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Wie circadian wirksam ist mein Licht?

 

Seit letztes Jahr kann man die circadiane Wirkung von einem Licht mit dem simulierten Tageslicht vergleichen. Damit man sich nichts Neues merken muss, wird Lux in Lux umgerechnet, allerdings in melanopische. Zum Schreiben muss man den Word-Formeleditor verwenden. Wer das nicht kann, hat fortan keine Ahnung von Licht. Vom melanopischen.

Die Umrechnung von Lux (visuell) in M-EDI (Melanopic Equivalent Daylight Illuminance) erfolgt auf der Basis der Farbtemperatur. Eine Lampe mit 2700K (Glühlampe, LED) ergibt etwas unter 50 melanopische Lux. Die Kurven zeigen für 4 LEDs das Ergebnis der Umrechnung. Das bedeutet, dass 100 lx von der jeweiligen Lampe erzeugt dem Skalenwert entsprechend viel circadiane Wirkung zeigt. So wirkt L. 1 bei 4000K wie 75 lx Tageslichtäquivalent.

Wenn man 100 lx (visuell) auf einem Blatt Papier sieht, weiß man wie hell es etwa ist (25,477 cd/m2). Was sieht man aber, wenn man die 75 melanopische Lux auf das Blatt schickt? Dasselbe. Die melanopischen Lux wirken nur, wenn sie ins Auge gehen. Etwas problematisch?

Seit Prometheus gucken sich die Menschen beleuchtete Objekte an bzw. sie beleuchten Objekte, die sie sehen wollen. Auf die Idee, das Auge zu beleuchten, um die circadianen Rhythmen des Menschen zu ändern, ist man viel später gekommen. Bis dato galt Licht direkt von der Lampe zum Auge als Blendung. Mal sehen, wie viele Menschen es schaffen, noch in diesem Jahrzehnt den Sinn der Sache zu verstehen.

Wenn Sie also der Wissenschaft folgend über 250 lx M-EDI an Ihrem Arbeitsplatz haben, fühlen Sie sich frischer und wohler. Aber nur am Vormittag. Wenn dasselbe nachts kommt, können Sie anschließend nicht mehr schlafen. Theoretisch! Also die Lampe runterregeln auf 2500K (schön rötlich). Irgendwie kommt mir das bekannt vor.

Gesundes Licht kann der Mensch nur im Sitzen empfangen

 

Gestern hatte ich über einen wichtigen Artikel berichtet, der demnächst erscheint. Hier sei nur eine der Anforderungen angeführt:

  • mindestens 250 lx "melanopic EDI" am Auge vertikal in 1,2 m Höhe

Warum eigentlich in 1,2 m Höhe? Bei mir befindet sich etwa dort die Brust - kurz darüber - und der Bauchnabel - kurz darunter. Aber 1,2 m Höhe? Des Rätsels Lösung liefert die Ergonomie. In (etwa) 1,2 m Höhe befinden sich die Augen einer "kleinen" Frau, wenn sie nicht zusammengesackt an dem Tisch sitzt. Die Augen des "großen" Mannes befinden sich 15 cm höher bei 135 cm. Die Beleuchtung soll exakt ins Auge gehen, d.h. horizontal einfallen. Mathematisch korrekt ist aber der Begriff Vertikalbeleuchtungsstärke. Dass dies eher zu Problemen führen kann, hatte ich hier dargelegt. Heute geht es aber um die Praxis.

Die Ergonomie hat durch einen Jahrzehnte währenden Kampf geschafft, dass immer weniger Leute sitzend arbeiten. Sitzen macht nämlich krank. So befinden sich die Augen des "großen" Mannes in 173,5 cm Höhe. Das sind mehr als 50 cm über 1,2 m. Da unsere Arbeitsräume eine Höhe von 2,50 m aufweisen dürfen, befinden sich die Leuchten nur 76,5 cm über den Augen. Da müssen sie aber bündig eingebaut sein. Wenn Aufbauleuchten verwendet werden, sind sie nur 65 cm über den Augen gelagert. Bei 2-Komponentenbeleuchtung, die ansonsten als "gesund" gilt, ist der Abstand zwischen Auge und Leuchte eher Glückssache. Bei Stehleuchten muss man zuweilen einen Kopfschutz vorsehen (kein Scherz).

