederschlägt und diese schwärzt. Stattdessen verbindet es sich mit den Halogenen zu stabilen Verbindungen und wird durch thermische Bewegung teilweise zurück in die Glühwendel transportiert. Dadurch sind höhere Betriebstemperaturen möglich, was einerseits zu einer höheren Lichtausbeute von 15-25Lumen/Watt und andererseits zu einem höheren und kurzwelligeren UV-Anteil führt. Deshalb sind heutzutage fast alle Halogen-Glühlampen mit einem UV-Filter ausgestattet.

Die Lichtausbeute ist bei Halogen-Glühlampen mit IR-Beschichtung noch weiter erhöht, da ein Teil der abgestrahlten IR-Strahlung von der Beschichtung zurückgeworfen und von der Glühwendel absorbiert wird, was zu einer Erhöhung der Wendeltemperatur führt. Dadurch kann die zuzuführende Energie reduziert werden.

2.5.2.3 Leuchtstofflampe

Leuchtstofflampen sind Niederdruck-Gasentladungslampen, in deren Kolben sich ein Gemisch aus Quecksilberdampf und einem Edelgas, häufig Argon, befindet. Am Ende der Röhre befindet sich eine Kathode aus Wolframdraht. Beim Zünden der Lampe wird die Kathode erhitzt, Elektronen treten aus und kollidieren auf ihrem Weg mit Quecksilberatomen, die dadurch angeregt werden. Bei der Rückkehr in den Normalzustand senden die Quecksilberatome optische Strahlung der Wellenlänge 254nm aus, das von dem phosphorhaltigen Leuchtstoff auf der Innenseite der Röhre in sichtbares Licht umgewandelt wird. Die Zusammensetzung des Leuchtstoffs bestimmt die Qualität der Lampe. Einfache Leuchtstofflampen enthalten nur Phosphor, was zu dem bekannten überproportionalen grün/gelb-Anteil des Lichts führt. Bessere Lampen enthalten 7 bis 9 verschiedene Leuchtstoffe aus Phosphorverbindungen, Aluminaten und Boraten. Diese sind beispielsweise Antimon, Mangan, Zinn oder Blei verunreinigt, was ihnen gestatten, sichtbares Licht zu fluoreszieren und deren viele verschiedene Spektrallinien fast zu einem Vollspektrum führen

2.5.2.4 Metalldampflampe

Die Metalldampflampen enthalten im Kolben Quecksilberdampf unter hohem Druck. Wie bei der Leuchtstoffröhre befinden sich in dem Kolben zusätzlich kleine Mengen von Halogenverbindungen, um die Farbbalance zu verbessern. Zwischen den beiden dicht beieinanderstehenden Elektroden entsteht eine Bogenentladung und die Elektronen stoßen mit hoher kinetischer Energie auf die Gasatome. Bei den Kollisionen werden die Quecksilberatome und Halogenverbindungen angeregt und geben beim Zurückkehren in den Grundzustand die aufgenommene Energie in Form von Licht und Wärme wieder ab.

Entladungslampen gehören zu den energieeffizientesten Lampen, denn sie haben wenig Möglichkeit, Energie in Form von Wärme abzugeben. Bei Leuchtstofflampen sendet das Quecksilber hauptsächlich UV-Strahlen mit einer Wellenlänge von 254nm aus, die von den Leuchtstoffen in energieärmeres Licht umgewandelt werden, wobei der Differenz-betrag an Energie (sichtbares Licht energieärmer als UV-Strahlung) in Form von Wärmestrahlung abgegeben wird. Beim Start von Entladungslampen, bei noch geringem Quecksilberdruck, wird ebenfalls hauptsächlich UV-Strahlung emittiert (welche vom Glaskolben absorbiert wird). Mit steigender Temperatur und steigendem Druck wird nach außen weniger UV-Strahlung abgegeben. Durch die Dichte des Quecksilberdampfs kann die UV-Strahlung kaum aus der Gaswolke entkommen, denn sobald ein Atom ein 254 nm-Photon abgibt, wird diese Energie vom Nachbaratom absorbiert. Die Dichte führt zusätzlich dazu, dass teilweise Elektronen auf bereits angeregte Quecksilberatome treffen und diese somit auf höhere Energieniveaus heben. Da das Zurückkehren in den Grundzustand teilweise stufenweise erfolgt, werden somit auch Lichtquanten mit beispielsweise 579nm (Übergang vom zweiten ins erste angeregte Energieniveau) abgegeben. Zusätzlich wird durch die häufigen Kollisionen zwischen angeregten Quecksilberatomen Licht auch in Wellenlängen, die ohne Kollisionen unmöglich wären, frei. Dies führt zu einer Vielzahl verschiedener Wellenlängen, die beim Quecksilber zusammengenommen ein bläulich-weißes Licht ergeben. Da die Metall-Halide in der Lampe Rot-Töne und andere Farbnuancen zum Quecksilberlicht beitragen, ist das tatsächlich emittierte Licht wärmer und tageslichtähnlicher.

3. Konkrete Festlegung der Untersuchungsumstände

3.1 Museum und Gebäude der Restaurierung

Das Gebäude des Bayerischen Nationalmuseums wurden ab 1894 nach Entwürfen des Münchner Architekten Gabriel von Seidl errichtet und am 29. September 1900 durch den Prinzregenten Luitpold eröffnet. Das Gebäude zeichnet sich einerseits durch viele kleine Räume aus, die eine gezielte und auf die Ausstellungsstücke genau abgestimmte Beleuchtung ermöglichen, anderseits fallen die vielen sehr großen Fenster auf, die für Gebäude dieser Zeit typisch sind.

Gemessen wurde in für die Ausstellung charakteristischen Räumen, die jeweils für eine bestimmte Lichtsituation repräsentativ sein sollen.

Raum 18 enthält Ritterrüstungen, Schwerter usw. die relativ lichtunempfindlich sind. In diesem Raum herrscht ein Mischlicht aus Tageslicht und Strahlern. Der Raum ist hell erleuchtet. Viele Exponate sind in Vitrinen ausgestellt, die mit Hilfe von Leuchtstoffröhren beleuchtet werden

Raum 15 ist einer gotischen Kapelle nachempfunden. Auch dort herrscht ein Mischlicht aus Tages- und Kunstlicht. Allerdings sind die Fenster mit Leinenvorhängen verhängt und es werden gedimmte Strahler verwendet, so dass ein gedämpftes Licht herrscht.

In Raum 90 herrscht ähnlich wie in Raum 18 ein helles Mischlicht aus Tages- und Kunstlicht. Das Zimmer wird von einem großen, hohen Fenster dominiert, das fast eine ganze Wand einnimmt. Dieses Fenster besteht aus einer UV-Schutz-Doppelverglasung und enthält einen hochfahrbaren Vorhang. In diesem Zimmer wurden außerdem die Messungen über die Wirksamkeit der UV-Schutzfolien durchgeführt.

Raum 91 ist charakteristisch für Ausstellungsräume mit lichtempfindlichen Exponaten. In diesem Raum werden unter Anderem sehr empfindliche Wandteppiche ausgestellt, die nur indirekt von einem schwachen Strahler und einer Vitrinenbeleuchtung erleuchtet werden. Ansonsten ist der Raum dunkel.

Des Weiteren wurden Messungen in den Restaurierungsateliers des Bayerischen Nationalmuseums durchgeführt, die sich in einem extra dafür neu errichteten Gebäude hinter dem Nationalmuseum befinden.

3.2 Multifunktionsmessgerät

Gemessen wurde zum einen mit dem im Bayerischen Nationalmuseum vorhandenen und von den Restauratoren verwendeten Multifunktionsmessgerät ELSEC 764, das nach Herstellerangabe extra für die Verwendung in Museen und Galerien konzipiert wurde. Die Messgenauigkeit dieses Gerätes ist mit ±5%^[15] der ersten angezeigten Stelle relativ hoch. Die Bedienung des Geräts ist einfach, da es genügt, die Fotozelle auf das Objekt auszurichten und die Messtaste UV (Messung des UV-Anteils und der UV-Gesamtbelastung) oder Vis (Messung der Beleuchtungsstärke) zu bedienen. Das Messergebnis wird dann 10 Sekunden lang auf dem Display angezeigt und muss nur notiert werden.

