Licht für Gesundheit

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Tageslicht und Ergonomie – Oberlichter


Autor

Ahmet und Gisela Cakir

Kurzfassung

Dieser Beitrag stellt eine Kurzfassung des Projektberichts „Licht und Ergonomie“ im Rahmen des Projekts Tageslicht nutzen dar. Der vollständige Bericht ist als pdf-Datei verfügbar. Der Teilbericht zur Nutzung des Tageslichts in der Architektur von Prof. V. Schultz erhalten Sie hier und der Teilbericht zur Tageslichttechnik allgemein (Martin Kischkoweit-Lopin und Tim Stapelfeld) wird in Kürze erscheinen.
In diesem Artikel werden medizinische Erkenntnisse über den Einfluss des Lichts auf den Menschen sowie Beiträge der Tageslichtbeleuchtung zur Sehleistung behandelt. Es wird gezeigt, warum die Tageslichtbeleuchtung mit Oberlichtern i.d.R. künstlicher Beleuchtung auch hinsichtlich der Sehleistung weit überlegen ist. Hinzu kommt, dass das natürliche Licht durch seine Dynamik eine im wahrsten Sinne des Wortes vitale Funktion für den Menschen spielt.

Im Rahmen des Projektes „Tageslicht“ wurde bewiesen, dass die Gesundheit über das früher bekannte und vorstellbare Maß hinaus vom Licht beeinflusst wird. Es wurde aber auch gezeigt, dass viele Probleme, die man mit der künstlichen Beleuchtung assoziiert, eigentlich durch einen Mangel an Tageslicht verursacht werden.

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Beitrag

Hell ist nur der lichte Tag

Die Ergonomie weist zum einen direkte Bezüge zu Licht und Beleuchtung auf und zum anderen mittelbare über das Sehen. Der direkte Bezug besteht zum Beispiel darin, dass das zum Arbeiten benötigte Licht auch unangenehme Nebenwirkungen wie Blendung oder Wärmestrahlung mit sich bringen kann, die beseitigt oder zumindest begrenzt werden müssen. Der mittelbare Bezug über das Sehen lässt sich z.B. damit erklären, dass bestimmte Aufgaben nur bei geeignetem Licht erfüllt werden können. Auch lassen sich beispielsweise bestimmte Arbeitsunfälle auf mangelhafte Beleuchtung zurückführen.
Bei einer ganzheitlichen Betrachtungsweise der ergonomisch relevanten Aspekte der Arbeit werden vier Grundfaktoren in gegenseitiger Abhängigkeit behandelt. Vorbild für diese Grundfaktoren ist das magische Viereck, das in der Wirtschaftspolitik gebräuchlich ist. Diese Faktoren sind:

  • Menschliche Leistungsfähigkeit
  • Zuverlässigkeit
  • Arbeitssicherheit
  • Wirtschaftlichkeit

Magic_Diamond

In allen vier Punkten lässt sich ein Einfluss der Beleuchtung nachweisen, positiv oder negativ.


Medizinische Lichtblicke

In den letzten Jahren haben sich Humanbiologie, Allgemeinmedizin und Psychologie zunehmend mit den Auswirkungen von Licht auf den Menschen befasst. Auf Grund der Wechselwirkungen zwischen dem Arbeits- und Privatleben werden diese Bereiche gemeinsam in der Ergonomie betrachtet.

Im Rahmen des Projektes „Tageslicht“ wird bewiesen, dass die Gesundheit über das früher bekannte und vorstellbare Maß hinaus vom Licht beeinflusst wird.

So ist künstliche Beleuchtung von Arbeitsstätten eine der wichtigsten Ursachen des so genannten Sick Building Syndroms, während die natürliche Beleuchtung die Gesundheit auch dann positiv beeinflusst, wenn sie bei falscher Planung auftretende unübersehbare Störungen wie Wärmeeintritt oder Blendung verursacht. Menschen, die unter ungünstigen Lichtverhältnissen arbeiten, fühlen sich demnach eher ermüdet, haben mehr Kopfschmerzen oder leiden häufiger unter Konzentrationsschwäche. Je weiter der Arbeitsplatz im Rauminnern und damit von Seitenfenstern entfernt liegt, desto stärker fallen die Beschwerden aus.

