Die wichtigsten Begriffe zur biologischen Wirkung des Lichts einfach erklärt

Beleuchtungsstärke

Die Beleuchtungsstärke wird in Lux angegeben. Sie gibt an, wie viel Lichtstrom von einer Lichtquelle auf eine bestimmte Fläche trifft. Die Beleuchtungsstärke im Freien beträgt selbst bei bedecktem Himmel noch einige tausend Lux. Künstliche Beleuchtung in Innenräumen erreicht in der Regel maximal 1.000 Lux. Die Beleuchtungsstärke einer Lampe hängt mit ihrem Lichtstrom (in Lumen) zusammen, der auf der Verpackung angegeben ist.

Chronobiologie

Chronobiologie ist die Lehre von der „inneren Uhr“. Viele biologische Prozesse sind genetisch vorbestimmt, werden aber auch durch äußere Einflüsse gesteuert. Chronobiologen untersuchen die Auswirkungen äußerer Faktoren auf biologische Funktionen und Prozesse und deren zeitliche Zusammenhänge. Das Licht mit seinen Eigenschaften ist in der Chronobiologie eine entscheidende Einflussgröße.

Chronotyp

Die innere Uhr des Menschen ist in der Regel auf 24 Stunden und damit auf den Tag-Nacht-Rhythmus synchronisiert. Es gibt jedoch individuelle Abweichungen, die sich z.B. in Veränderungen der Leistungsfähigkeit im Tagesverlauf, in Schlaf- und Wachphasen, im Auf und Ab des Hormonspiegels und der Körpertemperatur zeigen. Mit dem Begriff „Chronotyp“ wird versucht, diese Abweichungen zu kategorisieren und Menschen in verschiedene Chronotypen wie „Lerchen“ (Frühaufsteher) und „Eulen“ (Nachteulen) einzuteilen.

Zirkadianer Rhythmus

Der zirkadiane Rhythmus ist ein biologischer Rhythmus mit einer Periode von etwa 24 Stunden (lateinisch: circa = ungefähr, dies = Tag). Fast alle Lebewesen haben solche Rhythmen „einprogrammiert“. Der wichtigste zirkadiane Rhythmus des Menschen ist der Schlaf-Wach-Rhythmus. Das Licht ist dafür der wichtigste Steuer- (Synchronisierungs-) Faktor.

Cortisol

Cortisol (Hydrocortisol) ist ein lebenswichtiges Hormon, das stimulierend auf verschiedene Körperfunktionen wirkt. Es bringt den Körper sozusagen in Schwung und stellt ihn auf den Alltag ein. Deshalb wird es auch als „Stresshormon“ bezeichnet. Die Cortisol-Konzentration im Blut folgt dem natürlichen Tagesrhythmus, das heißt, sie nimmt gegen Abend ab.

Dimmen

Das Dimmen einer Lampe beeinflusst ihre Helligkeit. Denn wenn die Leistungsaufnahme sinkt, sinkt auch der Lichtstrom, die Lampe gibt also weniger Lumen ab. Während sich bei Lampen mit Gasentladungs- oder LED-Technologie die Farbtemperatur beim Dimmen nicht verändert - die tageslichtweiße Lampe bleibt tageslichtweiß, die warmweiße Lampe bleibt warmweiß - ist dies bei Halogenlampen anders. Ihre ohnehin warmweiße Lichtfarbe wird beim Dimmen noch wärmer, der Rotlichtanteil nimmt zu.

Schließlich spielen auch die Leuchte und die Raumumgebung eine Rolle für das Beleuchtungskonzept: Damit das Licht biologisch wirken kann, sollte auch bei punktförmigen Lichtquellen wie Strahlern auf eine flächige Abstrahlung geachtet werden, zum Beispiel über große helle Wände und Decken oder Reflektoren. Dunkle Wandflächen - aus Holz oder in Rot- und Brauntönen gestrichen - können den blauen Lichtanteil einer Lampe schlucken und so die biologische Wirkung beeinträchtigen.

Dritter Rezeptor

Auf der menschlichen Netzhaut (Retina) gibt es mit den Melanopsin (blauer Farbstoff) enthaltenden Ganglienzellen einen Fotorezeptor, der im blauen Bereich empfindlich ist. Sie werden auch als „dritter Fotorezeptor“ bezeichnet, da die Wissenschaft sie erst viel später als die für das menschliche Sehen verantwortlichen Stäbchen und Zapfen entdeckt hat. Die melanopsinhaltigen Ganglienzellen leiten - je nach Blaulicht - Signale an die Zirbeldrüse weiter, wo die Ausschüttung des Hormons Melatonin gesteuert wird.

Dynamisches Licht

Dynamisches Licht bedeutet, dass sich die Parameter der Beleuchtung wie Helligkeit, Lichtfarbe und Lichtrichtung im Laufe der Zeit ändern. So kann mit künstlichem Licht der kontinuierliche Wechsel des natürlichen Lichts zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang simuliert werden.

Farbtemperatur

Kelvin ist das Maß für die Farbtemperatur und damit für die Lichtfarbe einer Lichtquelle. Je mehr Kelvin, desto höher die Farbtemperatur und desto größer der biologisch wirksame Blaulichtanteil. Dies gilt unabhängig von der zugrunde liegenden Technologie. So haben Energiesparlampen, LED-Lampen und Halogenlampen mit gleicher Kelvinzahl auch den gleichen Blaulichtanteil.  

