Welche Lichtfarbe für Milchkühe? Warmweiß oder Kaltweiß?

Für die Beleuchtung eines Milchviehstalls gibt es nicht die eine optimale Farbtemperatur, die für alle Bereiche gleichermaßen gilt. Warmweiß, Neutralweiß und Kaltweiß unterscheiden sich zunächst durch ihre Farbtemperatur in Kelvin. Für Kühe sind jedoch zusätzlich das tatsächliche Lichtspektrum, die Beleuchtungsstärke, die Lichtdauer und die Verteilung des Lichts entscheidend.

Für die normalen Aufenthaltsbereiche eines Milchviehstalls sollte deshalb nicht allein nach möglichst hoher Kelvinzahl ausgewählt werden. Im Melk- und Behandlungsbereich kann dagegen neutralweißes bis tageslichtweißes Licht Vorteile für den Menschen bieten, weil Details und Farbunterschiede besser erkennbar sind.

Noch wichtiger: Kaltweiß ist nicht automatisch heller als Warmweiß. Kelvin beschreibt die Lichtfarbe, während die Helligkeit beziehungsweise Beleuchtungsstärke mit anderen Größen bewertet wird.

Wie viele Lux in den einzelnen Stallbereichen sinnvoll sind, behandelt der Beitrag Wie viel Lux braucht ein Kuhstall?. Einen übergeordneten Überblick zu Lichtdauer, Nachtbeleuchtung und Lichtmanagement bietet Stallbeleuchtung für Rinder.

Was bedeutet die Lichtfarbe bei einer Stallleuchte?

Die Lichtfarbe einer weißen Lampe wird über ihre Farbtemperatur in Kelvin (K) beschrieben.

Üblicherweise werden drei Bereiche unterschieden:

Eine Stallleuchte mit 3.000 Kelvin wirkt daher deutlich wärmer als eine LED mit 6.000 Kelvin.

Die Kelvinzahl sagt jedoch zunächst nur etwas über den Farbeindruck des weißen Lichts aus. Sie gibt nicht direkt an,

• wie viel Licht die Leuchte erzeugt,
• wie viele Lux auf dem Stallboden ankommen,
• wie gleichmäßig der Stall beleuchtet wird,
• wie gut Farben wiedergegeben werden,
• wie stark das Licht flimmert,
• oder wie das Spektrum biologisch auf das Rind wirkt.

Bei der Planung einer Stallbeleuchtung ist die Kelvinzahl deshalb nur ein Parameter unter mehreren.

Wie sehen Milchkühe Farben?

Rinder sehen Farben anders als Menschen.

Der Mensch besitzt drei unterschiedliche Typen von Zapfen für das Farbsehen. Rinder sind dagegen Dichromaten und verfügen über zwei Zapfentypen.

Besonders empfindlich reagieren diese ungefähr im:

• blauen Spektralbereich,
• grünlich-gelben Spektralbereich.

Die entsprechenden Empfindlichkeitsmaxima werden in Untersuchungen ungefähr bei 451 Nanometern im blauen Bereich und 555 Nanometern im grünlich-gelben Bereich angegeben.

Im langwelligen roten Bereich ist die visuelle Empfindlichkeit dagegen geringer.

Das bedeutet allerdings nicht, dass eine Kuh ihre Umgebung ausschließlich blau und grün sieht oder rotes Licht überhaupt nicht wahrnehmen kann. Die Farbwahrnehmung lässt sich nicht so einfach auf einzelne Lampenfarben reduzieren.

Für die Stallbeleuchtung lässt sich daraus vor allem ableiten: Eine Leuchte sollte nicht allein danach bewertet werden, wie angenehm ihre Lichtfarbe für das menschliche Auge erscheint.

Sehen Kühe Kaltweiß anders als Warmweiß?

Ja, denn Warmweiß und Kaltweiß unterscheiden sich nicht nur für Menschen sichtbar in ihrer Lichtfarbe. Auch die spektrale Zusammensetzung ist unterschiedlich.

Kaltweißes LED-Licht besitzt normalerweise einen höheren relativen Anteil kurzer, blauer Wellenlängen. Bei warmweißem Licht sind längere Wellenlängen stärker vertreten.