3.3 Spektrometer

Zur Spektralanalyse wurde das Spektrometer HR2000 der Firma OCEANOPTICS verwendet. Es ist in der Lage, Wellenlängen zwischen 200nm^[16] und 1100nm zu registrieren. Das Gerät bietet mit bis zu 0,065nm16 eine extrem hohe Auflösung. Bei der Verwendung des Spektrometers ist zu berücksichtigen, dass die eingebaute Fotozelle nicht alle Wellenlängen gleich gut registriert. So wird ein Lichtquant mit 516,9nm fast 3mal häufiger erkannt als einer mit 400nm (vgl. Anhang:8.1). Um dennoch die richtigen Verhältnisse der Wellenlängen zueinander zu erhalten, wird, anhand eines bekannten Spektrums - in diesem Fall dem eines Grauen Strahlers aus Wolfram - die Wahrscheinlichkeit ermittelt, dass ein Photon bestimmter Frequenz vom Gerät registriert wird.

Die Registrierwahrscheinlichkeit der Wellenlänge, deren Photonen am häufigsten registriert werden wird als 1 definiert. Beim HR2000 in Verbindung mit dem verwendeten Lichtleiter ist dies bei 516,9nm der Fall. Tatsächlich bedeutet dies aber nicht, dass tatsächlich jedes Photon registriert wird.

Zur Korrektur werden alle Messwerte, durch die ermittelten Registrierwahrscheinlichkeiten dividiert. Dies führt dazu, dass bei selten registrierten Wellenlängen (UV-Bereich) das bei der Messung vorhandene „Flimmern“ (Rauschen) verstärkt wird. Das Ergebnis ist, dass auch wenn keine Photonen der Wellenlängen vorhandenen sind, die Kurve noch durchaus sichtbare Ausschläge anzeigt.

Um möglichst exakte Informationen über die Wellenlängenverteilung zu erhalten, war es während den Messungen nötig, die Belichtungszeit jeweils so anzupassen, dass das Spektrometer zwar nicht übersteuert, dennoch aber die Kurve möglichst „groß“ aufgenommen wird. Aus diesem Grund lässt sich an der Skalierung der Y-Achse nichts über das Verhältnis der Helligkeit zweier Lichtquellen unterschiedlicher Messreihen aussagen, sondern sie gibt nur einen relativen Wert wieder.

Des Weiteren muss beachtet werden, dass bei der Messung mit dem Spektrometer ein Lichtleiter der Bezeichnung UV/Vis verwendet wurde. In der Praxis bedeutet dies, dass sich die Messspanne nicht zwischen 200nm und 1100nm bewegt, wie es das Spektrometer unterstützen würde, sondern nur zwischen 250nm und circa 900nm. Zwar gibt das Spektrometer auch für längere und kürzere Wellenlängen noch Werte aus, diese sind aber nicht verwertbar.

3.4 Reichweite der Aussagekraft der Messungen

Schwierig macht die Analyse der Beleuchtung der Kunstwerke in Museen vor allem, dass die Objekte nicht von einer einzelnen Lichtquelle angestrahlt werden, sondern dass in den meisten Fällen ein Mischlicht aus mehreren Strahlern und Tageslicht vorliegt und es teilweise schwer ist, die einzelnen Einflüsse der Kurve zuzuordnen. Des Weiteren wird die Messung dadurch erschwert, dass die Strahler teilweise stark fokussiert sind und dadurch sehr genau gemessen werden muss, um nicht aus dem Kernfeld zu gelangen. Während sich der Lichtleiter zum Spektrometer mit Hilfe eines anmontierten Laserpointers relativ genau auf die Lichtquelle ausrichten lässt und nur einen sehr kleinen Winkel aufnimmt, lässt sich das Multifunktionsgerät nicht so genau fokussieren, so dass bei den Messungen immer ein gewisser Fehler durch Streulicht auftritt.

Ein Problem bei den Messungen mit Tageslicht ist, dass sich vor allem bei bewölktem Himmel die Lichtverhältnisse und im Speziellen auch die UV-Anteile oft innerhalb sehr kurzer Zeit verändern können. So nahm bei einer Messreihe im August 2004 um Mittag innerhalb einer halben Stunde die gemessene Luxzahl um mehr als 10% ab und der UV-Anteil änderte sich um fast 20%.

Beide Messreihen in Bezug auf Tageslicht fanden im Sommer um Mittag bei leicht bis stark bewölktem Himmel statt. Wie jedoch in 2.5.1 erläutert wurde, sind die Ergebnisse für Tageslicht stark von der Jahreszeit und den Witterungsverhältnissen abhängig, so dass die ermittelten Werte nur eine grobe Einordnung der Belastung über das Jahr hinweg zulassen.

Ein Problem, das sowohl für die Messung von Kunst- wie auch von Tageslicht gilt ist, dass bei der Messung der Einfallswinkel des Lichts auf das Exponat nicht berücksichtigt wird. Gemessen wurde stets senkrecht zum Einfallswinkel, so dass alle Werte so angegeben werden, als ob der Einfallswinkel des Licht auf das Exponat 90° betragen würde.

Tatsächlich ist der Einfluss des Einfallswinkels aber enorm, da sich die Intensität des Lichts, das in einem bestimmten Winkel auf der Oberfläche auftritt, nach dem Lambertschen Kosinusgesetz (vgl. Abb. 7) wie der Kosinus verhält: bilden Lichtstrahl und Oberfläche einen Winkel von 30°, ist die Beleuchtungsstärke somit halbiert. Zwar ließen sich aus den Einfallwinkeln die tatsächlichen Werte für jedes Objekt aus den Messdaten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbb. 7: Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke vom Einfallswinkel

errechnen, dies wurde jedoch bei dieser Facharbeit nicht durchgeführt. Die Messungen geben aus diesem Grund nur qualitative Aussagen über die Belastung der Exponate. Allerdings lässt sich dennoch die Effizienz bestimmter Methoden die Belastung zu reduzieren relativ gut aufzeigen, und es lassen sich Aussagen über die Eignung bestimmter Beleuchtungsmittel treffen.

4. Messergebnisse und Diskussion

4.1 Messungen im Museum

4.1.1 Umgang mit Tageslicht

4.1.1.1 Spektrum des Tageslichts

Besonders schwierig in Museen - so auch im Bayerischen Nationalmuseum - ist der Umgang mit Tageslicht. Einerseits wird eine Beleuchtung durch große Fenster von den Besuchern als freundlich und angenehm empfunden und die Farbwiedergabe der Exponate ist optimal. Andererseits enthält Tageslicht einen hohen UV-Anteil. Dieser lag bei allen Messungen zwischen 740 μW/Lumen und 850 μW/Lumen.

Die UV-Gesamtbelastung variierte zwischen 4,9W/m² (an einem sonnenabgewandten Fenster) und 11,5 W/m².

An der Spektralkurve (vgl. Abb. 8) lässt sich erkennen, dass in Tageslicht UV-Anteile bis zu circa 300nm (UV-B) vorhanden sind. Aus diesem Grund gibt es eine Vielzahl von Methoden, um das Schädigungspotential zu reduzieren, von denen einige im Bayerischen Nationalmuseum angewandt werden oder in Zukunft angewendet werden sollen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8: Lichtspektren des Tageslichts mit und ohne Verglasung im UV-Bereich

4.1.1.2 Einfluss von Fensterglas

Zunächst wird der UV-Anteil des Tageslichts bereits durch „normale“ Fensterscheiben reduziert, da diese Strahlung mit einer Wellenlänge unter 325nm absorbieren (vgl. Abb. 8). Nach den Messdaten des Multifunktionsmessgeräts führt dies zu einer Verringerung des UV-Anteils (μW/Lumen) um circa 4 – 6%. Außerdem ist der herausgefilterte der kurzwelligste und somit schädlichste Teil. Allerdings stellt auch nach Herausfiltern der Wellenlängen unter 325nm das Licht noch eine Bedrohung für die Exponate dar.

4.1.1.3 Auswirkung von UV-Schutzgläsern

Ein konventionelles Mittel zur Reduzierung des Schädigungspotentials ist die Verwendung von UV-Schutzgläsern. Diese Praxis wird im BNM zum Beispiel in Raum 90 verwendet, in dem die innere Verglasung aus UV-Schutzglas besteht. Wie der Spektralkurve (vgl. Abb. 8) zu entnehmen ist, absorbiert das hier verwendete Schutzglas (zu dem leider keine Unterlagen existieren) Licht bis zur Wellenlänge von etwa 385nm. Dies bewirkt eine Reduzierung des vom Multifunktionsmessgerät angegebenen UV-Anteils im Vergleich zum normalen Fensterglas um mehr als 90% (67μW/Lumen). Die UV-Gesamtbelastung wird auf 0,31 W/m² (wetterabhängig) reduziert. Tatsächlich befinden sich die vorhandenen Wellenlängen jedoch nicht im UV-Bereich sondern im Übergangsbereich zwischen 380nm und 400nm.

