HCL: Fit und fokussiert durch den Tag

Die Macht des Lichts

Unsere Welt funktioniert in Zyklen

Viele Vorgänge auf der Erde folgen festen Kreisläufen, die für Gleichgewicht und Struktur in der Natur sorgen.

So erleben wir den Wechsel von Tag und Nacht durch die wiederholende Rotation der Erde um die eigene Achse und die verschiedenen Jahreszeiten aufgrund der zyklischen Bewegung der Erde um die Sonne.

Mondphasen, die periodisch wiederkehren haben Einfluss auf die Gezeiten, während Bio- bzw. Ökosystemrhythmen das Laich- und Brutverhalten vieler Tierarten bestimmen.

Der zirkadiane Rhythmus – unsere innere Uhr

Ein wichtiger Rhythmus, der viele Pflanzen- und Tierarten, darunter auch den Menschen betrifft, ist der sogenannte zirkadiane (circa (lat.): um einen Tag herum) Rhythmus. Bezogen auf den Menschen bedeutet dies, dass Prozesse im Körper, wie etwa Schlaf-Wach-Phasen, Hormonfreisetzungen oder Stoffwechselvorgänge täglich in einem festen Takt ablaufen.

Als zentraler Taktgeber fungiert dabei der suprachiasmatische Nukleus – kurz SCN – im Hypothalamus, der die entsprechenden Signale an Organe und Zellen schickt, um das Uhrwerk stets zu synchronisieren.

Neben Temperatur, Bewegung und soziale Aktivitäten hat das Licht einen großen Einfluss auf den zirkadianen Rhythmus. Ist der Zirkadian langfristig gestört, beispielsweise bei häufigen Jetlags, hat dies erhebliche Auswirkungen auf die Schlafqualität, das Herz-Kreislauf- und Stoffwechselsystem.

Licht bedeutet mehr als nur Sehen

Licht spielt eine unglaublich große Rolle für den zirkadianen Rhythmus. Grund dafür sind photosensitive Ganglienzellen, die in den tiefen Schichten unserer Netzhaut verborgen liegen. Im Gegensatz zu den bereits bekannten Zapfen (Farbsehen) und den Stäbchen (Dämmerungssehen), entdeckten Wissenschaftler diese Art von Zellen erst 2002.

Diese lichtempfindlichen Sinneszellen reagieren bereits auf kleinste Helligkeitsunterschiede und senden Impulse über den retinohypothalamischen Trakt an den SCN im Hypothalamus, der wiederum elektrische und chemische Signale an den gesamten Körper verteilt. Ein wichtiges Zielorgan stellt dabei die Zirbeldüse dar.

Wie Licht den Hormonhaushalt steuert

Angeregt durch die photosensitiven Ganglienzellen produziert die Zirbeldrüse wichtige Hormone, unter anderem Melatonin. Dieses ist auch unter dem Namen „Schlafhormon“ bekannt, weil es beispielsweise durch das Senken der Körpertemperatur die Voraussetzungen für eine geruhsame Nacht schafft.

Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass Licht mit hohen Blauanteilen – so wie in den Morgenstunden – die Produktion von Melatonin hemmt, damit das Hormon Cortisol seine Wirkung entfalten und den Stoffwechsel anregen kann.

Abends hingegen – unterstützt durch die dämmerigen Lichtverhältnisse – wird die Ausschüttung von Melatonin gesteigert, um den Körper auf den bevorstehenden Schlaf vorzubereiten.

Bürolampen statt Sonnenstrahlen

Unsere moderne Lebensweise birgt leider die Gefahr, den zirkadianen Rhythmus durcheinander zu bringen. Bürojobs oder Schichtarbeit ersetzen das Tageslicht durch künstliche Beleuchtung ohne die verschiedenen Lichtqualitäten im Verlauf des Tages zu berücksichtigen.

Infolgedessen erhält der Körper zu wenig Tageslicht oder ist am Abend zu hohen Blauanteilen ausgesetzt, was den Melatonin-Spiegel beeinflusst und zu einem schlechteren Schlaf führen kann.

Ähnliche Effekte sind bei dunklen Wintermonaten zu beobachten: Die kurzen natürlichen Lichtphasen reichen oftmals nicht aus, um die Hormonproduktion und somit die innere Uhr im Gleichgewicht zu halten.

Was ist HCL?

Der Begriff HCL etablierte sich in Europa, nachdem LightingEurope, der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) und das Beratungsunternehmen A.T. Kearney 2013 eine gleichnamige Studie veröffentlicht hatten. Die Erkenntnisse der herstellerunabhängigen Analyse betonten, dass sich Vorteile von LEDs – neben Langlebigkeit und Energieeffizienz – vor allem in ihren Einsatzmöglichkeiten für eine flexible, gesundheitsfördernde Beleuchtung zeigen.

