Human Centric Lighting

Hintergründe des Human Centric Lighting

Informieren Sie sich hier über Human Centric Lighting und die wichtigsten Aspekte und Hintergründe der modernen Lichtforschung, wie wir sie bei der Entwicklung und dem Einsatz der SARO-lux Leuchten und der jeweiligen Beleuchtungsplanung für kleinere und größere Projekte zum Einsatz bringen.

Leuchten mit Human Centric Lighting

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Human Centric Lighting in der täglichen Anwendung

Das Human Centric Lighting (HCL) bildet einen der wesentlichen wissenschaftlichen Aspekte, die zur Entwicklung der modernen Beleuchtungsformen beitragen. Die Lichtsteuerung der Wand- und Deckenleuchten unterstützen Mitarbeiter, Schüler oder Patienten darin, Körper und Sinne bestmöglich zu nutzen. Die in unserer Technologie umgesetzten Erkenntnisse aus der Human Centric Lighting-Forschung tragen über das jeweils perfekte Licht zu besseren Leistungen bei weniger Ermüdung, größerer Aufnahmefähigkeit oder schnellerer Heilung bei. Es ist jedoch die tageszeitabhängige Steuerung der Farbtemperatur, die einen besonders hohen Anteil der positiven Auswirkungen fortschrittlicher Lichtplanung für sich in Anspruch nehmen kann.

Funktionsweise des HCL im biologischen System des Menschen

Neben den bekannten farbübertragenden Zapfen und auch für schwaches Licht empfindlichen Stäbchen wurde vor erst rund 20 Jahren ein weiterer Rezeptor in den Augen entdeckt. Diese nur etwa anderthalb Millionen Ganglienzellen und ihre Axone rund um den gelben Fleck im Auge sind anders als die Zapfen und Stäbchen in der Lage Aktionspotentiale und das Protein Melanopsin freizusetzen. Angeregt durch kurzwelliges bläulich-weißes Licht übermitteln sie diese Impulse an die Schaltzentrale im Gehirn, die ihrerseits die Wach- und Schlafaktivität des Menschen steuert.

Nachts wird ausgehend von der Schaltzentrale über das Hormon Melatonin für Ruhe und Entspannung gesorgt, tagsüber werden über das Melanopsin andere Botenstoffe angeregt, die den nötigen Erregungszustand für die Tagesaktivität erzeugen. Dieser Millionen Jahre alte Kreislauf wird als circadianer Rhythmus  bezeichnet und hauptsächlich durch das Licht gesteuert. Diesem Rhythmus gilt es zu entsprechen und seine Eigenheiten und Gesetzmäßigkeiten auszunutzen.

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Sorgfältige Lichtplanung mit den Erkenntnissen aus der HCL Forschung

Mit dem künstlichen Licht haben wir Menschen zwar seit rund 150 Jahren die innere Uhr des Nachts und in den dunklen Wintertagen “austricksen” können, um uns länger wachaktiv und leistungsfähig zu halten. Doch zahlen wir mit Stress, Konzentrationsmangel und Krankheitsanfälligkeit einen hohen Preis dafür, wenn wir die Lichtsteuerung mit dem Human Centric Lighting nicht so sorgfältig planen, wie es heute möglich ist.

Es geht laut Definition des HCL um ein intelligentes Zusammenspiel zwischen natürlichen und künstlichen Lichteinflüssen, so dass die biologischen, visuellen und emotionalen Wirkungen des Lichts langfristig Gesundheit, Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit des Menschen unterstützen.