Da Rinder einen lichtempfindlichen Zapfentyp im blauen Spektralbereich besitzen, kann dieser Unterschied auch für das Tier relevant sein.

Hinzu kommt eine zweite Funktion des Auges: Licht wird nicht ausschließlich zum bildhaften Sehen genutzt. Über spezielle lichtempfindliche Systeme liefert es dem Organismus auch Informationen über Tageszeit und Tageslänge.

Damit kann sich Licht auf den circadianen Rhythmus und die Melatoninbildung auswirken.

Eine hohe Kelvinzahl bedeutet deshalb nicht einfach nur „weißeres Licht“. Sie geht bei typischen weißen LEDs häufig mit einem höheren Blauanteil einher.

Ist Kaltweiß heller als Warmweiß?

Nein. Kaltweiß ist nicht grundsätzlich heller als Warmweiß.

Dieser Irrtum entsteht häufig, weil kaltweißes Licht für Menschen subjektiv sehr klar und hell erscheinen kann.

Die Farbtemperatur in Kelvin beschreibt jedoch nicht die erzeugte Lichtmenge.

Eine warmweiße LED mit 3.000 Kelvin kann beispielsweise einen Lichtstrom von 10.000 Lumen besitzen. Eine kaltweiße LED mit 6.000 Kelvin kann ebenfalls 10.000 Lumen erzeugen.

Welche der beiden Leuchten später mehr Lux auf dem Fressgang erzeugt, hängt unter anderem ab von:

• Lichtstrom,
• Abstrahlcharakteristik,
• Montagehöhe,
• Leuchtenabstand,
• Reflexionen im Stall,
• Verschmutzung der Leuchte.

Deshalb sollte beim Vergleich von Stallleuchten niemals ausschließlich die Kelvinzahl betrachtet werden.

Welche Lichtfarbe eignet sich für Milchkühe?

Für den allgemeinen Aufenthaltsbereich von Milchkühen lässt sich aus dem derzeitigen Wissensstand keine einzelne Farbtemperatur als biologisch optimale Kelvinzahl festlegen.

Das ist ein wichtiger Unterschied zu manchen Verkaufsargumenten für Stallleuchten. Angaben wie „6.500 Kelvin sind optimal für Kühe“ oder „diese Lichtfarbe steigert automatisch die Milchleistung“ sollten ohne belastbaren Nachweis nicht übernommen werden.

Eine Untersuchung mit roten, blauen und weißen LED-Lichtspektren bei Milchkühen kam beispielsweise zu dem Ergebnis, dass die spektrale Zusammensetzung für Milchleistung und Aktivität gegenüber Lichtdauer und Lichtintensität eine untergeordnete Rolle spielte.

Für die praktische Auswahl bedeutet das: Die Lichtfarbe sollte nicht isoliert optimiert werden.

Mindestens ebenso relevant sind:

• ausreichende Beleuchtungsstärke während der Tagesphase,
• klar erkennbare Dunkelphase,
• gleichmäßige Ausleuchtung,
• geringe Blendung,
• flimmerarme Technik,
• geeignete Farbwiedergabe,
• sinnvolle Steuerung nach Tageslicht.

Eine sehr gute 4.000-Kelvin-Leuchte kann deshalb für einen Rinderstall geeigneter sein als eine technisch schlechte 6.500-Kelvin-Leuchte.

Sind 4.000 Kelvin für einen Kuhstall geeignet?

4.000 Kelvin liegen im neutralweißen Bereich und können grundsätzlich gut für einen Milchviehstall geeignet sein.

Die Lichtfarbe wirkt weniger gelblich als Warmweiß und weniger kühl als klassisches Tageslichtweiß.

Entscheidend ist jedoch auch hier nicht die Zahl 4.000 allein.

Eine geeignete Stallleuchte sollte zusätzlich die benötigte Beleuchtungsstärke liefern, den Stall gleichmäßig ausleuchten und für die Umgebungsbedingungen im Stall ausgelegt sein.

