Human Cen­tric Lighting ist der­zeit das gro­ße The­ma bei der Büro­be­leuch­tung. Doch wie wirkt die­se Beleuch­tung eigent­lich auf den Men­schen, auf den sie sich zen­triert? Was sind ihre Vor­tei­le? Und birgt sie Risi­ken? Sebas­ti­an Klöß ist die­sen Fra­gen nach­ge­gan­gen.

Human Centric Lighting: Das Sonnenlicht verändert sich im Tagesverlauf – moderne Bürobeleuchtungen sollen das nachbilden. Abbildung: Zumtobel

Das Son­nen­licht ver­än­dert sich im Tages­ver­lauf – moder­ne Büro­be­leuch­tun­gen sol­len das nach­bil­den. Abbil­dung: Zum­to­bel

Human Centric Lighting: Blick ins Studienbüro von Osram. Abbildung: Osram

Blick ins Stu­di­en­bü­ro von Osram. Abbil­dung: Osram

Drei Ent­wick­lun­gen haben dazu bei­ge­tra­gen, dass Human Cen­tric Lighting (HCL) heu­te das gro­ße The­ma in der Büro­be­leuch­tung ist: ein Gen wur­de ent­deckt, Augen­zel­len gefun­den und eine neue Licht­quel­le markt­reif. Zunächst zum Gen. In den frü­hen 1980er Jah­ren iso­lier­ten die ame­ri­ka­ni­schen For­scher Jef­frey C. Hall, Micha­el Ros­bash und Micha­el W. Young bei Frucht­flie­gen ein Gen, das sie Peri­od nann­ten. Bis 1994 fan­den sie her­aus, dass es gemein­sam mit wei­te­ren Uhren­ge­nen (Timeless und Dou­ble­time genannt) den Tag-Nacht-Rhyth­mus steu­ert. Auch beim Men­schen. Im ver­gan­ge­nen Jahr erhiel­ten sie dafür den Nobel­preis für Medi­zin.

Rezeptoren und Dioden

Die zur Syn­chro­ni­sie­rung unse­rer inne­ren Uhr ent­schei­den­den Augen­zel­len ent­deck­te eine For­scher­grup­pe um Geor­ge Brai­nard im Jahr 2001. Schon davor war bekannt, dass wir in der Netz­haut Stäb­chen für das Hell-Dun­kel-Sehen und (drei ver­schie­de­ne) Zap­fen für das Farb­se­hen besit­zen. Nun wur­de ein Foto­re­zep­tor gefun­den, der die Mela­to­nin­pro­duk­ti­on im Kör­per kon­trol­liert. Fällt Licht auf ihn – beson­ders sol­ches mit hohem Blau­an­teil, wie es in der Natur mor­gens vor­kommt –, sinkt der Mela­ton­in­spie­gel im Kör­per. Da das Hor­mon Mela­to­nin die Kör­per­funk­tio­nen her­un­ter­fährt, wird der Mensch bei sin­ken­dem Mela­ton­in­spie­gel wach. Licht mit mehr Rot­an­tei­len wirkt hin­ge­gen wenig anre­gend auf den Foto­re­zep­tor. Die Fol­ge: Die Mela­to­nin­pro­duk­ti­on wird nicht mehr gehemmt, der Mensch müde.

Bei der neu­en Licht­quel­le han­delt es sich um die LED. LEDs an sich gibt es bereits seit den frü­hen 1960er Jah­ren, sie strahl­ten damals jedoch nur rot-gel­bes Licht ab. In den 1970ern kam grü­nes dazu. Kurz­wel­li­ges blau­es Licht, mit dem auch wei­ße Licht­quel­len mög­lich wur­den, konn­ten LEDs erst­mals 1988 und mit einer ande­ren Tech­nik 1992 erzeu­gen. Für die­sen Schritt hin zur heu­ti­gen LED-Beleuch­tung erhiel­ten die For­scher Isa­mu Aka­sa­ki, Hiro­shi Ama­no und Shu­ji Naka­mu­ra 2014 den Phy­sik­no­bel­preis. Heu­ti­ge RGB-LED-Leuch­ten kön­nen damit das kom­plet­te sicht­ba­re Farb­spek­trum abde­cken, sol­che mit Tun­ab­le-White-Tech­nik wei­ßes Licht von Warm­weiß (unter 3.300 K) bis Kalt­weiß (über 5.300 K). Erst damit wur­de eine dyna­mi­sche Beleuch­tung über­haupt rea­li­sier­bar.