Allerdings ist die Anschaffung solcher Schutzgläser sehr teuer. So kostet ein Quadratmeter des - als Museumsglas bekannten - Mirogard circa 1000€/m². Dies führt dazu, dass dieser sinnvolle Schutz nur in wenigen Räumen finanziert werden kann.

4.1.1.4 UV-Schutzfolien als sinnvoller Schutz

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 9: Vergleich der Spektren des Tageslichts mit und ohne UV-Schutzfolien im UV-Bereich

Aus diesem Grund gibt es Überlegungen, die Fenster mit UV-Schutz Folien zu bekleben, die mit 20€/m² bis 40€/m² in der Anschaffung weit günstiger sind.

Deshalb wurden 5 Folien aus einem Probenordner auf ihr Absorptionsverhalten untersucht, nämlich die Folien UVCL SR HPR, UV90NR SR, NRW70 grau, NR70 GR SR HPR und NUV 65 SR PS 4 der Firma LLUMAR. Allgemein lässt sich zu allen Folien sagen, dass heutige Folientypen aus Polyester oder PET-Folie bestehen, die mit PS- oder Acrylklebern versehen sind. (vgl. 17) „Von Herstellerseite werden Garantien von 10 bis 20 Jahren gegeben“^[17], so dass die Folien einen langfristigen Schutz bieten.

Aus Sicht des UV-Schutzes ist die Verwendung dieser Folien durchweg sinnvoll. Alle Folien weisen mindestens den gleichen Absorptionsgrad für UV-Strahlung auf, wie das in Raum 90 verwendete UV-Schutzglas.

Besonders empfehlenswert sind die Folien UV90 NR SR und NR70 GR SR HPR die Wellenlängen unter 390nm fast komplett absorbieren (Transmission nach Herstellerangaben^[18]: λ < 275nm: 0,00%, λ = 380nm: 0,02%, λ = 390:1,25%). Mit einem UV-Anteil von nur 12μW/Lumen liegt die Belastung der Exponate mit UV-Licht noch unter der von Halogenstrahlern oder Glühlampen, und auch klar unter dem Richtwert von 75μW/Lumen. Bei unseren Messungen wurde somit circa 98% der UV-Strahlung absorbiert. Nach Herstellerangaben18 liegt die Reduzierung zwischen 99 und 99,5%.

Wie auch aus dem Diagramm ersichtlich ist, lässt die Folie UVCL SR HPR mit 84% (Herstellerangabe18) das sichtbare Licht fast ungehindert passieren.

Dagegen filtert die Folie NR70 GR SR HPR mit einem Transmissionsgrad von 73%18 fast den doppelten sichtbaren Lichtanteil heraus.

Für empfindliche Exponate ist die Verwendung der Folie NUV 65 SR PS 4 sinnvoll, die neben dem Großteil des UV-Lichts (12μW/Lumen UV-Anteil) auch noch einen überproportionalen Teil des sichtbaren Lichts im energiereichen, violett/blauen Bereich absorbiert (Transmission 63%18). Allerdings führt dieser weitere Schutz zu einer, für den Besucher unangenehmen Gelbverschiebung des Lichts und einer gedämpften Beleuchtung.

4.1.1.5 Lichtschutz durch Leinenvorhang (Raum 15)

Der positive Effekt des UV-Schutzes wird anscheinend eher zufällig und nebenbei in Raum 15 erreicht. Dort sind die Fenster mit handelsüblichen Leinenvorhängen verhängt um eine gedämpfte Stimmung in der „Kapelle“ zu erzeugen. Diese Vorhänge scheinen die Lichtwellen bis circa 450nm stärker zu absorbieren als die langwelligeren. Dies führt neben der vom Besucher wahrgenommenen „gedämpften“ Beleuchtung dazu, dass sich der UV-Anteil des Lichts ungefähr halbiert (auf circa auf 411μW/Lumen). Zusätzlich reduziert er die Helligkeit um mehr als 95%, was einen weiteren Lichtschutz darstellt.

4.1.1.6 Funktion der Jalousien in Raum 90

Dagegen sind die, in Raum 90 zwischen der Doppelverglasung angebrachten halbtransparenten Jalousien aus Sicht des UV-Schutzes verhältnismäßig nutzlos. Zwar reduzieren sie mit der Helligkeit in Lux auch die UV-Gesamtbelastung auf circa 0,800 W/m², der UV-Anteil geht aber nur um circa 17% zurück. Solche Jalousien sind als Mechanismus, um die Beleuchtung in den Räumen zu regulieren jedoch durchaus sinnvoll, vor allem weil es durch sie möglich ist, die Menge des auf die Exponate treffenden Tageslichts direkt zu steuern. Da momentan auf dem Markt keine Jalousien mit UV-Schutzfunktion erhältlich sind, müssen auch an Fenstern mit solchen Jalousien weitere Maßnahmen zum UV-Schutz – beispielsweise die Verwendung von UV-Schutzfolien - ergriffen werden.

4.1.1.7 Vorschlag zur Schadensreduzierung

Abschließend muss darauf hingewiesen werden, dass trotz aller Schutzmaßnahmen das intensive Tageslicht immer eine Gefahr für die Exponate darstellt. Aus diesem Grund ist es sicher eine Überlegung wert, die Fenster mit fahrbaren Jalousien auszustatten und so nur dann Tageslicht in die Ausstellung zu lassen, wenn diese auch geöffnet ist. Am Ruhetag (Montag) beispielsweise könnte damit die unnötige Belastung verhindert werden. Auch wenn die Umsetzung dieser Idee kurzfristig eine hohe Investition bedingt, würde die Reduzierung der Lichtschäden um beispielsweise 1/7 (bei einem „verdunkelten“ Tag in der Woche) diese Maßnahme auch finanziell rechtfertigen.

4.1.2 Künstliche Beleuchtung in der Ausstellung

In den Ausstellungsräumen des Bayerischen Nationalmuseums werden eine Reihe ganz unterschiedlicher künstlicher Lichtquellen verwendet.

4.1.2.1 Halogen-Glühlampen - ungedimmt

Die am häufigst verwendete Art sind Halogen-Glühlampen, die in fast allen Spots und Strahlern verwendet werden. In Betrieb befinden sich die OSRAM DECOSTAR TITAN® 51 50W/12V (Raum 88) und die OSRAM HALOSTAR® 50W/12V (Raum 88, 90, 91 u.w.).

Beide Lampentypen sind nach Angaben von OSRAM mit Quarzglaskolben ausgestattet, die mit UV-absorbierendem Substanzen dotiert sind, also die UV-Anteile des Lichts fast vollständig „schlucken“.

Das verwendete Multifunktionsmessgerät gibt für die ungedimmten Halogenstrahler im BNM den vergleichsweise geringen UV-Anteil von 12 μW/Lumen (circa 1/50 von Tageslicht oder 1/6 des empfohlenen Höchstwertes) an. Die Spektralanalyse lässt erkennen, dass sich der gesamte angegebene UV-Anteil im Übergangsbereich zwischen UV-Strahlung und sichtbarer Strahlung - also zwischen 380nm und 400nm - befindet und keine UV-A, UV-B oder gar UV-C Anteile vorhanden sind. Problematisch sind die Lampen höchstens in soweit, als sie mit einer Farbtemperatur von „nur“ 3000K^[19] ein gelbliches Licht erzeugen, das sich schlecht zur Benutzung als Mischlicht mit Tageslicht eignet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 10: Spektralkurve der Halostar® in Raum 90 im Vergleich mit einem Schwarzen Strahler mit 3000K

Der Theorie nach würde die spektrale Verteilung der Halogen-Glühlampe nahe an der eines schwarzen Strahlers sein. Bei meinen Messungen dagegen wurden „verzerrte“ Kurven (vgl. Abb. 10) aufgenommen. Dies dürfte auf Schutzgläser zurückzuführen zu sein, die vor den Strahlern angebracht sind. Der Vergleich mit der Kurve eines schwarzen Strahlers der vom Hersteller angegebenen Farbtemperatur zeigt, dass sowohl im Übergangsbereich zum Infrarotbereich (700 – 800nm) als auch im blau/violetten Bereich ein Teil des erwarteten Spektrums fehlt. Dies lässt die Vermutung zu, dass das verwendete Glas - wie für Museen durchaus üblich - einen hohen Absorptionsgrad für Infrarotstrahlung besitzt und diese Strahlung in Licht anderer Wellenlängen umwandelt (mögliche Erklärung für den hohen Wert bei circa 650nm). Mit 300lux in 2m Abstand liegt die Helligkeit bei beiden Lampentypen bei einem für den Besucher durchaus angenehmen Wert, der allerdings den 150Lux-Grenzwert um 100% überschreitet.

