Human Centric Light (HCL)

Licht beeinflusst den menschlichen Körper schon seit jeher.

Unser Tagesablauf wurde seit der Frühzeit durch die Sonne bestimmt. Aktive Tageszeiten und inaktive Nachtzeiten richteten sich ausschließlich nach den Hell- und Dunkelzeiten.

So wurde – bildlich gesprochen – die innere Uhr des Menschen programmiert. Die circadiane Rhythmik (also unser biologischer Rhythmus) mit einer Periode von ca. 24 Stunden wurde hier geprägt und beeinflusst unser Verhalten seit dieser Zeit. Anpassungen an Veränderungen dieses Rhythmus sind möglich, aber z.B. beim Jetlag deutlich spürbar, welcher den wichtigsten zirkadianen Rhythmus – den Schlaf-Wach-Rhythmus – durcheinanderbringt.

Dieser Rhythmus wurde erst mit der Erfindung künstlicher Beleuchtung verändert. Seitdem ist es möglich, auch in der Nacht zu arbeiten. Künstliche Beleuchtung macht so oft die Nacht zum Tag – nicht ohne Folgen für unseren Körper. Von der Bürobeleuchtung, Schulbeleuchtung, der Nachtschicht bis zur Beleuchtung aus Displays wie Tablets oder Handys wird unserem Körper ständig Tageslicht vorgegaukelt.

Dieses Verhalten kann unseren Jahrmillionen alten Rhythmus durcheinanderbringen und/oder Unwohlsein fördern und ist der Ansatz für ein Human Centric Light Konzept.

Biologische Voraussetzungen: Das Auge

Der Mensch nimmt im Normalfall die Umwelt hauptsächlich über die Augen wahr. Konturen, Farben und Helligkeit werden von Rezeptoren auf der Netzhaut an das Gehirn weitergegeben und dort verarbeitet. Ein Protein, welches nicht direkt im Zusammenhang mit der visuellen Wahrnehmung steht, ist das Melanopsin. Dieses Protein, produziert im unteren Bereich der Netzhaut nimmt bläuliches Licht (ca. 480 nm) wahr, welches in der Natur hauptsächlich tagsüber vorhanden ist und in der Mittagszeit am stärksten im Sonnenlicht vorkommt. Durch die Platzierung im unteren Bereich der Netzhaut wird hier hauptsächlich allgemeines Umgebungslicht wahrgenommen. Dieses Protein dient so – im Zusammenspiel mit den anderen Rezeptoren – als Impulsgeber für unseren biologischen Rhythmus. Der Einfluss auf unsere innere biologische Uhr nennt man melanoptische Wirkung.

Auswirkung von Lichtfarben und Beleuchtungsstärke – die melanopische Wirkung

Aus unserer Entwicklung und den biologischen Voraussetzungen resultiert unsere biologische Reaktion auf die verschiedenen Beleuchtungen.

Nachts – Dunkelheit – Schlaf

Morgens – rötliches Licht Sonnenaufgang – Aufwachen

Tags – helles, bläuliches Licht – Aktivität

Abends – rötliches Licht Sonnenuntergang – Ruhephase

Daraus resultiert wiederum, dass wir mit künstlicher Beleuchtung gezielt eine Reaktion unseres Körpers hervorrufen können.

Gedämpfte, rötlich/gelbe Beleuchtung fördert Ruhephasen

Helle, bläuliche Beleuchtung fördert Aktivität

Das funktioniert aber nur in einem gewissen “natürlichen” Rahmen.

Konzentration und Aktivität können nicht unbegrenzt durch helles, blaues Licht aufrechterhalten werden.

Human Centric Light

Beleuchtung, die das Human Centric Light (HCL) Konzept verfolgt, stellt – wie der Name vermuten lässt – den Menschen in den Mittelpunkt.

Natürlich sollte dies bei jeder Beleuchtung sowieso schon der Fall sein.

Wird bisher allerdings die Beleuchtungsstärke, deren Gleichmäßigkeit und Blendung berücksichtigt, kommt bei Human Centric Light auch eine veränderbare Farbtemperatur und die gezielte Steuerung hinzu. Es wird noch mehr als sonst gezielt auf die Bedürfnisse des Nutzers und dessen inneren Rhythmen (circadiane Rhythmik) eingegangen.

Im einfachsten Fall wird die Beleuchtung korrespondierend zum Tagesverlauf von Warmweiß auf Kaltweiß und wieder zurück zu Warmweiß verändert. Dies entweder zeitgesteuert oder mit Hilfe von Lichtsensoren, die das natürliche Licht messen.

