Die wichtigsten Begriffe zur biologischen Wirkung des Lichts einfach erklärt

Beleuchtungsstärke

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

Chronobiologie

Chronobiologie ist die Lehre von der „Inneren Uhr“. Viele biologischen Abläufe sind zwar 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

In der Regel ist die innere Uhr des Menschen auf 24 Stunden und damit den Tag-Nacht-Rhythmus synchronisiert. Dabei gibt es aber individuelle Abweichungen, die sich z.B. über die Veränderungen des Leistungsvermögens im Tagesablauf, an Schlaf- und Wachphasen, dem Auf und Ab des Hormonspiegels und der Körpertemperatur zeigen. Mit dem Begriff „Chronotyp“ wird versucht, diese Abweichungen zu kategorisieren und Menschen in unterschiedliche Chronotypen wie etwa „Lerchen“ (Frühaufsteher) und „Eulen“ (Nachtaktive) einzuteilen.

Circadianer Rhythmus

Der Circadiane Rhythmus ist ein biologischer Rhythmus mit einer Periode von etwa 24 Stunden (Lateinisch: circa = ungefähr, dies = Tag). Nahezu alle Lebewesen haben solche Rhythmen „einprogrammiert“. Der wichtigste circadiane Rhythmus des Menschen ist sein Schlaf-/Wach-Rhythmus. Licht wiederum ist dafür die wichtigste Steuerung (Synchronisation).

Cortisol

Cortisol (Hydrocortisol) ist ein lebenswichtiges Hormon, das anregend auf verschiedene Körperfunktionen wirkt. Es bringt den Körper sozusagen auf Trab und stellt ihn auf den Tagesbetrieb ein. Es wird daher auch als „Stresshormon“ bezeichnet. Die Cortisol-Konzentration im Blut folgt dem natürlichen Tagesrhythmus, das heißt sie fällt zum Abend hin ab.

Dimmen

Das Dimmen einer Lampe hat Einfluss auf ihre Helligkeit. Denn wenn die Leistungsaufnahme sinkt, reduziert sich auch der Lichtstrom, die Lampe strahlt also weniger Lumen ab. Während sich bei Lampen mit Gasentladungs- oder LED-Technologie durch das Dimmen die Farbtemperatur nicht verändert – die tageslichtweiße Lampe bleibt tageslichtweiß, die warmweiße warmweiß – ist das bei Halogenlampen anders. Deren ohnehin warmweiße Lichtfarbe wird durch das Dimmen noch wärmer, der Rotlichtanteil steigt.

Zuletzt spielen für das Beleuchtungskonzept auch die Leuchte und die Raumumgebung eine Rolle: Damit das Licht biologisch wirken kann, sollten Sie auf eine flächige Abstrahlung etwa über große helle Wände und Decken oder Reflektoren achten, auch wenn Sie punktförmige Quellen wie Spots verwenden. Und dunkle Wandflächen – aus Holz oder in Rot- und Brauntönen gestrichen – können den Blaulichtanteil einer Lampe schlucken und damit die biologische Wirkung beeinträchtigen.

Dritter Rezeptor

Auf der menschlichen Netzhaut (Retina) gibt es mit den melanopsinhaltigen (blauer Farbstoff) Ganglienzellen einen Fotorezeptor, der im Blaubereich empfindlich ist. Sie werden auch als „dritter Fotorezeptor“ bezeichnet, da die Wissenschaft sie deutlich später entdeckt hat als Stäbchen und Zapfen, die für das menschliche Sehen verantwortlich sind. Die melanopsinhaltigen Ganglienzellen leiten – je nach Blaulichteinfall – Signale bis in die Zirbeldrüse, wo die Ausschüttung des Hormons Melatonin gesteuert wird.

Dynamisches Licht

Dynamische Beleuchtung bedeutet, dass sich die Parameter der Beleuchtung wie Helligkeit, Lichtfarbe und Lichtrichtung im Zeitverlauf ändern. So lässt sich mit künstlichem Licht die kontinuierliche Veränderung des natürlichen Lichts zwischen Sonnenauf- und -untergang simulieren.

