Dynamisches LED-Licht gegen Winter-Blues und Delirium

Flexibel steuerbare LED-Beleuchtung kann sowohl bei gesunden, als auch bei sehr kranken Menschen positive Effekte haben. Aktuelle Versuchsprojekte von Philips in Berlin und Osram in Datteln sollen das beweisen.

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Eine der Philips-„Lichtdecken“ in der Intensivstation der Berliner Charité: 15.400 LEDs können auf bis zu sieben Meter Länge und 2,40 m Breite dynamisch steuerbare Lichtstimmungen aller Formen und Farben erzeugen. (Fotos: Philips-PR)

Dass die Kombination aus verschiedenfarbigen, flexibel steuerbaren LEDs viele Vorteile hat, haben Sie in diesem Blog sicher schon ein paar Mal gelesen. In der Praxis gibt’s das bisher jedoch vor allem bei individuellen Profi-Beleuchtungslösungen mit besonderen Anforderungen – oder in Versuchsprojekten. Logisch, denn zum Schnäppchenpreis bekommen Sie keine dynamischen LED-Leuchten, in denen rote, grüne, blaue„kalt-“ und „warm-weiße“ Chips werkeln.

Eins der neuesten Projekte wurde jetzt in zwei Räumen der Intensivstation im „Virchow Campus“ des Charité-Krankenhauses in Berlin realisiert – mit maßgeblicher Hilfe von Philips, zusammen mit dem Architektenbüro „GRAFT“, der Designagentur „ART+COM“ und mit Fördermitteln des Bundeswirtschaftsministeriums. In Teilen der Station 8i wurden außerdem die medizinischen Geräte – soweit möglich – hinter Verblendungen versteckt und der Lärmpegel für die Patienten reduziert, um die Umgebung „wohnlicher“ zu gestalten.

Kunstlicht wie „unter freiem Himmel“

Eine riesige, „medial bespielbare“ Lichtdecke von Philips mit 15.400 LEDs wölbt sich dort jetzt über den Intensivpatienten. Der behandelnde Arzt könne, so die Pressemitteilung, auf einem Tablet-Computer Parameter zum aktuellen Gesundheitszustand eingeben; eine speziell entwickelte Programmierung sorge dann für eine individuell abgestimmte Lichtstimmung. So könne beispielsweise eine „unter freiem Himmel“-Situation simuliert werden, zu der auch Live-Daten des Deutschen Wetterdiensts beitrügen.

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Helles LED-Licht mit hohem Blauanteil wirkt in der Wach-/Tag-Phase stimulierend auf die Intensivpatienten der Charité.

Die LED-Lichtdecke füllt nach Philips-Angaben das komplette Blickfeld des Patientin aus und vermittle so den Eindruck, dass sich bei einer Anpassung der Lichtstimmung die gesamte räumliche Umgebung ändere. Bisher gebe es nur wenige Daten über die gesundheitlichen Effekte von solchen Beleuchtungen. Deshalb würden Intensivmediziner, Psychologen und Schlafforscher der Charité zusammen mit den beteiligten Firmen das Versuchs-Raumkonzept eineinhalb Jahr lang zur Forschung nutzen.

Möglicherweise könne die sehr lichtstarke Kombination aus RGB-LEDs und Hochleistungsleuchtdioden mit warm- und kalt-weißer Farbtemperatur akuten Bewusstseinsstörungen vorbeugen – auch als „Delirium“ bekannt. Grund: Der natürliche Tag-Nacht-Rhythmus des Patienten werde unterstützt und der gesunde Schlaf gefördert.

