Biologisch wirksames Licht (Human Centric Lighting): Lichtwirkung auf Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit

Licht beeinflusst nicht nur das Sehen, sondern auch den natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus des Menschen. Erkenntnisse über diese sogenannten nichtvisuellen Lichtwirkungen werden zunehmend bei der Planung moderner Beleuchtungskonzepte berücksichtigt. Biologisch wirksames Licht, häufig auch als Human Centric Lighting (HCL) bezeichnet, orientiert sich unter anderem am natürlichen Verlauf des Tageslichts. Dabei können Beleuchtungsstärke, Lichtverteilung, spektrale Zusammensetzung und Farbtemperatur im Tagesverlauf verändert werden.

Licht mit höheren Blauanteilen kann – abhängig von Intensität, Zeitpunkt, Dauer und individueller Reaktion – Wachheit und Aufmerksamkeit beeinflussen. Wärmere Lichtfarben mit geringeren Blauanteilen können insbesondere am Abend eine weniger aktivierende Lichtwirkung unterstützen.

Durch Forschung zur inneren Uhr und zum Einfluss von Licht lassen sich Beleuchtungskonzepte heute differenzierter auf unterschiedliche Nutzungssituationen abstimmen. Dabei geht es nicht nur um gute visuelle Bedingungen für Tätigkeiten wie Lesen oder Arbeiten am Bildschirm, sondern auch um die Berücksichtigung nichtvisueller Lichtwirkungen. Die Forschung auf diesem Gebiet entwickelt sich kontinuierlich weiter. Erkenntnisse werden unter anderem bei der Planung von Beleuchtung in Büros, Schulen, Krankenhäusern und anderen Bereichen mit längeren Aufenthaltszeiten berücksichtigt.

Anforderungen an biologische Lichtwirkung im Büro

Für die nichtvisuelle Wirkung von Licht spielen verschiedene Faktoren zusammen. Dazu gehören insbesondere:

• die Richtung und Verteilung des Lichts,
• die Beleuchtungsstärke am Auge,
• die spektrale Zusammensetzung des Lichts,
• die Dauer der Lichtexposition,
• der Zeitpunkt der Beleuchtung,
• die individuelle Empfindlichkeit der Personen.

Für eine gezielte Lichtplanung kann es sinnvoll sein, Licht großflächig von oben und von vorne bereitzustellen und Beleuchtungsstärke sowie Farbtemperatur im Tagesverlauf anzupassen. Für Büroarbeitsplätze werden je nach Konzept und Nutzung unterschiedliche Beleuchtungsstärken eingesetzt. Bei biologisch wirksamen Beleuchtungskonzepten kann zusätzlich die melanopische Lichtwirkung am Auge berücksichtigt werden.

Ein solches Konzept lässt sich in der Regel nicht allein über eine einzelne Leuchte umsetzen. Tageslichteinfall, Raumgeometrie, Oberflächen von Wänden und Möbeln, Sehaufgabe und individuelle Anforderungen der Beschäftigten sollten in die Planung einbezogen werden. Schreibtisch- und Stehleuchten können ein Gesamtkonzept ergänzen und insbesondere der individuellen Sehaufgabe dienen.

Tageslicht und seine Bedeutung für den Tag-Nacht-Rhythmus

Der natürliche Wechsel von hell und dunkel ist ein wichtiger Zeitgeber für die innere Uhr des Menschen. Helligkeit am Morgen und während des Tages kann Wachheit und Aktivität beeinflussen. Dunkelheit am Abend unterstützt dagegen die natürlichen Abläufe des Schlaf-Wach-Rhythmus.

Viele körperliche Prozesse stehen mit diesem Tag-Nacht-Rhythmus in Zusammenhang. Dazu gehören unter anderem hormonelle Prozesse, Herz-Kreislauf-Aktivität und Schlaf-Wach-Regulation. Wer einen großen Teil des Tages in Innenräumen verbringt, ist stärker von künstlicher Beleuchtung abhängig. Deshalb kann es sinnvoll sein, bei der Lichtplanung sowohl die visuellen als auch die nichtvisuellen Wirkungen von Licht zu berücksichtigen.

Die nichtvisuelle Wirkung von Licht hängt unter anderem von seiner spektralen Zusammensetzung ab. Licht mit höheren Anteilen im blauen beziehungsweise cyanfarbenen Spektralbereich kann die Melatoninausschüttung stärker beeinflussen als Licht mit geringeren Anteilen in diesem Bereich.

Natürliches Tageslicht verändert seine Intensität und spektrale Zusammensetzung im Verlauf des Tages. Daran hat sich der menschliche Tag-Nacht-Rhythmus über lange Zeit angepasst.

