Human Centric Lighting

An den Menschen angepasste Beleuchtungslösungen mit tageslichtähnlichem Lichtverlauf gewinnen zunehmend an Bedeutung, denn sie bringen biologisch und emotional wirksames Licht (Human Centric Lighting) in Innenräume, wo es das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit steigert. Was seinen Anfang vor rund 10 Jahren in Altenpflegeeinrichtungen nahm, erobert nun Schritt für Schritt weitere Anwendungsbereiche – gefördert durch das Vordringen der LED und ihre Steuermöglichkeiten. Davon werden in den nächsten Jahren Betreiber und Nutzer von Senioreneinrichtungen, Kliniken, Schulen und Hochschulen, Hotels sowie Büros profitieren. Projekte und Studien zeigen positive Wirkungen aber auch spezifische Anforderungen und Nutzerwünsche. Generell gilt es, dem Eindruck einer Zwangsbeglückung oder Manipulation entgegenzuwirken.

Keine Manipulation

Klaus-Jürgen Hahn, Produktmanager bei Waldmann, erklärt dazu: »Wir wollen Menschen am Arbeitsplatz mit biologisch wirksamem Licht unterstützen und nicht manipulieren.« Je nach Tageszeit werden deshalb die natürlichen Impulse gesetzt, beginnend mit der Aktivierung am Morgen durch höhere Blauanteile der Beleuchtung – ähnlich dem natürlichen Sonnenlicht.

»Wir geben dem menschlichen Organismus mit HCL nur ein bisschen von dem zurück, was ihm bei einem Leben unter freiem Himmel zur Verfügung stand: Von den 100.000 Lux der Mittagssonne ist das künstliche Licht mit 1000 Lux oder weniger noch weit entfernt«, erläutert Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. Herbert Plischke, Professor mit dem Schwerpunkt »Licht und Gesundheit« an der Hochschule München. »Dem Menschen eine Lichtqualität zu geben, die näher an seiner evolutionär prägenden Lichtquelle (der Sonne) liegt, ist keine Manipulation, solange man den circadianen Rhythmus unterstützt und nicht aus seinem natürlichen Gleichgewicht bringt«, ergänzt Plischke.

Störungen des circadianen Systems ergeben sich, wenn in den Nacht- oder Abendstunden z.B. mit einem hohen Blauanteil und einer flächigen Lichtverteilung an der Decke gearbeitet würde. Denn damit werden die fotosensitiven Ganglienzellen im Auge am stärksten stimuliert und die Bildung des Schlafhormons Melatonin unterdrückt. Das wäre mit der Wirkung von Kaffee oder anderen Aufputschmitteln in der Nacht vergleichbar. Will man die Mitarbeiter bei abendlichen Überstunden nicht aus ihrem Biorhythmus bringen, sollte man das Licht nicht so flächig und mit einer niedrigen Farbtemperatur (z.B. 2700 K) planen, damit weniger Ganglienzellen angeregt werden.

Plischke sieht HCL im Büro als ein Zukunftsthema für das betriebliche Gesundheitsmanagement. Durch die Verbesserung des Arbeitsumfelds und die höhere Zufriedenheit der Mitarbeiter verbessert sich automatisch auch ihre Leistung. Im Kampf um Talente und bei der Mitarbeiterbindung werden Arbeitgeber mit an den Menschen ausgerichteten Beleuchtungskonzepten punkten können.

Automatische und manuelle Steuerung

Wie bei allen automatischen Steuerungen, kann es bei Nutzern auch psychologische Barrieren geben, erläutert Andreas Danler, Direktor Lichtanwendungen bei Bartenbach. Er nimmt die individuelle Resonanz sehr ernst: »Gerade in der Altenpflege oder Klinik können sich Menschen dem Licht hilflos ausgesetzt fühlen.« Deshalb sollte sich die Lichtfarbe nur langsam verändern und die Möglichkeit bestehen, das dynamische Licht auszuschalten. Eine positive Wirkung erwartet Danler insbesondere bei Patienten, deren Betten weiter weg vom Fenster stehen. Sie sollten in der Früh einen Tageslichtschub zur Aktivierung erhalten und abends ein »Melatoninlicht«, das beim Einschlafen hilft. Umgesetzt wird dies im Rahmen der Planungen für einen Krankenhausneubau im bayerischen Lichtenfels.

