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Licht und seine Wirkung

Licht

Mag. Sabine Harrasko-Kocmann

Umwelt & Nachhaltigkeit

harrasko@feei.at
+43/1/588 39-81

Wie Licht (biologische) wirkt und richtig eingesetzt werden kann
Licht ist in unserem Leben selbstverständlich und fällt erst auf, wenn es nicht mehr da ist. Licht, ob als natürliches Sonnenlicht oder als Kunstlicht, hat großen Einfluss auf den menschlichen Organismus. Die Wirkung von Licht regt den Menschen an, entspannt ihn, beeinflusst Stimmung, Aufmerksamkeit, kognitive Leistungsfähigkeit und den Schlaf-Wach-Zyklus. „Human Centric Lighting“ rückt den Menschen und seine Bedürfnisse in den Mittelpunkt bei der Lichtplanung. Dabei achten Lichtplaner vor allem auf das Wohlbefinden, die Stimmung und die Gesundheit des Menschen, kurz: auf die biologische Wirkung von Licht.

Infografik Licht

Wie wirkt Licht überhaupt?
Gelangt Licht auf die Sensoren der Netzhaut, produziert das Zwischenhirn unter anderem Serotonin, ein sogenanntes Glückshormon und das Stresshormon Cortisol. Wenn im Licht hohe Blauanteile wie im Himmelblau vorhanden sind, wird die Ausschüttung des Schlafhormons Melatonin unterdrückt. Dies sorgt dafür, dass sich Menschen wach oder konzentriert fühlen oder es wirkt euphorisierend. Licht hat somit Einfluss auf den Tag- und Nachtrhythmus des Körpers. Im Winter, wenn es weniger Tageslicht gibt, bleibt der Melatoninspiegel auch tagsüber hoch und der Serotoninspiegel sinkt. Müdigkeit, Schlafstörungen und sogar eine saisonal bedingte Depression können die Folge sein. Helle Decken mit kaltweißem Licht sorgen für eine vollständige Melatonin-Suppression am Tag. Im Gegenzug wird ein hoher Melatoninspiegel während der Nacht erreicht, wenn das Licht aus ist. Dies führt zu einem tiefen Schlaf und einer guten Regeneration.

Wo biologisch wirksames Licht eine wichtige Rolle spielt
Zahlreiche Studien beweisen: Neben Büromitarbeitern profitieren auch Schüler, Studenten, Patienten in Kliniken oder Bewohner von Alters- und Pflegeheimen von intelligenten Beleuchtungssystemen. Bei älteren Menschen wirkt sich Licht positiv auf den inneren Rhythmus und den Nachtschlaf aus. Bei Schülern steigt dank optimaler Lichtverhältnisse die Lesegeschwindigkeit um 35% und die kognitiven Fähigkeiten sind besser. Einige Räume der Intensivstation der Berliner Charité sind mit innovativen Lichtlösungen ausgestattet, um den Heilungsverlauf zu verbessern. Der höchste Nutzen zeigt sich in der Industrie, wo Human Centric Lighting die Produktivität der Arbeitnehmer erhöht. Zudem gibt es weniger Unfälle durch die erhöhte Wachsamkeit sowie weniger Krankheitstage.

Lichtkonzepte für biologisch wirksame Beleuchtung
Bereits bei der Planung werden Nutzung und Wirkung von Licht aufeinander abgestimmt. Dabei orientieren sich Lichtplaner am natürlichen Tageslicht und der inneren Uhr des Menschen.

Folgende Dinge beeinflussen die biologische Wirkung von Licht:

  • Höhe der Beleuchtungsstärke

Biologisch wirksam sind bereits Beleuchtungsstärken zwischen 500 und 1.500 Lux. Dabei ist es wichtig, dass das Licht alle Rezeptoren in der Netzhaut des menschlichen Auges erreicht. Ganglienzellen werden vom Blauanteil im Licht angesprochen, der sich oberhalb der üblichen Blickrichtung befindet. Eine helle, tageslichtweiße Deckenbeleuchtung erreicht somit die größte Wirkung.

  • Blauanteil vs. Rotanteil im Licht

Tageslichtweißes Licht einer Farbtemperatur von über 5.300 Kelvin macht wach und aktiviert. Neben Leuchtstofflampen sind besonders weiße LEDs mit Farbtemperaturen zwischen 6.000 und 8.000 Kelvin geeignet. Lampen mit wenig Blaulichtanteil, das heißt einer Farbtemperatur von 2.700 Kelvin oder weniger, schaffen eine Stimmung wie bei einem Sonnenuntergang und haben daher eine beruhigende Wirkung auf den eigenen Biorhythmus.

