Das neue Entwurfsparadigma

In der heutigen Gesellschaft verbringen die Menschen die meiste Zeit innerhalb von Gebäuden, im Durchschnitt mehr als 90 %.

Da in engen Räumen oft wenig natürliches Licht zur Verfügung steht und die künstliche Beleuchtung über viele Stunden eingeschaltet bleibt, kann der Mensch durch das konstante Niveau der künstlichen Beleuchtung den Kontakt zum dynamischen Tageslichtverlauf verlieren.

Was sind die Folgen für den Körper? Der Mangel an Tageslicht während des Tages neigt dazu, die Funktion der inneren Uhr zu verändern und die Schlaf- und Wachphasen mehr oder weniger stark zu verschieben, was sich negativ auf die chronobiologischen Rhythmen auswirkt und im Extremfall zu gesundheitlichen Problemen führt.

Die Wirkung der Beleuchtung auf den Menschen

Lange Zeit bestand das Hauptziel der Beleuchtung darin, die visuellen Bedürfnisse des Menschen zu befriedigen: In Umgebungen mit unzureichendem natürlichem Licht sind einfache und selbstverständliche Handlungen wie Sehen und Gesehenwerden, Erkennen von Hindernissen, Lesen oder Unterscheiden von Farben dank künstlicher Beleuchtung möglich.

In den letzten Jahren wurde der Schwerpunkt auf die Notwendigkeit gelegt, den Energieverbrauch von Gebäuden und die damit verbundenen Emissionen von umweltschädlichen und klimaschädlichen Gasen einzudämmen. Aus diesem Grund wurde die Revolution, die durch das Aufkommen der LED-Quellen ausgelöst wurde, hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt des Gewinns an Energieeffizienz gewürdigt; weniger Aufmerksamkeit wurde stattdessen dem großen Potenzial für Steuerung und neue Anwendungen geschenkt, das diese Technologie zur Verfügung stellt. Gleichzeitig ist klar geworden, dass Licht neben den rein visuellen auch anderen relevanten Wirkungen auf den Menschen hat: biologische Wirkungen und emotionale Wirkungen.

Es ist eine allgemeine Erfahrung, dass Licht nicht neutral ist, wenn man Aspekte des täglichen Lebens wie die Stimmung oder den Wach- und Schlafzyklus betrachtet. Ein entscheidender Schritt zum Nachweis, dass zirkadiane Rhythmen mit den Lichtverhältnissen korrelieren, wurde jedoch 2001 mit der wissenschaftlichen Entdeckung des Vorhandenseins eines dritten Photorezeptors im menschlichen Auge, neben den bereits bekannten: Stäbchen und Zapfen, gemacht.

Licht und die innere Uhr

Im Laufe von Hunderttausenden von Jahren hat sich der Körper an den Wechsel von Tag und Nacht angepasst. Beim Menschen ist es das natürliche Licht, das die innere Uhr synchronisiert, die eine wichtige Rolle bei der Steuerung der täglichen Wach- und Schlafphasen, aber auch von Herzfrequenz, Blutdruck und Stimmung spielt. Zu diesem Zweck produziert der Körper auf natürliche Weise Hormone wie Cortisol und Melatonin, die sich antizyklisch verhalten.

Früh am Morgen beginnt die Produktion von Cortisol - auch als "Stresshormon" bekannt -, das auf viele Funktionen im Körper anregend wirkt und das Aufwachen, die Aktivierung und die Konzentration fördert. Ohne einen Anstieg des Cortisolspiegels wäre es schwierig, morgens aufzustehen, und es wäre viel schwieriger, die täglichen Aktivitäten auszuführen. Nach dem Höchststand gegen 9 Uhr morgens sinkt sein Spiegel im Blut im Laufe des Tages stetig ab. Die Melatoninproduktion hingegen beginnt am späten Nachmittag.

Es ist als "Schlafhormon" bekannt; es verlangsamt tatsächlich die Funktionen des Körpers und senkt das Aktivitätsniveau, um die nächtliche Ruhe zu erleichtern. Der Melatoninspiegel ist bereits um Mitternacht hoch und erreicht seinen Höhepunkt gegen 3 Uhr morgens; das erste Licht des Tages stoppt seine Produktion.

Die Antwort: HCL-Lichtsteuerung

Für Menschen, die sich viel in Gebäuden mit wenig oder gar keinem Tageslicht aufhalten, wäre es ideal, ein System zu haben, das mit tageslichtähnlicher Dynamik beleuchten kann.

Heute macht die Technologie dies relativ einfach, dank der Konvergenz von LED-Revolution, intelligenter Steuerung und fortschrittlichen, leistungsfähigeren Leuchten.