Aber über die Parallelschaltung von künstlichem und natürlichem Licht hinaus kann man sich die Vorteile von HCL zu Nutze machen.

Über verschiedene Lichtszenen können gezielt Konzentrations- oder Ruhephasen aktiviert werden.

Beispiel Klassenraum:

Liegt die Beleuchtungsstärke im Schnitt bei 300 Lux, kann bei Klausuren Konzentration gezielt gefördert werden mit einer Lichtszene kaltweiß, und einer deutlichen Erhöhung der Beleuchtungsstärke.

Immer im Zusammenspiel mit einer Ruhephase, 100 Lux warmweiße Beleuchtung.

Beispiel Bürobeleuchtung

Auch hier kann Konditions-Tiefs durch kurzzeitigen, gezielten Einsatz von heller, bläulicher Beleuchtung entgegengewirkt werden.

Voraussetzung ist auch hier der bewusste Umgang mit Aktiv- und Ruhephasen.

Krankenhaus / Pflege

Wird die künstliche Beleuchtung korrespondierend zur Lichtstimmung der natürlichen Beleuchtung geregelt, kann dies das Wohlbefinden der Patienten fördern.

Untersuchungszeiten können dann mittels Lichtszenen separat angesteuert werden.

Besonders förderlich ist dieses Vorgehen bei Winterdepression (seasonal affective disorder, SAD) und im Einsatz der Phototherapie (450 – 460 nm).

Umsetzung von HCL

Voraussetzungen

LEDs mit möglichst breitem Spektrum

Für die Umsetzung von HCL sollte sich das Farbspektrum der LEDs weitestgehend an dem des Sonnenlichtes orientieren. Ein möglichst hoher Farbwiedergabeindex ist hier wünschenswert. Im warmweißen Bereich sollte der Blau-Anteil (Blau Peak) möglichst gering gehalten werden.

Beleuchtungsstärken

Natürliches Sonnenlicht erreicht hohe Beleuchtungsstärken, die in der Innenraumbeleuchtung nicht möglich sind. Die Arbeitsstättenrichtlinie gibt hier Werte vor, die für eine ausreichende Beleuchtung erreicht werden müssen. Für die Umsetzung von HCL sollten diese als Mindestanforderungen gesehen werden. Außerdem sollte berücksichtigt werden, dass im Alter die Beleuchtungsstärken, die sich aktivierend auswirken, ansteigen.

So können aktivierende Beleuchtungsstärken bei jungen Menschen geringer ausfallen als in Räumen, in denen sich hauptsächlich ältere Menschen aufhalten.

Großflächige Beleuchtung

Punktuelle Beleuchtung einzelner Arbeitsplätze reicht für Human Centric Light nicht aus. Da für den Menschen (bzw. dem Melanopsin) eher die Umgebungsbeleuchtungen – wahrgenommen durch Netzhautrezeptoren im Auge – ausschlaggebend für Veränderungen im Biorhythmus sind, muss auch die Beleuchtung für HCL großflächiger gedacht werden und sollte den ganzen Raum ausfüllen.

Blendung

Da wir bei der Umsetzung von HCL mit höheren Beleuchtungsstärken arbeiten, muss der Blendung besondere Aufmerksamkeit gezollt werden. HCL Beleuchtung hat keinen Sinn, wenn ein Arbeiten wegen zu hoher Reflexionen nicht möglich ist.

Technische Umsetzung

Leuchte

Tunable white Leuchten sind für eine Umsetzung essenziell. Sie brauchen eine Beleuchtungslösung, die stufenlos zwischen Warmweiß und Kaltweiß eingestellt und gleichzeitig gedimmt werden kann.

Steuerung

In der Steuerung sollte man darauf achten, eine Steuerung einzusetzen, die sowohl Zeitsteuerung oder Sensorensteuerung als auch Szenensteuerung unterstützt.

Mittels der Zeitsteuerung kann die Lichtfarbe über den Tag von Warmweiß über Tageslichtweiß zu wiederum Warmweiß geschaltet werden. Noch besser: die Steuerung kann mittels eines Sensors die natürliche Lichtfarbe messen und diese in der künstlichen Beleuchtung wiedergeben.

Neben der Nachbildung der natürlichen Lichtfarbe sollte in die Beleuchtung auch manuell (zum Beispiel mittels Lichtszenen) eingreifen können. Dies ermöglicht höhere oder niedrigere Beleuchtungsstärken oder kurzzeitiges Umschalten auf andere Lichtfarben.

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