Bei der Auswahl sollten deshalb beispielsweise folgende Werte geprüft werden:

• Lichtstrom in Lumen,
• Lichtausbeute in Lumen je Watt,
• Lichtverteilung,
• Farbwiedergabeindex,
• Flimmerverhalten,
• Schutzart,
• Temperaturbereich,
• Beständigkeit gegen Stallbedingungen,
• Dimmbarkeit und Steuerungsmöglichkeiten.

Erst aus dem Zusammenspiel dieser Eigenschaften lässt sich beurteilen, ob eine Leuchte für einen bestimmten Stall geeignet ist.

Sind 6.000 oder 6.500 Kelvin besser für Kühe?

Eine höhere Farbtemperatur darf nicht automatisch mit einer besseren Stallbeleuchtung gleichgesetzt werden.

Leuchten mit 6.000 bis 6.500 Kelvin besitzen meist einen vergleichsweise hohen Blauanteil. Sie erzeugen einen tageslichtähnlichen, eher kühlen Farbeindruck.

Solche Lichtfarben werden durchaus in Milchviehställen eingesetzt. Die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft zeigt beispielsweise in ihren Informationen zur Stallbeleuchtung auch LED-Systeme mit 6.500 Kelvin.

Daraus lässt sich jedoch keine allgemeine Forderung ableiten, dass jeder Milchviehstall mit 6.500 Kelvin ausgestattet werden sollte.

Wie stark eine Lichtquelle biologisch wirkt, hängt nicht allein von der korrelierten Farbtemperatur ab. Zwei LED-Leuchten mit derselben Kelvinzahl können unterschiedliche spektrale Verteilungen besitzen.

Wer Stallleuchten technisch vergleichen möchte, sollte deshalb nicht nur fragen:

„Wie viel Kelvin hat die Lampe?“

Sinnvoller ist die Kombination mehrerer Fragen:

Wie viel Lux erreicht sie im Tierbereich?
Wie gleichmäßig verteilt sie das Licht?
Wie sieht ihr Spektrum aus?
Wie hoch ist die Farbwiedergabe?
Flimmert die Leuchte?
Kann sie sinnvoll gedimmt und gesteuert werden?

Warum ist blaues Licht bei Milchkühen interessant?

Der blaue Anteil des Lichts ist aus zwei Gründen relevant.

Zum einen besitzen Rinder einen für kurze Wellenlängen empfindlichen Zapfentyp.

Zum anderen reagieren lichtabhängige Systeme, die an der Steuerung des circadianen Rhythmus beteiligt sind, besonders auf kürzere Wellenlängen.

Versuche mit Rindern zeigen, dass blaues Licht die Melatoninbildung beeinflussen kann. Auch Veränderungen der Pupillenreaktion wurden bei blauem Licht beobachtet.

Das macht blaues Licht allerdings nicht automatisch zu einem „leistungssteigernden Licht“, das möglichst intensiv eingesetzt werden sollte.

Der biologische Tag-Nacht-Rhythmus benötigt schließlich beides:

Licht während der Tagesphase und Dunkelheit während der Nachtphase.

Ein biologisch stark wirksames Licht kann tagsüber sinnvoll sein, wäre jedoch während der vorgesehenen Dunkelphase gerade nicht erwünscht.

Deshalb muss die Lichtfarbe immer zusammen mit dem Lichtprogramm betrachtet werden.

Mehr Blau bedeutet nicht automatisch bessere Stallbeleuchtung

Bei LED-Stallleuchten wird ein hoher Blauanteil teilweise mit einem stärkeren biologischen Effekt beworben.

Diese Aussage greift zu kurz.

Die verfügbare Forschung zeigt zwar, dass kurzwelliges Licht auf lichtabhängige physiologische Prozesse bei Rindern wirken kann. Daraus folgt jedoch nicht, dass möglichst viel blaues Licht grundsätzlich besser ist.

Auch Intensität und Dauer bestimmen die Wirkung.

Die Untersuchung verschiedener roter, blauer und weißer LED-Beleuchtungen bei Milchkühen zeigte gerade, dass die spektrale Zusammensetzung gegenüber Beleuchtungsdauer und Beleuchtungsstärke nicht zwingend der wichtigste Faktor ist.

