Tunable White – biologisch wirksame Beleuchtung – HCL
Tunable White
Tunable White bezieht sich auf die Eigenschaft der Leuchte, warmweiße und kaltweiße Lichtfarben erzeugen zu können. Diese beiden Farbtemperaturkreise können beispielsweise unabhängig voneinander gedimmt werden. Der Nutzer kann sich eine passende Lichtfarbe einstellen, die solange gleich bleibt, bis manuell nachgeregelt wird. Tunable White beinhaltet somit keine tageszeitlich abhängige Farbtemperatur. Wenn ein dynamisches Licht gewünscht ist, bedarf es einer Steuerung.
Biologisch wirksame Beleuchtung
Biologisch wirksame Beleuchtung ist in der DIN/TS 67600:2022 und im WELL Building Standard in der Kategorie Zirkadianes Licht beschrieben. Sie zielt darauf ab, dass das Schlafhormon Melatonin über den Vormittag vollständig unterdrückt wird und sich dadurch ein hoher Cortisol-Hormonspiegel einstellt. Wenn dass der Fall ist, ist der Mensch wach und leistungsfähig. Für einen klassischen Arbeitstag von 8:00 – 16:30 muss dafür über den Tag auf Kopfposition des Beobachters eine zylindrische, melanopisch bewertete, tageslichtäquivalente Beleuchtungsstärke von > 250 MEDI Lux (Melanopic Equivalent Daylight Intensity) vorhanden sein. Das lässt sich mit einem hohen Indirektanteil an Decken und zusätzlichen Wallwashern erreichen. Für eine biologisch wirksame Beleuchtung benötigt man weder Tuneable White-Leuchten noch eine zirkadiane Steuerung. Sehen wir uns die Anforderungen im Detail an. Die Kopfposition des Beobachters wird für sitzende Tätigkeit mit H=1,2m, für stehende Tätigkeit mit 1,6m angenommen.
„Zylindrisch“ bedeutet, dass vier vertikale Messflächen eingefügt werden: in Kopfposition nach vorne zum Bildschirm schauend, links, rechts und hinten. Praktischerweise lässt sich das in einem Lichtberechnungsprogramm mit einen Würfel von 30cm Kantenlänge darstellen. Die Lux Werte von vorne, hinten, links und rechts werden addiert und durch vier geteilt, so erhält man den Mittelwert, die „zylindrische“ Beleuchtungsstärke.
Jede Lichtquelle hat einen spezifischen melanopischen Wirkfaktor (Melanopic Ratio = MR). MR drückt die unterschiedliche Intensität innerhalb der visuellen menschlichen Empfindlichkeitskurve v λ und der Empfindlichkeitskurve der Melatonin Unterdrückung Smel λ im Spektrum der Lichtquelle aus.
„Tageslichtäquivalent“ bedeutet, dass der melanopische Wirkfaktor (MR) mit dem Tageslichtwirkfaktor von 0,906 multipliziert wurde. So erhält man den Melanopischen Tageslicht äquivalenten Wirkfaktor (Melanopic Daylight Equivalent Ratio = MDER). MDER ergibt sich aus MR x 0,906. MDER ist genau wie MR ein leuchtenspezifischer Wert. Dividiert man die geforderten 250 MEDI durch MDER erhält man die für eine Synchronisation der inneren Uhr notwendige zylindrische Beleuchtungsstärke. Beispiel: 250 / 0,833 = 300 lx.
In den XAL Leuchten Datenblättern ist der melanopische Wirkfaktor, abgekürzt mit MR, für melanopic ratio, als auch der tageslichtäquivalente melanopische Wirkfaktor, abgekürt mit MDER, für melanopic daylight equivalent ration, zu finden.