  • Einfallwinkel und Fläche

Natürliches Tageslicht fällt von oben und von vorne ins Auge. Das bedeutet, dass sich auch künstliche Beleuchtung daran orientiert. Die hellen Flächen sollten sich deshalb vom Sehstrahl aus bis zu einem Winkel von 45 Grad nach oben befinden. Außerdem nimmt die biologische Wirkung von Licht mit der Intensität der sichtbaren Leuchtdichte der Lichtquelle zu. Empfehlenswert sind Lichtdecken oder Leuchten, die einen Teil des Lichts indirekt gegen die Decke und an das obere Drittel der Wände abstrahlen.

  • Im Tagesverlauf veränderliches, dynamisches Licht

Um den natürlichen Tagesrhythmus nicht zu stören, sind in der Morgendämmerung und am Abend warme Lichtfarben bis 3.000 Kelvin empfehlenswert – in Kombination mit niedrigen Beleuchtungsstärken. Die Farbtemperatur sollte sich über den Tag zu kaltweißem Licht verändern, so dass zwischen 09:00 und 16:00 Uhr Farbtemperaturen von über 5.000 Kelvin an der Decke möglich sind. Im Alltag übernehmen elektronische Vorschaltgeräte die Steuerung über den Tagesverlauf. In modernen Leuchten für den Hausgebrauch sind mehrere Lampen mit je einer anderen Spektralverteilung zusammengefasst, die sich nach Wunsch kombinieren lassen.

  • Professionelle Lichtplanung

Als professioneller Lichtplaner wollen Sie auf der einen Seite Ihre Kunden zufrieden stellen sowie höchsten Lichtkomfort bieten und auf der anderen Seite auf die Energieeffizienz achten sowie die relevanten Normen berücksichtigen. Dann sollten Sie wissen, wie Sie Ihre Beleuchtungsanlage planen und worauf es bei guter Beleuchtung ankommt. Informieren Sie sich, in welchen vier Schritten die Lichtplanung in der Praxis erfolgt, warum der Energie- und Kostenaufwand wichtige Entscheidungskriterien sind und warum es sinnvoll ist, veraltete Anlagen zu modernisieren.

  • Private Lichtplanung

Damit der Wohlfühlfaktor in Ihrem Zuhause so hoch wie möglich ist, können Sie sich hier einige Tipps holen. Welche Lampe oder Leuchte soll eingesetzt werden – Lichtfarbe, Farbwiedergabe, Lichtausbeute, Beleuchtungsstärke, Blendung und das Spiel zwischen Licht und Schatten tragen zur optimalen Beleuchtung bei. Ob Arbeitszimmer, Wohnzimmer, Stiegenhaus oder Wintergarten – je nach Raum muss das Licht und die Beleuchtung individuell geplant werden. So sollte in einem Wohnzimmer das optimale Licht zum Lesen oder in der Garage das ideale Licht für die Motorkontrolle vorhanden sein.

Gütemerkmale für Beleuchtung:

  • Leuchtdichte verteilt sich gleichmäßig im Raum
  • Beleuchtungsstärken werden auf die Seh-Aufgabe abgestimmt
  • Direkt- und Reflexblendung sind begrenzt
  • Gute Farbwiedergabe
  • Flimmerfreies Licht
  • Einbindung des einfallenden Tageslichts

Leuchtstofflampe vs. LED
Leuchtstofflampen eigenen sich ebenso für eine biologisch wirksame Beleuchtung wie LEDs. Mit einer Farbtemperatur von 8.000 Kelvin haben Leuchtstofflampen einen erhöhten Blauanteil. In Lichtdecken werden sie beispielsweise mit herkömmlichen Farbtemperaturen von 3.000 und 6.500 Kelvin kombiniert. So lässt sich die Farbtemperatur von aktivierend-kühlweißer Lichtfarbe bis zu entspannend-warmer Lichtfarbe über den Tag variieren. Im Vergleich dazu sind LEDs besonders flexibel und haben auch eine längere Lebensdauer. Weiße LEDs bieten ein besonders weites Lichtspektrum: Blau- und Gelbanteile können dabei nahezu beliebig verändert werden. Gelbe LEDs wirken nur minimal, rote fast gar nicht. In Hybrid-Leuchten kombinieren Hersteller beispielsweise warmweiße Leuchtstofflampen mit blauen LEDs oder tageslichtweiße mit gelben und roten LEDs. Somit werden biologische und visuelle Wirkung gleichermaßen berücksichtigt.

Smarte Lichtlösungen unterstützen Biorhythmus
Vernetzt steuerbare Lampen holen ihre Besitzer morgens behutsam aus dem Schlaf, erleichtern ihnen tagsüber die Konzentration und begleiten sie abends mit automatischen Sonnenuntergängen in die Nachtruhe. Stufenlose Übergänge zwischen den Lichtfarben erleichtern den Alltag und bieten das optimale Licht für jede Tageszeit: Per Schalter, Dimmer, Sprachsteuerung oder über eine App können bestimmte Routinen wie „Aufwachen“ oder „Einschlafen“ festgelegt werden.