Eine Lichtplanung sollte daher zuerst einen funktionierenden Tages- und Nachtrhythmus sicherstellen.

Welche Lichtfarbe eignet sich im Melkstand?

Im Melkstand ändern sich die Anforderungen.

Hier muss die Beleuchtung nicht nur den Tieren Orientierung ermöglichen. Der Bereich ist gleichzeitig ein Arbeitsplatz.

Mitarbeiter müssen beispielsweise:

• das Euter beurteilen,
• Verschmutzungen erkennen,
• Verletzungen feststellen,
• Veränderungen am Tier sehen,
• Auffälligkeiten bei der Milch erkennen.

Deshalb werden eine gute Farbwiedergabe und eine höhere Beleuchtungsstärke benötigt.

Die DLG nennt für den Melkbereich eine Farbtemperatur von etwa 5.000 bis 6.000 Kelvin als geeignete Größenordnung für Konzentration und Sehvermögen des Menschen.

Damit ist der Melkstand ein gutes Beispiel dafür, warum nicht der gesamte Stall zwangsläufig mit derselben Farbtemperatur ausgestattet werden muss.

Im Fress-, Lauf- und Liegebereich stehen die Bedürfnisse des Rindes im Vordergrund. Im Melk- und Behandlungsbereich müssen zusätzlich die visuellen Anforderungen der dort arbeitenden Menschen berücksichtigt werden.

Farbwiedergabe ist nicht dasselbe wie Farbtemperatur

Bei Stallleuchten werden zwei Werte häufig verwechselt:

Farbtemperatur in Kelvin und Farbwiedergabeindex Ra beziehungsweise CRI.

Die Farbtemperatur beschreibt, ob weißes Licht eher warm oder kühl erscheint.

Der Farbwiedergabeindex beschreibt dagegen, wie natürlich Farben unter einer Lichtquelle wiedergegeben werden.

Eine Leuchte kann deshalb eine Farbtemperatur von 5.000 Kelvin besitzen und trotzdem eine schlechte Farbwiedergabe haben.

Gerade in Arbeitsbereichen ist dieser Unterschied wichtig.

Im Melkstand oder Behandlungsbereich müssen Haut, Gewebe, Blut, Verschmutzungen und andere optische Auffälligkeiten möglichst zuverlässig erkannt werden können.

Die DLG nennt für Melkstände und Behandlungsräume einen Farbwiedergabeindex von mindestens Ra 80.

Bei der Produktauswahl sollte deshalb nicht nur nach Kelvin und Lumen gefragt werden.

Welche Lichtfarbe eignet sich nachts?

Die Frage nach der Nachtbeleuchtung sollte getrennt von der normalen Tagesbeleuchtung betrachtet werden.

Während der Dunkelphase geht es nicht darum, einen Kuhstall mit einer besonders geeigneten weißen Lichtfarbe zu beleuchten. Die Beleuchtungsstärke sollte vielmehr stark abgesenkt werden.

Rinder verfügen über ein gutes Dämmerungssehen und benötigen keine helle weiße Dauerbeleuchtung, um sich nachts grundsätzlich orientieren zu können.

Die DLG empfiehlt, während der Dunkelphase 10 Lux nicht zu überschreiten. Das betrifft auch Orientierungsleuchten an automatischen Melksystemen.

Für nächtliche Kontrollarbeiten wird deshalb häufig rotes Licht diskutiert.

Der Grund: Rinder reagieren auf den langwelligen roten Bereich anders und visuell weniger empfindlich als auf den blauen und grünlich-gelben Bereich.

Daraus darf jedoch nicht geschlossen werden, dass rotes Licht für Kühe völlig unsichtbar ist.

Dieses Thema behandeln wir deshalb separat im Artikel „Rotlicht im Kuhstall: Vorteile und Grenzen“.

Kann man nachts einfach Warmweiß verwenden?

Warmweißes Licht enthält normalerweise weniger Blau als kaltweißes Licht. Daraus folgt jedoch nicht, dass eine hell beleuchtete warmweiße Stallhalle einer Dunkelphase entspricht.