Was man auch alles tun mag, Beleuchtung für Arbeitsplätze wird, seit es Normen gibt, auf die sog. Horizontalbeleuchtungsstärke geplant. So gibt es bei mehr als 40 Millionen Arbeitsplätzen keine 100.000, die man bewusst für andere Lichteinfallsrichtungen geplant haben könnte (so z.B. Regallager). Arbeitsräume werden fast ausschließlich von der Decke beleuchtet.

Und der Lichtplaner, der da eine Vertikalbeleuchtungsstärke von "melanopisch" >250 lx erzeugen kann, wird Kandidat für den Nobelpreis für Physik. Bzw. der Nachweis, dass er das könnte, könnte den Anlass für die Abschaffung des Preises geben.

Für alle, denen theoretische Überlegungen ein Graus sind, habe ich als Hilfe ein reales Bild aus einem realen Büro beigefügt. Nur die Gesichter gehören nicht zu den Personen. Datenschutz. Woher kommen waagrechte Lichtstrahlen, die in die Augen der drei gehen?

Ergo: Wer gesundes Licht empfangen will, muss sitzen. Gesund ist das aber nicht.

Tipp: Gehen Sie mittags etwa 10 Minuten draußen spazieren. Dann haben Sie genug melanopisches Licht und frische Luft dazu.

Minimale melanopische Beleuchtungsstärke für Jedermann

Demnächst erscheint ein Artikel, der es in sich hat. Die Autoren gehören zur Weltspitze der Chronobiologie. Sie verlangen dreierlei:

  • mindestens 250 lx "melanopic EDI" am Auge vertikal in 1,2 m Höhe
  • maximal 10 lx "melanopic EDI" am Auge am Abend
  • maximal 10 lx "melanopic EDI" in der Nacht, wenn man unbedingt sehen muss, sonst 1 lx

Zuerst zu EDI. Die heißt so, weil man das Licht am Tageslicht messen will, auch wenn es künstlich daher kommt. EDI ist die Abkürzung von "equivalent daylight illuminance". Melanopisch wird EDI bezeichnet, weil man sie nicht nach der Augenempfindlichkeit für Licht messen will, sondern nach der Empfindlichkeit von Melanopsin. Das ist die Substanz in den melanopsinhaltigen Zellen der Retina. Und diese finden bläuliches Licht reizend.

Man will also mehr - und blaues - Licht am Morgen und weniger in der Nacht. Da will man ja in Ruhe schlafen. Was ist eigentlich, wenn man nicht schlafen darf, sondern arbeiten muss? Die Frage bitte vergessen … Denn man weiß seit Jahrzehnten, dass Schichtarbeit gesundheitsschädlich ist. Leider hat niemand eine schlaue Lösung des Problems gefunden. Man braucht auch nicht lange warten, dass eine gefunden wird. Es wird nicht. Dennoch macht es Sinn, sich Gedanken über Leute zu machen, die nachts nicht arbeiten müssen. Und mit denen, die arbeiten müssen, beschäftigt sich nicht mehr nur die Krebsforschung, sondern auch die Chronobiologie.

Als Begründung für ihr Vorgehen führen die Wissenschaftler an, dass die Einführung künstlicher Beleuchtung zu einem verringerten Lichteinfluss bei Tage geführt hat. Dafür erhält man nachts mehr Licht (…als nötig). Und man schläft viel kürzer. Und vor Allem, schlechter.

Mehr natürliches Licht tagsüber am Arbeitsplatz habe sowohl das Schlafverhalten als auch die mentale Leistungsfähigkeit der Menschen im Büro verbessert. Allerdings scheinen die Experten auf einem anderen Planeten geforscht zu haben. Denn an Büroarbeitsplätzen gibt es kein natürliches Tageslicht.

Wenn das jemand liest, der an einem schönen Fensterplatz sitzend arbeitet, wird sich über die Aussage wundern. Ich sehe es doch, das Tageslicht! Das stimmt. Bloß, dieses Licht, das er sieht, stammt von der Sonne, wird aber durch das Fenster auf ca. 1% vermindert und dazu noch durch das Fensterglas gefiltert. Allein wenn er aufsteht, sieht er ein anderes Licht, weil dann der von ihm gesehene Himmel kleiner wird und der untere Teil größer. Das natürliche Licht gibt es nur im Freien.