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Funktioniert auch im „Jammertal“

Dass so was auch in vergnüglicherer Umgebung als in einem Krankenhaus sinnvoll sein kann, kam jetzt bei einer Studie von Prof. Dr. Jarek Krajewski, Spezialist für „experimentelle Wirtschaftspsychologie“ an der Bergischen Universität Wuppertal, im „Jammertal Golf & Spa-Resort“ in Datteln heraus. Okay: „Jammertal“ und die Ortsangabe „nördliches Ruhrgebiet, Nordwesten von Nordrhein-Westfalen“ hören sich nicht wesentlich spaßiger an – diese Gegend ist wohl kaum die „Toskana Deutschlands“ (dort bin ich nämlich zuhause – ätsch!).

Für die Studie war das aber kein Problem – im Gegenteil: Über 80 Probanden nahmen laut Osram-Pressemitteilung daran teil. Eine Hälfte wurde zwei Tage lang den normalen, Hotel-typischen Lichtbedingungen ausgesetzt, die zweite Gruppe bekam mit Hilfe von speziellen Osram-Lichtlösungen Bedingungen serviert, die sich am Helligkeits- und Farbverlauf der natürlichen Sonneneinstrahlung orientierten.

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Auch Osram baut individuelle Multi-LED-Leuchten: Unter anderem mit solchen Konstruktionen werden seit diesem Jahr die Kunstwerke in der „Städtischen Galerie im Lenbachhaus“ München beleuchtet. (Foto: Osram-PR/Archiv)

Tagsüber war’s also für Gruppe zwei besonders hell und eher „bläulich-kalt-weiß“, abends dann deutlich dunkler und „rötlich-warm-weiß“. Diese Hotelgäste seien tagsüber wacher gewesen und hätten gleichzeitig einen ruhigeren und tieferen Schlaf als die Vergleichsgruppe gehabt. Erfasst wurde das mit Langzeit-EKGs, Bewegungssensoren sowie mit Speichelproben, um die Konzentration des Stresshormons Cortisol und des Schlafhormons Melatonin zu ermitteln.

Winterzeit-Umstellung ohne „Winter-Blues“

Die Ergebnisse entsprechen nach Osram-Angaben auch den üblichen Empfehlungen, wie Sie dem „Winter-Blues“ vorbeugen können: Tagsüber viel Licht mit kühler Farbtemperatur (weiß-bläulich). Auch zuhause ist eine helle Umgebung durch Fenster oder angeschaltete Lampen wichtig. Licht am Abend verlängert den Tag für die innere Uhr und verhindert Müdigkeit. Daher sollten Sie Lampen mit geringem Blauanteil verwenden, etwa LED-Lampen mit der Lichtfarbe „warm-weiß“ (3000 Kelvin und weniger).

Nur für die Tage rund um die Sommer-/Winterzeit-Umstellung an diesem Wochenende gelte das Gegenteil: Licht mit höherem Blauanteil könne helfen, etwas länger wach zu bleiben und sich so schnell an die Zeitumstellung anzupassen. Deshalb solle man beispielsweise jetzt abends so spät wie möglich, aber noch bei Tageslicht, spazieren gehen. Nach der (hoffentlich bald gelungenen) Umstellung könne abends dann wieder Kunstlicht mit geringem Blauanteil genutzt werden.

Flexibles, gutes LED-Licht ist leider teuer

Dazu zwei subjektive Anmerkungen von mir: Schön, wenn Sie die finanziellen Möglichkeiten haben, sich derart flexible und dynamisch steuerbare LED-Beleuchtung ins Haus zu holen. Für die allermeisten von uns Privatanwendern ist das aber leider noch Zukunftsmusik.

Dazu kommt, dass Sie nicht nur auf die Helligkeit und Farbtemperatur der Leuchtmittel achten müssen, sondern auch auf die Farbtreue. Billig-Multi-LED-Lampen mit Ra-Werten unter 80 können zwar die Lichtfarbe verändern, machen Sie aber auf Dauer dennoch trübsinnig – wegen der miesen Wiedergabe von angeleuchteten Hautpartien und Gegenständen.