Dieses Zusammenspiel geht weit über die reine Farbgebung des künstlichen Lichts hinaus, sondern betrifft

  • die architektonische Einbeziehung des Tageslichts und seiner Verbindung mit Kunstlicht.
  • die Planung und aktive Veränderbarkeit des Lichts nach Tageszeit und durch den Nutzer.
  • die Gestaltung des Lichts nach dem jeweiligen Zweck des Raums und der Tätigkeit im Verlauf des Tages und nach Kriterien wie z.B. Kreativität, Leistungsspitzen oder Beruhigung.
  • die Einbeziehung der biologischen Auswirkung der Raumwahrnehmung.
  • darüber hinausgehend sogar ggf. die fachliche Nutzung zu Therapiezwecken.

Voraussetzungen für die HCL-Lichtplanung

Nach Möglichkeit sollte die Planung und Abstimmung aller Lichteinflüsse zu einem möglichst frühen Zeitpunkt stattfinden, damit Gewerke, Materialien und Produkte entsprechend eingesetzt werden. Eine spätere Anpassung ist möglich, macht aber oftmals Kompromisse nötig. Die drei Hauptkriterien nach denen sich die Lichtplanung richtet, können in visuell, emotional und biologisch unterschieden werden und lassen sich sowohl zielgerichtet als als auch langfristig wirksam einbeziehen.

Das Kriterium der guten Visualität wird schon in gesetzlichen Normen wie der EN 12464-1 “Beleuchtung von Arbeitsstätten” festgelegt bzw. beschrieben. Die Einhaltung der Mindestwerte für optimale visuelle Bedingungen und die Berücksichtigung alters- oder tätigkeitsbezogener Besonderheiten stellt die Grundlage jeder Beleuchtungsplanung dar. Im kaum messbaren emotionalen Bereich spielt die Erfahrung und die “gute Praxis” eine große Rolle.

Wenn formalästhetische, wahrnehmungspsychologische und kulturell angestammte Erwartungen bedacht und erfüllt werden, kann größeres Wohlbefinden und mehr Zufriedenheit erzielt und im Nachhinein sogar gemessen werden.

Auf der biologischen Dimension existieren sogar DIN SPEC Vorgaben und DGUV-Informationen zur nicht-visuellen Wirkung von Licht z.B. im Zusammenhang mit dem Arbeitsschutz. Jedes sorgfältig geplante HCL-Konzept wird grobe Verletzungen des circadianens Zyklus vermeiden, um nachteilige biologische Wirkungen auszuschließen.

Als zielgerichtet und langfristig wirksam darf die Human Centric Lighting-Planung verstanden werden, wenn sie bei allen kurzfristigen Aufmerksamkeits- und Leistungssteigerungen langfristig die biologischen und emotionalen Wirkungen guten Lichts auf das Wohlbefinden und die Gesundheit des Menschen ausrichten. Die umfassende Information und die bewusste Einbeziehung in die Lichtsteuerung spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Visuelle, emotionale und biologische Einflüsse

Um die visuellen, biologischen und emotionalen Ansprüche und Wirkungen “guten Lichts” zu berücksichtigen, sind eine Vielzahl von Faktoren zu berücksichtigen, einzuplanen und miteinander in der möglichen Wechselwirkung abzustimmen. Beispielhaft werden hier einige Aspekte aus allen drei Bereichen genannt. Neben der reinen Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur aus den genormten Vorgaben aus der Technischen Regel für Arbeitsstätten sind bei der Raumplanung ebenso die zylindrischen Beleuchtungsverhältnisse, die der Lichtrichtung und vor allem auch die der Reflexionseigenschaften der Wände in Betracht zu ziehen.

Dazu gehört die Lichtdichte und die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke sowie mögliche Flimmeraspekte. Wie wirken diese und viele andere Faktoren im emotionalen Bereich? Um die “Materialität” des Raums nicht nur rein sachlich sondern stimmungsaufhellend zur Geltung zu bringen, sind optische Eindrücke der Außenwelt ebenso wie abwechselnde, spielerische oder kreative Lichtszenarien sinnvoll.