Winterdepressionen entstehen ebenso infolge Lichtmangels. Die Erkrankung ist keine Ausnahmeerscheinung. Betroffen sind schätzungsweise etwa ein Viertel der Bevölkerung Mittel- und Nordeuropas. Winterdepressionen lassen sich erfolgreich mit natürlichem Licht therapieren. Daher kann man auch im Umkehrschluss davon ausgehen, dass unterbliebene positive Auswirkungen des natürlichen Lichts auf den menschlichen Körper zu Erkrankungen führen können. Die Historie der Rachitis und ihre Abhängigkeit vom Licht ist ein weiteres Beispiel.

Derzeit wird darüber hinaus die Wirkung auf die Entstehung von Brust-, Dickdarm- und Prostatakrebs diskutiert, bei denen eine geographische Abhängigkeit festgestellt wurde. So ist beispielsweise nachgewiesen worden, dass die Überlebensrate bei Brustkrebs dort höher ist, wo mehr Sonnenlicht auf den Menschen einwirkt.

Eine zweite Auswirkung betrifft die Melatoninproduktion des Körpers, die durch Lichteinwirkung beeinflusst wird. Das Hormon Melatonin steuert den Wach-Schlaf-Rhythmus. Künstliche Beleuchtung kann die natürliche Melatoninproduktion behindern, wenn sie in den Dunkelstunden genutzt wird. Dieser Effekt wiederum bewirkt eine Minderung der Östrogenproduktion bei Frauen, was eine Erhöhung des Brustkrebsrisikos nach sich zieht.

Diesbezügliche Wirkungen des Lichts stehen derzeit im Mittelpunkt des Interesses in der (Arbeits-)Medizin. Die noch vor wenigen Jahrzehnten von Arbeitsmedizinern vertretene Ansicht, dass der Ausschluss von Tageslicht keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit haben könne, wird heute ebenso wenig Gehör finden, wie die Behauptung, man könne mit künstlichen Lichtquellen tageslichtähnliche Situationen schaffen. Vielmehr ist damit zu rechnen, dass die medizinische Forschung noch weitere Erkenntnisse über die positive Wirkung des natürlichen Lichts zu Tage fördern wird.


Tageslicht verbessert die Sehleistung

Die Sehleistung ist eine nicht hinreichend genau festgelegte Größe. In der Lichttechnik wird darunter in der Regel das Erkennen von Formen bzw. Kontrasten verstanden. Die hierzu nötigen Leistungen des visuellen Systems sind u.a. Sehschärfe, Unterschiedsempfindlichkeit, Formempfindlichkeit, Wahrnehmungsgeschwindigkeit und die Anpassungsgeschwindigkeit des Auges an die Entfernung. Dabei hängen die Leistungen des Auges in erheblichem Maße von dem Leuchtdichtenniveau ab, das wiederum durch die „Intensität“ der Beleuchtung auf das Sehobjekt bestimmt wird. Daher beruhen die meisten lichttechnischen Vorgaben – so auch die Bestimmungen der Normen – auf der Beleuchtungsstärke. Dieses Vorgehen hat mehrere Nachteile:

  • Die Beleuchtungsstärke als integrale Größe bestimmt die Leuchtdichte des beleuchteten Objektes nur dann, wenn dieses eben und vollkommen matt ist. Dies ist aber nicht der Normalfall in der Arbeits- und Lebensumwelt. Wenn ein Sehobjekt keine matte Oberfläche aufweist, kann das Licht aus einer bestimmten Richtung die Wirkung des Lichts aus einer anderen mindern oder sogar zunichte machen.
  • Für die Berechnung der Beleuchtungsstärke ist es unerheblich, ob das Licht aus einer großen Fläche mit einer relativ geringen Leuchtdichte (z.B. Oberlichtöffnung) einfällt oder aus einer kleinen mit entsprechend hoher Leuchtdichte (z.B. künstliche Beleuchtung mit energieeffizienten modernen Lampen). Nicht so für den Sehvorgang: Die Gefahr einer Direkt- oder einer Reflexblendung auf beleuchteten Objekten ist bei kleinen Lichtquellen hoher Leuchtdichte ungleich größer.

  • Was unter dem Begriff Sehleistung gefasst wird, umfasst z.B. nicht das Farberkennen bzw. das Formenerkennen von körperlichen Objekten. Daher beruht die Erhöhung der Lichtausbeute moderner Energiesparlampen auf einem physikalischen Kunstgriff. Der Effekt wird zu einem erheblichen Teil mit einer Verschlechterung der Farbwiedergabe erkauft.