Dieses natürliche Licht ist aber nicht "Tageslicht". Denn die Definition der CIE vom Tageslicht besagt seit 1938, dass es "Anteil der Solarstrahlung, der eine Sehempfindung hervorruft" ist. Also: Egal, wo man sich befindet, im oder vor dem Gebäude, das Tageslicht ist ein anderes, als man denkt. Draußen enthält es UV und IR, in das Gebäude lässt das Glas nicht einmal alle Strahlung hinein, die zum Sehen dient. So kann man wissenschaftlich genau dafür sorgen, dass selbst alltägliche Dinge (Tageslicht) nicht verstanden werden.

Was sagen die Beleuchtungsnormen dazu? Nach Meinung der Autoren gilt: "This leaves us with an indoor light environment that is potentially suboptimal for supporting human health, performance and well-being." Auf Deutsch gesagt, das Licht reicht nicht, um die Bedürfnisse der Menschen bezüglich Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Wohlbefinden zu erfüllen. Das erinnert mich daran, dass ich böse angegriffen wurde, als ich behauptete, der Mensch im Büro lebe in der biologischen Dunkelheit. Wegen einer Veröffentlichung "Direktblendung widerspricht dem Arbeitsschutz" (hier) wollte uns die lichttechnische Industrie sogar verklagen. Jetzt haben wir es "amtlich" bestätigt bekommen.

Noch etwas, was jetzt "amtlich" bestätigt wurde, ist ein Verbot der Bildschirmarbeit in den Abendstunden und in der Nacht. Natürlich schreiben die Autoren das nicht so. Sie verlangen EDI < 10 lx abends, und in der Nacht soll es < 1 lx sein, wenn man schlafen will. Und sie schreiben auch : "For example, a significant source of evening light exposure is from visual displays, which in the absence of any other illumination, can provide melanopic EDI levels of >70 lx (above the typical level of exposure required to produce half-maximal subjective alerting, melatonin suppressing and circadian phase-shifting responses in laboratory studies …" Im Klartext: Bildschirme beeinflussen abends und nachts Ihre Körperrhythmen stark. Wie stark? Es sollen weniger als 10 lx (EDI) sein, es können aber mehr als 70 lx (EDI) betragen.

Jetzt verstehe ich, warum bei meinen ersten Studien zur Bildschirmarbeit die Probanden berichteten, sie könnten abends nach der Arbeit nicht sofort einschlafen und müssten deswegen erst einmal in die Kneipe. Und ich dachte, das käme davon, dass es Journalisten der DPA waren, die in der zweiten Schicht des Tages viel Aufregendes aus den USA berichten mussten. Das war vor 45 Jahren, und damals saßen nur DPA Journalisten in großer Zahl abends vor Bildschirmen, weil dort die Nachrichten aus den USA kamen, wo es Tag war. In Zeitungsredaktionen saß hingegen ab und an mal ein Redakteur bei gedimmter Beleuchtung vor einem Glas Rotwein und redigierte gemächlich etwas. 24/7 Fernsehen war noch nicht erfunden. Schon gar nicht MoMa (Morgenmagazin) ab 05:30 Uhr und Nachtmagazin um 00:00 Uhr. Bei einigem Optimieren kann man denselben Moderator für beides einsetzen. NaMa endet um 01:00 Uhr, Moma-Vorbereitungen gibt es ab 04:00 Uhr. Die drei Stunden wird man schon irgendwie sinnvoll um die Ohren schlagen können. Teleshopping moderieren, z.B. Da die Zuschauer genauso bedröppelt sind wie der Moderator, fällt die Sache nicht weiter auf.

Auch noch nicht erfunden waren Smartphones und Tabletts, die einen bis ins Bett verfolgen. Vermutlich kein Arbeitgeber der Welt würde es schaffen, jemanden dazu zu bringen, paar Stunden hintereinander konzentriert kleine Pünktchen auf dem Bildschirm zu jagen.