Falsches und richtiges Licht

Zurück zum Men­schen: Unse­re inne­re Uhr, die den Tag-Nacht-Rhyth­mus steu­ert, geht nicht genau im 24-Stun­den-Takt, im Durch­schnitt sind es 24,2 Stun­den. Ohne stän­di­ge Syn­chro­ni­sa­ti­on über das Licht wür­de sie aus dem Takt gera­ten. Frü­her kein Pro­blem: Wer sei­ne Tage drau­ßen ver­bringt, bekommt genü­gend und vor allem das rich­ti­ge Licht ab: mor­gens mit mehr Blau­an­teil, gegen Abend immer röter wer­dend. Im Büro hin­ge­gen erhal­ten wir ten­den­zi­ell zu wenig Licht – oder sogar das fal­sche. Bis in den Abend hin­ein arbei­ten wir unter küh­lem Licht vor Moni­to­ren, die LED-Licht mit hohem Blau­an­teil abstrah­len, abends schau­en wir zu Hau­se aufs Smart­pho­ne (blau­es LED-Licht). Unser Mela­ton­in­spie­gel wird dadurch bis in die Nacht tief­ge­hal­ten, die Fol­ge kön­nen Schlaf­pro­ble­me sein.

Hier setzt das Human Cen­tric Lighting an. Eine sol­che Beleuch­tung bil­det im Büro den natür­li­chen Licht­ver­lauf nach, spen­det mor­gens also kalt­wei­ßes hel­les Licht, ab nach­mit­tags zuneh­mend neu­tra­les, weni­ger hel­les, abends schließ­lich war­mes mit wenig Hel­lig­keit. Die Büro­ar­bei­ter sol­len dadurch fit­ter sein, tags auf­merk­sa­mer, nachts ohne Schlaf­pro­ble­me. Das Wohl­be­fin­den soll stei­gen, die Leis­tungs­fä­hig­keit eben­falls. Die gro­ße Fra­ge ist: Funk­tio­niert das? Eini­ge Stu­di­en sind die­ser Fra­ge in letz­ter Zeit nach­ge­gan­gen.

Studien zur Lichtwirkung

Der Schlaf­for­scher Die­ter Kunz setz­te im Auf­trag des Her­stel­lers Dura­ble Pro­ban­den ver­schie­de­ner Beleuch­tung aus: einen Teil einer her­kömm­li­chen kon­stan­ten, einen Teil einer dyna­mi­schen. Wie und ob das Licht bio­lo­gisch auf die Stu­di­en­teil­neh­mer wirk­te, wur­de über den Mela­to­n­in­ge­halt im Spei­chel gemes­sen. Das Resul­tat: Die Mela­to­nin­pro­duk­ti­on wur­de bei der Beleuch­tung mit 6.000 K und 3.800 K gedros­selt, der Mensch also ten­den­zi­ell wacher. Bei wär­me­ren Licht­far­ben war kei­ne Ver­än­de­rung mess­bar.

Eine posi­ti­ve Wir­kung von Human Cen­tric Lighting auf den mensch­li­chen Bio­rhyth­mus zeig­te auch eine Stu­die von Glamox und der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät Eind­ho­ven. Büro­mit­ar­bei­ter, die unter dyna­mi­scher Beleuch­tung arbei­te­ten, schlie­fen durch­schnitt­lich 26 Minu­ten län­ger. Aus­wir­kun­gen auf die Auf­merk­sam­keit oder die Leis­tung konn­ten hin­ge­gen nicht nach­ge­wie­sen wer­den.

Steigendes Wohlbefinden durch Human Centric Lighting

Gemein­sam mit der Grup­pe Nym­phen­burg Con­sult hat der Leuch­ten­her­stel­ler Zum­to­bel Test­per­so­nen in zwei Büro­räu­men arbei­ten las­sen. Der eine wur­de von einer her­kömm­li­chen Büro­be­leuch­tung mit kon­stant 4.000 K und 500 Lux beleuch­tet. Im ande­ren kam eine dyna­mi­sche Beleuch­tung zum Ein­satz, die vari­ie­rend 3.000 bis 6.000 K bei 800 Lux auf­wies. Unter dem Ein­fluss des bioad­ap­ti­ven Licht­sys­tems zeig­te sich eine Span­nungs­re­duk­ti­on von 3,2 Pro­zent, die Fähig­keit, mit Stress umzu­ge­hen, ver­bes­ser­te sich um 15,2 Pro­zent. Wur­den die Pro­ban­den einer stres­sen­den Situa­ti­on aus­ge­setzt, war bei der bioad­ap­ti­ven Beleuch­tung die Anspan­nung um 6,5 Pro­zent gerin­ger und die Stress­be­wäl­ti­gung um 5,9 Pro­zent höher. Außer­dem konn­ten sie sich bes­ser kon­zen­trie­ren. Ins­ge­samt führ­te die neue Beleuch­tung zu einem aus­ge­gli­che­ne­ren emo­tio­na­len Zustand und grö­ße­rem Wohl­be­fin­den. Ein Effekt auf die Reak­ti­ons­zeit oder auf die Ant­wort­ge­nau­ig­keit ließ sich hin­ge­gen nicht nach­wei­sen.

