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smarte Beleuchtung und die Wirkung von Licht auf den Menschen

by crissxcross3. März 2014

Bislang war eine Lampe an- oder aus. Doch inzwischen hat sich viel getan: unser Zuhause wird intelligent. Die Beleuchtung spielt im Smart Home eine wichtige Rolle, denn Licht hat einen großen Einfluss auf unsere Gesundheit.

Die Wirkung von Licht auf den Menschen.

Licht ist extrem wichtig für den Menschen, es hat eine große Wirkung auf unseren Biorhythmus. Wissenschaftler sprechen dabei vom circadianen System oder einfach besser bekannt als unsere innere Uhr. Diese bestimmt wann wir Abends müde werden und wann wir früh von selbst wach werden. Dafür zuständig sind die Hormone Melatonin und Cortisol.

Melatonin sorgt im Körper dafür das wir müde werden. Tageslicht hemmt die Produktion dieses Hormons. Bei Dunkelheit wird diese Hemmung aufgehoben und die Produktion steigt an – wir werden müde.

Am Morgen, so ca. ab 3.00 Uhr beginnt die Zeit des Hormons Cortisol. Dabei handelt es sich um ein Stresshormon welches das Gegenteil von Melatonin bewirkt. Es regt den Stoffwechsel wieder an und macht uns wach.

Der Auf- und Abbau dieser Hormone läuft jedoch nur dann reibungslos ab, wenn dieser Prozess von äußeren Reizen wie Licht unterstützt wird. Menschen die am Arbeitsplatz nicht genug Tageslicht erhalten, haben oft Kopfschmerzen, Schlafstörungen und sogar Depressionen. Dies liegt daran das bei diesen Menschen beide Stoffe zur falschen Zeit in der falschen Konzentration im Körper vorkommen.

Im Smart Home lassen inzwischen Lichtszenarien gezielt umsetzen um je nach Situation für mehr Wohnkomfort und Wohlbefinden zu sorgen.

Wie Licht unseren Körper manipulieren kann

  • Um die Konzentration am Arbeitsplatz zu erhöhen kann gezielt blaues Licht eingesetzt werden. Dagegen hilft am Abend gelbliches Licht, um langsam zur Ruhe zu kommen.
  • Warm-weißes Licht mit einem hohen Gelb-Anteil entspannt, daher findet man es oft in Arztpraxen.
  • Eine ähnliche Wirkung hat Rotes-Licht, indirektes Licht und Lampen mit gedimmtem Licht.
  • Tageslicht besitzt eine Lichtfarbe von etwa 5.500 bis 10.000 Kelvin man fühlt sich rundum wohl und aktiv.

smarte Beleuchtung im Büro

© goodluz - Fotolia.com

smarte Beleuchtung im Büro © goodluz –

Tests in einem Großraumbüro über einen Zeitraum von 4 Wochen mit einem großflächigen warmweißen Direkt- und einem tageslichtweißen Indirekt- Licht zeigten, das die Mitarbeiter subjektiv gesehen wacher und messbar leistungsfähiger waren. Dabei wurde durch die Beleuchtungssteuerung die Lichtfarbe und Lichtstärke dynamisch variiert, von einer anregenden Morgenstimmung bis hin zu einer warmen Lichtstimmung am Abend. Zum Leistungstief am frühen Nachmittag wurde eine Farbtemperatur von 8.000 Kelvin bei 1.000 Lux Helligkeit aktiviert.

Ergebnis

  • Mitarbeiter sind subjektiv wacher / messbar leistungsfähiger
  • Verbesserte Reaktionszeit und Produktivität

smarte Beleuchtung in der Industrie

© industrieblick - Fotolia.com

Monteur in der Industrie Bild © industrieblick

In einer Produktionshalle in welcher eine manuelle Fertigung von Bauteilen erfolgte, wurde über den Zeitraum vom 15 Monaten hinweg die statische Beleuchtung mit einer Helligkeit von 500 Lux, gegen eine stufenlos regelbare Arbeitsplatzbeleuchtung ersetzt. Diese konnte individuell bis auf eine Helligkeit von 3.000 Lux reguliert werden.

Ergebnis

  • 48 von 49 Monteuren wählten dauerhaft eine höhere Beleuchtungsstärken als 500 Lux
  • Es konnte mehr Wohlbefinden durch biologisch wirksames Licht  erzeugt werden
  • Bei einer höheren Beleuchtungsstärke wurde das gleiche Produkt im Durchschnitt 7,7 % schneller gefertigt

smarte Beleuchtung in der Schule

Verschiedene Lichtprogramme können maßgeblich das Lernen in der Schule fördern. In einem Test über einen Zeitraum von 10 Monaten hin weg, in einer Schulklasse mit 3 unterschiedlichen Lichtprogrammen brachte ein erstaunliches Ergebnis.

