Human Centric Lighting (HCL)

Human Centric Lighting (HCL) ist ein Beleuchtungskonzept, das Licht in Innenräumen nicht nur für das Sehen plant, sondern auch für seine nicht-visuellen Wirkungen, vor allem auf die innere Uhr. Für uns bei Mitochondriak® ist HCL der Versuch, den Tageslauf der Sonne ins Haus zu holen: eine richtige Idee, deren Original draußen scheint.

Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) nennt das Prinzip integrative lighting, also Beleuchtung, die visuelle und nicht-visuelle Wirkungen verbindet. [Quelle] Ihr Positionspapier dazu trägt den Untertitel Recommending Proper Light at the Proper Time. [Quelle] Das richtige Licht zur richtigen Zeit: Auf genau diesem Prinzip beruht auch die Philosophie von Mitochondriak®.

Nötig wird HCL, weil wir die Sonne gegen die Zimmerdecke getauscht haben. In einer großen US-Erhebung mit 9.386 Befragten verbrachten Menschen im Mittel 87 % ihrer Zeit in Gebäuden und weitere 6 % in Fahrzeugen. [Quelle] Die gängigen Beleuchtungsnormen halten das Licht dort typischerweise mindestens eine Größenordnung unter dem Tageslicht im Freien. [Quelle] Statt eines hellen Tages und einer dunklen Nacht leben viele Menschen so in einem langen, schwachen Kunstlicht-Tag.

Was bedeutet Human Centric Lighting genau?

HCL ist kein Lampentyp, sondern ein Planungskonzept: Licht soll zur richtigen Tageszeit in der richtigen Menge und Farbe an Ihrem Auge ankommen. Der Elektroindustrie-Verband ZVEI beschrieb es 2016 so: Licht wirkt immer visuell, emotional und biologisch, und HCL plant diese Wirkungen ganzheitlich; Tageslicht wird einbezogen, soweit die Architektur es erlaubt. [Quelle] Der CIE-Fachbegriff integrative lighting gilt nur für Menschen und schließt Lichttherapie aus. [Quelle]

Eine Tunable-White-Leuchte ohne Tagesplan ist wie ein Wecker, dessen Uhrzeit niemand eingestellt hat: Das Werkzeug ist da, das Signal kommt zur falschen Zeit. Die Lichtbranche plant HCL mit Leuchten und bezieht Tageslicht ein, wo es geht; wir beginnen beim Tageslicht.

Wie wirkt Licht über das Auge auf Ihre innere Uhr?

Über Netzhautzellen mit dem Lichtpigment Melanopsin, die der Zentraluhr im Gehirn die Helligkeit melden; am empfindlichsten sind sie für Blau um 480 nm. Diese Ganglienzellen erzeugen kein Bild, Stäbchen und Zapfen speisen zusätzlich in sie ein. Um die menschliche Uhr zu stellen, braucht es viel Licht über längere Zeit: mehrere Hundert Lux für mehr als 30 Minuten, schreiben Russell Foster und Kollegen (University of Oxford). [Quelle]

Das Signal läuft zum Nucleus suprachiasmaticus (SCN), der Zentraluhr im Hypothalamus, und von dort bis zur Zirbeldrüse, die in der Dunkelheit Melatonin bildet. Dabei zählt der Zeitpunkt: In den ersten 2 Stunden nach dem Aufwachen stellt Licht die Uhr am stärksten vor, zwischen Sonnenuntergang und Schlaf schiebt es sie am stärksten nach hinten. [Quelle]

Jaroslav Lachký, Gründer von Mitochondriak®, formuliert es so: „Das Auge ist keine Kamera. Das Sehen ist erst die sekundäre Aufgabe der Augen. Unser Auge ist in erster Linie ein ‚Sensor‘, der die nicht-visuelle Seite steuert, auch über Melanopsin, und damit unseren zirkadianen Rhythmus und mit ihm den gesamten Stoffwechsel.“ Die innere Uhr bestimmt mit, wann Ihre Mitochondrien Elektronen aus der Nahrung verarbeiten und ATP bilden (mehr im Eintrag Zirkadianer Rhythmus). Ihre Zellen lesen kein Zifferblatt, sie lesen Licht.

Welche Normen und Richtwerte stehen hinter HCL?

