Post on 12-Jun-2020
AbbildungLichtintensität
Wahrnehmung
Information Konstrast
Form
Licht ermöglicht gutes Sehen
Licht steuert biologische
Licht wirkt auf den biologischen Organismus
Innere Uhr
Müdigkeit
Hormone
Aufmerksamkeit
Circadianer Rhythmus
Komfort
Wohlbefinden
Zufriedenheit
Entspannung
Licht steuert biologische Vorgänge
Licht erzeugt Stimmungen
Licht für den Menschen, 23. 03. 2015 2
Bestimmt die innere Uhr unsere Leistung ?
„Höchste Leistung ermöglicht das Adrenalin“
„Man muss sich dann halt konzentrieren“„Man muss sich dann halt konzentrieren“
„Das ist eine Frage des Willens“
Licht für den Menschen, 23. 03. 2015 3
Rhythmen in Botenstoffen und Körperfunktionen
7000
8000
9000
10000
7000
8000
9000
10000
Melatonin
Wachstums-hormon
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 2 0:00 22:00 00:00
Zeit
CortisolBlutdruck
Testosteron
Temperatur
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Rhythmen beeinflussen unsere Wachheit Krüger 2003
Wachheit
Fehlerquote
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Rhythmen beeinflussen unsere Kraft
2
1
Kra
ft [k
g]
Ser
vice
Ges
chw
indi
gkei
t [m
/s]
Sargent 2010 Uhrzeit [h]06:00 14:00 22:00 06:00
0
-1
-2
Kra
ft [k
g]
Drust 2005 Uhrzeit [h]09:00 14:00 18:00
Ser
vice
Gen
auig
keit
[Pun
kte]
Ser
vice
Ges
chw
indi
gkei
t
Licht für den Menschen, 23. 03. 2015 6
Was wirkt auf den Rhythmus?
Aktivität
Stress
Nahrungsaufnahme
Historie
Licht für den Menschen, 23. 03. 2015 7
Produktivität und Beleuchtungsstärke
• Quelle: „Industrielle Beleuchtung u. Produktivität (Metallindustrie) V. Bommel, W.J.M., et al., Licht 2002, Maastricht
Licht für den Menschen, 23. 03. 2015 8
Positive Folgen biologisch wirksamer Beleuchtung
� Aktivierung
� Leistungsfähigkeit verbessert
� Reaktionsfähigkeit verbessertKognition:
Belegte Wirkungen :Funktion :
� Reaktionsfähigkeit verbessert
� Stimmungsaufhellung
� Stabilisierung des Rhythmus
� Rückgang von Depressionen
� Einschätzung der Leistungsfähigkeit
� verkürzte Einschlafphase
� mehr Tiefschlaf
Wohlbefinden:
Schlaf:
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Visuelle und nicht-visuelle Lichtwirkungen beruhen auf unterschiedlichen Rezeptoren
Stäbchen, Zapfen
visuell
Foster 2007
ipRGC (intrinsisch photo-sensitive retinale Ganglienzellen)
biologisch
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Das biologische System
Sehvorgang
visuell
biologisch
sofort 30 sec 15 min
Rhythmus des „Schlafhormons“ Melatonin PET/fMRI Scans zeigen Aktivierung im Gehirn
Vandewalle & Dijk 2009
Rhythmus
Geistige Leistungsfähigkeit
biologisch
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Die spektrale Empfindlichkeit für visuelle vs. nicht-visuelle Lichtwirkungen unterscheidet sich
0,9
1,0
Spektrale Wirkfunktionenvisuell
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780
Wellenlänge [nm]Wellenlänge [nm]
biologisch
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WarmweißeLED
sms(λ) V(λ)
Kaltweiße Lichtquellen sind biologisch effizienter
visuell
Spe
ktra
le E
mpf
indl
ichk
eit
380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780
sms(λ)V(λ)
KaltweißeLED
380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780
Spe
ktra
le E
mpf
indl
ichk
eit
biologischS
pekt
rale
Em
pfin
dlic
hkei
t
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Spektren üblicher Lichtquellen
Kerze Halogen 3000K LED 3000K FL 825 FL 827 FL 840Kerzeamel, v = 0,26
FL 965 Therapieamel, v = 0,83
D65amel, v = 0,91
Halogen 3000Kamel, v = 0,47
LED 3000Kamel, v = 0,46
FL 825amel, v = 0,25
FL 827amel, v = 0,32
FL 840amel, v = 0,50
LED 6500Kamel, v = 0,73
FL 965 CRIamel, v = 0,96
FL 880amel, v = 0,87
FL 17000Kamel, v = 1,00
Licht für den Menschen, 23. 03. 2015 15
LED Kombinationen bieten neue Möglichkeiten
• LED Spektrum aus kaltweiß und blau
• 12000 K mit Ra=80
Vorbild: Tageslicht
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LED Kombinationen bieten neue Möglichkeiten
• LED Spektrum aus amber, grün, blau
• 1500 K mit Ra=90
• amel, v = 0,05
Vorbild: Kerze
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Zapfen sind in der Sehgrube konzentriert�Sehsinn, Bilderkennung�Hohe Auflösung
Die Photorezeptoren in der Netzhaut des Auges
Pupille
Hornhaut
LinseIris
Netzhaut
Blutgefäße
Sehgrube
Sehnerv
visuell
�Hohe Auflösung
ipRGCs sind weit verteilt�Höhere Empfindlichkeit im
unteren Teil der Netzhaut�Große rezeptive Felder
biologisch
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Auge
Flächiges Licht von oben wirkt effektiver als Spots
visuell
biologisch
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Das richtiges Licht zur richtigen Zeit
� Flächige Lichtverteilung wegen der Verteilung der Rezeptoren
� Höhere Beleuchtungsstärken an Deckeund oberer Wand wegen der Empfindlichkeit der Rezeptoren
� Spot-artige Beleuchtung stimuliertnur wenige ipRGCs
� Reduktion auf die Sehaufgabe(im Idealfall)
� Zweitbeste Option
Beste Option !