Infolgedessen entstanden zahlreiche Forschungs- und Förderprojekte sowie Publikationen zum Thema HCL. Parallel erfolgte die Einrichtung internationaler Standards als messtechnische Grundlagen, um die Wirkung von Licht anhand konkreter Kennzahlen zu bewerten. Durch die Aufnahme von tageslichtangepasster Beleuchtung in Normungs- und Planungsempfehlungen galt HCL nun als anerkanntes Konzept in der Lichtbranche.

HCL: Der Mensch im Mittelmittelpunkt

Human Centric Lighting (HCL) stellt als ganzheitlicher Ansatz den Menschen und die multidimensionale Wirkung des Lichts auf ihn in den Mittelpunkt.

Ziel ist es, durch das perfektionierte Zusammenspiel von künstlichem und natürlichem Licht eine optimale Lichtumgebung zu schaffen, die dem Biorhythmus des Menschen gerecht wird.

Die Empfehlung lautet daher mehr und kälteres Licht mit höheren Blauanteilen am Tag sowie weniger und wärmeres Licht gegen Abend. Dynamische, weich übergehende Beleuchtungsszenarien sorgen dafür, dass stets das angemessene Licht für jede Tages- und Jahreszeit gegeben ist.

Orientiert am natürlichen Tagesverlauf, berücksichtigt eine HCL-basierte Beleuchtung sowohl das Licht der Sonne (direkter Sonnenanteil) als auch den indirekten Sonnenanteil am Firmament.

HCL – aber richtig!

Für HCL wird eine Lichtquelle benötigt, die Tageslicht simulieren kann und Innen- und Außenraum miteinander verbindet. Der Begriff HCL ist leider nicht geschützt, wodurch Leuchten, die sich lediglich in Farbe und Helligkeit verstellen lassen, oft fälschlicherweise als solche deklariert werden.

PI-LED von Kiteo

Die PI-LED-Technologie von Kiteo dagegen ist in der Lage, den Kelvin-Bereich in natürlichen Lichtstimmungen des direkten Sonnenlichts und des diffusen Himmelslichts nachzuempfinden. Dieser reicht von 1.800 Kelvin, das warm-gelblich wirkt, bis hin zu 16.000 Kelvin, einem kaltweiß-bläulichen Licht.

Herzstück der innovativen Technik ist die Light Engine, die aus einem LED-Modul und mehreren LED-Chips in verschiedenen Farbschattierungen besteht. Diese wird über ein Systemkabel mit der Light Management Unit (kurz LMU), der Regelung- und Steuerungselektronik, verbunden.

Dynamischer Lichtfluss dank PWM-Dimmung

Die LMU entspricht einem PWM-Dimmer mit Spezialfunktion, da sie einen Mikroprozessor mit Kalibrierdaten enthält. Weil das menschliche Auge Unterschiede in der Farbqualität sehr schnell wahrnimmt, ist jede Leuchte, die mit einer PI-LED Light Engine ausgestattet ist, eine kalibrierte Lichtquelle. Im Werk durchlaufen alle Leuchten eine Prüfung, bei der alle Farbkanäle eingemessen und die Daten dem Mikroprozessor zur Verfügung gestellt werden, um den Farbort richtig zu berechnen.

Versorgt wird die LMU mit konstanter Spannung von 24 V oder 48 V – je nachdem, welche Light Engine angeschlossen wird (auch als DALI-Version erhältlich). Sie stellt sicher, dass die LED-Chips mit der passenden Strom-Spannungs-Kennlinie versorgt werden und garantiert so einen stabilen Betrieb.

Natürlicher Lichtwechsel durch präzise Farbmischung

Die verbauten LED-Chips erzeugen das Tageslichtspektrum über die drei Farbkanäle mintgrün, rot und blau (letztere jeweils gesättigt).

Mit diesen drei Farben ist es möglich, den Verlauf des Lichts über den Tag hinweg perfekt zu imitieren, da ein in der Leuchte sitzender Reflektor das Licht einfängt, in der Mischebene bündelt und in Richtung der Sehaufgabe lenkt.

Das CIE-Diagramm dient dabei als Orientierungsgröße für die Darstellung aller additiv mischbaren Farben, wobei der Planck’sche Kurvenzug die Farbtemperatur angibt.

HCL clever planen

Wenn du tageslichtadaptive Beleuchtung in dein Zuhause integrieren möchtest, solltest du einen Experten auf diesem Gebiet zu Rate ziehen. Denn HCL bedeutet mehr als die Auswahl der richtigen Leuchten und die korrekte Anbindung an das smarte System:

• Welches Licht wird in welcher Situation benötigt?
• Geht es um eine Leistungs- oder Entspannungsumgebung?
• Ändern sich die Anforderungen über den Tag?

Das sind nur einige der Fragen, die essenziell für die Planung sind.

Damit eine HCL-orientierte Beleuchtung ihr volles Potenzial entfalten kann, unterstützen wir dich gerne dabei, die ganzheitliche Wirkung von Licht in deinem Projekt zu erfassen und in einem individuellen, intuitiv bedienbaren Konzept zu bündeln.