1. Praxisforum. Wirkungen des Lichtes auf den Menschen. Biologische Lichtwirkungen. 24. bis 25. April 2013 in Weimar

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1 1. Praxisforum Biologische Lichtwirkungen Wirkungen des Lichtes auf den Menschen Biologische Lichtwirkungen 24. bis 25. April 2013 in Weimar

2 Agenda Der Mensch im Alltag Biologische Wirkung von Licht Ideen für die Nutzung der biologischen Wirkung von Licht Wirksamkeit von veränderlichem Licht im Schulalltag Beleuchtung von Büroarbeitsplätzen mit veränderlichem Licht Anwendung von veränderlichem Licht in der Klinik Licht für alte Menschen und in der Pflege

3 Visuelle und nicht visuelle Wirkungen von Licht LICHT Visuelle Wirkungen nicht visuelle Wirkungen Abbildung Lichtintensität Kontrast Muster, Formen Bewegung Wahrnehmung Information Emotionale Wirkungen Wohlbefinden Komfort Akzeptanz Zufriedenheit Circadianer Rhythmus Innere Uhr Wachsamkeit Müdigkeit Hormonproduktion Vitalität Stoffwechsel

4 Visuelle und nicht visuelle Wirkungen von Licht LICHT Visuelle Wirkungen nichtvisuelle Wirkungen Emotionale Wirkungen Gute Beleuchtung erfordert die richtige Balance der drei Wirkungen

5 Benefits Funktion: Belegte Wirkungen: Aktivierung Kognition Verbesserung der Leistungsfähigkeit Verbesserung der Reaktionsfähigkeit Stimmungsaufhellung Wohlbefinden Stabilisierung des Rhythmus Rückgang von Depressionen Positive Einschätzung der Leistungsfähigkeit Schlaf verkürzte Einschlafphase mehr Tiefschlaf

6 Die biologische Wirkung des Lichts Licht beeinflusst Rhythmus und Leistungsfähigkeit Eigene funktionale Strukturen: Rezeptoren (Lichtempfänger im Auge) Nervenbahnen Zentrale Bereiche im Gehirn Funktionen Synchronisierung mit der natürlichen Umgebung Aktivierung am Tage Vandewalle & Dijk 2009 Rhythmus des Melatonins sofort 30 sec 15 min Aktivierung des Gehirns durch Licht

7 Rezeptoren für biologische Wirkungen Rezeptoren Visuell: Stäbchen, Zapfen Biologisch: iprgc (intrinsic photosensitive Retinal Ganglion Cell) Basisfunktionen der iprgc Tag/Nacht Erkennung für die innere Uhr Pupillenkontraktion Spektrale Wirkungsfunktionen: 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 visuell biologisch Wellenlänge [nm] Foster 2007

8 Rezeptoren für biologische Wirkungen Rezeptoren Visuell: Stäbchen, Zapfen Biologisch: iprgc (intrinsic photosensitive Retinal Ganglion Cell) 1 Biologischer Wirkungsfaktor 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Basisfunktionen der iprgc Tag/Nacht Erkennung für die innere Uhr Pupillenkontraktion Spektrale Wirkungsfunktionen: visuell biologisch Wellenlänge [nm] 0,8 0,6 0,4 0, ,8 0,6 0,4 0, a cv circadian _ c( ) visuell _ V( ) Foster 2007

9 Verteilung der Fotorezeptoren im Auge Zapfen sind in der Sehgrube konzentriert Bildentstehung Hohe Auflösung iprgcs sind weit verteilt tendentiell höhere Empfindlichkeit im unteren Bereich der Netzhaut decken große Bereiche ab 1. Praxisforum Biologische Lichtwirkungen Wirkungen des Lichtes auf den Menschen Biologische Lichtwirkungen Eine Veranstaltung der: In Kooperation mit:

10 Richtungsabhängigkeit der biologischen Wirkung

11 Richtungsabhängigkeit der biologischen Wirkung biologisch effektiver Netzhautempfangsbereich

12 Richtungsabhängigkeit der biologischen Wirkung

13 Geeignete Lichtverteilung Flächige Lichtverteilung wegen der Verteilung der Rezeptoren Höhere Beleuchtungsstärken an Decke und oberer Wand wegen der Empfindlichkeit der Rezeptoren Spotartige Beleuchtung stimuliert nur wenige iprgcs Reduktion auf die Sehaufgabe (im Idealfall)

