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Human Centric Lighting: Biodynamische Lichtsysteme im Trend

LED-Technik und digitale Steuerung des Lichts haben den Weg in eine neue Dimension der Lichtgestaltung geebnet. Human Centric Lighting, das Trendthema in der Beleuchtungsbranche, rückt „gesundes“ Licht und die Wirkung des Lichts auf Leistungsfähigkeit und Wohlbefinden in den Mittelpunkt. Innovative Lichtlösungen berücksichtigen daher zunehmend auch die biologischen Lichtbedürfnisse des Menschen.

Was ist Human Centric Lighting? 

Human Centric Lighting (HCL) basiert auf der Entdeckung eines dritten Rezeptors im Auge, der die biologische Uhr des Menschen steuert. Diese Lichtsinneszellen des menschlichen Auges sind nicht zum Sehen da, sondern kontrollieren die Melatonin-Produktion. Wie kleine Bio-Antennen registrieren sie das Licht und steuern dessen biologische Wirkung auf den Körper. Maßgeblich dabei ist der sogenannte zircadiane Rhythmus, der sich nach dem Tageslicht ausrichtet und die Wach- und Schlafphasen des Menschen regelt.

Bei Human Centric Lighting geht es also um eine „zircadiane Beleuchtung“, ein Beleuchtungskonzept, das den natürlichen Tageslichtverlauf imitiert und dem biologischen Rhythmus des Menschen nachempfunden ist. Um eine biologische bzw. melanopische Lichtwirkung zu erreichen, müssen Helligkeit, Dynamik, Verlauf und Lichtfarbe optimal aufeinander abgestimmt sein.

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So gibt es beispielsweise Leuchten, die sowohl mit warmweißen als auch kaltweißen LEDs ausgestattet sind. Damit wird in Kombination mit Weiß/Weiß-Steuerungen eine individuelle Farbmischung ermöglicht. Durch die Veränderung der Lichtintensität und Lichtfarbe kann der Tagesverlauf nachempfunden werden. LED-Technik und digitale Steuerung haben somit diese Lichttechnik überhaupt erst möglich gemacht.

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© Das österreichische Unternehmen planlicht erstellt innovative HCL Lichtkonzepte

Anwendungsbereiche von Human Centric Lighting

Die möglichen Anwendungsfelder für biodynamische Lichtsysteme sind vielfältig und reichen vom privaten Bereich über Industrie und Büro bis hin zu Krankenhäusern und  Pflegeeinrichtungen.

Industrie

 

Menschen, die im Schichtbetrieb arbeiten, leiden aufgrund der unregelmäßigen Arbeitszeiten oft unter dem „Schichtarbeitersyndrom“. Darüber hinaus wurde auch bei älteren Mitarbeiter:innen im Industriebereich ein höherer Lichtbedarf festgestellt. Durch den Einsatz von biodynamischen Lichtmanagementsystemen kann hier effektiv gegengesteuert werden. Mitarbeiter:innen in der Industrie sind wacher und konzentrierter, sie schlafen besser und sind tagsüber ausgeruhter.

Das bestätigt eine interdisziplinär angelegte Studie aus Österreich, in der zwei biodynamische Beleuchtungsszenarien für die Allgemeinbeleuchtung getestet wurden. In beiden Fällen wurde die Beleuchtungsstärke von 1.000 bis zu biologisch wirksamen 2.000 Lux variiert. Während sich die Helligkeit bei der ersten Versuchsanordnung deutlich wahrnehmbar in längeren Zeitintervallen veränderte, wurden in einem zweiten Projekt für Schichtarbeiter:innen nicht wahrnehmbare Helligkeitsdynamiken mit kurzen Zeitintervallen getestet. Beide Untersuchungen kamen zu dem Ergebnis, dass dynamisches Licht einen positiven Einfluss auf das Wohlbefinden der Mitarbeiter:innen hat. Sie sind während der Arbeit leistungsfähiger und profitieren von einer besseren Schlafqualität. 

In Industriehallen mit Fensterfronten oder Oberlichtern kann beispielsweise zum Tageslicht künstliches Licht flexibel dazu geregelt werden. Voraussetzung für biodynamische Beleuchtungslösungen dieser Art sind elektronisch steuerbare Lichtsysteme, die warmweißes Licht mit tageslichtweißem kombinieren. Alternativ bietet sich auch eine Nachrüstung mit Lichtquellen kühlerer Farbtemperaturen ab 6.500 Kelvin an. 

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© Altergerechtes biodynamisches Lichtsystem von Waldmann

Büro

Studien zeigen auch hier, dass sich Mitarbeiter:innen in Büros mit einer biologisch wirksamen Beleuchtung wohler fühlen und auch konzentrierter ihr Tageswerk verrichten. Leistungsfähigkeit und Motivation steigen nachweislich.

Für biodynamische Lichtkonzepte besonders gut geeignet sind Konferenzräume, Kantinen und Räume mit geringer Tageslichtversorgung wie Großraumbüros. Da sich die dritten Fotorezeptoren im unteren Bereich der Netzhaut befinden, sollte das Licht in Büros möglichst flächig von oben und von vorne einfallen. Das bedeutet, dass Wände oder Decken flächig beleuchtet werden sollten. So können beispielsweise großflächige Leuchten, die mit tageslichtweißen und warmweißen Leuchtstofflampen ausgerüstet sind und stufenlos regelbar sind, mit individuellen HCL-Arbeitsplatzbeleuchtungen kombiniert werden.

