News
01. Juni 2014

Gesunde Nachtbeleuchtung

Lesezeit: ca. 4 Minuten

Bereits im Jahr 2007 machte die IARC (International Agency for Research on Cancer – Internationale Agentur für Krebsforschung) darauf aufmerksam, dass chronische Störungen der Tag-Nacht-Rhythmik durch Schichtarbeit langfristig zu Krebsentwicklungen beitragen können. Dies verdeutlicht, dass zentrale biologische Vorgänge des menschlichen Körpers durch Nachtarbeit gestört werden. Viele Bereiche, z.B. im Gesundheitswesen oder in der Produktion, kommen aber nicht ohne Nachtarbeit aus.

Esstisch bei 3100 K. Diagramm: Spektrum bei 3100 K, Farbwiedergabewert (R<sub>a</sub>): 83,48, a<sub>ms,v</sub> = 0,106*.
Esstisch bei 2100 K. Diagramm: Spektrum bei 2100 K, Farbwiedergabewert (R<sub>a</sub>): 80,73, a<sub>ms,v</sub> = 0,158*.
Esstisch bei 1750 K. Diagramm: Spektrum bei 1750 K, Farbwiedergabewert (R<sub>a</sub>): 76,93, a<sub>ms,v</sub> = 0,347*.

Die Ursachen sind insbesondere auf die Unterdrückung der Ausschüttung des Hormons Melatonin zurückzuführen. Dieser wichtiger Taktgeber für den Tag-Nacht-Rhythmus wirkt als Antioxidans, unterstützt also Regenerations- und Reparaturvorgänge des Körpers. Untersuchungen von Brainard und Thapan aus dem Jahr 2001 zeigen, dass nächtliches Licht bestimmter Wellenlängen bei ausreichender Intensität zu einer unmittelbaren Unterdrückung der natürlichen nächtlichen Melatonin-Ausschüttung führt.

Die daraus abgeleiteten spektralen Empfindlichkeiten werden als Basis für die melanopische Wirkung von Licht verwendet und sind u.a. in der DIN V 5031-100 als »Wirkungsfaktor für Melatoninsuppression« zugrunde gelegt. Dieser Vornorm zufolge bewirkt »schmalbandiges kurzwelliges Licht abhängig vom Zeitpunkt der Einwirkung neben einer akuten Unterdrückung der Melatoninausschüttung einen Anstieg der Herzrate, beeinflusst die Thermoregulation, verstärkt Wachheit […] und verschiebt die Phase des circadianen Systems […]«.

Das Wirkungsspektrum der nächtlichen Melatoninunterdrückung hat sein Maximum im blauen Wellenlängenbereich zwischen 440 und 475 nm. Entwickelt man nun ein Licht, das die Ausschüttung des Hormons Melatonin nicht unterdrückt, also einen niedrigen melanopischen Wirkfaktor hat, ergibt sich ein Ziel-Spektrum mit sehr hohem Anteil im langwelligen visuellen Bereich und geringem Blauanteil. Es entsteht ein Licht mit äußerst niedriger Farbtemperatur und so ein sehr warmtoniges Erscheinungsbild.

Gesunde Nachtbeleuchtung auch für Zuhause

Die Beleuchtungsindustrie hat hier bereits Handlungsbedarf erkannt und erste Schritte in Richtung einer »Melatonin-erhaltenden« Nachtbeleuchtung unternommen. Geht man weiter, stellt sich die Frage nach einer gesunden Nachtbeleuchtung nicht nur für Arbeitsbetriebe, sondern auch für weitere Anwendungsbereiche, in denen sich Menschen nach Anbruch der natürlichen Dunkelheit aufhalten, z.B. Wohnungen oder Restaurants.

Untersuchte Raumsituation bei 2100 K und homogener Wandanstrahlung.
Untersuchte Raumsituation bei 2100 K und Wandanstrahlung mittels Spots.

Anwendungsforschung: Studie zur Akzeptanz bewertung sehr warmer Lichtfarben

In einer Studie untersuchte Swareflex in Zusammenarbeit mit der Bartenbach GmbH nächtliche »Melatonin-erhaltende« Beleuchtung im Kontext einer Esstisch-Situation. Ziel der Studie war es, die Nutzerakzeptanz einer Beleuchtungssituation mit sehr warmweißen Lichtfarben zu erforschen. Dabei wurden die Farbtemperaturen 1750 K, 2100 K und 3100 K mit den Wirkungsfaktoren für Melatoninsuppression von ams,v = 0,106* bei 1750 K, ams,v = 0,158* bei 2100 K und ams,v = 0,347* bei 3100 K verglichen. Kerzenlicht hat im Vergleich dazu einen Wirkungsfaktor von ams,v = 0,167, natürliches Tageslicht 0,941.