DIN/TS 67600 plant mit 250 lx melanopischer Tageslichtbeleuchtungsstärke, DIN 5031-100 und CIE S 026 liefern die Messgrößen; bindend für Arbeitsstätten bleibt die ASR A3.4. Die DIN/TS 67600:2022-08 ergänzt die Sehanforderungen der DIN EN 12464-1 und der ASR A3.4 um nicht-visuelle Kriterien, etwa tageszeitabhängige Verläufe für dynamische Anlagen. Ihr Ausgangspunkt könnte von uns stammen: Menschen entfernten sich zunehmend vom natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus, die Helligkeit des Tages und die Dunkelheit der Nacht spielten für viele eine immer geringere Rolle. [Quelle]

Ein internationaler Expertenkonsens um Timothy Brown (University of Manchester) fasst den Tagesrhythmus in Zahlen, gemessen senkrecht am Auge: [Quelle]

Bemerkenswert ist der Zusatz der Experten: Wo vorhanden, soll zuerst Tageslicht den Tageswert liefern. [Quelle] Und weil nicht-visuelle Wirkungen rund um die Uhr bestehen, zählen laut der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) auch die Zeit vor und nach der Arbeit und die Freizeit. [Quelle] Mehr dazu im Eintrag Melanopische EDI.

Was übersieht HCL aus Sicht Ihrer Mitochondrien?

Vor allem das Infrarot: HCL rechnet mit der Netzhaut und dort vor allem mit Melanopsin, doch Licht erreicht Ihre Mitochondrien auch in Haut und Gewebe. Worüber in der Lichtplanung kaum gesprochen wird: CIE S 026 gilt ausdrücklich nur für sichtbare Strahlung von 380 bis 780 nm und nur für die Lichtaufnahme der Netzhaut. [Quelle] Infrarot beginnt erst bei 780 nm und macht rund die Hälfte der Sonnenstrahlung aus, die den Erdboden erreicht. [Quelle] Nahes Infrarot dringt tief ein: Glen Jeffery und sein Team (UCL Institute of Ophthalmology) maßen Infrarot aus dem Sonnenlicht sogar hinter dem menschlichen Brustkorb. [Quelle] In den Mitochondrien nimmt die Cytochrom-c-Oxidase (CCO) rotes und nahinfrarotes Licht auf.

Typisches LED-Licht hat dagegen einen starken Blauanteil um 420 bis 450 nm und einen zweiten, gelben Gipfel, der oberhalb von 650 nm rasch abfällt. Sonnenlicht reicht von etwa 300 bis 2.500 nm, die klassische Glühlampe hat einen ähnlichen Spektralbereich. Für Barrett und Jeffery ist das mehr als Optik: Mitochondrien seien lichtempfindlich, das in LEDs dominierende Blau bremse ihre Atmung, tiefes Rot und Infrarot zwischen 670 und 900 nm steigere sie, gerade im Alter. [Quelle]

Dun-Xian Tan und Russel Reiter (UT Health San Antonio) beschreiben Melatonin als Boten der Dunkelheit und zugleich als Teilnehmer an den Zellwirkungen des Nahinfrarots im Sonnenlicht: Zellen außerhalb der Zirbeldrüse könnten weit mehr davon bilden als die Zirbeldrüse selbst. [Quelle]

Jaroslav Lachký bringt es auf ein Bild: „Melanopsin ist ein sehr lautes Instrument, aber nicht das ganze Orchester.“ Und: „Die Biologie liest das Verhältnis, nicht nur einen einzigen Gipfel.“ Eine Lichtplanung, die nur den melanopischen Anteil zählt, hört die Trompete und überhört Geigen und Kontrabass. Genau das meinen wir mit „Mitochondrien zuerst“.

Sonne, LED, Glühlampe, Rot: Welches Licht passt zu welcher Tageszeit?

Tagsüber die Sonne, drinnen ergänzend ein kontinuierliches Spektrum, abends wenig warmes oder rotes Licht, nachts keines. So ordnen wir die Lichtquellen des Alltags ein (Spektralangaben für Sonne, LED und Glühlampe nach Barrett und Jeffery): [Quelle]

Wie viel das Spektrum ausmacht, berechnete ein Team um Emiliano Terán (Autonome Universität Sinaloa) für 52 Haushaltslampen: Die geschätzte Melatoninunterdrückung lag im Median bei 12,3 % für kaltweiße LEDs, bei 3,6 % für warmweiße LEDs und bei 1,5 % für klassische Glühlampen. [Quelle] Auch das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) sieht in abends genutzten Wohnräumen Vorteile für Licht mit weniger Blau. [Quelle] Und dann ist da das Zeitmuster: Einfache oder unpassend gedimmte LEDs flimmern oft, auch wenn Sie es nicht sehen (mehr im Eintrag Flimmern). Die Sonne flimmert nicht.

