Human Centric Lighting
Kein Mehrwert ohne durchdachte Lichtsteuerung
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Bedienkonzepte im Überblick
Durch die Mischung zweier verschiedenfarbiger Leuchtmittel können Helligkeit und Farbtemperatur über die Zeit gesteuert werden. Ein Bedienkonzept legt dabei neben dem Ablauf des circadianen Rhythmus fest, welche Parameter von welchem Nutzer verändert werden können und über welche Bedienstelle das Licht gesteuert wird. Aber welches Bedienkonzept eignet sich für diese Form der Beleuchtung?
Eine manuelle Bedienung der Beleuchtung per Ein/Aus-Taster wird von allen verstanden und ist das über Jahre gelernte Konzept. Auch bei HCL sollte eine manuelle Bedienung immer möglich sein, um den Nutzer nicht zu bevormunden. Dies zeigt auch die Studie »Lightwork – Benutzerakzeptanz und Energieeffizienz von LED-Beleuchtung am Wissensarbeitsplatz« des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO). Ein durchdachtes Bedienkonzept muss aber darüber hinausgehen. Schließlich wäre es lästig und nicht zielführend, die Beleuchtung über den Tag immer wieder manuell der Sonne anpassen zu müssen.
Besser ist es daher, die Parameter »Helligkeit« und »Farbtemperatur« zusätzlich in einem Zeitablauf abzubilden (Bild 2). Zu bestimmten Uhrzeiten werden Stützpunkte mit Helligkeit und Farbtemperatur definiert. Die Zwischenwerte werden interpoliert. Das künstliche Licht ändert sanft, in einem nicht bewusst bemerkbaren Prozess, Helligkeit und Farbtemperatur über den Tag, ohne dass der Nutzer sich darum kümmern muss. Der Ablauf wird dabei allerdings nicht an die konstante jahreszeitliche Veränderung der Lichtsituation angepasst. Die Festlegung der Parameter sollte daher durch eine fachkundige Person wie einen Chronobiologen oder Lichtplaner erfolgen, um eine unbewusste negative Beeinflussung zu verhindern. Das System muss dazu mit einem Zeitgeber ausgestattet sein. Dafür eignen sich Systemuhren, selbstsynchronisierende Funkuhren, GPS-Uhren oder eine Synchronisierung über das Internet.
Einen Schritt weiter geht die Steuerung der Beleuchtung nach dem berechneten Sonnenstand. Dafür werden die Sonnenstandsdaten eines Jahres nach Längen- und Breitengrad verwendet. Mit diesen Daten können die benötigten Parameter für das Kunstlicht berechnet werden. Eine ungewollte negative Beeinflussung ist durch die Verwendung von Sonnenstandsdaten sehr gering. Auch die jahreszeitliche Veränderung ist berücksichtigt, da die Einstellungen tageweise berechnet werden. Ein Nachteil ist, dass nicht die reale Tageslichtsituation abgebildet wird. Bewährt hat sich in unseren Breitengraden eine Kombination aus einer sonnenstandsabhängigen Steuerung im Sommer und einer zeitabhängigen Steuerung im Winter. Im Sommer wird so ein gutes Verhältnis zum Außenlicht erreicht und im Winter wird das knappe Tageslicht durch einen angepassten Lichtablauf ausgeglichen.
Wird in der Lichtsteuerung ein Sensor zur Messung der Farbtemperatur des Tageslichts verwendet, kann mit dem Kunstlicht die reale Lichtsituation von draußen im Innenraum abgebildet werden. Diese Art der Lichtsteuerung schließt eine negative Beeinflussung aus, da das Kunstlicht dem natürlichen Sonnenlicht folgt. Mit diesem Ansatz ist ein Laie oder Techniker auch ohne medizinische Beratung auf der sicheren Seite. Darüber hinaus ist der Programmieraufwand geringer, da die Vorgaben direkt von der Sonne kommen und keine kundenseitigen Einstellmöglichkeiten vorgesehen werden müssen. Die Kosten für die Inbetriebnahme sinken, da keine Lichtabläufe eingestellt werden müssen. Ein weiterer Vorteil: Wenn im Innenraum die gleiche Farbtemperatur wie draußen eingestellt ist, wird das Auge beim Blick aus dem Fenster oder Verlassen des Gebäudes entlastet.
Vom Nutzer definierte individuelle Abläufe erfordern dagegen entsprechendes Fachwissen. Diese Form der Bedienung wird beispielsweise von Seebacher in der therapeutischen Behandlung und für wissenschaftliche Studien eingesetzt. Dort sind Ärzte und Wissenschaftler beteiligt, welche sehr individuelle Funktionen und Abläufe einstellen möchten. So verwendet etwa die Hochschule München an der Fakultät für angewandte Naturwissenschaften und Mechatronik eine solche Lichtsteuerung, um Studien zum Thema Licht und der biologischen Wirkung von Beleuchtung durchzuführen.
Eine durchdachte Lichtsteuerung verhindert Negativeinflüsse
Für eine biologisch wirksame Beleuchtung reicht ein Taster allein nicht aus. Natürlich sollten immer manuelle Bedienmöglichkeiten gegeben sein, um den Nutzer nicht zu übergehen und die Beleuchtung auch in Sondersituationen anpassen zu können. Jedoch ist es bei den meisten Anwendungen ratsam, die Farbtemperatur der künstlichen Beleuchtung aus Sonnenstandsdaten der geografischen Lage zu berechnen oder mit einem Lichtsensor die aktuelle Farbtemperatur zu messen. Dadurch wird eine ungewollte negative Beeinflussung sowie Überforderung des Nutzers vermieden. Zur erweiterten Einstellung bietet sich die Visualisierung auf einem kundenseitigen PC oder einer Touch-Bedienstelle an.
Seebacher auf der Light + Building 2016: Halle 4, Ebene 1, Stand A09
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