*) gemessen für 10 Grad Standardbeobachter mit Korrekturfaktor für die altersabhängige Linsentransmission von 1,0.

Untersuchungen und Messverfahren

Insgesamt wurden 16 unterschiedliche Beleuchtungssituationen bei drei Lichtfarben, zwei Lichtverteilungen und vier Helligkeiten von 31 Probanden im Alter von 24 bis 69 Jahren (Durchschnittsalter 45 Jahre) hinsichtlich ihrer Akzeptanz bewertet. Dabei wurde u.a. erforscht, ob die niedrigen Farbtemperaturen die visuelle Leistung beeinträchtigen und ob die Akzeptanzbewertung der Lichtsituation altersabhängig ist. Als Messverfahren dienten Fragebögen sowie der sogenannte »Munsell Hue 100 Test« zur Ermittlung der Differenzierbarkeit von Farben. 2100 K wird als Nachtbeleuchtung empfohlen

Die Fähigkeit, Farben zu unterscheiden, nimmt laut Ergebnis dieser Untersuchung mit niedrigeren Farbtemperaturen signifikant ab. Bei 1750 K war die Unterscheidungsfähigkeit der Farben bei allen untersuchten Altersgruppen signifikant schlechter. Für die Beleuchtungssituationen 2100 K und 3100 K waren dagegen sowohl bei jüngeren als auch bei älteren Personen keine signifikanten Unterschiede bei der Farbdifferenzierung erkennbar, obwohl der Ra bei 2100 K etwas niedriger lag als bei 3100 K.

Das Gesamterscheinungsbild des Raumes wurde bei 3100 K signifikant schlechter bewertet, als bei 2100 K und 1750 K. Unter 2100 K wurden die Getränke und Speisen signifikant natürlicher und appetitlicher und die Hautfarbe der Hände signifikant natürlicher bewertet als unter 1750 K und 3100 K.

Zusammengefasst ergeben die Bewertungen der Natürlichkeit der Szenerie die größte Akzeptanz bei einer Farbtemperatur von 2100 K. Damit kommt die Studie sowohl hinsichtlich der Nutzerakzeptanz als auch der Fähigkeit der Farbunterscheidung als Fazit zur Empfehlung einer Beleuchtung mit einer Lichtfarbe von 2100 K für den untersuchten Kontext.

Lichtfiguration einer dekorativen Innenraumleuchte mit dielektrischer Beschichtung für "Melatonin-erhaltende" Beleuchtung. Quelle: Swareflex
Lichtfiguration mit dielektrischer Beschichtung (links) für "Melatonin-erhaltende" Beleuchtung im Vergleich zur Lichtfiguration ohne Beschichtung (rechts). Quelle: Swareflex

Technologie für Nachtbeleuchtung entwickelt

Swareflex entwickelte eine Technologie, die die Umsetzung einer derartigen Nachtbeleuchtung mit hoher Effizienz ermöglicht. Dabei wurden dielektrisch beschichtete Linsen aus Spezialglas realisiert, die im Gegensatz zu konventionellen Absorptionsfiltern eine deutlich höhere Transmission haben und damit eine bessere Lichtausbeute ermöglichen. Bei solchen Interferenzfiltern werden die »Melatonin-unterdrückenden« Wellenlängen des primären Lichtes reflektiert und die Wellenlängen des Ziel-Spektrums nahezu verlustfrei transmittiert. Diese Technologie ermöglicht die Ausführung von »Melatonin-erhaltender« Beleuchtung beispielsweise für Krankenzimmer in Pflege- und Gesundheitseinrichtungen, für Restaurants oder Hotels.

Dielektrische Beschichtung für "Melatonin-erhaltende" Beleuchtung auf Linse einer dekorativen Innenraumleuchte. Quelle: Swareflex

Weitere Informationen:

Bilder und Diagramme: Laborstudie zur Akzeptanz sehr warmer Lichtfarben für eine Esstisch-Beleuchtung Swareflex GmbH, Vomp, Österreich, www.swareflex.com
Bartenbach Lichtlabor GmbH, Aldrans, Österreich, www.bartenbach.com