Neben den visuellen und emotionalen Einwirkungen sind insbesondere die biologischen Faktoren wie z.B. die Anpassung der Lichtstärke auf das tatsächliche Alter der Betrachter (plus 30% – 50%) und die vertikale Beleuchtungsstärke am Auge zu bewerten. Teils aufgrund der üblichen Sehgewohnheiten, teils aufgrund der Platzierung der Arbeitsaufgaben (Bildschirme), aber auch zum guten Teil aufgrund der unterschiedlichen Dichte der optischen Rezeptoren im Auge ist der Blickbereich zwischen der Horizontale und dem halbgesenkten Blick gesondert zu bedenken. Neben der unbedingten Vermeidung direkter Anstrahlung müssen bei Berechnungen der Lichtwirkung auch die jeweiligen Reflektionsgrade speziell größerer Wandflächen “im Auge” behalten werden.

Human Centric Lighting - Visuelle, emotionale und biologische Einflüsse

Die notwendige Synchronisierung des circadianen Rhythmus

Die bereits o.a. melanopische Auswirkung von z.B. blauen Licht auf die Energetisierung will vor allem bei der Synchronisierung des Tag-Nacht-Rhythmus berücksichtigt werden. Findet am Vormittag keine oder nur eine geringe Stimulation des Systems statt, kann eine Erhöhung der künstlichen Lichtstärke am Abend zu einer Störung des Rhythmus mit negativen Auswirkungen führen. Zwar sind um die 500 lx am Auge über einige Stunden am Vormittag ausreichend, für eine kräftige Aktivierung des Systems erreichen jedoch 1.500 lx eine wesentlich höhere Wirkung, die sich biologisch bereits nach 20 Minuten messen lässt.

Dabei kann die langsame Steigerung der Lichtintensität am Morgen sogar die zunehmende Helligkeit eines Sonnenaufgangs simulieren. Ebenso lang dauert das Abklingen des Aktivierungsniveaus nach dem Rückgang der Intensität. Um einerseits den Körper des Menschen nicht dauerhaft zu stressen und andererseits den Energieverbrauch im Rahmen zu halten, wird ein gut geplantes Lichtmanagement diese Spitzen phasenweise einsetzen. Folgenreich können auch falsch eingesetzte Farbwerte sein. Ein warmweißes Licht am Morgen wird das System irritieren.

Wird dagegen zum Abend hin der Einfluss eines abgeschwächten, warmweißen Lichts um die 50lx mit geringeren Blauanteilen vernachlässigt, wird das melanopisch  künstlich hochgehaltene Erregungspotential nachteilige Auswirkungen auf die Ruhephasen haben. Die Ausschüttung des inzwischen bekannten “Schlafhormons” Melatonin wird unterdrückt. Daher sollte die Zahl der sinnvollen Lichtfarbwerte zwischen 5.500 K über Tag bis zu 2.700 K gegen Abend reguliert werden.

Gegen den Ausgleich jahreszeitlich bedingter Lichtwirkungen ist dagegen nichts einzuwenden. Hier kann der Wintermüdigkeit am Morgen und der frühen Dunkelheit am Abend effizient entgegengewirkt werden. Besondere Beachtung verdient die Beleuchtung für die Situation der Schichtarbeit, die jedenfalls eine genaue Berechnung im Einzelfall erforderlich macht.

Auswirkungen erfolgreicher Lichtplanung durch Human Centric Lighting

Die positiven Wirkungen im visuellen, emotionalen und biologischen Bereich sind inzwischen durch vielerlei Studien belegt. Die Unterstützung des circadianen Rhythmus durch eine durchdachte Beleuchtungsplanung, trägt nicht nur zu einem ausgeglichenen Schlaf- und Wachverhalten bei, sondern wirkt sich auf die Konzentrations- und  Leistungsfähigkeit ebenso wie auf die Vitalität und generelle Gesundheit aus. Besonders deutlich zeigt sich das im Bildungsbereich.