Human Centric Lighting (HCL) – Smarte Lichtsysteme folgen innerer Uhr
HCL-Konzepte berücksichtigen den Verlauf des Tageslichts, indem die Farbtemperatur des Lichts über den Tag hinweg nachempfunden wird. Der positive Effekt von Tageslicht hängt mit dem dritten Fotorezeptor im Auge zusammen, der 2002 entdeckt wurde. Es handelt sich dabei um spezielle Ganglienzellen, die infolge der Lichtstimulation die Aktivität und den Hormonhaushalt des Körpers und damit seinen biologischen Rhythmus regeln.

HCL als ganzheitliches Planungskonzept
Human Centric Lighting ist grundsätzlich auf den Biorhythmus ausgerichtet, doch selbstverständliche wollen auch ganz grundlegende funktionell-visuelle Planungsanforderungen erfüllt werden: Die ideale Beleuchtung ist ausreichend stark, blendet Gebäudeinsassen aber nicht. Die Helligkeitsverteilung muss gleichmäßig erfolgen und möglichst flimmerfrei sein – et cetera.

Fügt man diese „Bausteine“ zu einem großen Ganzen zusammen, so bekommt man ein stimmiges Lichtplanungskonzept im Sinne von HCL. Ein solches kann unseren Tagesablauf positiv beeinflussen, Gesundheit und Wohlbefinden steigern und uns am Arbeitsplatz produktiver machen. Human Centric Lighting hat also ganz konkrete Benefits für uns alle. Auch deswegen zählten dynamische Beleuchtungssysteme zu den absoluten Top-Themen bei der Light + Building 2018, der Weltleitmesse auf diesem Gebiet.

HCL profitiert vom technologischen Fortschritt
Diese noch relativ neue Wahrnehmung von „gesundem Licht“ haben wir aber nicht etwa nur Forschungserkenntnissen aus der Biologie zu verdanken, sondern auch diversen technologischen Entwicklungen in der Lichttechnik. Moderne LED-Leuchtmittel wurden etabliert, die Digitalisierung ermöglicht ganz neue (und intelligente) Steuerungsmöglichkeiten – zudem geht der Trend deutlich in Richtung Vernetzung und Automatisierung von Beleuchtungssystemen.

Energieeffizienz durch intelligente Beleuchtung und LED
Ebendiese Automatisierung sorgt nicht nur für alltägliche Erleichterungen, sondern ermöglicht auch maximale Energieeffizienz. Je nach Einsatzgebietes können teilweise auch über 50 Prozent des Energieverbrauchs eingespart werden: Beispielsweise mit einer Kombination aus Tageslichtsystem und zeitgesteuerter, bedarfsgerechter LED-Beleuchtung, die zudem über smarte Anwesenheits-Sensorik verfügen kann.

HCL: Das sind Anwendungsgebiete und aktuelle Tendenzen
Wo findet sich Human Centric Lighting heute in der Praxis wieder? Viele Felder sind relevant: In der Industrie kann beispielsweise der erhöhte Lichtbedarf des Personals im Schichtbetrieb kompensiert werden; mit Oberlicht-Lösungen und biodynamisch gesteuertem Kunstlicht. In Büros und Konferenzräumen werden Wohlbefinden und Konzentration gesteigert, zudem ermöglichen individuelle Lichteinstellungen zu jeder Zeit ein optimiertes Arbeitsklima.

In Spitälern und Pflegeanstalten wird im Sinne von Human Centric Light so geplant, dass die Beleuchtung die Genesung der Patienten fördert. Auch im Bildungsbereich ergeben sich mittels HCL heute geniale Möglichkeiten, die natürlich auch auf weitere Bereiche umgemünzt werden können: Lichtfarbe und Farbtemperatur können so eingestellt werden, dass Schülerinnen und Schüler – je nach Situation – aktiviert werden (in den Morgenstunden), sich besser konzentrieren können (im Unterricht), oder sich besser entspannen können (nach wichtigen Prüfungen). Mit Individualisierung kann also in der Lichtplanung enorm viel bewirkt werden. Aktuelle Studien empfehlen jedoch, Automatiksteuerung vorerst nur zu integrieren, wenn es optional auch weiterhin manuelle Steuermöglichkeiten gibt.

In der Praxis überzeugen HCL-Konzepte durch Lösungsvielfalt in verschiedensten Anwendungsbereichen. Egal ob ganze Beleuchtungssysteme installiert werden, oder einzelne Lichtelemente steuerbar gemacht werden – Human Centric Lighting kann im Alltag, am Arbeitsplatz und im Wohnbereich vieles bewirken. Zukunft schon heute – und im Fokus steht immer der Mensch als Anwender/in! Auch in Zukunft sollte man HCL definitiv auf der Agenda behalten, denn Kapitel wie Digitalisierung, Arbeits- und Raumklima oder die weiterhin steigende Bedeutung der Energieeffizienz-Thematik lassen freilich auch Human Centric Lighting dauerhaft relevant bleiben.

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