4.1.2.2 Halogenglühlampen – gedimmt

In Raum 91, mit den empfindlichen Tapisserien wird die HALOSTAR® 50W/12V gedimmt verwendet. Dies führt dazu, dass die Glühwendel weniger erhitzt wird, was zu einer Verschiebung des Spektrums in den rötlichen, langwelligeren Bereich führt, so dass dann im Licht keine UV-Anteile mehr vorhanden sind.

Sowohl das Multifunktionsmessgerät als auch die Spektralanalyse (vgl. Abb. 11) beweisen, dass sich hier weder UV-Anteile noch Anteile im Übergangsbereich (380nm – 400nm) im Licht befinden, das Schädigungspotential also sehr gering ist.

Allerdings hat diese schwache Beleuchtung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbb. 11: Spektralkurve der gedimmten Halostar® im Vergleich mit einem Schwarzen Strahler mit 2550K mit 36Lux (am Objekt) den Effekt, dass es dem Besucher nicht möglich ist, Feinheiten oder genaue Farbabstufungen beim Exponat zu erkennen geschweige denn, die neben dem Exponat angebrachte Informationstafel zu lesen. Nach DIN 5035, der Verordnung über die Nennbeleuchtungsstärke für öffentliche Gebäude mit künstlichem Licht, wird im Vergleich dazu für „Ausstellungsräume“ eine Mindestbeleuchtung von 200Lux^[20] gefordert.

Da es sich bei Raum 91 um einen fensterlosen Nebenraum mit nur einer Tür handelt, der somit nicht als Durchgang dient, wäre es in diesem Raum durchaus praktikabel und sinnvoll - wie im Bezug auf die Lux-Messung schon allgemein erwähnt - nur dann zu beleuchten, wenn sich auch tatsächlich Besucher in diesem Raum befinden. Es lässt sich beobachten, dass sich höchstens in einem zehntel bis zwanzigstel (grobe Schätzung) der Öffnungszeit Besucher in dem Raum aufhalten. Wenn man durch einen

Schalter oder einen Bewegungsmelder die Beleuchtung so steuern könnte, dass nur in dem Fall, dass auch ein Besucher in dem Raum ist, die Beleuchtung eingeschaltet wird, ließe sich die Schädigung also auf 1/20 reduzieren oder es ließe sich die Beleuchtungsstärke erhöhen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbb. 12^[21]: Tapisserie in Raum 91

Wenn man beispielsweise die Beleuchtungsstärke in Raum 91 bei gleicher Lichtzusammensetzung auf 200Lux erhöhen, dafür aber nur dann beleuchten würde, wenn auch tatsächlich Licht gebraucht wird, ließe sich die Schädigung immer noch auf ungefähr 1/4 reduzieren und die Besucher könnten zusätzlich viel mehr von dem Exponat erkennen. Eine weitere negative Eigenschaft des gedimmten Lichts ist die extrem niedrige Farbtemperatur von etwa 2550K, die vom Besucher als stark gelbstichig und gedämpft empfunden wird, und die die blauen und grünen Farbanteile der Tapisserie gräulich erscheinen lässt. Die Auswirkungen der niedrigen Farbtemperatur und der geringen Beleuchtungsstärke lassen sich gut an einem Foto der Tapisserie (Abb.12) erkennen.

Um dem Besucher eine optimale Farbwiedergabe bieten zu können, müsste die Farbtemperatur stark angehoben werden, was aber mit einem höheren Schädigungspotentials des Lichts gleichzusetzen ist.

Durch die Reduzierung der Bestrahlungszeit würde das Exponat aber soviel weniger geschädigt, dass man durchaus eine gewisse Erhöhung der Belichtungsstärke und der Farbtemperatur rechtfertigen könnte.

4.1.2.3 Halogen-Metalldampflampen

In Raum 88 werden neben den oben behandelten Halogen-Glühlampen auch Halogen-Metalldampflampen der Firma General Electric mit der Typenbezeichnung CMH 150/TD/UVC/830/RX7s-24 verwendet. Das Multifunktionsmessgerät gibt auch für diese Lampen mit 10-15 μW/Lumen einen sehr geringen UV-Anteil und mit 3,3mW/m² in 2m Abstand auch eine geringe UV-Gesamtbelastung an. Die Spektralanalyse zeigt, dass die gemessenen UV-Anteile auch in diesem Fall nicht wirklich im UV-Bereich zu finden, sondern im Übergangsbereich angesiedelt sind.

In Bezug auf die Wahrnehmung der Benutzer muss gesagt werden, dass die Lichtfarbe von 3000K^[22] - wie sie vom Hersteller angegeben wird - nicht optimal ist, da in diesem Raum ein Mischlicht aus Tages- und Kunstlicht herrscht und damit die verschiedenen Lichtfarben besonders auffallen. Dies ist vor allem deswegen unnötig, weil vom selben Lampentypen zum selben Preis ein Leuchtmittel mit 4200K22 erhältlich ist.

Über die Farbwiedergabe Qualität gibt

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbb. 13: Spektrum der CMH 150in Raum 88

General Electric, außer dass sie „hervorragend“^[23] sei, keine nähere Auskunft. Erstaunlich ist, dass im Bayerischen Nationalmuseum in einem Raum die Spots mit derart unterschiedlichen Leuchtmitteln ausgestattet sind. Dies ist in soweit unglücklich, da trotz gleicher Lichtfarbe die Lichtquellen ein unterschiedliches Spektrum besitzen (vgl. Abb. 13 und 10) und somit in einem Raum die gleichen Farben ganz verschieden wiedergegeben werden. Daher sollte man sich in diesem Raum für nur eine Leuchtmittelart entscheiden und die andere ersetzen. Meiner Ansicht nach wäre die alleinige Verwendung der Halostar® wünschenswert, da sie - mit einem kontinuierlichen Spektrum – eine höhere Farbwiedergabequalität bietet.

4.1.2.4 Leuchtstoffröhren

Ein weiterer, im Nationalmuseum verwendeter Lampentyp sind die Leuchtstoffröhren LUMILUX® der Firma OSRAM mit der Typenbezeichnung L 13 W /21-840. Diese Leuchtstoffröhren werden beispielsweise in der Vitrinenbeleuchtung in Raum 18 verwendet. Aus Sicht des Schädigungspotentials ist auch bei diesem Lampentyp der geringe UV-Anteil (14μW/Lumen) hervorzuheben. Auch für den Besucher ist die

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 14: Spektrum der LUMILUX® in Raum 18

Verwendung dieser Lampe durchaus erfreulich, da sie mit 4000K^[24] eine Farbtemperatur besitzt, die näher an Tageslicht liegt als die der anderen Leuchtmitteln.

Die Farbwiedergabequalität der Lampe wird von OSRAM mit dem relativ guten Wert 1B^[25] angegeben. Aus diesem Grund wird diese Lampe von OSRAM auch zur Verwendung in Museen empfohlen.

4.1.2.5 Zwischenergebnis

Allgemein ist die Lampenwahl im Ausstellungsbereich durchaus gelungen. Es wäre jedoch wünschenswert die Anzahl der verschiedenen Lampentypen zu reduzieren und vor allem in einem Raum nur Lampen mit identischen oder zumindest ähnlichen Spektren zu verwenden.

4.2 Messungen in den Restaurierungsateliers

Neben den Ausstellungsräumen, sind die Exponate auch in der Restaurierung unterschiedlichen Lichtquellen ausgesetzt, die die Ausstellungsstücke schädigen können. In den Restaurierungsateliers des Bayerischen Nationalmuseums herrscht ein Mischlicht aus Tageslicht und dem Licht spezieller Arbeitsleuchten

4.2.1 Umgang mit Tageslicht

Die Messungen des in die Restaurierungsräume einfallenden Tageslichts ergab nebenstehendes Spektrum (vgl. Abb. 15). An dem 0-Wert für 325nm erkennt man, dass es sich bei dem untersuchten Glas um „normales“ Fensterglas handelt. Dies bedeutet, dass die Exponate einer starken UV-A Bestrahlung (circa 4-10 W/m²) ausgesetzt sind. Deshalb würde sich in diesem Bereich unbedingt die Verwendung von UV-Schutzfolien oder UV-Schutz-Gläsern empfehlen!