Auch warmweißes Licht bleibt Licht.

Eine Stallbeleuchtung mit beispielsweise 150 Lux bei 3.000 Kelvin ist keine Nachtbeleuchtung, nur weil sie einen niedrigen Blauanteil besitzt.

Während der Dunkelphase ist deshalb die Beleuchtungsstärke besonders wichtig.

Wenn keine Arbeits- oder Kontrollbeleuchtung benötigt wird, sollte es entsprechend dunkel sein.

Müssen Tiere kontrolliert werden, ist eine schwache separate Nachtbeleuchtung sinnvoller als die dauerhaft eingeschaltete Hauptbeleuchtung.

Warmweiß oder Kaltweiß im Kuhstall?

Die Frage lässt sich deshalb nicht mit einem pauschalen „Warmweiß“ oder „Kaltweiß“ beantworten.

Für die normalen Tierbereiche kann Neutralweiß eine praktikable Lösung darstellen. Je nach Beleuchtungsplanung können auch höhere Farbtemperaturen eingesetzt werden.

Für Melk- und Arbeitsbereiche kann neutralweißes bis tageslichtweißes Licht im Bereich von etwa 5.000 bis 6.000 Kelvin Vorteile für die menschliche Sicht bieten.

Entscheidend ist aber immer das gesamte Beleuchtungskonzept.

Eine Stallleuchte nur anhand ihrer Kelvinzahl auszuwählen, wäre deshalb ähnlich unvollständig wie die Auswahl ausschließlich nach Watt.

Zwei Leuchten mit 4.000 Kelvin können unterschiedlich sein

Gerade bei LEDs ist die Farbtemperatur nur eine vereinfachte Beschreibung des Lichtes.

Zwei Leuchten können beide als „4.000 Kelvin neutralweiß“ angeboten werden und trotzdem unterschiedliche spektrale Eigenschaften besitzen.

Auch Lichtausbeute, Farbwiedergabe, Abstrahlung und Flimmerverhalten können sich erheblich unterscheiden.

Das ist für Milchviehställe besonders relevant, weil Leuchten viele Stunden täglich eingesetzt werden und sowohl Tiere als auch Menschen dem Licht ausgesetzt sind.

Bei einer professionellen LED-Beleuchtung im Kuhstall sollte deshalb das vollständige technische Datenblatt betrachtet werden und nicht nur die Angaben „Watt“, „Lumen“ und „Kelvin“.

Tageslicht bleibt ein wichtiger Bestandteil der Stallbeleuchtung

Bei der Diskussion über Farbtemperaturen von LEDs darf das natürliche Tageslicht nicht vergessen werden.

Ein gut geplanter Milchviehstall nutzt tagsüber möglichst viel natürliches Licht über offene Fassaden, Curtains, Lichtfirste und geeignete transparente Flächen.

Natürliches Tageslicht verändert seine spektrale Zusammensetzung und Farbtemperatur im Verlauf des Tages.

Eine künstliche Stallbeleuchtung muss diesen Verlauf nicht exakt nachbilden, sollte aber das vorhandene Tageslicht sinnvoll ergänzen.

Das spricht ebenfalls gegen die Vorstellung, es gebe eine einzige Kelvinzahl, die den gesamten Tag über für jede Kuh und jeden Funktionsbereich optimal wäre.

Lichtsensoren und dimmbare LED-Systeme können Kunstlicht dann zuschalten, wenn das natürliche Licht nicht ausreicht.

Welche Lichtfarbe sollte man beim Kauf einer Stallleuchte wählen?

Für den Kauf lässt sich eine einfache Reihenfolge ableiten.

Zuerst sollte geklärt werden, wo die Leuchte eingesetzt wird.

Für einen Liegebereich gelten andere Anforderungen als für einen Melkstand oder Behandlungsplatz.

Danach sollte geprüft werden, ob die Leuchte die benötigte Beleuchtungsstärke über die vorgesehene Fläche erreicht.

Erst anschließend sollte die passende Lichtfarbe bewertet werden.

Für einen normalen Tierbereich ist eine hochwertige neutralweiße LED häufig eine praktikable Ausgangslösung. Für Arbeitsbereiche kann eine höhere Farbtemperatur sinnvoll sein.