Im Bamberger Altenpflegezentrum Antonistift (siehe LICHT 5/2013) setzt RZB den circadianen Tageslichtverlauf durch ein individuell konfigurierbares Programm um, das hier jeden Tag um sechs Uhr morgens gestartet wird. Durch die Möglichkeit, manuell auf 100 Prozent Licht umzuschalten, kann die Tageslichtsimulation z.B. in Notfallsituationen jederzeit unterbrochen werden. Zur Wahl stehen ebenso ein Aktivlicht für anspruchsvolle Sehaufgaben beim Lesen oder Handwerken sowie ein gedimmtes Nachtlicht. Nach dem jeweiligen Umschalten kehrt das Programm automatisch in den circadianen Verlauf zurück, erklärt Michael Hartmann, Produktmanager Lichtmanagement bei RZB. Das dynamische Licht kommt im Antonistift dort zum Einsatz, wo die Bewohner am häufigsten verweilen: In den Aufenthaltsbereichen, dem Speisesaal und auf den breiten farblich akzentuierten Fluren.

Auf den Privatstationen der Hamburger Asklepios Klinik St. Georg, ausgestattet mit dem Lichtregelsystem »HealWell« von Philips, wird das biologisch relevante Allgemeinlicht automatisch gesteuert. Das Lichtambiente in den Patientenzimmern lässt sich je nach Situation auch individuell einstellen: Entweder vom Patienten, um eine gewünschte Lichtstimmung zu erzeugen, oder von Ärzten und Pflegekräften, die für Untersuchungen und die Patientenversorgung per Knopfdruck ein angenehm funktionales Untersuchungs- und Arbeitslicht auswählen können.

Was wirkt und wieviel?

Die biologische Wirksamkeit des Lichts hängt von der Farbtemperatur, der Beleuchtungsstärke, der Flächigkeit und der Lichtrichtung ab. Farbtemperatur und Beleuchtungsstärke verändern sich dazu dynamisch im Tagesverlauf. »Der Blauanteil im Licht synchronisiert am Morgen unsere innere Uhr (circadianer Rhythmus) und wirkt tagsüber zusätzlich direkt auf unser Aktivierungssystem im Gehirn«, erklärt Prof. Plischke. Am Tag benötigt man für eine biologische Wirkung am Auge gemessen zwischen 250 und 500 Lux, nachts allerdings können schon geringe Beleuchtungsstärken melatoninwirksam sein. Für einen guten Effekt sollte das Licht großflächig gestaltet werden und von vorne sowie oben aufs Auge treffen. Aktivierend wirkt Licht mit höheren Blauanteilen und höheren Intensitäten. Angestrebt werden hier 1000 Lux.

Plischke weist darauf hin, dass die biologische Wirkung auch stark vom Alter des Menschen abhängt: Aufgrund der altersbedingten Trübung der Linse benötigt ein 60-jähriger etwa die doppelte Helligkeit im Vergleich zu einem 25-jährigen Menschen für die gleiche Wirkung. Außerdem reagieren ältere Menschen abends sensibler auf Blauanteile im Licht, weil ihr Körper mit den Jahren weniger Melatonin produziert. Das heißt, die Unterdrückung des Schlafhormons wirkt bei ihnen stärker als bei jüngeren Menschen.

Lichtlösungen auf der Light+Building

Für den Einsatz im Büro hat Waldmann die LED-Stehleuchte »Lavigo« entwickelt, die ab Herbst erhältlich sein wird. Der Indirektanteil der »Lavigo« bildet den Tageslichtverlauf nach. Der Direktanteil hat mit 4000 Kelvin eine neutrale Lichtfarbe. Der Nutzer kann diesen Anteil nach seinen Bedürfnissen schalten und dimmen. Die Lichtmanagementsysteme »Pulse Visual Timing Light« (VTL) und »Pulse Talk« sorgen für die Imitation des Tageslichtverlaufs sowie für eine einheitliche Regelung des indirekten dynamischen Lichtanteils im Gruppenbüro. Unter seiner auf das Gesundheitswesen spezialisierten Unternehmensmarke Derungs präsentierte Waldmann die neue LED-Raumleuchte »Vivaa« als Pendel- und Anbauversion. Die »Vivaa« wird es optional mit der VTL-Ausstattung geben. Diese Option besteht auch bei der Wand- oder Deckenversion der neuen »Vanera LED«.