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 zugrundeliegenden Technologie. Energiesparlampen, LED-Lampen und Halogenlampen mit gleich viel Kelvin haben also 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 verwenden sogar Lampen mit 8.000 Kelvin und mehr. Das entspricht dann dem natürlichem Tageslicht. LED- und Energiesparlampen werden auch in tageslichtweiß angeboten. Wer ein warmweißes Licht mit einer wärmeren Ausstrahlung und wenig biologisch wirksamem Blaulicht sucht, sollte auf einen niedrigen Kelvinwert von 2.700 und weniger achten. Halogenlampen beispielsweise strahlen aus technischen Gründen nur in dieser Lichtfarbe, die der einer herkömmlichen Glühlampe entspricht. Auch mehr als 90 Prozent der in Deutschland verkauften Energiesparlampen fallen 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 Sie mit Lampen mit mehr als 3.000 - 4.000 Kelvin. Mit tageslichtweißen Lampen steigern Sie diesen Effekt.    

Farbwiedergabe

Beschreibt eine andere Qualität des Lichtes: wie gut die Farben von Gegenständen wiedergegeben werden. Am besten schneiden Halogenlampen ab, die einen RA-Wert von 100 erzielen, gefolgt von LED mit 95 bis 80 und Energiesparlampen mit 80.

Innere Uhr

Die innere Uhr, auch „Master Clock“ genannt, ist das zentrale Teil unseres körpereigenen Timing-Systems. Sie koordiniert über Hormone und Botenstoffe zahlreiche kleinere „Uhren“ im Körper. Licht beeinflusst dieses System – es gewährleistet die Synchronisation der inneren Uhr mit dem äußeren Tagesrhythmus entsprechend der Erddrehung.

Lichtwirkung

Licht beeinflusst den Menschen. Die Wissenschaft unterscheidet drei Wirkungsdimensionen: visuell, biologisch und emotional. Mehr erfahren Sie hier.

Lumen

Lumen ist ein Maß für den Lichtstrom einer Lampe. Einfach gesagt, wird damit also ihre Helligkeit ausgedrückt. Je mehr Lumen, desto heller die Lampe, je niedriger, desto schwächer ist das Licht. Anhand der Lumen-Angabe lässt sich die Helligkeit verschiedener Lampentypen vergleichen. Wegen der Vielfalt der unterschiedlichen Lampentypen und ihrer Funktionsweisen 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 Reflektion entspricht die Lumenangabe auf der Verpackung der Beleuchtungsstärke in Lux. Dies gilt, wenn alles Licht der Lampe auf eine Fläche von 1 x 1 Meter trifft. Denn Lumen und Lux hängen eng zusammen. In Lumen wird ausgedrückt, wie viel Licht eine Lampe insgesamt abgibt. Das Maß Lux ist hingegen immer auf eine konkrete Abstrahlfläche bezogen – wie viel Lux eine Lampe erzeugt, ist also auch von der Leuchte und der Umgebung abhängig.  Daher kann kein universeller Lux-Wert auf der Verpackung angegeben werden.

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

Melatonin

Das Hormon Melatonin ist das wichtigste Hormon der Zirbeldrüse. Es wird auch „Schlafhormon“ genannt, denn Melatonin steuert den Tag-Nacht-Rhythmus des Körpers. Die Melatonin-Konzentration im Blut folgt dem Tagesrhythmus und steigt zum Abend hin an, verhält sich damit also gegenläufig zum Cortisolspiegel.  

Melatonin signalisiert dem Körper den Beginn der Ruhephase, lässt ihn müde werden und leitet die Regenerationsprozesse auf Organ- und Zellebene ein. Licht mit einem hohen Blaulichtanteil kann die Ausschüttung von Melatonin unterdrücken.

Serotonin

Serotonin heißt auch „Glückshormon“, denn es wirkt stimmungsaufhellend. Helles Tageslicht regt seine Produktion an. In der Zirbeldrüse wird Serotonin in Melatonin umgewandelt und kann dann am Abend ins Blut abgegeben werden, damit wir schlafen können.

Tageslicht

Tageslicht ist das sichtbare Licht der Sonne. Je nach Tages- und Jahreszeit schwankt die Beleuchtungsstärke des Tageslichts, sie kann Werte über 100.000 Lux erreichen. Das Licht der Sonne hat 5500 Kelvin, der blaue Himmel kann 15000 und mehr Kelvin betragen. Mit einer Lampe der Farbtemperatur 5.500 Kelvin lässt sich in Innenräumen Tageslicht nachahmen.