Dabei sollten mindestens folgende Angaben vorhanden sein:

• Farbtemperatur in Kelvin,
• Lichtstrom in Lumen,
• Farbwiedergabeindex Ra/CRI,
• Abstrahlwinkel beziehungsweise Lichtverteilung,
• Leistungsaufnahme,
• Flimmer- beziehungsweise Flickerangaben,
• Schutzart,
• Angaben zur Dimmbarkeit.

Wenn ein Hersteller eine spezielle Lichtfarbe mit konkreten Effekten auf Milchleistung, Fruchtbarkeit oder Tiergesundheit bewirbt, sollte zusätzlich geprüft werden, durch welche Untersuchungen diese Aussagen tatsächlich belegt sind.

Für Milchkühe zählt mehr als die Kelvinzahl

Für die Tagesbeleuchtung eines Kuhstalls gibt es keine wissenschaftlich abgesicherte einfache Regel nach dem Muster „Milchkühe brauchen 6.500 Kelvin“.

Rinder nehmen Licht anders wahr als Menschen. Der blaue und grünlich-gelbe Spektralbereich spielt für ihr Sehen eine wichtige Rolle, und insbesondere kurzwelliges Licht kann auch auf den circadianen Rhythmus wirken.

Trotzdem zeigen Untersuchungen, dass Lichtintensität und Lichtdauer mindestens ebenso wichtig und teilweise wichtiger als die konkrete Lichtfarbe sind.

Für die Praxis bedeutet das:

Eine gute Stallbeleuchtung verbindet eine geeignete Lichtfarbe mit ausreichenden Luxwerten, gleichmäßiger Ausleuchtung, einer klaren Dunkelphase und technisch hochwertigen, flimmerarmen Leuchten.

Im Melk- und Behandlungsbereich kommen zusätzlich die Anforderungen des Menschen an Helligkeit und Farbwiedergabe hinzu.

Die Frage sollte deshalb nicht lauten: „Warmweiß oder Kaltweiß?“

Sinnvoller ist: Welche Lichtqualität benötigt dieser konkrete Stallbereich – und wie fügt sie sich in das gesamte Lichtprogramm ein?

Quellen

• DLG – Merkblatt 415: Beleuchtung und Beleuchtungstechnik im Rinderstall. Definitionen zu Warmweiß, Neutralweiß und Tageslichtweiß, biologische Wirkung des Blauanteils sowie Empfehlungen für Funktions- und Melkbereiche. DLG-Merkblatt 415 öffnen
• Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft – Intelligente LED-Leuchte für die Milchviehhaltung. Informationen zum Farbsehen von Rindern, Dämmerungssehen, Blau- und Grünempfindlichkeit sowie zur Melatoninwirkung. LfL-Beitrag öffnen
• Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft – Licht im Rinderstall fördert die Leistung und das Wohlbefinden. Hinweise zu LED-Beleuchtung, Lichtintensität und einem Praxisbeispiel mit 6.500-Kelvin-Leuchten. LfL-Information öffnen
• Journal of Dairy Science – Effects of achromatic and chromatic lights on pupillary response, endocrinology, activity, and milk production in dairy cows. Untersuchung von rotem, blauem und weißem LED-Licht sowie der Bedeutung von Spektrum, Intensität und Beleuchtungsdauer. Studie bei PubMed öffnen
• Journal of Dairy Science – Preferences of Dairy Cattle for Supplemental LED Lighting in the Resting Area. Untersuchung zur Wahrnehmung unterschiedlicher LED-Spektren und Grundlagen des dichromatischen Farbsehens von Rindern. Studie öffnen
• Journal of Dairy Science – Blue light intensity and suppression of bovine plasma melatonin. Untersuchung zur Wirkung blauen Lichts auf die Melatoninbildung bei Milchkühen. Studie bei PubMed öffnen
• Animal Science Journal – Blue LED light, Melatonin und Wachstum bei weiblichen Kälbern. Untersuchung zur Wirkung von blauem Licht vor Beginn der Dunkelphase. Studie bei PubMed öffnen