Büroschlaf ist gesund

Wer sich bei den Autoren für die tiefen Einsichten in die circadianen Rhythmen von ihm oder ihr bedanken will, kann hier den Artikel aufrufen und unkommentiert in voller Länge lesen.

shortcode

 CIE definiert Lichtqualität - Was verstehen die Leute unter Qualität?

Die jetzt vorliegende Definition von Lichtqualität entspricht dem Qualitätsbegriff in der Normung. Der sagt im Prinzip aus, dass kein Betrachtungsgegenstand eine absolute Qualität hat, sondern immer in Bezug auf Anforderungen. Manche davon sind gestellt, so z.B. ein Schild auf der Autobahn muss nachts aus XXX m Entfernung ablesbar sein. Andere sind impliziert. So wird niemand ernsthaft annehmen, dass die Beleuchtung dieses Schilds extra gegen Regen geschützt werden muss. Im Klartext: Eine Beleuchtung muss die Anforderungen für eine Anwendung erfüllen, für eine andere nicht. Gutes Licht bemisst sich an der Güte dieser Erfüllung. Wie man durch ergonomische Überlegungen zu gutem Licht kommt, hatte ich in einem Buch dargelegt.

Wer von Gutem Licht ohne Bezug auf eine Anwendung spricht, spricht nicht von Qualität, sondern von der Beschaffenheit. Eine Beleuchtung kann viele Merkmale aufweisen, die den Benutzer überhaupt nichts angehen, aber trotzdem wichtig sein können. So hatten z.B. die Lampen, die in Hotels eingesetzt wurden, die doppelte Lebensdauer der üblichen Allgebrauchslampen. Der Hotelgast merkt nichts davon. Denn die Anforderung, dass die Lampe wenig Wartung benötigt, ist für das Hotelmanagement interessant. Es kann also mehrere Qualitäten geben. Dies hatte ein Kollege schon vor 20 Jahren thematisiert in CyberLux (hier). Wie man zu einer Lichtqualität auf der Basis menschlicher Bedürfnisse kommen kann, hat Heinrich Kramer auch damals dargelegt (hier)

Um festzustellen, ob Menschen beim Begriff "Lichtqualität" eher an Qualität i.S. der CIE-Definition denken, oder eher an Beschaffenheitsmerkmale, habe ich einfach nach dem Wort gegurgelt (heißt zwar gegoogelt, der Duden musste das Wort aber streichen, weil Google dagegen war). Unten steht das Ergebnis. Die Reihenfolge ergibt sich aus den Einstellungen meines Browsers und hat daher keine Bedeutung.

Die nebenstehende Aufzählung macht wenig Hoffnung auf eine schnelle Besserung. Die meisten verstehen wohl eine gute bzw. exzellente Beschaffenheit. Das ist nicht weiter verwunderlich. Denn die normative Nutzung des Begriffs ist zwar schlüssig und richtig. Allerdings nur in der Qualitätswissenschaft. Im Alltagsgebrauch benutzen die meisten Menschen das Wort Qualität alternativ in zwei Bedeutungen. Das Dumme ist, dass keine davon falsch ist. Das wussten bereits die Schöpfer des Begriffs qualitas in der Antike.

Der Qualitätsbegriff ist noch vor Sokrates entstanden. Sokrates hat ihn benutzt, hat aber nie die Absicht gehabt, etwas zu schreiben. Auch nicht zur Qualität. Schriftlich taucht Qualität erst bei Platon (427 - 347 v. Chr.) auf. Platon zog aus der vorsokratischen Spezifizierung eines Gegenstandes die Konsequenz, von Objekt definierenden Merkmalen auf das ihn qualitativ Bestimmende zu schließen. Also zwischen der merkmalsfixierten allgemeinen Beschaffenheit und dem qualitativ Bestimmten zu unterscheiden. Platons Differenzierung zwischen der qualitativen Beschaffenheit und dem qualitativ Bestimmten ist für die antike Bedeutung des Qualitätsbegriffs grundlegend.

Aristoteles (384 - 322 v.Chr.) hat den Qualitätsbegriff weiter entwickelt. Das Gleiche taten auch Epikur von Samos, Zenon von Kition und Plotin. So war der Begriff Qualität bereits zu Beginn unserer Zeitrechnung festgelegt. Und eindeutig zweideutig.