Bei künstlicher Beleuchtung kann versucht werden, bestimmte Aspekte dieses natürlichen Verlaufs aufzugreifen. Tagsüber können höhere Beleuchtungsstärken und höhere Blauanteile eine stärker aktivierende Lichtwirkung unterstützen. Am Nachmittag und Abend können niedrigere Beleuchtungsstärken und wärmere Lichtfarben eingesetzt werden. Die konkrete Wirkung hängt jedoch immer von mehreren Faktoren ab, darunter Zeitpunkt, Dauer, Intensität und individuelle Empfindlichkeit.

Auch bei der Gestaltung von Arbeitsplätzen kann die nichtvisuelle Lichtwirkung berücksichtigt werden. Dynamische Beleuchtungssysteme ermöglichen es beispielsweise, Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur im Tagesverlauf anzupassen. Dabei kann morgens eine andere Lichteinstellung gewählt werden als am Nachmittag oder Abend.

Ziel solcher Konzepte ist es, visuelle Anforderungen und nichtvisuelle Lichtwirkungen sinnvoll miteinander zu verbinden. Welche Auswirkungen eine bestimmte Beleuchtung auf Wachheit, Konzentration, Wohlbefinden oder Schlaf hat, hängt von zahlreichen individuellen und situativen Faktoren ab. Allgemeingültige Wirkungen lassen sich deshalb nicht für jede Person und jede Anwendung vorhersagen.

EBei dynamischen Beleuchtungssystemen können Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur im Tagesverlauf verändert werden. Höhere Beleuchtungsstärken und höhere Blauanteile können zu einer stärker aktivierenden Lichtwirkung beitragen. Wärmere Lichtfarben mit geringeren Blauanteilen können dagegen insbesondere am Abend eine weniger aktivierende Beleuchtung ermöglichen.

Welche Einstellungen sinnvoll sind, hängt unter anderem von Tageszeit, Nutzungsdauer, Tageslichteinfall und den individuellen Anforderungen der Nutzer ab. Neben der horizontalen Beleuchtungsstärke auf der Arbeitsfläche spielt bei der Betrachtung nichtvisueller Lichtwirkungen insbesondere die vertikale Beleuchtungsstärke am Auge eine Rolle.

Auch bei biologisch orientierten Beleuchtungskonzepten müssen die Anforderungen der jeweiligen Sehaufgabe weiterhin erfüllt werden. Räume, in denen sich Menschen über längere Zeit aufhalten, können sich besonders für dynamische Lichtkonzepte eignen. Dazu gehören beispielsweise Büros, Konferenzräume oder Aufenthaltsbereiche.

Die Grundlagenforschung zur nichtvisuellen Wirkung von Licht ist weit fortgeschritten. Für konkrete Anwendungen und insbesondere für langfristige Wirkungen in realen Arbeits- und Lebenssituationen besteht jedoch weiterhin Forschungsbedarf. Dabei werden nicht nur mögliche positive Effekte betrachtet, sondern auch potenzielle Risiken. Besonders relevant ist beispielsweise die Frage, wie Licht bei Nacht- und Schichtarbeit eingesetzt werden sollte. Licht zur falschen Zeit kann den natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus beeinflussen. Deshalb sollte biologisch wirksame Beleuchtung nicht ausschließlich mit dem Ziel eingesetzt werden, Wachheit oder Leistungsfähigkeit möglichst stark zu erhöhen. Eine geeignete Planung sollte vielmehr Tageszeit, Nutzungsdauer, individuelle Unterschiede und mögliche Auswirkungen auf den Schlaf-Wach-Rhythmus berücksichtigen.

Die Anforderungen an Beleuchtung sind individuell verschieden.

Zu den relevanten Faktoren gehören unter anderem:

• Alter,
• Sehvermögen,
• Sehaufgabe,
• Tageslichteinfall,
• Jahreszeit,
• Tageszeit,
• individueller Chronotyp,
• Raumgeometrie,
• Farben und Reflexionseigenschaften von Oberflächen.

Sind mehrere Personen gemeinsam in einem Raum tätig, können sich unterschiedliche Anforderungen ergeben. Deshalb lassen sich biologisch orientierte Beleuchtungskonzepte nicht ohne Weiteres auf eine einzige für alle Personen optimale Einstellung reduzieren. Individuell anpassbare Beleuchtung kann hier zusätzliche Möglichkeiten bieten. Gleichzeitig sollte die Bedienung so gestaltet sein, dass die Nutzer nicht dauerhaft selbst komplexe Einstellungen vornehmen müssen.