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Änderungen im Rhythmus im Verlauf des Lebens
In der Jugend– Genetisch fixierter Wandel
zu späteren Chronotypen– Schlechtere Leistungen
Im Arbeitsleben– Der Wecker bestimmt wann
wir aufstehen– Schlafmangel und
Gesundheitsprobleme
Im Alter– Verlust des Rhythmus– Reduzierte Lebensqualität– Bei Demenz Hauptgrund
für stationäre Aufnahme
nach Staedt, 2008
SchlafWach
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Im Arbeitsleben: Das Phänomen Social Jetlag
Mehrheit der Bevölkerung betroffen– Späterer Chronotyp als msw– Schlafdefizit in der Woche– „Coping Mechanismen“– Social Jetlag
Das Leben im Innenraum lässt den
18 22 2 6 10 14 18Mo
Mi
Fr
So
Di
Do
Sa
msfmsw
14 18
Das Leben im Innenraum lässt den Rhythmus nach hinten rutschen– Natürliches Tageslicht zieht die
innere Uhr nach vorn– Unzureichende biologisch
wirksame Beleuchtung vermag das nicht
� Lichtanpassungen im Innenraumsind notwendig
Schematisch nach Roenneberg, 2008
18 22 2 6 10 14 18Uhrzeit (h)
Sa
Mo
Mi
Fr
So
Di
Do
Sa
Mo
Mi
Fr
So
Social jetlag = ∆MS in Stunden
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Stellen der inneren Uhr
7000
8000
9000
10000
4000
5000
6000
Schematisch nach Khalsa 2003normaler Chronotyp
2
1
0
Verschiebung [h]
Licht verkürzt
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0
1000
2000
3000
4000
00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 2 0:00 22:00 00:00
Uhrzeit
0
-1
-2
-3
-4
Körpertemperatur-minimum
Licht verlängertLicht verlängert
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Am Tag: Besseres Lernen in besserer Schulbeleuchtung
Zielstellung Konzept
Hypothesen : • Chronobiologisch verbesserte
Schulbeleuchtung verbessert die geistige Leistungsfähigkeit.
• Das Lichtkonzept aktiviert besonders die Spättypen am Morgen und bewirkt
Referenz =
Standardbeleuchtung
Partner
Spättypen am Morgen und bewirkthöhere Aufmerksamkeit.
Interferenz =
Chronobiologischoptimiert
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Schul Studie Ulm: Set-up
Studiendesign Instrumente
• Aufmerksamkeitstest (d2)
• Kognitive Leistungsgeschwingdigkeit (ZVT)
• Merkfähigkeitstest (VVM)
• Stimmungsfragebogen
• Auditive Vigilanz, 2-back
Interferenz =Chronobiologisch
optimiert
Referenz =Standard
Beleuchtung
• Gruppen:
• Auditive Vigilanz, 2-back
• Schlaftagebuch
• MCTQ Chronotypenfragebogen
• Kontrollen (Sichtigkeit etc.)
Sch
ulen
RBS
FSS
Acute Circ.
Acute Circ. Acute Circ.
Acute Circ.