Mehr zum Thema:

LED-Lichtkomposition: Je flexibler, desto besser

Osram-Idee: Dynamische LEDs als Tageslicht-Ergänzung

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13 Gedanken zu „Dynamisches LED-Licht gegen Winter-Blues und Delirium

  1. Das ist schon eher die Zukunft der Beleuchtung als einfach nur eine Decke mit Oled-Panels voll zu hängen.

    Was die Testinstallation gekostet hat würde mich schon interessieren 😉

  2. Was mich jetzt interessieren würde: Gibt es auch Untersuchungen darüber, inwieweit die Lichtfarbe selbst, unabhängig von der Melatonin-Suppression durch den Blauanteil, auf die Tagesstimmung wirkt?

    Laut verschiedenen Quellen, u.a. die Stiftung Warentest, ist die Lichtfarbe selbst nämlich völlig unerheblich, sondern es kommt allein auf die Summe der Anregung der blau-grün-empfindlichen Ganglienzellen auf der Netzhaut an, welche die Melatononsuppression steuern, was durch die „c(lambda)-Kurve“ ausgedrückt werden kann, quasi ein Melatonin-Äquivalent zur V-Lambda-Kurve, die dem Lumen zugrunde liegt (siehe Abb. auf Seite 5 in diesem Paper der TU Ilmenau). Eine „kalt-weiße“ LED mit ca. 6500 K bei vorgegebener Beleuchtungsstärke hat etwa die doppelte wirkung 2700 K Glühlampenlicht. Manche „warm-weiße“ LED und sogar Kompaktleuchtstofflampe hat, trotz gleicher Farbtemperatur, laut „test“ sogar geringfügig weniger Melatoninwirkung als die Glühlampe. Demnach genügt es für den „Kaltweiß“-Liebhaber, abends die Lichtmenge insgesamt zu reduzieren. Umgekehrt wird Glühlampen-„Festbeleuchtung“ von 100 Lux den Schlaf weitaus mehr stören als „kaltweißes“ Vollmondlicht bei 0.2 Lux. Dass man für Lichttherapie lieber „kaltweißes“ Licht nehmen sollte, ist demnach vor allem ein Effizienzargument: Man bekommt halt „more bang for the buck“.

    Natürlich spielt die Psychologie dabei auch eine Rolle, aber deren individuelle Streuung ist, wie wir in diesem Blog ja zu genüge diskutiert haben, sehr groß 😉

    • Was das Melanopsin betrifft: das ist tatsächlich von der Lichtfarbe unabhängig. Mathematisch ergibt sich die wirksame Lichtdosis aus der Faltung der durch das Leuchtmittel verursachten Immission auf der Netzhaut und der Absorptionsquote des jeweiligen Rezeptors, in diesem Fall des Melatoninrezeptorens mit einem Peak bei ca. 460 nm und eine HW von sehr grob 70 nm.

      So dürfte die auf dieser Seite mit Emissionsspektrum vorgestellte IKEA-Lampe mit 2700 K trotz eines gelb-rötlichen Farbeindrucks wachhalten, weil sie im Bereich (460 nm) der höchsten Empfindlichkeit der Melanopsinrezeptoren einen (unerwünschten) bauartbedingten Emissionspeak hat. Wenn es ganz genau betrachtet werden soll, könnte noch berücksichtigt werden, dass die Topografie der Rezeptoren auf der Netzhaut nicht uniform ist 😉

      Was das Wohlbefinden angeht: hier gibt es nicht die Lichtfarbe „an sich“, die auf die Stimmung einwirkt, es ist etwas komplexer.
      Bei der Lichttherapie werden z.B. nicht nur die Melatoninrezeptoren angesprochen, sondern das ganze visuelle System hochgefahren, was (wieder individuell unterschiedlich) auch ein höheres Aktivierungsniveau erzeugen wird. Also: grelles Licht macht wacher, unabhängig davon, ob es den circadianen Rhythmus verschiebt, auch wenn das bei thermischen Strahlern zusammen fällt.