14 Geeignete Lichtverteilung Flächige Lichtverteilung wegen der Verteilung der Rezeptoren Höhere Beleuchtungsstärken an Decke und oberer Wand wegen der Empfindlichkeit der Rezeptoren Spotartige Beleuchtung stimuliert nur wenige iprgcs Reduktion auf die Sehaufgabe (im Idealfall)

15 Dynamische Tageslichtsimulation Technische Approximation mit Licht Management Systemen Keine exakte Kopie der Natur Nutzen der Kenntnisse um: iprgcs am Tag zu stimulieren circadiane Rhythmus Störungen zu minimieren Licht bereitzustellen wenn natürliches Licht nicht mehr verfügbar ist Cool light color, e.g K Warm light color, e.g K Blood melatonin concentration

16 Lichttechnische Umsetzung Der Blauanteil bestimmt die Wirkung 1,0 0,9 0,8 visual 0,7 0,6 biological 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, wavelength [nm] Lichtquellen Breite räumliche Verteilung effective retinal area Leuchten Das richtige Licht zur richtigen Zeit Steuerung

17 Natürliches Licht ändert sich in Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur

18 so macht es auch dynamisches Licht

19 Leistungsbereitschaft des Menschen Schmidtke, Handbuch Ergonomie

20 Veränderliches Licht im Schulalltag Anzahl Fehler (gesamt) 18,0 17,0 16,0 15,0 14,0 13,0 12,0 11,0 10,0 9,0 optische Messung motorische Unruhe ,0 Ergebnisse d2-test 1 2 Interventionsgruppe Kontrollgruppe 0 2,5min 5 min 7,5 min 10 min Ergebnisse motorische Unruhe Wessolowski, UKE

21 Veränderliches Licht im Schulalltag 3000 K direkt: 4000K indirekt: 14000K Schüler, die 5 Wochen lang Licht mit höheren Blauanteilen hatten, zeigten bei gleichem Beleuchtungsstärke-Niveau Höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit Bessere Aufmerksamkeit Verbesserte Gedächtnisleistungen Hille, ZNL Ulm

22 Veränderliches Licht im Schulalltag Das Licht wirkt direkt und unmittelbar Der Lehrer kann genau die für den Unterricht benötigte Lichtstimmung einstellen Den Schülern fällt die Erledigung der gestellten Aufgaben leichter und sie sehen besser Es reduziert die Bewegungsunruhe Der Raum wirkt nicht eintönig Schüler führen die Schlaftagebücher nicht sorgfältig genug, um Ergebnisse über circadiane Wirkungen abzuleiten Veränderliches Licht hat einen um ca. 25% höheren Energieverbrauch gegenüber einer Standard-Beleuchtungslösung

23 Der Mensch im Büro Arbeitsplatz Büro Arbeits- und Anwesenheitszeiten ändern sich Der Mitarbeiter ist mobiler und arbeitet projekt- oder prozessorientiert Bürokonzepte Neue Bürokonzepte unterstützen die veränderten Arbeitsweisen Weniger Fläche pro Arbeitsplatz Non-territoriale Konzepte / Desk Sharing Anforderungen an die Beleuchtung Das Licht spielt eine wesentliche Rolle und muss den Menschen in seinen Bedürfnissen unterstützen Das Wohlbefinden der Mitarbeiter ist ein gutes Bewertungsmaß für die Beleuchtung

24 Sanfte Veränderung über den Tag

25 Energieeffizienz von Lichtlösungen mit veränderlichem Licht variables Licht wird von den meisten Mitarbeitern bevorzugt Die Nutzung von veränderlichem Licht ist im Herbst, Winter und Frühling am effektivsten Lichtlösungen mit nicht-visueller Wirkung sind besonders für Räume mit geringer Tageslichtversorgung geeignet, z.b. Großraumbüros Tageslichtabhängige Regelung und Schaltung sind die besten Lösungen Veränderliches Licht unterstützt den Mitarbeiter bei der effektiven Erledigung seiner Aufgaben