In punc­to Ant­wort­ge­nau­ig­keit lie­fer­te eine Unter­su­chung von Osram, der Uni­ver­si­tät Twen­te, der Frei­en Uni­ver­si­tät Ams­ter­dam und dem Immo­bi­li­en­be­ra­ter CBRE Nie­der­lan­de ande­re Ergeb­nis­se. Über sie­ben Mona­te hin­weg wur­den in einem Büro die Effek­te eines Licht­sys­tems unter­sucht, das im Tages­ver­lauf sowohl die Licht­far­be als auch die Licht­in­ten­si­tät änder­te. Die Stu­di­en­teil­neh­mer, die unter sol­chem Licht arbei­te­ten, emp­fan­den ihre Arbeits­leis­tung um 18 Pro­zent bes­ser, 71 Pro­zent fühl­ten sich ener­gie­vol­ler, 76 Pro­zent glück­li­cher und 50 Pro­zent gesün­der. Anders als die Stu­di­en von Zum­to­bel und Glamox zeig­te die­se Unter­su­chung eine Stei­ge­rung der Genau­ig­keit um zwölf Pro­zent.

Hilfe oder Doping?

Noch ist die Stu­di­en­la­ge dazu, wie genau eine dyna­mi­sche Büro­be­leuch­tung sich auf die Büro­ar­beit aus­wirkt, etwas unklar. Auch dar­über, was die Büro­be­leuch­tung eigent­lich machen soll und darf, wird debat­tiert. Soll sie den natür­li­chen Schlaf-Wach-Rhyth­mus des Men­schen unter­stüt­zen? Oder ist es auch OK zu ver­su­chen, mit Licht gezielt die Leis­tungs­fä­hig­keit zu stei­gern, etwa indem natür­li­che Auf­merk­sam­keits­tiefs ver­hin­dert wer­den?

Stu­di­en haben gezeigt, dass eine zwei­stün­di­ge Expo­si­ti­on mit 6.500 K einen ähn­li­chen Effekt auf die Dau­er­auf­merk­sam­keit her­vor­ruft wie die Kof­fein­ein­nah­me bei kof­fein­emp­find­li­chen Per­so­nen. Doch wäh­rend jeder selbst sei­nen Kof­fein­kon­sum kon­trol­lie­ren kann, könn­te der Arbeit­ge­ber über eine zen­tral gesteu­er­te Beleuch­tung ver­su­chen, sei­ne Mit­ar­bei­ter zu mani­pu­lie­ren. Oft wird das daher als Licht­do­ping bezeich­net – und kann lang­fris­tig nega­ti­ve Effek­te haben.

Ein Auto­mo­bil­her­stel­ler bei­spiels­wei­se ließ sei­ne Nacht­schicht durch­ge­hend unter 5.000 K arbei­ten. Die Pro­duk­ti­vi­tät stieg dadurch um 15 Pro­zent. Nach ein paar Wochen nahm jedoch der Kran­ken­stand zu. Der Bio­rhyth­mus der Mit­ar­bei­ter war durch­ein­an­der gera­ten, Schlaf unmög­lich. Schon 2015 gab daher die Kom­mis­si­on Arbeits­schutz und Nor­mung (KAN) ein Posi­ti­ons­pa­pier her­aus, in dem sie auf die Pro­ble­ma­tik von bio­lo­gisch wirk­sa­mer Beleuch­tung hin­wies. Zumin­dest dann, wenn sie falsch ein­ge­setzt oder falsch bedient wird. Oder wenn ihre auto­ma­ti­sche Steue­rung feh­ler­haft ist.

Licht kann somit bedeu­tend mehr, als nur hell zu machen. Aktu­el­le Unter­su­chun­gen legen nahe, dass eine dyna­mi­sche HCL-Beleuch­tung, die sich am Tages­licht­ver­lauf ori­en­tiert, den Tag-Nacht-Rhyth­mus des Men­schen posi­tiv unter­stüt­zen und das Wohl­be­fin­den stei­gern kann. Inwie­fern sich mit der Beleuch­tung gezielt die Leis­tung stei­gern lässt und ob dies ethisch über­haupt ver­tret­bar ist, dar­über wird der­zeit noch dis­ku­tiert.