Damit ist es möglich, Beleuchtungssysteme zu schaffen, die den zirkadianen Rhythmus besser unterstützen, die Konzentration fördern, die Stimmung und das Wohlbefinden verbessern und Schlafstörungen vermeiden.

Das ist das revolutionäre HCL- oder Human Centric Lighting-Konzept: jederzeit hochwertiges Licht in der benötigten Menge zur Verfügung zu stellen und dabei immer die individuellen Bedürfnisse und das Wohlbefinden des Menschen im Blick zu haben.

Komponenten für die HCL-Steuerung

Um eine Lichtsteuerung zu erreichen, die den zirkadianen Rhythmen folgt, sind drei Komponenten erforderlich:

• Lichtquellen, die in der Intensität einstellbar sind und die Möglichkeit bieten, den Farbton des ausgestrahlten weißen Lichts zu variieren;
• ein intelligentes Steuerungssystem, das die Funktion unterstützt;
• Leuchten mit großflächiger Lichtabstrahlung, ggf. mit Direkt- und Indirektanteil.

LED-Quellen haben die Aufgabe viel einfacher gemacht als in der Vergangenheit: Sie sind in der Lage, verschiedene Schattierungen von weißem Licht zu emittieren, und die Intensität ihrer Ausgabe kann leicht durch digitale Systeme gesteuert werden. Außerdem gibt es bei immer mehr Leuchten Versionen mit direktem und indirektem Lichtanteil, die unabhängig voneinander geschaltet werden können. Auf diese Weise kann die Farbtemperatur im Laufe des Tages schrittweise variiert werden, von kühlem Weiß am Morgen bis hin zu neutralen Tönen, die dem Tageslicht näher kommen, am Abend.

• Auf diese Weise kann die Farbtemperatur allmählich von kühlem Weiß am Morgen zu neutralen Tönen in der Tagesmitte wechseln und dann am Abend zu warmem Weiß übergehen, während die Lichtintensität reduziert und der indirekte Anteil stärker genutzt wird.

Dieses Kunstlichtmanagement hat einen positiven biologischen Effekt, da es den Tag-Nacht-Rhythmus des Menschen tendenziell stabilisiert.

Das Ekinex-Steuerungssystem verwendet eine offene, interoperable KNX-Technologie mit Sensoren, Aktoren und einem Überwachungssystem, die nicht nur untereinander, sondern auch mit den anderen technischen Systemen im Gebäude koordiniert, arbeiten. Zur Berücksichtigung der Tatsache, dass Licht zu verschiedenen Tageszeiten unterschiedlich wirkt, ermöglicht die in das Delégo-Steuerungssystem integrierte astronomische Uhr, den Tageslichtverlauf im Jahresverlauf dynamisch abzubilden und schrittweise von einem Lichtszenario zum nächsten zu wechseln

Durch die einfache Ankopplung an den DALI-Standard kann zudem nahezu jede Anforderung erfüllt werden. Ohne die Intelligenz, die in jedem Ekinex-Gerät eingebaut ist, wäre es sehr schwierig, die Ziele einer HCL-Steuerung zu verwirklichen.

Ein paar Beispiele? Zu Hause wachen Menschen oft auf, wenn der Wecker zu einer Zeit klingelt, die nicht genau ihrem individuellen Rhythmus entspricht. Für ein natürlicheres und weniger traumatisches Aufwachen kann eine allmähliche Erhöhung des Kunstlichts vorgesehen werden. 

Wenn man sich zum Frühstücken in die Küche begibt, wirkt mehr Helligkeit und ein dem natürlichen Licht näherer Lichtton - mit hohem Blaulichtanteil - anregend und aktivierend auf den Organismus; gleichzeitig werden die Wandleuchten für eine gleichmäßigere Helligkeitsverteilung eingeschaltet.

Am Arbeitsplatz unterstützt Licht die Sehaufgaben des Menschen optimal; richtige Beleuchtungsstärke und blendfreies Licht, wie es der Gesetzgeber vorschreibt, sind unabdingbare Voraussetzungen, aber auch eine weiße Lichtfarbe mit Tendenz zur Kühlung hilft, die kognitive Leistungsfähigkeit und Konzentration über einen längeren Zeitraum zu erhalten.

Biologische (nicht-visuelle) Effekte von Human Centric Lighting

1. ADHD: Attention Deficit Hyperactivity Disorder, SAD: Seasonal Affective Disorder, DSPD: Delayed Sleep-Phase Disorder - Fonte: WG Light for Life, A.T. Kearney