Was zeigen Studien über Licht im Tagesverlauf?

Die Forschung bestätigt das Grundprinzip: Der helle Tag stellt die innere Uhr, schon gewöhnliches Raumlicht am Abend verschiebt sie, und das Spektrum am Arbeitsplatz zählt.

Die Studien arbeiteten mit natürlichem Licht oder eigenen Lichtquellen; sie beschreiben die Forschung, nicht die Anwendung unserer Produkte.

Im Londoner Büro änderten die Glühlampen die Luxzahl kaum, das Farbkontrastsehen aber deutlich; Barrett und Jeffery führen das auf die Mitochondrien der Netzhaut zurück, deren Funktion LED-Licht ohne längere Wellenlängen bremse. [Quelle]

Kann HCL die Sonne ersetzen?

Nein: HCL kann Tageslicht ergänzen, wo es fehlt, aber weder die Helligkeit noch das volle Spektrum der Sonne ins Haus bringen. Jaroslav Lachký beschreibt, wie unser Licht eigentlich aussehen sollte: „Das Licht, in dem wir tagsüber leben, sollte normalerweise alle Farben des Regenbogens enthalten, UV und Infrarot, viele Lux ohne Flimmern und abends nur DUNKELHEIT.“ [Quelle] Keine Raumleuchte liefert dieses Paket so vollständig wie die Sonne.

Für uns ist Licht Nahrung für Ihre Zellen und HCL ein Nahrungsergänzungsmittel: sinnvoll, wo die natürliche Quelle fehlt, etwa tief im Gebäudeinneren, aber zweite Wahl nach dem Original. Deshalb beginnt unser Human Centric Lighting draußen und endet abends im Dunkeln.

So setzen Mitochondriaks das um

Unser Human Centric Lighting braucht keine App: morgens Sonne, tagsüber Fenster und Glühlampe, abends Rot, nachts Dunkelheit.

• Morgens raus: In den ersten 30 Minuten nach dem Aufstehen 10 bis 20 Minuten ins Freie, ohne Sonnenbrille, aber nie direkt in die Sonne schauen (Licht und Dunkelheit als Zeitgeber).
• Tagsüber ans Licht: Schreibtisch ans Fenster, den Blick immer wieder hinaus, Pausen und Bewegung draußen statt im LED-Fitnessstudio.
• Drinnen das Spektrum ergänzen: Wo LEDs dominieren, ergänzt eine klassische Glühlampe tagsüber das Infrarot, das dem LED-Licht fehlt, als Zusatz- und nicht als Hauptlicht (Glühlampe im Homeoffice).
• Abends Rot statt Weiß: Nach Sonnenuntergang das Deckenlicht aus, rote Lampen (E27, E14, GU10) sparsam und indirekt einsetzen, nicht direkt ins Auge; vor Bildschirmen eine Brille mit roten Gläsern (Blaulichtfilter-Brillen am Abend). Der Nachtmodus ist nur eine Teillösung.
• Nachts dunkel: Schlafzimmer verdunkeln, Standby-LEDs abdecken, für den Weg ins Bad ein schwaches rotes Orientierungslicht statt der Deckenlampe.

Mitochondriak®-Produkte sind keine Medizinprodukte (Hinweis zum Charakter unserer Produkte).

Verwandte Begriffe

• Zirkadianer Rhythmus – die innere Uhr, die HCL stellen will.
• Melanopsin – Lichtsensor der Netzhaut, am empfindlichsten um 480 nm.
• Melanopische EDI – die Messgröße hinter dem HCL-Zielwert von 250 lx.
• Lux (Beleuchtungsstärke) – die Einheit des Sehens, blind für Infrarot.
• Melatonin – das Nachtsignal, das schon Raumlicht verschiebt.
• Blaues Licht – der Teil des Spektrums, der die innere Uhr am stärksten stellt.
• ALAN (Artificial Light at Night) – künstliches Licht in der biologischen Nacht.
• Nahinfrarotlicht (NIR) – unsichtbar ab 780 nm, in HCL-Normen nicht erfasst.
• Cytochrom-c-Oxidase (CCO) – nimmt in den Mitochondrien Rot und Nahinfrarot auf.
• Mitochondrien – die Kraftwerke der Zelle, unser Blickwinkel auf Licht.
• Flimmern (Flicker) – ungewollte Helligkeitsschwankung vieler LEDs.

