Biologisch wirksame Beleuchtung – was steckt dahinter?

Biologisch wirksames Licht Tagesverlauf

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 Mensch 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.

Human Centric Lighting

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.

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.

Büro biologisch wirksames Licht

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:

  1. Höhe der Beleuchtungsstärke
  2. 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.

  3. Blauanteil vs. Rotanteil im Licht
  4. 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 Blaulicht-Anteil, 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.

  5. Einfallwinkel und Fläche
  6. 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.

  7. 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 9 und 16 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. 

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 werden bestimmte Routinen wie „Aufwachen“ oder „Einschlafen“  festgelegt werden.

Bett biologisch wirksames Licht

Wie wirkt Licht überhaupt?

Gelangt Licht auf die Sensoren der Netzhaut, produziert das Zwischenhirn unter anderem Serotonin, ein sogenanntes Glückshormon und das Stress-Hormon Cortisol. Wenn im Licht hohe Blauanteile wie im Himmelsblau 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 das Tageslicht nur wenige Stunden vorhält, bleibt der Melatonin-Spiegel auch tagsüber hoch und der Serotonin-Spiegel 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 Melatonin-Spiegel während der Nacht erreicht, wenn das Licht aus ist. Dies führt zu einem tiefen Schlaf und einer guten Regeneration.

Marken-Hersteller

Der Sparte Licht im FEEI gehören führende Marken-Hersteller für Lampen und Leuchten an: AE Schreder, Osram/Siteco, Philips, Swarco Futurit, Thorn, Trilux, XAL und Zumtobel.