26 Licht für eine alternde Bevölkerung Pflege z.b. Licht für Bewohnerzimmer Licht für die Pflege Licht zum Wohlfühlen Licht zum Lesen und Arbeiten Licht zum Fernsehen Licht in der Nacht Licht als Orientierung Aber auch Licht für: Aufenthalts- und Essbereiche Flure und Verkehrswege Therapeutische Bereiche das Personal / den Arbeitsplatz

27 Herausforderungen für die Beleuchtung Sehbeeinträchtigungen Wahrnehmungsprobleme und Fehlinterpretationen Sturzgefahr durch schlechte Sicht Störungen des Rhythmus Alterung des Auges (z.b. Vergilbung der Linsen) Wenig Aufenthalt im Freien wenig Tageslicht Zusätzliche Aufgaben bei Demenz Ängste durch imaginäre Bilder Ängste bei überholenden Schatten Erhöhte Sturzgefahr bei sog. Wanderern Patienten sind noch seltener im Freien Grauer Star (Katarakt)

28 Licht in der Pflege visuell Für gute Sehen lx am Boden kleine Helligkeitsunterschiede in der Allgemeinbeleuchtung mit punktuellen Impulse keine blendenden Lichtquellen keine Glanzreflexe am Boden

29 Licht für die Pflege circadian Für die Biologie Licht zur circadianen Stabilisierung besseres Wach- /Schlafverhalten Lichtdecken in den Aufenthalts- und Essbereichen hohe Lichtintensitäten helle Flächen dynamische Tageslichtsimulation angepasst an den Tageablauf im Altenheim, an die Bewohner und an die natürlichen Lichtverhältnisse Altenheim St. Katharina, Wien

30 Licht in der Pflege Cirkadiane Rhythmik Tag-/Nachtzyklus des Menschen im Gleichgewicht Positive Beeinflussung von Stimmung und Wohlbefinden Verbesserter Schlaf Aktivierung der Bewohner (besonders wichtig bei Menschen mit Demenz) Eine gute Lichtexposition unterstützt auch das Personal Erhöhte Beleuchtungsstärke erfordert einen vernünftigen Umgang mit den Ressourcen Dynamische Lichtführung Einsatz von Lichtsensoren Einsatz von Leuchten mit hohem Wirkungsgrad

31 Energieeffizienz biologisch wirksamer Beleuchtung Biologisch wirksame Beleuchtung adressiert zwei Systeme Visuelle Wirkungen Planung und Bewertung entsprechend Regeln für energieeffiziente Beleuchtung Beschreibung in lm/w Bewertung der Grundbeleuchtung Nicht-visuelle Wirkungen Noch keine anerkannte energetische Bewertung (lm/w nicht geeignet) Ggf. Berechnung eines Tageslichtäquivalents Bewertung von erhöhten Indirektanteilen Bewertung von erhöhten Blauanteilen Ggf. Energiekosten für aufwändigere Lichtmanagement-Systeme

32 Zusammenfassung Biologische Effizienz erfordert flächige vertikale Leuchtdichten direkt/indirekt Beleuchtung Leuchtdichten an Wand und Decke vertikale Elemente an der Leuchte Besondere Beachtung von Materialeigenschaften zur Einhaltung der biologischen Wirkung des Lichts Circadiane Wirkung des Lichts im Einklang mit der inneren Uhr erfordert Orientierung am Tagesverlauf dynamische Tageslichtsimulation Biologisch und gleichzeitig energetisch effiziente Beleuchtung erfordert Lichtquellen mit einem erhöhten Blauanteil

33 Weitere Informationen zur Anwendung der biologischen Wirkung von Licht Alle Rechte an Inhalten und Bildern bei: Philips, Osram, Trilux, Waldmann, Zumtobel & dem ZVEI

34 1. Praxisforum Biologische Lichtwirkungen Wirkungen des Lichtes auf den Menschen Biologische Lichtwirkungen 24. bis 25. April 2013 in Weimar Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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