Schlussfolgerung
Für eine biologisch wirksame Beleuchtung sind weder eine Tunable White-Leuchte noch eine tageszeitlich abhängige Steuerung notwendig! Tunable White-Leuchten mit einer zirkadianen Steuerung bedarf es erst wenn die Arbeitsstätte länger als von 8:00 – 16:30 Uhr betrieben wird. In der DIN/TS 67600 finden sich exemplarische Lichtverläufe die im Winter eine Tageslänge von > 8h, im Sommer eine Tageslänge von < 14h empfehlen. Außerhalb dieser Zeiten soll das Beleuchtungsniveau und die Farbtemperatur deutlich abgesenkt werden. Dadurch wird die Bildung des Hormons Melatonin, welches für die Regeneration notwendig ist, nicht unterdrückt.
HCL - Human Centric Lighting
Unter Human Centric Lighting versteht man eine Beleuchtung, die visuelle, emotionale und biologische Bedürfnisse des Menschen in den Mittelpunkt stellt.
Die visuellen Mindestanforderungen für Menschen in Arbeitsstätten sind in der EN 12646-1 definiert. Darüber hinaus sind die biologischen Bedürfnisse in der DIN/TS 67600 beschrieben: tagsüber über mehrere Stunden > 250 MEDI Lux. Durch die Veränderung des Lichtes erfährt der Mensch Orientierung bezüglich der Tageszeit. Eine zirkadiane Lichtsteuerung ist somit sinnvoll. Eine individuelle Einstellung der Intensität und Farbtemperatur kann persönlichkeitsförderlich wirken. Arbeitsplatzbezogene Dimm-Schalter ermöglichen dies. Einige Anforderungen sind bereits durch die visuellen und biologischen Vorgaben definiert. Für die emotionalen Aspekte bedarf es des Fingerspitzengefühls des Lichtplaners. Beispiel für emotionale Licht Komponenten sind: Tageslicht Dynamik, höchste Farbwiedergabe, Vollspektrum LEDs, Double Dynamic Lighting (Intensität und Ausstrahlwinkel verändern sich), naturnahe Form der Lichtaustrittsfläche, großflächige hohe Beleuchtungsstärke auf Wand- und Deckenflächen und Lichtgestaltung gemäß der limbischen Gruppe.
Wesentliche Komponenten für die Erfüllung der emotionalen Bedürfnisse der Nutzer liefert die Farb- und Raumgestaltung. Wände und Decken mit dunklen Anstrichen absorbieren auftreffendes Licht und dämpfen das Wohlbefinden, Räume ohne Farben, die in Schwarz, Weiß und Grau gehalten sind, ebenso. Farben sprechen den Menschen emotional an und motivieren. Lange Sichtachsen vom Arbeitsplatz aus entspannen das Auge während der Sehaufgabe. Dies beugt Kurzsichtigkeit vor. Entspannende Ausblicke nach Außen auf Himmel und Bäume sind zu gewährleisten. Doch die Beleuchtungsplanung ist nicht im Stande wesentliche Fehler bei Farb- und Raumgestaltung zu beheben. In einem solchen Fall sollte der Lichtplaner darauf hinweisen, dass die Beleuchtungsanlage unter diesen Voraussetzungen die emotionalen Bedürfnisse nicht erfüllen kann.
Zusammenfassung
Tunable White-Leuchten sind von sich aus weder biologisch wirksam noch HCL. Für biologisch wirksame Beleuchtung benötigt man hohe melanopische, tageslichtäquivalente Beleuchtungsstärken. Das wird durch eine dahin abgestimmte Lichtplanung erreicht und kann sogar mit einer Lichtfarbe realisiert werden. Tunable White-Leuchten mit einer zirkadianen Steuerung und hohen melanopischen Beleuchtungsstärken erfüllen die biologischen Anforderungen für lange Büroarbeitszeiten. HCL Lichtplanungen erfordern die Erfüllung von visuellen, emotionalen und biologischen Bedürfnissen. Tunable White-Leuchten mit einer zirkadianen Steuerung und zusätzliche Maßnahmen zur Erfüllung der emotionalen Bedürfnisse sind dafür notwendig.