Biologische Wirkung des Lichtes

Biologische Wirkung
des Lichtes

Positive Wirkung durch ‚positive‘ Beleuchtung

Wohl jeder wird bestätigen, dass man sich an einem sonnigen Tag in der Natur frei und wohl fühlt. Gerne lassen wir uns durch das Sonnenlicht in seinen sich verändernden Tagesstimmungen beeinflussen, denn es erhellt nicht nur den Tag, sondern auch das Gemüt des Menschen. Und so ist das Sonnenlicht eine Energie- oder Kraftquelle, die für uns unverzichtbar ist und die wir immer wieder auf’s Neue nutzen, um unsere ‚Akkus‘ zu laden. Kann Licht aber noch ‚tiefer‘ in uns eindringen? Und was löst es dabei in uns aus?

 (Bild: Fotolia - drubig-photo)

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Negative Auswirkungen, die mit dem Mangel an Licht verbunden sind, kennen wir sehr wohl: Winterdepression, Schlafstörung durch Nachtarbeit, Vitamin D Mangel. Lassen sich diese Mangelerscheinungen durch gezielt dosiertes Licht beheben? Ein gesunder Schlaf, ein geregelter Tag- / Nachtablauf, Sicherheit im Alltag und Schutz unserer Gesundheit sind Themen, die unmittelbar mit Licht im Zusammenhang stehen. Gelingt es, durch ‚positive‘ Beleuchtung eine positive Wirkung zu erzeugen, könnte Millionen Menschen im Alltag und im Beruf geholfen werden.

Schlüssel-Know-How in der Entwicklung

Vossloh-Schwabe Optoelectronic (VSO) entwickelt und produziert seit 1990 LED-Produkte für die verschiedensten Anwendungen, speziell in der Bauart chip-on-board. Die Entwicklung solcher LED-Module, inklusive der optischen Systeme, stellt zwar immer neue Herausforderungen dar, basiert aber auf einer jahrzehntelang bewährten Basistechnologie. So gehört das Nachbilden von Farben und Spektren für eine spezielle Anwendung zu diesem Wissen. Chipselektionen und Abmischen von Leuchtstoffen sind Schlüssel-Know-How in der Entwicklung. Vor der Verarbeitung werden alle Chips nochmals einzeln vermessen, bevor sie in Gruppen auf ein Substrat gebondet werden. Geringste Toleranzen an Vorwärtsspannung und Wellenlängen sind die Voraussetzung für die geforderte hohe Qualität. Ein kontinuierliches Zielspektrum erhält man meist nur unter Verwendung von mehreren Leuchtstoffen. Die Farbtemperatureigenschaften des Phosphors sollten in der späteren Anwendung nicht durch Temperaturschwankungen beeinflusst werden. Das heißt, Farbort und Farbwiedergabe müssen über einen breiten Temperaturbereich konstant bleiben.

Brückenschlag zur biologisch wirksamen Beleuchtung

Seit 2011 beschäftigt sich VSO mit der Entwicklung von LED-Modulen, die als Testgrundlage dienen, in der Untersuchung der biologischen Wirkung von Licht auf den Mensch. Wichtig für den Brückenschlag zur biologisch wirksamen Beleuchtung ist die Kenntnis von folgende Faktoren:

  • • Spektrale Zusammensetzung mit dominant wirkenden Wellenlängenanteilen
  • • Bestrahlungszeitpunkt/Tageszeit
  • • Dauer und Intensität der Bestrahlung
  • • Beleuchtungssituation/direkt-indirekte Beleuchtung

Der erste Schritt zur Herstellung von reproduzierbaren Demonstratoren ist das Erstellen einer Spezifikation. Die Bio-Lichtmodule dürfen dabei keine Verschlechterung der bekannten Gütemerkmale im Vergleich zu konventionellen Lichtquellen aufweisen. Gütemerkmale sind die Farbwiedergabe, die bevorzugte Farbtemperatur und eine maximale Effizienz, die sichergestellt werden muss. Da eine biologische Beeinflussung über einen ganzen Tag nicht gewünscht ist, muss es möglich sein, zwischen zwei Lichtmodi wechseln zu können:

  • • biologisch wirksame Beleuchtung mit Melatonin-Unterdrückung und veränderbaren Farbtemperaturen
  • • Beleuchtung ohne Melatonin-Unterdrückung und veränderbaren Farbtemperaturen

Das gewünschte Lichtspektrum wurde unterteilt in spezielle Bereiche mit biologischer Wirkung. Beispielsweise im 450nm-Bereich (Maximum der melanopischen Wirksamkeit) sowie 430nm und 505nm. Wird dieser blaue Bereich unterdrückt, werden benachbarte Wellenlängen zugeschaltet um die Qualität des Lichtes zu gewährleisten. Das Anforderungsprofil an das Bio-Lichtmodul führt schnell zu einem mehr kanaligen COB-Modul mit der entsprechenden Ansteuerelektronik. Für dieses erste, einfache COB-Modul bedeutet dies: fünf verschiedene Chipausführungen plus ‚Leuchtstoff‘, um diese Anforderung zu erfüllen. Aktuell lassen sich mit diesem ersten Bio-Modul ca. 3.000lm erzeugen, die für Versuche mit diversen Krankenhäusern und Hochschulen ausreichend sind. Die gesamte Auswertung bedarf noch eines längeren Zeitraums, ggf. Jahre, bis zum endgültigen Ergebnis.

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Vossloh-Schwabe Deutschland GmbH
www.vossloh-schwabe.com

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