Häufige Fragen zu Human Centric Lighting

Was bedeutet „HCL“ auf einer Leuchte?

Meist nur, dass sich Helligkeit und Lichtfarbe steuern lassen; Human Centric Lighting entsteht erst durch Planung und Nutzung. Ob eine Leuchte dem Prinzip dient, entscheidet, wie viel Licht zu welcher Tageszeit an Ihrem Auge ankommt: tagsüber viel, abends wenig und warm, nachts keines.

Braucht man für HCL smarte Lampen?

Nein. Sonne am Tag, abends wenig warmes oder rotes Licht und nachts Dunkelheit erfüllen das Prinzip ohne jede App. Steuerbare Leuchten können in fensterarmen Räumen helfen, vor allem wenn sie die Helligkeit über den Tag anpassen und nicht nur die Lichtfarbe. Wichtiger bleibt, morgens hinauszugehen und abends das Deckenlicht auszuschalten.

Was ist der Unterschied zwischen HCL und Tunable White?

Tunable White verstellt die Lichtfarbe, HCL plant dazu die Helligkeit am Auge, den Zeitpunkt und das Tageslicht. Eine Tunable-White-Leuchte ist ein Werkzeug, und richtig genutzt macht es einen Unterschied: In der Auswertung von 52 Lampen sank die geschätzte Melatoninunterdrückung steuerbarer LEDs von 10 % bei kaltweißer auf 0,1 % bei sehr warmer Einstellung. Infrarot liefert aber auch sie nicht.

Ist eine Tageslichtlampe Human Centric Lighting?

Nein. Die CIE schließt Beleuchtung, die vorrangig therapeutischen Zwecken dient, ausdrücklich aus. Eine Tageslichtlampe ist für eine gezielte, zeitlich begrenzte Anwendung gedacht, HCL plant dagegen die Raumbeleuchtung über den ganzen Tag. Wenn Sie eine Lichttherapie erwägen, besprechen Sie das bitte mit Ihrer Ärztin oder Ihrem Arzt.

Welche Norm gilt für HCL in Deutschland?

Für die Planung die DIN/TS 67600:2022-08 mit einem Zielwert von 250 lx melanopischer Tageslichtbeleuchtungsstärke, für die Messgrößen DIN 5031-100. Bindend sind für Arbeitsstätten in Deutschland die visuellen Anforderungen der ASR A3.4; die HCL-Kriterien sind Empfehlungen.

Warum fehlt in HCL-Konzepten das Infrarot?

Weil HCL Licht über die Netzhaut bewertet und die zugrunde liegende Norm CIE S 026 nur 380 bis 780 nm erfasst. Infrarot beginnt erst bei 780 nm, und typische LEDs strahlen über 700 nm kaum noch. Die Sonne liefert dagegen rund die Hälfte ihrer Strahlung am Erdboden als Infrarot. Deshalb ergänzen Mitochondriaks drinnen tagsüber mit einer Glühlampe.

Welches Licht ist abends am besten?

Wenig Licht, warm oder rot, tief und indirekt, und zum Schlafen Dunkelheit. Der internationale Expertenkonsens empfiehlt ab 3 Stunden vor dem Schlafen höchstens 10 lx melanopische EDI am Auge. Rotes Licht um 630 nm trägt zur melanopischen EDI kaum bei, weil Melanopsin im Blau am empfindlichsten ist (mehr im Eintrag Melanopische EDI). Schalten Sie das Deckenlicht aus und setzen Sie rote Lampen sparsam ein, nicht direkt im Blickfeld.

Was Sie sich merken sollten

• Human Centric Lighting plant Licht für das Sehen und die innere Uhr; die DIN/TS 67600 zielt tagsüber auf 250 lx melanopische Tageslichtbeleuchtungsstärke.
• Das Prinzip ist unseres: das richtige Licht zur richtigen Zeit, hell am Tag, wenig am Abend, dunkel in der Nacht.
• HCL misst mit der Netzhaut zwischen 380 und 780 nm; das Infrarot der Sonne bleibt außen vor, und LED-Licht enthält davon praktisch nichts.
• Mitochondriaks setzen HCL ohne App um: Sonne zuerst, drinnen die Glühlampe als Ergänzung, abends Rot, nachts Dunkelheit.

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