1. Lichtprogramm:

  • Morgens „Aktivieren“ mit einer Farbtemperatur von 12.000 Kelvin und einer Beleuchtungsstärke von 650 Lux

2. Lichtprogramm:

  • eine Farbtemperatur von 6.000 Kelvin mit einer Beleuchtungsstärke von 1.000 Lux unterstützte das „Konzentrierte Arbeiten“

3. Lichtprogramm:

  • 2.700 Kelvin und 300 Lux zum „Beruhigen“
Konzentrations-,  Leistungs- und Verhaltenstests ergaben folgendes Ergebnis.
© Kzenon - Fotolia.com

Smarte Beleuchtung in der Schule © Kzenon

Ergebnis

  • die Motorische Unruhe sank in 8 Minuten um 75 %
  • Die Fehlerquote sank um 45 %
  • Das Leseverständis und die Lesegeschwindigkeit stiegen um 30%

smarte Beleuchtung im Seniorenheim

Auch im Health-Care Bereich kann Licht eine bedeutende Rolle spielen, wie folgender Test zeigt. In einem Seniorenheim wurden drei dynamische Lichtprogramme in einem Zeitraum von 15 Monaten hinweg über 10 Lichtdeckenmodule mit à 12 Lampen (je 4 x 3.000, 6.500 und 8.000 Kelvin) getestet.

1. Lichtprogramm:

  • die Standardbeleuchtung wurde von 300 auf 2.000 Lux erhöht

2. Lichtprogramm:

  • die Lichtfarbe im Flur wurde auf eine Temperatur von 6.500 Kelvin statt vorher 3.000 Kelvin geändert. Im Wohn- und Essbereich auf 8.000 Kelvin.

3. Lichtprogramm:

  • Die Beleuchtungsstärken und die Lichtfarben wurden im Tagesverlauf dynamisch angepasst.
© Robert Kneschke - Fotolia.com

Smarte Beleuchtung im Seniorenheim © Robert Kneschke

Ergebnis

  • Die Bewohner waren tagsüber aktiver und konnten nachts besserer schlafen (stabilisierter circadianer Rhythmus)
  • Das Pflegepersonal wurde entlastet und gleichzeitig wurden weniger Schlafmittel benötigt

smarte Beleuchtung für zu Hause

Bislang gibt es im Smart Home leider noch keine Komplettlösung. Allerdings ist die Lichtsteuerung bei fast jedem Smart-Home-Anbieter ein wichtiger Punkt, so das man Lichtszenen gezielt unter den genannten Aspekten einsetzen kann. Mithilfe von RGBW LED Leuchten lassen sich flexibel Farbsprektrum und Beleuchtungsstärke einstellen.

Grundsätzlich besteht in der Hausautomatisierung der große Vorteil, das man durch Funklösungen nicht an die statische Haus-Elektroinstallation gebunden ist. So können Schalter und Bewegungsmelder frei gesetzt und Leuchten ansteuert werden. Daher sind diese Lösungen insbesondere für Mietwohnungen sehr gut geeignet.

Homematic

Der ostfriesische Hersteller eQ-3 verbindet in seinem System „Homematic“ sogar Funklösungen mit der bereits bestehenden Elektroinstallation. Die Funkaktoren kosten ca. 40 Euro und können einfach in eine standardisierte Unterputzdose eingebaut werden. Zusätzlich gibt es Adapter für Schalter unterschiedlicher Hersteller wie Gira, Jung oder Busch-Jaeger. Wer nicht in die bestehende Elektroinstallation eingreifen will, der kann im Homematic System auch auf Funk-Wandtaster zurückgreifen. Diese gibt es sogar mit Display. (Homematic Display Wandtaster)

©eQ-3

Homematic Funkschalter mit Display Bild ©eQ-3

Über die Homematic Zentrale – CCU 2 (ca. 150 Euro) lassen sich zusätzlich Zeitschaltungen programmieren und die Steuerung per App realisieren. Wer alles nur über Schalter bedienen möchte kann auf die Zentrale verzichten und die Programmierung per USB Funkstick vornehmen.

RWE SmartHome

Ebenfalls aus dem Hause eQ-3, kommt das Hausautomatisierungs-System von dem Energieversorger RWE. Hier kann man direkt Starter- und Komplettpakete erwerben. Auch im RWE System gibt es Unterputz-Aktoren sowie Funk-Schaltsteckdosen über welche sich eine Beleuchtungssteuerung realisieren lässt.

Über die RWE SmartHome Zentrale lassen sich auch diese Komponenten per Smartphone und Tablet im heimischen Netz oder von unterwegs aus steuern.

©RWE

RWE-SmartHome-Paket Bild ©RWE

Philips Hue Leuchten

Die Philips Hue LED Leuchten erstrahlen in allen möglichen Farben. Aber auch hier wird eine Zentrale benötigt. In diesem Fall ist es die Philiphs Hue Bridge welche per WLAN in das Heimnetzwerk eingebunden wird und über den Zigbee Standard mit dem Leuchten kommuniziert.