In der Ergonomie wird Qualität i.S. der Gebrauchstauglichkeit, bzw. Usability definiert. Das ist ein eingeschränkter Begriff und berücksichtigt nur die Nutzung. Ein Gegenstand hat keine Usability an sich, sondern nur in Bezug auf einen Nutzungskontext. Man kann dieses Konzept auf die Beleuchtung anwenden, indem die Anforderungen, die die Beleuchtung erfüllen soll, aus der Sicht des Nutzers definiert werden. Zu diesem Zweck muss aber der Nutzungskontext gefunden werden, der aus Nutzern, Umgebung, Architektur, Arbeit u.a. besteht.

Bislang ging die Lichttechnik den umgekehrten Weg, Sie verschrieb bestimmte Beschaffenheiten für die Beleuchtung fast völlig ohne Berücksichtigung eines Nutzungskontexts. So wurden z.B. Längen von Lampen, die in Büros benutzt wurden, ohne die Modulmaße der Büroarchitektur festgelegt. Beleuchtungsnormen und Baunormen werden erst in jüngster Zeit abgestimmt, obwohl es keine Bauten ohne Beleuchtung geben dürfte. Derzeit wird sogar die Beleuchtungsstärke an der Decke einer Arbeitsstätte normativ vorgegeben.

Wenn man den Qualitätsbegriff ernst nimmt, wird man erst die Bedürfnisse des Menschen ermitteln und die entsprechenden Merkmale der Beleuchtung verliehen müssen. Angesichts der links zu sehenden Vorstellungen verschiedener Gruppen, Organisationen oder Menschen, wird das ein lange währendes Projekt. Die Lichttechnik muss sich häuten.

Mehr zu UV-C in Licht - oder Virenfrei Einkaufen

Auch wenn UV-C kein Licht ist, jedenfalls nicht nach der CIE-Definition, dürfen jetzt UV-C-Strahler Leuchte heißen. Warum nicht? Im Heft 1/2021 von Licht gibt es viele Informationen zu UV-C-Leuchten und zu deren Sicherheit. Dazu gibt es zudem einen Marktüberblick zur UV-C-Technologie. Licht weist auf die Sicherheitsanforderungen für nicht-gewerblich eingesetzten Produkte hin. (mehr dazu von DKE hier)

CIE hat auch eine Stellungnahme dazu veröffentlicht (hier). Der freie Bezug ihrer Publikationen dazu ist leider in November 2020 zu Ende gegangen. Man kann sich aber ein Video kostenlos angucken:

Insgesamt weist die CIE auf Folgendes hin:

  • UV-C is extremely useful in disinfection of air and surfaces or sterilization of water. However, CIE and WHO warn against the use of UV disinfection lamps to disinfect hands or any other area of skin (WHO, 2020).
  • UV-C can be very hazardous to humans and animals and should only be used in carefully controlled circumstances using well-designed products, ensuring that the limits of exposure as specified in ICNIRP (2004) and IEC/CIE (2006) are not exceeded. However, the risk of skin cancer from devices that emit only UV-C is considered negligible.
  • UV-C can cause photodegradation of materials and this should be considered where susceptible materials, such as plastics, are in the exposed environment.
  • More research is urgently needed on the safety aspects of novel UV-C sources, especially with respect to safety thresholds to avoid photokeratitis (”sunburn” of the cornea).
  • For proper UVR assessment and risk management, appropriate UVR measurements are essential.
  • UV-C products aimed at general consumers may not be safe to use or may not be effective for disinfection.

Mehr Info gibt es bei den weiteren Videos, die ich beifüge. Darunter auch eine mit Prof. Plischke, gesendet vom Bayrischen Rundfunk. Die Videos sind ohne Gewähr. Ich habe sie mir angesehen, und sie enthalten keinen Unsinn. Eine Garantie dafür, dass sie Sinn machen, kann ich nicht geben. Das Thema wird uns weiter interessieren, auch wenn Covid 19 Geschichte ist. Dass die Viren, die von Tieren auf Menschen übergehen, keine Geschichte sind, dafür sorgt die Natur.