Nov11 Mar12
vorher nachher vorher nachher
Gruppenwechsel
• Cross-over
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Schul Studie Ulm: Licht Intervention
Referenz Intervention
• Neutralweiße Leuchtstofflampen (4000 K)
• Standard Leuchten (abgependelt oder Einbau)
• 700 lx horizontal, 300 lx vertikal
• voll LED Leuchte; 4000 K direkt; indirekt UW und blau
• Standard Leuchten “upgrade” mit LED Modulen
• 700 lx horizontal, 300 lx vertikal
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Schul Studie Ulm: Hauptergebnisse
Visuo-motorische Leistung Aufmerksamkeit
* Schnellere Ausführung der Aufgabe im Vergleich zur Referenz
* Verbesserungen in der Gesamtleistung (Konzentrationsleistung)
* Niedrigere Fehlerrate
Zunahme der Leistungsgeschwindigkeit im Zunahme in der Konzentrationsleistung (d2)Zunahme der Leistungsgeschwindigkeit im Zahlenverbindungstest (ZVT)
Zunahme in der Konzentrationsleistung (d2)
Leis
tung
szun
ahm
e
Leis
tung
szun
ahm
e
Referenz Interferenz Referenz Interferenz
**
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Phase 1 Phase 2
Leistung• d2 Geschwinidigkeit• d2 Fehlerrate• d2 Konzentrationsleistung• ZVT• VVM_Route_visuell• VVM _Konstruktion_verbal• Computer aud. richtig
I > RI < RI > RI > RI > RI > RI > R
I > RI < RI > RI > RI > RI > RI > R
Schul-Studie Ulm: Ergebnisübersicht
• Computer aud. richtig• Computer vis. richtig
I > RI > R
I > RI > R
Wohlbefinden• Neg. Gefühl• Pos. Gefühl• Interesse• Exzitation/Agitation• Wachheit
I < RI > RI > RI > RI > R
I < RI > RI > RI > RI > R
Circadianer Rhythmus• Chrono-Fragebofgen• Schlaftagebuch
I ≠ RI ≠ R
I ≠ RI ≠ R
Akzeptanz• Lichtfragebogen I > R I > R
signifikant
n.s.
signifikant entgegen dem Ziel
“Es macht mich wach“
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Feldforschung: Wellness Hotel Studie
• Transfer der Flugzeugkabinenstudie ins Hotel
• Feldstudie mit regulären Hotelgästen
• Verbessertes Licht in den Zimmern, Wellness-Bereich und Restaurant
• Verbessertes Wohlbefinden der Hotelgäste
• Erhöhter Erholungswert
• Verbesserungen im Hormonverlauf und in der Nachtruhe
Ziele: Ergebnisse:
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Feldforschung: Psychiatrische Klinik (Vivantes, Berlin)
• Verringerung der stationären Therapie bei unipolarer Depression von 25,9 d -> 22,0 d (Staedt 2009)
• Unterstützung der Therapie von Depressionen
• Stabilisierung der biologischen Rhythmen
• Freundliches und helles Ambiente in der Klinik
Ziele: Ergebnisse:
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Feldforschung: interdisziplinäre Schmerztherapie
• Studie gestartet, Beitrag zur Therapie im Bereich von 10% erscheint realistisch
• Großes öffentliches Interesse (Medien)
• Aufmerksamkeit in den medizinischen Gesellschaften
• Licht als Teil einer multimodalen Therapie gegen chronische Schmerzen
• Strukturierung des Tages und Stabilisierung des Schlaf/Wach-Rhythmus
• Anti-depressive Beleuchtungsstärken
Ziele: Ergebnisse:
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Anwendung: Industrie- und Fertigungshallen
• Verbesserung von Wachheit und Konzentration
• Erhöhung der Produktivität bei gleichzeitig verbessertem Wolbefinden
• Zukünftig: neue Strategien für eine gesundheits-schonendere Schichtarbeit
• Positive subjektive Rückmeldung zu Wachheit und Konzentration
• In Frühschichten verbesserte Produktivität (“Flextronic-Studie”)
Ziele: Ergebnisse:
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Einflußgrößen für nicht-visuelle Effekte
Der blaue Anteil bestimmt den Effekt
Weite Lichtverteilung, Licht von oben
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780
wavelength [nm]
visual
biological
� Lichtquellen
Leuchten
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Richtiges Licht z ur richtigen Zeit
Weite Lichtverteilung, Licht von oben
effektive Bereiche
� Leuchten
� LMS
� SystemHohe niedrigeBeleuchtungsstärke
Zusammenfassung und AusblickLichtqualität wirkt – Performance, Gesundheit und Wo hlbefinden
Nutzer• Gesundheit, Wohlbefinden, Aktivität,
Performance, stabilisierter biologischer Rhythmus, Schlafqualität, …
Umwelt• Balance von Energieeffizienz und
menschlichen Bedürfnissen, nachhaltige Produkte, …
Industrie• Innovation, neue Marktmöglichkeiten,
ruhiges Gewissen, hochwertige Produkte, …
Der beste Transfer der positiven Gesundheitseffekte von Tageslicht in den Innenraum
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