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 15: Spektrum durch Fenster in Restaurierungswerkstatt

4.2.2 Arbeitsleuchten und ihre Eignung

Im Bayerischen Nationalmuseum werden als Lichtquellen für die Restaurierung die OSRAM POWERSTAR® HQI®-TS 250 Watt NDL, die BLV HITLITE, die DURO-TEST POWERTWIST® und die OSRAM BIOLUX verwendet.

4.2.2.1 OSRAM POWERSTAR®

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 16: Spektrum der POWERSTAR® mit und ohne Schutzglas

Bei der„POWERSTAR® HQI®-TS 250 Watt NDL der Firma OSRAM handelt es sich um eine Halogen-Metalldampflampe. Nach Herstellerangaben besitzt dieser Lampentyp: „Die universelle Lichtfarbe, die kühl und sachlich Weißem und Buntem mit 4200K und sehr guter Farbwiedergabe perfekt zur vollen Geltung verhilft. Die Lichtfarbe NDL [Neutralweiß DE LUXE] ist in weiten Bereichen der Verkaufsbeleuchtung die vielseitigste Lösung und obendrein hervorragend für die anspruchsvolle Außenanstrahlung sowie für Mischbeleuchtung mit Tageslicht geeignet“^[26].

Zunächst darf durchaus angezweifelt werden, ob es sinnvoll ist, mit einer Beleuchtung zu arbeiten, deren Farbtemperatur mit der in der Ausstellung nicht übereinstimmt. Im Vergleich zu Tageslicht ist das Spektrum ins Gelbliche verschoben, im Vergleich zum Licht der Halogen-Glühlampen ins Bläuliche. Dies kann durchaus dazu führen, dass - wenn mit nicht originalen Farben restauriert wird - die alte und neue Farbe unter der

Ausstellungsbeleuchtung nicht mehr identisch sind. Außerdem hat die Lampe kein kontinuierliches Spektrum, sondern es fallen die charakteristischen Spektrallinien auf (vgl. Abb. 16). OSRAM gibt die Farbwiedergabequalität dennoch mit dem relativ guten Wert 1B^[27] (1B = 80-89% Übereinstimmung mit schwarzem Strahler) an.

Neben der fraglichen Farbtemperatur, lässt vor allem der extrem hohe UV-Anteil des Lichts an der Eignung der Lampe in der Restaurierung anzweifeln. Die Spektralanalyse (vgl. Abb. 16) zeigt, dass die HQI®-Lampe einen Großteil der abgegebenen Energie im UV-Spektrum emittiert. Besonders kritisch ist, dass sich das UV-Licht nicht, wie bei allen bisherigen Messungen im UV-A und langwelligen UV-B- Bereich befindet, sondern dass bereits

Strahlung mit der Wellenlänge von 253,7nm (vgl. Abb. 17) erzeugt wird, eine Wellenlänge die im UV-C Bereich liegt. Derart kurzwelligem, hochenergetischem Licht sind Kunstwerke sonst niemals ausgesetzt, da selbst das „normale“ Tageslichtspektrum erst Wellenlängen ab circa 300nm enthält. Ob des Weiteren auch noch kurzwelligere Quecksilberlinien, wie beispielsweise die bei 177,1nm^[28] vorhanden sind, konnte leider mit den mir zur Verfügung stehenden Messgeräten nicht ermittelt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 17: Spektrum der POWERSTAR® mit und ohne Schutzglas im UV-Bereich. Die unterschiedliche Y-Skalierung im Vergleich zu Abb. 16 ergibt sich daraus, dass zur genaueren Bestimmung des UV-Anteils eine eigene, im sichtbaren Bereich „übersteuerte“ Messung vorgenommen wurde.

Zusätzlich stellt diese Art von Lampen eine Gefährdung der Gesundheit der Restaurateure dar, da beim Menschen UV-C-Strahlung erbgutschädigend wirken kann!

Das Multifunktionsmessgerät zeigt für die Lampe den UV-Anteil von 1095μW/Lumen, was fast dem 1,5-fachen Wert von Tageslicht entspricht. In der Messung wurde für den für die Restaurierung durch üblichen Abstand von 1m eine UV-Gesamtbelastung von 5,29W/m² ermittelt. Tatsächlich liegen die Werte noch beträchtlich höher, da das Multifunktionsmessgerät nur in der Lage ist, Wellenlängen ab 300nm zu registrieren und der energiereichste Teil des Spektrums somit ausgeblendet wird.

Zwar ist - wie vorgeschrieben - vor dem Brenner meist ein Schutzglas angebracht, da dieser explodieren kann. Das verwendete Glas hat jedoch im UV-Bereich ein ähnliches Absorptionsverhalten wie Fensterglas (Absorption bis circa 325nm). Dementsprechend liegt der UV- Anteil hinter dem Glas mit 990μW/Lumen immer noch weit über dem von Tageslicht. Eine Schädigung der Exponate ist also sehr wahrscheinlich. Des Weiteren hat das Glas die negative Eigenschaft, dass es einen Großteil des sichtbaren Spektrum, am stärksten zwischen 500nm und 600nm absorbiert (vgl. Abb. 16), so dass die noch guten Farbwidergabeeigenschaften der Lampe beeinträchtigt werden (wenig Ähnlichkeit mit Schwarzem Strahler).

In der jetzigen Ausstattung ist die Lampe für die Restaurierung nicht geeignet, da sie die Exponate einer immensen UV-Strahlung aussetzt. Zwar wird hochenergetische UV-Strahlung zwischen 253,7nm und 325nm von dem Schutzglas abgehalten, dennoch ist viel Energie im Bereich zwischen 325 und 400nm vorhanden. Außerdem besteht immer die Gefahr, dass - wenn das Schutzglas nicht sauber angebracht ist oder Beschädigungen aufweist - gefährliche UV-C-Strahlung auf die Exponate trifft.

Sinnvoll wäre aus diesem Grund, neue Leuchtmittel in die Lampen einzusetzen. So sollte darauf geachtet werden, dass Lampen mit der Lichtfarbe D (Tageslicht) verwendet werden. Zum UV-Schutz der Exponate müsste entweder ein Brenner mit UV-Schutzkolben oder ein Schutzglas mit besserem UV-Schutzverhalten - beispielsweise Mirogard - verwendet werden.

Als Brenner wäre beispielsweise die OSRAM POWERSTAR® HQI-TS 250W /D zu empfehlen. Zwar fehlt auch diesem Brenner der UV-Schutzkolben, dafür bietet er mit einer Lichtfarbe von 5100K27 und einem Wiedergabequalität von 1A27 für die Restaurierung optimale Werte. Die Anschaffung eines neuen Schutzglases wäre hierbei aber erforderlich. Für den Fall, dass eine Reduzierung der Beleuchtungsstärke vertretbar ist, könnte auch die OSRAM POWERSTAR® HQI-TS 150W /D verwendet werden, die – bei einer fast gleich guten Farbwiedergabequalität (1B27) und einer identischen Farbtemperatur - mit einem UV-Schutzkolben ausgestattet ist, und die somit die Anschaffung eines neuen teuren Schutzglases unnötig machen würde. Beide Lampen besitzen die selben Fassung wie die verwendete, so dass der Aufwand zur Umrüstung minimal wäre.

4.2.2.2 BLV HITLITE®

Auf Grund der von mir durchgeführten Messungen wurde - wie man mir kurz vor Fertigstellung dieser Facharbeit mitteilte – damit begonnen, die Leuchtmittel der Lampen, die bisher mit der POWERSTAR® ausgestattet waren, mit Halogen-Metalldampflampen der Typenbezeichnung BLV HIT-DE 250 nw zu bestücken.

Zwar ließ die Kürze der Zeit bis zur Abgabe dieser Arbeit (2 Tage) es nicht mehr zu, selbst Messungen an dieser Lampe durchzuführen. Dennoch lässt sich auf Grund der Datenblätter dieses Lampenmodells allgemein sagen, dass auch dieses Leuchtmittel nicht optimal geeignet ist.