RZB stellte seine »Econe Hybrid«-Leuchten nun mit kompletter LED-Bestückung und transluzentem Rahmen bei der Pendelversion vor. Bis zu drei getrennte Lichträume und die dynamische Mischung der eingesetzten Lichtfarben ermöglichen die Tageslichtsimulation. Der großflächige Lichtaustritt verstärkt den circadianen Effekt und lässt das blendfreie Licht direkt und indirekt abstrahlen. Die Beleuchtungsstärken und der Farbtemperaturverlauf (von 2700 bis 6500 K) lassen sich über das Lichtmanagementsystem »light control +³ Professional Circadian« einfach steuern. Die Programmierung mit kundenspezifischen circadianen Szenen übernimmt RZB. Durch einfaches Plug & Play der fertig konfigurierten Boxen können Fehlerquellen bei der Montage nahezu ausgeschlossen und Zeit bei der Installation gespart werden.

Zumtobel sieht seine »Light Fields evolution TunableWhite« als Antwort auf das Nutzerbedürfnis nach adaptivem, personalisierbarem Licht. Bereits wenige Monate nach dem Start einer von Zumtobel Research und dem Fraunhofer IAO initiierten globalen Nutzerstudie zur Lichtqualität im Büro zeichnet sich ab, dass die Mehrzahl der bisher befragten Mitarbeiter eine individuell steuerbare und farbtemperaturveränderliche LED-Beleuchtung mit Direkt-/Indirektanteil bevorzugen. Die neue Leuchtenfamilie kann bei einer Farbwiedergabe von R_a > 80 stufenlos zwischen warmweißer (3000 K) und kaltweißer (6000 K) Farbtemperatur geregelt und gedimmt werden, wobei Direkt- und Indirektlicht die gleiche Lichtfarbe aufweisen. Möglich wird der Farbtemperaturverlauf durch die Integration von Tridonic LED-Modulen mit zugehörigem Konverter.

Das »Active« Leuchtensortiment von Trilux ist sowohl mit warmweißen (3000 K) als auch kaltweißen (6500 K) LEDs ausgestattet. Dieser Aufbau ermöglicht eine individuelle Wahl der gewünschten Farbmischung in Kombination mit Weiß-/Weiß-Steuerungen, wie auch den Einsatz mit Steuerungen für eine biologisch wirksame Beleuchtung. Die Einbauleuchte »Belviso Active« wurde hinsichtlich der Entblendungseigenschaften optimiert und erreicht eine hohe Energieeffizienz. Die exklusive Lichtrahmung verleiht den Leuchten einen hohen Wiedererkennungswert. Optional erzeugen farbige Lichtleiter individuelle Lichtstimmungen. Für eine Direkt-/Indirektbeleuchtung im Patientenzimmer eignen sich auch die Wandleuchten »Sanesca Active«.

Glamox Luxo hat mit der »C30-S CCT« eine neue Leuchte mit regelbarer Farbtemperatur im Programm. Mit dieser Anbauleuchte wird ein optimales Gleichgewicht zwischen direktem und diffusem Licht angestrebt. Erreicht wird es durch eine große beleuchtete Fläche in Kombination mit einer zentralen effektiven Optik. Die daraus resultierende gleichmäßige Lichtverteilung in Kombination mit fokussiertem, direktem Licht sorgt für eine komfortable Arbeitsplatzbeleuchtung mit einer maximalen Wirkung und minimaler Blendung. Für die zentrale Optik wurden eine hochwertige mikro-prismatische Abdeckung und opale Seitenabdeckungen ausgewählt. Diese bieten eine gute Farbmischung und hohe Effizienz.