      Unser visuelles System ist seit Jahrmillionen auf eine Umwelt, die durch die Sonne erleuchtet wird, eingestellt und beherrscht einen perfekten Weißabgleich auf der Kurve des thermischen Strahlers. Wir gucken uns in der Regel keine selbstleuchtenden Gegenstände an (Ausnahme: Monitore). Ein beleuchteter Gegenstand emittiert (s.o.) eine Faltung aus seinem Reflektionsspektrum mit dem Emissionsspektrum des Strahlers. Ist dieses sehr „nadelig“ (wie bei frühen 3-Band Fluoreszenzröhren), so werden Pigmente mit einem Reflektionsspektrum zwischen den Nadeln (z.B. türkis bei eben diesen Leuchtstoffröhren) deutlich dunkler. Wir nehmen also einen Teil der Umgebung in „Falschfarben“ wahr, da wir dafür keinen Weißabgleich haben. Das Erkennen von Gegenständen dürfte geringfügig erschwert sein, sehen wird etwas mühsamer. Ohne jetzt über empirische Untersuchungen zu verfügen, glaube ich, dass dies den meisten Menschen dieser leicht schwarzlichtartige Effekt auf Dauer unangenehm ist.

      Der CRI (als Indikator für die Abweichung der Emissionskurve vom thermischen Strahler) ist also genauso wichtig wie die Farbtemperatur (die Temperatur eines thermischen Strahlers, deren Emissionspektrum die geringste Abweichung zum Spektrum des Leuchtmittels hat).

      Fazit: Licht sollte so natürlich wie möglich sein
      – es sollte von oben kommen
      – die Lichtquelle sollte nicht gepulst sein bzw. so schnell gepulst sein, dass dies wahrnehmungsphysiologisch irrelevant ist
      – die Lichttemperatur sollte dem circadianen Rhythmus folgen
      – der Farbwiedergabeindex ist idealerweise die ganze Zeit 100%

      Wer’s mag, kann hier mehr zum Thema lesen.

      Es ist (allerdings seit längerem) ein Produkt angekündigt, welches in Retrofit-Lampen stufenlos von 2700 – 6500 K bei > 93% CRI und automatischer Steuerung (z.B. circadian) durch einen Server, welcher wiederum im WLAN zur Verfügung steht 🙂

      • Danke für die detaillierte Erklärung. Diesen kleinen Peak bei ca. 450 nm haben aber alle „warm-weißen“ LED-Lampen, deren Spektraldiagramme mir vorliegen – nicht nur die IKEA „Ledare“.

        • Ja, weil dieser von der ursprünglichen chemischen Reaktion stammt, deren Strahlung dann durch fluoreszierende Elemente in für uns sichtbares Licht umgewandelt wird. Ich bin gespannt, wann der erste Hersteller darauf kommt, diese Frequenz „einfach“ zu filtern – das würde die CRI-Werte deutlich verbessern…

          (Anm. d. Red.: Das ist der 3333. Kommentar in diesem Blog – tolles Engagement! Falls gewünscht, würde ich ihn gerne mit der Gratis-Zusendung eines 12 V/GU4-LED-Spots von „LED’s change the world“ „belohnen“. Dazu einfach eine E-Mail mit dem vollständigem Namen und der Postadresse an mich schicken. Der Dank gilt selbstverständlich stellvertretend für alle fleißige Kommentatoren hier.)