Das größte Manko der Powerstar® - der hohe UV-Anteil – wird mit dieser Lampe, deren Kolben mit einem UV-Filter ausgestattet ist, zwar behoben. Dafür lässt die niedrige Farbwiedergabequalität von 70%^[29] (= 2A) und die Farbtemperatur von 4200K^[30] stark an der Eignung als Arbeitslampe zweifeln. Wie bei der Vorgängerlampe kann es auch bei der HITLITE® durchaus passieren, dass - wenn mit nicht originalen Farben restauriert wird – die neue und alte Farbe unter der Beleuchtung in der Ausstellung unterscheidbar sind.

4.2.2.3 DURO-TEST True-Lite® Powertwist®

Der dritte Typ Lampe, der in der Restaurierung verwendet wird ist eine Kombination aus 3 verschiedenen Leuchtstoffröhren der Marke Powertwist mit den Bezeichnungen blau, rot und weiß. Tatsächlich lässt sich in den Spektren kaum ein Unterschied erkennen. Lediglich der Anteil zwischen 600nm und 700nm ist bei der rötlichen Lampe etwas höher. Wie an den charakteristischen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbb. 17: Spektrum der 3 Powertwist®-Arten

Spektrallinien (vgl. FS. S. 88) zu erkennen ist, handelt es sich bei der Powertwist um eine Halogen-Quecksilberdampflampe. Kritisch bei diesem Lampentyp ist vor allem, dass sich im UV-Bereich 2 Kennlinien, nämlich bei 313nm (UV-B) und 366nm (UV-A) befinden. In der Praxis ist aber vor den Röhren eine spezielle UV- Schutzfolie angebracht. Diese Folie filtert alle Wellenlängen bis 400nm vollständig heraus, und reduziert auch die Helligkeit im Violett/Blau-Bereich ein wenig.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 18: Spektrum der Powertwist® weiß mit und ohne Schutzfolie im UV-Bereich

Aus Sicht des UV-Schutzes ist die Verwendung der Lampen mit UV-Schutz optimal, ohne UV-Schutz ist vor allem wegen der 313nm-Kennlinie davon abzuraten.

Leider konnte auf keine Angaben zu der Farbwiedergabequalität oder der Lichtfarbe vom Hersteller zurückgegriffen werden, da diese Art von Lampe scheinbar nicht mehr produziert wird. Aus der Spektralanalyse lässt sich aber erkennen, dass die Quecksilberlinien (vgl. Abb. 17) stark ausgeprägt sind.

Somit besitzt die Spektralkurve dieser Lichtquelle nur wenig Ähnlichkeit mit der Kurve eines Schwarzen Strahlers, woraus vermutlich ein relativ schlechter Farbwiedergabewert von 2a oder 2b resultieren wird. Die Bestimmung der Lichtfarbe ist mit der von mir sonst verwendeten Methode (vgl. 2.4.2) nicht möglich. Die Bezeichnung „True-Lite®“ deutet jedoch darauf hin, dass die Farbtemperatur der von Tageslicht entspricht. Aus diesem Grund halte ich diesen Lampentyp trotz der relativ schlechten Farbwiedergabequalität als Restaurierungslampe durchaus geeignet.

4.2.2.4 OSRAM BIOLUX®

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 20: Spektrum der BIOLUX®

Die Leuchtstoffröhre BIOLUX® L18W/72 der Firma OSRAM, ist die vierte in der Restaurierung verwendete künstliche Lichtquelle. Der Name BIOLUX bedeutet, dass die Farbtemperatur dieser Lampe 6500K beträgt. Bei der BIOLUX® handelt es sich um „eine Vollspektrumlampe, die ein, der Mittagssonne nachempfundenes Spektrum, mit Anteilen im UV-A-Bereich aufweist.“^[31] In Bezug auf den UV-Gehalt lässt sich sagen, dass die BIOLUX® ein zur Powertwist®

fast identisches Spektrum aufweist, da es sich offensichtlich bei beiden um Halogen-Quecksilberdampflampen handelt. Sie besitzt somit im UV-Bereich mit 313nm und 363nm (vgl. Abb. 21) auch die gleichen, typischen Spektrallinien wie die Powertwist®. Das Multifunktionsmessgerät gibt einen UV- Anteil von 177 μW/Lumen und eine UV-Gesamtbelastung von 0,281W/m² in 1m Abstand an.

Aus diesem Grund sollte auch dieser

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 21: Spektrum der BIOLUX® mit und ohne Mirogard im UV-Bereich Lampentyp nur mit einem vorgeschalteten UV-Filter verwendet werden.

Im Bayerischen Nationalmuseum wird als Filter Glas der Firma Mirogard verwendet. Im Vergleich zu den vorher verwendeten Filtern lässt das Mirogard bereits Licht ab 390nm, also am Übergang zwischen UV- und sichtbaren Bereich passieren. Dies führt zu einer besseren Farbwidergabe, belastet allerdings auch die Exponate etwas mehr.

Als einzige Lampe in der Restaurierung erreicht die BIOLUX® in Bezug auf die Farbwiedergabe den Spitzenwert 1A (97%^[32] ). Sie ist aus diesem Grund der - sonst relativ ähnlichen - Powertwist® vorzuziehen.

Zwar vertritt Herr C. Waller, der die in dieser Facharbeit häufig zitierte Unterrichtseinheit an der Universität für Angewandte Kunst in Wien erstellt hat, auf seiner Homepage die These: „Sogenannte Vollspektrum-Leuchtstoffröhren (OSRAM Biolux) enthalten neben dem sichtbaren Licht einen extra hohen UV-Anteil. Sie mögen für Pflanzen geeignet sein und werden bisweilen zum Retuschieren empfohlen. Sofern die Exponate im Museum dann UV-gefiltert präsentiert werden, entbehrt letzteres jedoch jeglicher Begründung“^[33].

Für den Fall, dass die BIOLUX® ohne UV-Filter verwendet wird, ist diese These in soweit richtig, als bei der Restaurierung Fluoreszenzen auftreten können, die im Museumsbereich nicht erkennbar sind. Da im Nationalmuseum aber die BIOLUX® mit dem UV-Schutzglas verwendet wird, das im Museum auch bei Vitrinen und Fenstern in Gebrauch ist, ist das UV-gefilterte Spektrum des Lichts der BIOLUX® in der Restaurierung und das UV-gefilterte Tageslicht in den Ausstellungsräumen fast identisch. Wegen der guten Farbwiedergabequalität und der tageslichtähnlichen Farbtemperatur halte ich eine Empfehlung für die Verwendung dieser Lampe durchaus angebracht.

5. Resumée und Anregungen für weitere Untersuchungen

Im Museum selbst sind schon relativ viele Lichtschutzmaßnahmen ergriffen worden. Allerdings halte ich den Denkansatz, nur dann zu beleuchten, wenn auch wirklich Besucher anwesend sind, für durchaus relevant, auch wenn das Anbringen geeigneter Jalousien für das Abdunkeln der Räume außerhalb der Öffnungszeiten eine große Investition darstellen dürfte.

Die Beleuchtung in der Restaurierungswerkstatt ist nur teilweise gelungen, da gerade bei einem Neubau eigentlich zu erwarten gewesen wäre, dass im Restaurierungsbereich UV-Schutz-Scheiben angebracht sind.

Von der weiteren Verwendung der noch nicht umgerüsteten Lampen mit der OSRAM POWERSTAR® 250W W/NDL in der Restaurierung muss mit den jetzigen Filtern unbedingt abgeraten werden, da sie ein unkalkulierbares Risiko für die Exponate darstellt. Für die weitere Umrüstung wäre es meiner Ansicht nach empfehlenswert, wegen der geringen Farbwiedergabequalität nicht die BLV HITLITE®, sondern beispielsweise die POWERSTAR® HQI-TS 150W /D zu verwenden.

Allgemein sollte in Zukunft bei der Neuanschaffung von Lampen noch mehr auf die - für die Restauration durchaus wichtigen - Faktoren Farbwiedergabequalität und Farbtemperatur geachtet werden.

Für Folgearbeiten wäre es - wie bereits erwähnt – interessant, die genaue Belastung der Exponate unter Berücksichtigung der Einfallswinkel des Lichts, der Verschiebung der Spektren durch Gläser, der chemischen Zersetzung (unterstützt durch Erwärmung) und der Katalyse der Zersetzung durch Fremdmoleküle zu untersuchen. Erst dies würde erlauben, endgültige Aussagen über den durch optische Strahlung verursachten und unterstützten Zerfallsprozess und die Effizienz der möglichen Gegenmaßnahmen zu tätigen.