Das Design Studio des Architekten Daniel Libeskind hat für iGuzzini das Leuchtenkonzept »Bio-radix« entwickelt, das auf der Light+Building erstmals vorgestellt wurde. Seine unregelmäßige Geometrie ist angelehnt an die Lichtschlitze, die Gebäude von Libeskind charakterisieren: Dekorative und funktionale Fensterreihen, die natürliches Licht in die Innenräume bringen. Im Einklang damit sollen die neuen LED-Leuchten Lichtintensität und Farbtemperatur des Tageslichts nachahmen. Entworfen wurden sie für große Flächen und Büroflächen.

Mit der »Arktika-P Biolux« stellte Osram eine neue Leuchte vor, die einen »künstlichen Himmel« in Schulen und Seminarräumen erzeugt. Sie beleuchtet direkt die Arbeitsfläche und abhängig von der Tageszeit indirekt die Decke – mit zwei unterschiedlichen Lichtfarben und individuell steuer- sowie dimmbar. Das direkte Licht (4000 K) ist optimiert für die Sehzellen des Auges, sorgt also dafür, dass es genügend Licht zum Arbeiten gibt. Das indirekte Licht (6500 K) spricht die fotosensitiven Ganglienzellen an, deren Helligkeitsinformation den circadianen Rhythmus beeinflussen. Dafür ist tagsüber eine flächige Lichtverteilung an der Decke hilfreich. Studien an Schulen und Hochschulen zeigen, dass sich mit Hilfe biologisch optimierter Beleuchtung sowohl die Aufmerksamkeit als auch die kognitive Leistungsfähigkeit steigern ließen.

Bei Philips setzt man auf das Beleuchtungssystem »HealWell«, das als schlüsselfertige Komplettlösung für Gesundheitseinrichtungen entwickelt wurde und jetzt kundenindividuell angepasst wird. Es kann funktional, emotional und biologisch wirksames Licht kombinieren. Daneben hat Philips einen großformatigen LED-Screen entwickelt, der sowohl stimulierendes Tageslicht erzeugen als auch mediale Inhalte abspielen kann. Der erste Prototyp ist in der Berliner Charité im Einsatz – als Deckeninstallation in der Intensivstation. Die Patienten erhalten eine auf sie abgestimmte Licht- und Stimmungssituation.

Die Premium-Version des LED-Moduls »Talexxengine Stark LLE« von Tridonic ermöglicht es, das weiße Licht stufenlos zwischen 3000 bis 6000 K oder in vordefinierten Schritten einzustellen. Ein vorkonfiguriertes Set besteht aus einem Konverter und aus 3 bis 5 LED-Modulen mit Helligkeiten von 700 oder 1500 Lumen, die sich von 100 auf 10 Prozent dimmen lassen. Der Lichtstrom bleibt über den gesamten einstellbaren Farbtemperaturbereich konstant. Für eine hohe Lichtqualität spricht das reproduzierbare Weißlicht mit geringen Farbtoleranzen ebenso wie der Farbwiedergabeindex R_a > 80. Die Systemeffizienz liegt bei mehr als 100 lm/W.

Der Schweizer Hersteller Regent zeigte auf der Light+Building seine Deckenanbauleuchten »Torino« in einer LED-Version, die für biologisch und emotional wirksames Licht geeignet ist. Als maßgeschneiderte Speziallösung wurden sie für eine Basler Geburtsklinik entwickelt.

Weitere Informationen:

Text: Juliane Braun, München

Bartenbach GmbH, Innsbruck, www.bartenbach.com
Derungs Licht AG, Gossau (CH), www.derungslicht.com
Glamox GmbH, Bremen, www.glamox.com/de
Herbert Waldmann GmbH & Co. KG, Villingen-Schwenningen, www.waldmann.com
iGuzzini illuminazione S.p.A, Recanati (IT), www.iguzzini.com
Osram GmbH, München, www.osram.de
Philips Lighting GmbH, Hamburg, www.lighting.philips.de
Regent Beleuchtungskörper AG, Basel (CH), www.regent.ch
RZB Deutschland, Bamberg, www.rzb.de
Tridonic GmbH & Co. KG, Dornbirn (AT), www.tridonic.com
Trilux GmbH & Co. KG, Ismaning, www.trilux.de
Zumtobel Lighting GmbH, Dornbirn (AT), www.zumtobel.com

Studio Libeskind, Zürich (CH), libeskind.com