Mehr als 5.500 Kelvin stehen für tageslichtweißes Licht. Ein Richtwert: 5.000 bis 6.000 Kelvin entsprechen der Farbtemperatur der Mittagssonne. Professionelle Lichtplaner setzen sogar Lampen mit 8.000 Kelvin und mehr ein. Das entspricht dann dem natürlichen Tageslicht. LED- und Energiesparlampen gibt es auch in tageslichtweiß. Wer ein warmweißes Licht mit einer wärmeren Ausstrahlung und wenig biologisch wirksamem Blaulicht sucht, sollte auf einen niedrigen Kelvin-Wert von 2.700 und weniger achten. Halogenlampen beispielsweise strahlen aus technischen Gründen nur in dieser Lichtfarbe, die der einer herkömmlichen Glühlampe entspricht.

Auch über 90 Prozent der in Deutschland verkauften Energiesparlampen gehören in diese Kategorie.  

Als Richtwert gilt: Die entspannende Wirkung einer Lampe ist bei einer Farbtemperatur von 3.000 Kelvin und weniger am besten. Eine aktivierende Wirkung erzielen Lampen mit mehr als 3.000 - 4.000 Kelvin. Mit tageslichtweißen Lampen lässt sich dieser Effekt noch verstärken.    

Farbwiedergabe

Beschreibt eine weitere Qualität des Lichts: wie gut die Farben von Gegenständen wiedergegeben werden. Am besten schneiden Halogenlampen mit einem RA-Wert von 100 ab, gefolgt von LEDs mit 95 bis 80 und Energiesparlampen mit 80.

Innere Uhr

Die innere Uhr, auch „Master Clock“ genannt, ist das Herzstück unseres körpereigenen Zeitsystems. Sie koordiniert über Hormone und Botenstoffe zahlreiche kleinere „Uhren“ im Körper. Licht beeinflusst dieses System - es sorgt für die Synchronisation der inneren Uhr mit dem äußeren Tagesrhythmus entsprechend der Erdrotation.

Lichtwirkung

Licht wirkt auf den Menschen. Die Wissenschaft unterscheidet drei Wirkungsdimensionen: visuell, biologisch und emotional. Mehr zur Lichtwirkung erfahren Sie hier.

Lumen

Lumen ist die Maßeinheit für den Lichtstrom einer Lampe. Vereinfacht ausgedrückt wird damit die Helligkeit einer Lampe ausgedrückt. Je mehr Lumen, desto heller die Lampe, je weniger, desto schwächer das Licht. Die Angabe in Lumen ermöglicht es, die Helligkeit verschiedener Lampentypen zu vergleichen. Wegen der Vielfalt der Lampentypen und ihrer Betriebsarten ist die Wattangabe dafür kein ausreichender Indikator mehr.

Biologisch wirksam ist Licht ab einer Beleuchtungsstärke von 500 bis 1.000 Lux. Als Faustregel gilt: Unter optimalen Bedingungen und bei guter Reflexion entspricht die Lumenangabe auf der Verpackung der Beleuchtungsstärke in Lux. Dies gilt, wenn das gesamte Licht der Lampe auf eine Fläche von 1 x 1 Meter trifft. Denn Lumen und Lux hängen eng zusammen. Lumen geben an, wie viel Licht eine Lampe insgesamt abgibt. Das Maß Lux hingegen bezieht sich immer auf eine konkrete Abstrahlfläche - wie viel Lux eine Lampe erzeugt, hängt also auch von der Leuchte und der Umgebung ab.  Deshalb kann auf der Verpackung kein allgemeingültiger Lux-Wert angegeben werden.

Wichtig zu wissen: Lampen mit mehr als 500 Lumen können aktivierend wirken.

Melatonin

Melatonin ist das wichtigste Hormon der Zirbeldrüse. Es wird auch als „Schlafhormon“ bezeichnet, da Melatonin den Tag-Nacht-Rhythmus des Körpers steuert. Die Melatoninkonzentration im Blut folgt dem Tagesrhythmus und steigt gegen Abend an, verhält sich also gegenläufig zum Cortisolspiegel.  

Melatonin signalisiert dem Körper den Beginn der Ruhephase, macht müde und leitet Regenerationsprozesse auf Organ- und Zellebene ein. Licht mit einem hohen Blauanteil kann die Melatoninausschüttung unterdrücken.

Serotonin

Serotonin wird auch „Glückshormon“ genannt, weil es stimmungsaufhellend wirkt. Helles Tageslicht regt seine Bildung an. In der Zirbeldrüse wird Serotonin in Melatonin umgewandelt und kann dann abends ins Blut abgegeben werden, damit wir schlafen können.

Tageslicht

Als Tageslicht bezeichnet man das sichtbare Licht der Sonne. Die Beleuchtungsstärke des Tageslichts variiert je nach Tages- und Jahreszeit und kann Werte von über 100.000 Lux erreichen. Das Licht der Sonne hat 5500 Kelvin, der blaue Himmel kann 15000 Kelvin und mehr haben. Mit einer Lampe mit einer Farbtemperatur von 5500 Kelvin kann Tageslicht in Innenräumen nachgeahmt werden.