6. Danksagung

Sämtliche Messungen wurden im Bayerischen Nationalmuseum mit Unterstützung des Lehrstuhls E12 für Experimentalphysik der TU München durchgeführt.

Hiermit möchte ich Herrn Dr. Andreas Ulrich und Herrn Dr. Andreas Kratzer von der T.U. München und Herrn Marcus Herdin (Dipl.-Rest.) aus dem Bayerischen Nationalmuseum meinen Dank aussprechen dafür, dass sie mir immer mit Rat und Tat zur Seite standen und ich die Gerätschaften und nicht zuletzt ihre Zeit in Anspruch nehmen konnte.

Abschließend möchte ich mich bei meinen „Kollegen“ Bernhard Baur, Sebastian Scholze, Peter Schrank und Thomas Wagner bedanken, die mich bei den aufwendigen und langwierigen Messungen im Bayerischen Nationalmuseum unterstützt haben.

7. Bibliographie

1. Facharbeit als Beitrag zur Präventiven Konservierung im BNM

Bayerisches Nationalmuseum, „Restaurierungsateliers im Bayerischen Nationalmuseum“, Internetseite: „http://www.bayerisches-nationalmuseum.de/restaurierung/atelier.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05 (s. Materialien Nr. 1)

2.1 Licht als Teilchen und Welle

Niedrig (Dr.-Ing). (H)., „Bergmann Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik – Band 3: Optik“, Berlin – New York, Verlag Walter Gruyter & Co, 19939, S. 609 (s. Materialien Nr. 2)

2.2.1 Beleuchtungsstärke

Schuster, M., „1. Physikalische Grundlagen, Lichtquellen, Filter, Monochromatoren, Messgeräte“, Internetseite: „http://www.biologie.uni-erlangen.de/botanik1/photobiologie/kapitel_1.htm“ von Oktober 2003, aufgerufen am 25.01.05. (s. Materialien Nr. 3)

Waller, C., „Lichtschäden und zulässige Beleuchtungsstärke“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtschaeden.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 9f. (s. Materialien Nr. 4)

Wikipedia (H.), „V(lambda)-Kurve“, Internetseite: „http://de.wikipedia.org/wiki/V(lambda)-Kurve“ vom 29.11.2004, aufgerufen am 25.01.05. (s. Materialien Nr. 5)

Bild:

„http://www.erdexpansion.de/Weltallgeburt.htm“, aufgerufen am 4. Januar 2005

2.2.2 UV-Anteil und 2.2.3 Gesamt-UV-Energie

Diethelm AG, Alois K., Lascaux Farbenfabrik, Elsec UV-Meter 764, Brüttisellen, o.J., (s. Materialien Nr. 6)

Waller, C., „UV-, Lux-, IR- u. Klimamessgeräte und Datenlogger“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/uv_und_luxmessgeraete.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 1-4 (s. Materialien Nr. 7)

2.3.1 Photolyse und 2.3.2 Weitere Arten der Schädigung von Exponaten durch Licht

Waller, C., „Lichtmessung“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtmessung.htm“ von 2003, aufgerufen am 23.01.05, S. 4 (s. Materialien Nr. 8)

Waller, C., „Lichtschäden und zulässige Beleuchtungsstärke“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtschaeden.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 1-6 (s. Materialien Nr. 4)

2.4.1 Hinleitung und 2.4.2 Bedeutung anhand der Erläuterung des Farbsehens

AgfaPhoto GmbH, „Farbtemperatur“, Internetseite: „http://www.agfanet.com/de/cafe/photocourse/classiccourse/9804/cont_colortemp.php3“ von 2004, aufgerufen am 15.01.05 (s. Materialien Nr. 9)

Hammer/Hammer, „Physikalische Formeln und Tabellen“, München, J. Lindauer Verlag (Schaefer) 20028, S. 88

Kratzer, A., Naturwissenschaften 1 - Physik des Lichts, Skript zur Vorlesung für den Studiengang Restaurierung, Kunsttechnologie und Konservierungswissenschaften (Diplom)an der TUM 2004, München, 2004, S. 64, 68-70 (s. Materialien Nr. 10)

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon - Schwarzer (Planck’scher) Strahler“, Internetseite „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/50.html“, aufgerufen am15.01.05 (s. Materialien Nr. 11)

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon - Temperaturstrahlung“, Internetseite: „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/51.html“, aufgerufen am15.01.05 (s. Materialien Nr. 12)

Waller, C., “Lichtquellen“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtquellen.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 1-2 (s. Materialien Nr. 13)

2.5.1 Sonne als natürliche Lichtquelle

Bild der Wissenschaft, “Sonnenfinsternis ’99 – Der Countdown zum Jahrhundertschatten“, Internetseite: „http://www.wissenschaft.de/wissportal_static/sofi99/themen/stern_4.html“ von 1998, aufgerufen am 23.01.05, (s. Materialien Nr. 14)

Müller, Leitler, Dilg, Physik – Leistungskurs 3. Semester, München, R. Oldenbourg, Verlag GmbH, 19897, S. 184

Waller, C., “Lichtquellen“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtquellen.htm“ von

2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 2 (s. Materialien Nr. 13)

Lexikon der Physik: in sechs Bänden, Heidelberg, Berlin, Spektrum, Akad. Verl., Bd. 5, 2000, S. 90/91

Bild:

Georg Lohle, „Das neu konstruierte Weltall“, Internetseite: „http://www.erdexpansion.de/Weltallgeburt.htm“ von 12.03, aufgerufen am 21. Januar 2005

2.5.2.1 Glühlampe

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon - Glühlampe“, Internetseite: „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/17.html“, aufgerufen am15.01.05 (s. Materialien Nr. 15)

Rohr, Bernd (H), Wiele, Herbert (H), „Fachlexikon ABC Technik“, Frankfurt, Verlag Harri Deutsch, 1983, S. 240

Waller, C., “Lichtquellen“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtquellen.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 3 (s. Materialien Nr. 13)

2.5.2.2 Halogen-Glühleuchte

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon – Halogen-Glühlampe“, Internetseite: „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/18.html“, aufgerufen am15.01.05 (s. Materialien Nr. 16)

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon – Halogen-Glühlampe mit IR-Beschichtung“, Internetseite: „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/19.html“, aufgerufen am15.01.05 (s. Materialien Nr. 17)

Rohr, Bernd (H), Wiele, Herbert (H), Fachlexikon ABC Technik, Frankfurt, Verlag Harri Deutsch, 1983, S. 252

Waller, C., “Lichtquellen“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtquellen.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 3f. (s. Materialien Nr. 13)

Lexikon der Physik: in sechs Bänden, Heidelberg, Berlin, Spektrum, Akad. Verl., Bd. 3, 2000, S. 14/15

2.5.2.3 Leuchtstofflampen:

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon – Leuchtstofflampen (L-Lampen)“, Internetseite: „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/33.html“, aufgerufen am15.01.05 (s. Materialien Nr. 18

Waller, C., “Leuchtstofflampen“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtleuchtstoff.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 1-3 (s. Materialien Nr. 19)

Lexikon der Physik: in sechs Bänden, Heidelberg, Berlin, Spektrum, Akad. Verl., Bd. 3, 2000, S. 383

2.5.2.4 Metalldampflampe

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon – Halogen-Metalldampflampe“, Internetseite: „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/33.html“, aufgerufen am 15.01.05 (s. Materialien Nr. 20)

Waller, C., “Entladungslampen“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtentladung.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 1f (s. Materialien Nr. 21)

3.1 Museum und Gebäude der Restaurierung:

Bayerisches Nationalmuseum, „Geschichte“, Internetseite: „ http://www.bayerisches-nationalmuseum.de/Win/f/f.htm“, aufgerufen am 21.01.05 (s. Materialien Nr. 22)

3.2 Multifunktionsmessgerät

Diethelm AG, Alois K., Lascaux Farbenfabrik, „Elsec UV-Meter 764“, Brüttisellen, o.J., (s. Materialien Nr. 6)

Waller, C., “UV-, Lux-, IR- u. Klimamessgeräte und Datenlogger“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/uv_und_luxmessgeraete.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 1-4 (s. Materialien Nr. 7)

3.3 Spektrometer

Ocean Optics Inc, HR2000 Series High-Resolution Fiber Optic Spectrometer Operating Instructions Rev. 2.0.2, o.O., o.J., S. 4 + 10 (s. Materialien Nr. 22)