      • Danke für den Link auf die Arbeit. Zu der Aussage zum Emissionspeak: Wenn man das Produkt der Spektralverteilung mit dem Melanopsin-Wirkungsspektrum integriert, dann ergibt sich für die Ledare ein ähnlicher, sogar geringfügig niedriger Wert als für einen 2700 K Planckstrahler. Ich habe spaßeshalber sogar das Extrem eines Zweibandspektrums (je ein Peak bei 446 und 581 nm, so skaliert, dass sie zusammen nach CIE eine Farbtemperatur von 2700 K ergeben) berechnet und erstaunt festgestellt, dass trotz des Peaks bei 446 nm die Melanopsin-Wirkung nur ca. 60% derer des Planckspektrums entspricht. Grund ist die geringe Breite, weshalb die Summe des wirksamen Blauanteils nicht größer ist. Ähnliches hat die Stiftung Warentest auch für „warmweiße“ Energiesparlampen festgestellt.

        Zu dem LED-Produkt: Wird es auch eine barrierefreie manuelle Steuerung geben? „Barrierefrei“ heißt, dass (außer der passenden Leuchte) keine Zusatzhardware beim Benutzer vorausgesetzt wird, insbesondere kein Smartphone. D.h. mitgelieferte Fernbedienung für die optionale manuelle Steuerung, wie manche kleineren Hersteller dies erfreulicherweise machen. Wenn die Farbsteuerung ausschließlich über die automatische Zeitsteuerung erfolgt und Smartphone-Muffel von vornherein ausgeschlossen werden, wäre das für viele Anwender nutzlos.

        Zudem sollte es möglich sein, den zeitlichen Farbtemperaturverlauf selbst anzupassen, denn die Farbentwicklung des Tageslichts, die hier nachgeahmt werden soll, hängt abgesehen vom Wetter bereits stark davon ab, in welche Richtung die Fenster weisen. „Warmes“ Abendlicht hat man z.B. nur im Westfenster, und auch nur bei Sonnenschein.

        • Kleine Korrektur zu meinem eigenen Kommentar: Die LED hat nicht 60%, sondern 90% der Melanopsin-Wirkung des Planckspektrums, aber immer noch sehr wenig. Wobei ich die Rechnung anhand einer anderen „LEDARE“ mit gemessenem Ra=93 gemacht hatte. Der Blaupeak ist aber bei allen ähnlich.

  3. Hier bauen sie gerade eine Einkaufspassage um. Bei der Gelegenheit wurde die komplette Decke mit LEDs bestückt. Aber was für welche! So dermaßen grell und kalt, dass sich für mich kein Einkaufsvergnügen einstellt. Da waren ja sogar die vorher installierten Leuchtstoffröhren wärmer in der Lichtfarbe.

    • Wo befindet sich „hier“ (sprich, welche Stadt)? Wird dort dynamisches oder statisches Licht installiert? Wenn die Planer sich nicht vollkommen in ihrem Elfenbeimturm verschanzt haben und die Geschäftsbetreiber auch nur ein marginales Mitspracherecht hatten, dann wird die Beleuchtung sicher auch unter dem Aspekt der Einkaufsatmosphäre diskutiert worden sein. Immerhin wird ja schon die geometrische Anordnung der Regale und der Waren in denselben exakt „ausgerechnet“ und sogar mit Duftstoffen (etwa in den Lebensmittelabteilungen) und gezielt gefärbter Spotbeleuchtung gearbeitet, um die Kunden zu möglichst vielen Einkäufen zu bewegen.

      Der örtliche Biomarkt (Bonn Endenich) hat z.B. auch tagweiße Beleuchtung (geschätzt 5000-6500 K), allerdings aus Leuchtstoffröhren. Ich habe nicht den Eindruck, dass der Markt schlecht läuft, und kaufe da selber auch gerne ein (aber nicht wegen des Lichts ;-)).

      Und schließlich ist eine Einkaufspassage natürlich eine andere lichttechnische Situation als ein Krankenhaus, ein Büro oder das traute Heim.

    • Ist aber sicher auch großteils Gewöhnungssache, nach 5 – 10 x Einkaufen fällt einem das nicht mehr auf.
      Mir ist dieser Blendeffekt anfangs auch aufgefallen, als einige örtliche Straßenlaternen auf LED umgerüstet wurden.

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