Hier konnten beleuchtungsabhängig Zahlen wie eine um 35% gestiegene Leseleistung bei 45% gesunkener Fehlerrate beobachtet werden. Als wesentlich kann man die Abnahme motorischer Störungen um mehr als 75% bezeichnen. Das schlug natürlich auf die Motivation der Schüler durch.

Gleiches galt für die Mitarbeiterzufriedenheit und die Produktivitätssteigerung, die an Arbeitsplätzen erzielt wurde. In Gesundheitseinrichtungen unterstützte die genau berechnete Lichtwirkung nicht nur die ärztliche Leistung, sondern reduzierte auch das Stresslevel der Patienten vor Operationen, verbesserte den Heilungsprozess und führte bei Nachtdiensten zur Senkung der Unfallraten.

Neben solchen durch harte Daten “messbaren” Auswirkungen zählen für viele Auftraggeber weitere Faktoren, die sich mit einem akzentuierten und vor allem flexiblen Einsatz der Beleuchtung von Räumen erzielen lassen.

Stimmungslicht, das zu wirtschaftlich messbaren Ergebnissen führt

Die Wirkungen gut geplanter Lichteffekte sind aus der Kunst nicht nur den großen Malern selbst bekannt. Wenn ein modernes Museum heute die Lichtsteuerung einsetzt, will es längst nicht nur die schädlichen UV-Anteile reduzieren oder den optischen Einfluss der räumlichen Umgebung des Kunstwerks abmildern. Es lassen sich vielmehr Lichteffekte erzielen, wie sie z.B. bei Kerzenlicht während der Gestaltung des Kunstwerks selbst bestanden und so seine Wirkung auf den Betrachter ungemein erhöhen. Der Einsatz wissenschaftlich begründeter Lichtplanung bringt in großen Unternehmen und besonders bei Seminarveranstaltern und Hotels schon seit einigen Jahren erstaunliche Effekte im Sinne der beabsichtigten Ergebnisse.

  • Seminare, Konferenzen, Vorträge

    Je nach Zweck der Veranstaltung kann sich der Einsatz warmweißen Lichts, akzentuierter Lichteinwirkung oder aktivierender Lichtfarbe maßgeblich auf den Erfolg auswirken. Schwierige Verhandlungen mit durchaus entspannten Teilnehmern oder höchst aufmerksame Zuhörer bei Präsentationen sind ebenso wünschenswert wie konzentriert arbeitende Seminarteilnehmer mit einer höheren Aufnahmefähigkeit.

  • Ausstellungen und Showrooms

    Das Hervorheben einzelner Exponate ist das Minimum, mit dem schon seit Jahrzehnten gearbeitet wird. Die Führung der Besucher durch Lichtverläufe, die Erzeugung unterschiedlicher Konzentrationsgrade und das jeweils nach Situation angepasste Aufmerksamkeits- und Erregungsniveau stellen schon ganz andere Herausforderungen dar. Je nach Verlauf des Tages oder der einzelnen Veranstaltung lässt sich durch eine verändernde Dynamik im Beleuchtungsgeschehen der Eindruck auf die Besucher noch erheblich steigern.

  • Hotellerie und Gastronomie

    Ob in großen Kantinen Beleuchtungsinseln das Gemeinschaftserlebnis zur Mittagszeit steigern oder im Hotel die Beleuchtung des Eingangsbereichs auf die Vorgänge der Tages- oder Nachtzeit angepasst wird, die Einsatzmöglichkeiten guten Lichts sind schier unbegrenzt. Eine praktisch schilderfreie Besucherführung vom Betreten des Hotels über die Rezeption bis hin zum Betreten des eigenen Zimmers nach einem zielsicheren Weg über die Flure eröffnet ganz andere Möglichkeiten der architektonischen Gestaltung. Dazu gehören natürlich auch intim wirkende Besprechungszonen inmitten großer Säle oder die energetisierende Ausleuchtung des Tagungszentrums.

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