©crissxcross

Philips Hue Bridge Bild ©crissxcross

Mithilfe der Philips Hue App können bis zu 50 LED Leuchten gesteuert werden. In der App sind bereits Lichtszenen wie „Konzentrieren“, „Beruhigen“ und „Lesegeschwindigkeit“ vordefiniert. Beim starten der Lichtszene werden Farbtemperatur und Beleuchtungsstärke der Hue LEDs entsprechend angepasst. Weitere Szenen können nach eigenen Wünschen angelegt weden.

Per App lassen sich die Leuchten auch von unterwegs aus steuern – mit einer weiteren App lassen sich die Hue-Leuchten in die Licht-Atmosphäre neuerer Philips-TV-Geräte (ab 2010) einbinden. Dadurch erstrahlt das gesamte Wohnzimmer in der Stimmung der jeweiligen TV-Szene.

Bislang gab es die Philips Hue LEDs nur in der E27 Fassung. Inzwischen kann man diese auch mit dem GU10 Sockel erhalten. Das Starterset mit GU10 Reflektorleuchten und der Hue Bridge kostet genauso viel wie das Kit mit E27 Leuchten (200 Euro).

©crissxcross

Philips-Hue Verpackung mit aufgeklappten Cover

Digital Strom

©digitalStrom

digitalStrom Lüsterklemme Bild ©digitalStrom

Anders als bei den eben vorgestellten System funktioniert digitalStrom nicht per Funk, sondern über das Stromnetz selbst. Hierzu werden Lüsterklemmen verbaut welche die Steuerungselektronik enthalten. Als Zentrale dient der digitalSTROM-Meter (ca. 220 Euro). Dieser wird direkt im Sicherungskasten verbaut. Vorteil dieser Lösung ist, das die digitalStrom Lüsterklemmen einfach unsichtbar hinter Schaltern, oder bei Lichtquellen auch direkt in die Lampe eingebaut werden können.

Lichtwecker

Neben der Lichtsteuerung im Smart Home ist auch ein Lichtwecker ein biologisch wirksames Licht. Es erhöht durch die Simulation einer aufgehenden Sonne, vor der eigentlichen Weckzeit den Cortisol-Spiegel. Dadurch sind die Nutzer eines Lichtweckers wacher und energiegeladener.

©Philips

Simulation der aufgehenden Sonne erhöht den Cortisol-Spiegel Bild©Philips

Energie sparen

Eine intelligente Beleuchtung kann uns zu Zeiten der stetig steigenden Strompreise auch dabei helfen Energie zu sparen. Bewegungsmelder können Lichter nur dann zuschalten wenn diese benötigt werden und erhöhen damit auch zusätzlich die Sicherheit wenn das Licht angeht sobald jemand einen dunklen Raum betritt. Dimmer und Sensoren helfen durch tageslichtabhängige Steuerung Leuchten zu bestimmten Tageszeiten herunter zuregeln wenn genügend Tageslicht zur Verfügung steht.

Wie setzt ihr Licht in eurem Smart Home ein?

Quelle: Licht.de

smarte Beleuchtung im Büro: Schumann, Sabine und Vamberszky, Klaus, Vigilanzsteigerung und Förderung des emotionalen Wohlbefindens durch dynamische Lichtführung im Büro, Zumtobel Lighting GmbH, Dornbirn, 2007.

smarte Beleuchtung in der Industrie: Juslén, Henri und Fassian, Matthias, Beleuchtung, Produktivität und Wohlbefinden – wissenschaftliche Studien in industrieller Umgebung, Tagungsband zur LICHT 2004 Dortmund.

smarte Beleuchtung in der Schule: Barkmann, Claus, Wessolowski, Nino, et al., Wirksamkeit von dynamischem Licht in Hamburger Schulklassen, Ergebnisbericht, AG Epidemiologie und Evaluation, Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendpsychosomatik am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf.

smarte Beleuchtung im Seniorenheim Zumtobel Lighting GmbH, Licht und Lebensqualität – Studie zeigt Zusammenhänge auf, Presseinformation zur Untersuchung „Beleuchtung für Demenzkranke – Studie aus dem Altenheim St. Katharina in Wien“, Dornbirn, Juni 2009.

Lichtwecker: Wirz-Justice, A. und J. Staedt, Lichttherapie – nicht nur bei Winterdepression, Schweizer Zeitschrift für Psychiatrie und Neurologie, 2008; 8(1): p. 25-31.

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Hi, ich bin crissxcross, gelernter IT-Systemelektroniker. Beruflich arbeite ich als Produktmarketing-Manager im Bereich Smart Home. Auch privat interessiere ich mich für Smart Home und bin selbst Hausautomatisierer :-) Falls ich nicht vor dem Monitor sitze fotografiere ich gern und bin ein großer Apple Fan.

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