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© Biodynamische Lichtsysteme von Waldmann bei Bayer Basel

Ein sehr schönes Beispiel im Bürobereich ist etwa Bayer, das seinen Firmensitz in Basel mit biodynamischen Lichtlösungen ausgestattet hat. An den Arbeitsplätzen sorgen Stehleuchten in Verbindung mit dem Lichtmanagementsystem VTL (Visual Timing Light) für biodynamische Beleuchtung. Die integrierte Tageslicht- und Präsenz-Sensorik stellt sicher, dass automatisch immer Licht zur Verfügung steht, wenn es benötigt wird. Die biodynamischen Leuchten werden zudem in Besprechungs- und Videokonferenzräumen, in Kommunikationsbereichen und Korridorzonen sowie in der Cafeteria eingesetzt.

Krankenhaus und Pflege

 

In Krankenhäusern, Seniorenresidenzen und Pflegeheimen leiden Patient:innen und Bewohner:innen oft unter einem Mangel an Tageslicht. Insbesondere Menschen mit Demenz oder anderen kognitiven Erkrankungen reagieren diesbezüglich sehr empfindlich. 

Biologisch wirksames Licht fördert die Genesung und macht Behandlungen effizienter. Der zircadiane Rhythmus der Patient:innen bleibt stabil, wodurch Patient:innen besser schlafen und sich Therapiezeiten sowie Pflegebedarf – insbesondere während der Nachtzeiten – verringern. Damit wird als positiver Nebeneffekt das Klinikpersonal merklich entlastet. Das Personal profitiert darüber hinaus auch von geringeren eigenen Ermüdungserscheinungen.

Biodynamische Beleuchtung kann in Patient:innenzimmern installiert werden, ebenso sind Aufenthaltsräume von Betreuten und Betreuern, Intensivstationen und Aufwachräume geeignet.

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© Waldmann, Patient:innenzimmer im pflegetherapeutischen Zentrum von pro-persona.care

Bildungsinstitute – Schulen – Kindergarten

Untersuchungen an zwei Ulmer Gymnasien im Jahr 2012 bestätigen auch hier die positive Wirkung von Human Centric Lighting. Die Schüler:innen waren morgens munterer und dadurch generell leistungsfähiger. Ihre Konzentrations- und Merkfähigkeit stieg, die Fehlerquote sank. Die kognitiven Fähigkeiten und die Lesegeschwindigkeit konnten sogar um mehr als ein Drittel erhöht werden.

Einige Schulen haben bereits erfolgreich biodynamische Lichtsysteme installiert. So können zum Beispiel an einer Hamburger Schule Lehrer verschieden Einstellungen abrufen und damit Farbtemperatur und Beleuchtungsstärke in den Klassenzimmern individuell anpassen. 

  • Aktivieren: Kaltweißes Licht mit einer Farbtemperatur von 12.000 Kelvin und 650 Lux Beleuchtungsstärke macht die Schüler munter. Somit das optimale Licht für die Morgenstunden.
  • Konzentriertes Arbeiten: Mit etwa 1.000 Lux und einer Farbtemperatur von 6.000 Kelvin wird Konzentration und Leistungsfähigkeit gefördert. Die ideale Einstellung für z. B. Rechen- und Schreibaufgaben oder Prüfungen. 
  • Beruhigen: Bei 300 Lux und einer Farbtemperatur von 2.700 Kelvin beruhigen sich Schüler merklich. Diese Einstellung ist optimal nach Prüfungen, angeregten Diskussionen oder sonstigen Situationen, wo Schüler „runterkommen“ sollten.

Die positiven Auswirkungen dieser Umstellung lassen sich auch anhand konkreter Zahlen nachweisen. So stiegen etwa Leseverständnis und Lesegeschwindigkeit um bis zu 30 Prozent. Ebenso sank die Fehlerquote bei zwei nacheinander durchgeführten Tests um 45 Prozent, während sich die Kontrollgruppe unter normaler Beleuchtung nur um 17 Prozent verbesserte.  Interessant ist auch das Sinken motorischer Unruhe bei der Einstellung „Beruhigen“ um 75 Prozent nach bereits acht Minuten. Die Kontrollgruppe beruhigte sich im gleichen Zeitraum um nur etwa zehn Prozent.

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© Regiolux - HCL Lichtlösungen für Schulen

Privatbereich

Human Centric Lighting kann natürlich auch im Privatbereich das Wohlbefinden fördern und der gefürchteten Winterdepression entgegenwirken. Komplettlösungen werden derzeit allerdings noch nicht angeboten. Es gibt jedoch bereits eine Vielzahl an modernen biodynamischen Leuchten, Lichttherapiegeräten sowie Gadgets wie zum Beispiel den Lichtwecker, der den Sonnenaufgang imitiert.

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© Moderne biodynamische Leuchte von RZB

Fazit: Human Centric Lighting: Biodynamische Lichtsysteme im Trend

Die meisten Menschen verbringen den Großteil ihrer Zeit in geschlossenen Räumen. Durch die Entdeckung des dritten Rezeptors im Auge wurden innovative Lichtlösungen entwickelt, die durch Berücksichtigung der biologischen Wirksamkeit von Licht Leistungsfähigkeit und Lebensqualität von Menschen entscheidend verbessern. Human Centric Lighting sollte daher zentraler Bestandteil moderner Lichtkonzepte sein und in Zukunft verstärkt eingesetzt werden.

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Daniel Zapfl

Durch seine umfangreiche Erfahrung im ganzheitlichen Innovationsmanagement bringt Daniel wertvolle Einblicke und Best Practices aus verschiedenen Branchen in Ihr Innovationsvorhaben ein. Disruptiv und mutig fordert er bekannte Denkmuster heraus. Als TRIZ-zertifizierter Sparringspartner begleitet Daniel Sie verlässlich und strukturiert bei der kreativen Lösungsfindung. Kritischer als der kritischste Kunde, hat er stets das „Big Picture“ vor Augen.
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