Was als Sehleistung bezeichnet wird, stellt somit die Unterstützung einiger elementarer Funktionen des Auges dar, die teilweise zu Lasten wichtiger Funktionen wie z.B. Farberkennen geht. Will man eine Tageslicht- mit einer Kunstlichtinstallation üblicher Art vergleichen, muss man allein wegen der Berücksichtigung der Farbwidergabe-Eigenschaften die Kosten für das Kunstlicht etwa um 60 Prozent höher ansetzen. Und wenn man Oberlichter mit künstlicher Beleuchtung im Sinne der gesamten Leistungsfähigkeit des Auges einschließlich dem Erkennen von Formen und der Reflexblendung vergleicht, kann man in etwa ein Lux künstliches Licht mit zwei Lux Tageslicht gleichsetzen. Überschlägig gerechnet, erreicht man also die gleiche Sehleistung mit der Hälfte der Beleuchtungsstärke. Wenn man noch dazu berücksichtigt, dass Licht immer mit einer selten erwünschten Beigabe von Wärmestrahlung verbunden ist, die bei Tageslicht pro Lux wesentlich geringer ausfällt (ca. ein Drittel), wird die Überlegenheit des Tageslichts noch deutlicher.


Das bedeutet, dass eine Beleuchtung mit Oberlichtern allein schon auf Grund der Sehleistung einer üblichen künstlichen Beleuchtung überlegen ist.


Dynamik des Tageslichts

Im Rahmen der Entstehung von Großraumbüros in den 70-er Jahren wurde bereits die Konstanz der Umgebungsbedingungen diskutiert. Der Mensch sollte ungestört von widrigen Umständen seiner Arbeit nachgehen können. Aus diesem Grund wurde nicht nur eine wohl temperierte Umgebung geschaffen, sondern auch eine ständig gleich beleuchtete. Ziel war letztlich die Erhöhung der Arbeitsleistung. Bei genauerem Hinsehen stellte man allerdings fest, das die gleichen Mittel, die Experten für die Rationalisierung der Arbeit einsetzten, auch bei der Hühnerzucht angewendet wurden. Selbst eine fundierte und viel zitierte Publikation des Direktors des Instituts für Augenheilkunde der Universität von London, Weston, konnte zunächst daran nicht viel ändern. Weston schrieb 1954 übersetzt: „Unterschiedliche Helligkeitsverteilungen, unterschiedliche Helligkeitsniveaus gelten als ermüdend und einschläfernd. Um dies zu vermeiden, unterdrückt man visuell stimulierende Veränderungen in der Umgebung. Aber Veränderung ist sogar mehr als die Würze des Lebens, sie ist die unverzichtbare Bedingung bewussten Lebens.“

Diese Veränderung der visuellen Umwelt liefert das Tageslicht ohne weiteres Zutun. Während man früher erfolglos versucht hat, die Dynamik des Tageslichts möglichst vollkommen zu beseitigen, versucht man heute, diese sogar künstlich nachzuvollziehen. Vor diesem Hintergrund noch einmal Weston: „Befürworter des in Mode gekommenen Helligkeits-Engineering haben empfohlen, dass ideale visuelle Bedingungen dann herrschen, wenn eine gleichförmige Helligkeit im Gesichtsfeld hergestellt wird. Es gibt nichts in der Physiologie, was diese Vorstellung unterstützt. (…) Es gibt eine inhärente Eigenschaft der modernen künstlichen Beleuchtung, die nicht anstrebenswert ist. Das ist ihre Konstanz – eine viel gelobte Eigenschaft, von der behauptet wird, sie begründe die Überlegenheit der künstlichen Beleuchtung gegenüber der wechselhaften natürlichen Beleuchtung. Jedoch, auch wenn Konstanthaltung von Bedingungen für einige kritische Sehaufgaben anstrebenswert ist, Konstanz ist eine nervtötende und abstumpfende Eigenschaft der künstlichen Beleuchtung.

Diese Zeilen stammen aus einer der am häufigsten zitierten Publikationen auf dem Gebiet der Lichttechnik. Ihre Botschaft wurde aber für ein halbes Jahrhundert überhört.


© 2001 Dipl.-Ing. Gisela Çakir

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[…] A.Cakir, G. Cakir: Tageslicht und Ergonomie, ERGONOMIC Institut, 2001 […]

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