4.1.1.4 UV-Schutzfolien als sinnvoller Schutz

CPFilms Ltd, “Protection against fading cauesed by UV radiation and visible light – for usw in shops, museums and the home”, Internetseite: “http://www.llumar.co.uk/www/produkte/uv_schutz.htm” von 2000, aufgerufen am 27.12.04, (s. Materialien Nr. 23)

CPFilms Ltd, “UV-Schutz – Musterordner“, O.J., O.O, (s. Materialien Nr. 24

Hotec Haustechnik, Datenblatt NR 70 GR SR HPR, (s. Materialien Nr. 25)

Hotec Haustechnik, Datenblatt UV CL SR HPR, (s. Materialien Nr. 26)

Waller, C., “Lichtschutz (in Bearbeitung)“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtschutz.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 5-7 (s. Materialien Nr. 27)

4.1.2.1 Halogenglühlampen – ungedimmt

Osram GmbH, Helle Lichtideen mit OSRAM Halogenlampen, o.O, o.J, S. 8, 11, 25, 27 (s. Materialien Nr. 28)

4.1.2.2 Halogenglühlampen – gedimmt

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon – DIN 5035“, Internetseite: „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/12.html“, aufgerufen am15.01.05, S. 1, 4 (s. Materialien Nr. 29)

Waller, C., “Lichtschäden und zulässige Beleuchtungsstärke“, Internetseite: „http://www.cwaller.de/lichtschaeden.htm“ von 2003, aufgerufen am 21.01.05, S. 9f. (s. Materialien Nr. 4)

Bild:

Bayerisches Nationalmuseum, Bild der Tapisserie in Raum 91, München, 2005,

Genehmigter Abdruck (s. Materialien Nr. 30)

4.1.2.3 HQI-Lampen

GE Lighting, ConstantColor™ CMH – Keramische Halogen-Metalldampflampen, o.O, 1998 S. 2, 4, 8 (s. Materialien Nr. 31)

4.1.1.4Leuchtstoffröhren

Osram GmbH, „OSRAM GMBH Lichtlexikon – Lichtfarbe“, Internetseite: „http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/37.html“, aufgerufen am15.01.05, S. 1, (s. Materialien Nr. 32)

Osram GmbH, Topfit. OSRAM LUMILUX®, o.O, o.J, S. 20 (s. Materialien Nr. 33)

4.2.2.1 OSRAM PowerStar®

Hammer, Knauth, Kühnel, Physik 13, München, R. Oldenbourg Verlag GmbH, 1998, S.137

Osram GmbH, Für jedes Beleuchtungsziel die passende Lampe. Das Powerstar® HQI® Programm, o.O, o.J, S. 1, 2, 6 (s. Materialien Nr. 34)

4.2.2.3 BLV HITLITE®

BLV Licht- und Vakuumtechnik, GmbH, HITLITE, o.O, 23.01.2002, S. 4 (s. Materialien Nr. 35)

Heinzmann, S. (Verkauf-Deutschland der Firma BLV), Information per Email, 25.01.2005 - (s. Materialien Nr. 36)

4.2.2.3 Duro-Test Powertwist®

Osram GmbH, Für jedes Beleuchtungsziel die passende Lampe. Das Powerstar® HQI® Programm, o.O, o.J, S. 4 (s. Materialien Nr. 34)

4.2.2.3 OSRAM BIOLUX®

Miehle, R., Lichtfarben von Leuchtstofflampen, Internetseite: „http://www.hereinspaziert.com/colors.htm“von 2003, aufgerufen am 22.01.05 (s. Materialien Nr. 35) – Hinweis: Zu Beurteilung der Seriosität der Quelle beachten Sie bitte die beigelegte Email von Herrn Miehle

8. Anhang

8.1 Korrekturkurve des OCEANOPTICS HR2000

Auf „1“ normierte Wahrscheinlichkeit der Registrierung eines Photons durch das „OceanOptics HR2000“ – bestimmt mit Hilfe des bekannten Spektrums eines grauen Strahlers aus Wolfram:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

8.2 Auflistung der Messpunkte und Messwerte

Legende:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten : Messpunkt; In Richtung der „Rundung“ gemessen,

Reihenfolge der Messdaten in den Tabellen entspricht Nummerierung der Messpunkte

UV-Ges: UV-Gesamtbelastung

UV: UV-Anteil

Raum 18 – Seite 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Raum 18 – Seite 2

Vitrinenbeleuchtung an Exponat W4752 – aufgezeichnet am 08.07.2004 um 13:56

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Raum 15 – Seite 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mit Leinenvorhängen verhängtes Fenster - – aufgezeichnet am 08.07.2004 um 14:16

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Raum 15 – Seite 2:

Heiliger Jakobus - Scheinwerfer– aufgezeichnet am 08.07.2004 um 14:20

+ Vergleich mit Schwarzem Strahler mit 2655K

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Raum 88 - 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Strahler A - – aufgezeichnet am 08.07.2004 um 14:44

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Raum 88 - 2:

Strahler B - – aufgezeichnet am 08.07.2004 um 14:47

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Strahler C - – aufgezeichnet am 08.07.2004 um 14:49

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Raum 91:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Raum 90 - 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fenster UV-Vergleich– aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:05-14:10

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Raum 90 - 2:

Deckenspot – aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:11

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

UV-Schutzfolien – aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:20 – 14:30

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Lampen (Restaurierung) –1:

Powerstar mit und ohne Glas – aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:11

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Powerstar UV-Bereich mit und ohne Glas – aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:15

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Lampen (Restaurierung) –2:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Osram Biolux ohne Glas – aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:30

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Osram Biolux UV-Bereich mit und ohne Glas – aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:30

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Lampen (Restaurierung) –3:

Powertwist ohne Glas – aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:35

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Powertwist UV-Bereich mit und ohne Glas – aufgezeichnet am 16.08.2004 um 14:40

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

9. Abschließende Erklärung

Ich erkläre hiermit, dass ich die Facharbeit ohne fremde Hilfe angefertigt und nur die im Literaturverzeichnis angeführten Quellen und Hilfsmittel verwendet habe.

,den

Ort Datum Unterschrift des Schülers

[...]

---

^[1] http://www.bayerisches-nationalmuseum.de/restaurierung/atelier.htm, S. 1f

^[2] Niedrig, 1993, S. 609

^[3] http://www.cwaller.de/lichtschaeden.htm, S. 9

^[4] http://spectracine.com/sc-700.htm

^[5] http://www.cwaller.de/lichtmessung.htm, S.4

^[6] erstellt nach Daten von: http://www.cwaller.de/lichtschaeden.htm, S. 3

^[7] erstellt nach Daten von: http://www.cwaller.de/lichtschaeden.htm, S. 4

^[8] Kratzer, S. 70

^[9] Hammer/Hammer, 20028, S. 88

^[10] http://www.agfanet.com/de/cafe/photocourse/classiccourse/9804/cont_colortemp.php3, S. 1

^[11] http://www.wissenschaft.de/wissportal_static/sofi99/themen/stern_4.html, S. 1

^[12] http://www.wissenschaft.de/wissportal_static/sofi99/themen/stern_4.html, S. 2

^[13] http://www.erdexpansion.de/Weltallgeburt.htm

^[14] http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/17.html

^[15] Diethelm AG, S. 2

^[16] Ocean Optics Inc, S. 4

^[17] http://www.cwaller.de/lichtschutz.htm, S. 7

^[18] http://www.llumar.co.uk/www/produkte/uv_schutz.htm, S. 1

^[19] OSRAM GmbH, Helle Lichtideen mit OSRAM Halogenlampen, S. 8 , 11

^[20] http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/12.html, S.4

^[21] Bayerisches Nationalmuseum, 2005

^[22] GE Lighting, S. 8

^[23] GE Lighting, S. 4

^[24] http://www.osram.de/service_corner/lichtlexikon/popups/37.html

^[25] OSRAM GmbH, Topfit. OSRAM LUMILUX®, S. 20

^[26] OSRAM GmbH, Für jedes Beleuchtungsziel die passende Lampe, S. 2

^[27] OSRAM GmbH, Für jedes Beleuchtungsziel die passende Lampe, S. 6

^[28] Hammer, 1998, S. 137

^[29] Heinzmann, 2005

^[30] BLV Licht- und Vakuumtechnik, 2002

^[31] http://www.hereinspaziert.com/colors.htm, S. 2

^[32] http://www.hereinspaziert.com/colors.htm, S. 3

^[33] http://www.cwaller.de/lichtleuchtstoff.htm, S. 3