Licht macht fit

Gerade im Winter klingelt der Wecker morgens bei vielen, wenn es noch dunkel ist. Da fällt das Aufstehen schwerer als bei Sonnenschein. Und nach einem langen Tag mit vielen Stunden im Kunstlicht lässt das Einschlafen oft auf sich warten. Spezielle Lampen sollen diese Probleme mildern helfen.

Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP Greifswald) und Kollegen arbeiten zusammen mit Unternehmen im Verbundprojekt PLACAR* daran, solche Lampen zu entwickeln. Bereits nach der Hälfte der Projektlaufzeit gibt es viel versprechende Ergebnisse: Neue Lichtquellen lassen in den Abendstunden die Ausschüttung des "Schlafhormons" Melatonin zu und man wird "natürlich müde". Entscheidend ist der Blauanteil im Spektrum des Lichtes.

"Es hat sich gezeigt, dass herkömmliche Lampen bereits zu einer in Abendstunden ungewollten Melatoninunterdrückung und vermehrter Wachheit führen", berichtet Dr. Heinz Schöpp vom INP. Dagegen behindern die im PLACAR-Projekt entwickelten Lampen ohne Blauanteil die abendliche Melatoninausschüttung und Schläfrigkeit nicht.

Melatonin ist nur ein Hormon, das im menschlichen Tag- und Nacht-Rhythmus eine wichtige Rolle spielt. Viele andere Parameter, sowohl psychologische als auch physiologische, werden durch das so genannte circadiane System gesteuert. Gerät es aus dem Takt, kommt es zu Beeinträchtigungen des Wohlbefindens und der Gesundheit. Das kann kurzzeitiger Natur sein wie beim Jet-Lag, aber auch Winterdepression zählt zu solchen Problemen. Langfristige ernsthafte Folgeerkrankungen wie Bluthochdruck, Herzinfarkt und Tumorerkrankungen sind bereits bei Schichtarbeitern aussagekräftig untersucht worden.

Das circadiane System hat sich im Verlauf der Menschheitsgeschichte unter dem Einfluss der natürlichen Abfolge von Tag und Nacht - von Hell und Dunkel - entwickelt. Licht hat nach wie vor einen großen Einfluss auf dieses System und die von ihm gesteuerten Abläufe. Der moderne Mensch verbringt einen nicht unwesentlichen Teil seiner Zeit in geschlossenen Räumen unter Kunstlicht und macht - ohne Rücksichtnahme auf den vom circadianen System vorgegebenen Rhythmus - häufig "die Nacht zum Tage". Nicht selten führt dies zu Leistungsminderung und krankhaften Erscheinungen.

Wird nun künstliches Licht bestimmter spektraler Zusammensetzung und in Phase mit dem circadianen Rhythmus sinnvoll eingesetzt, kann sich dies gesundheits- und leistungsfördernd auswirken. Gerade fehlendes Sonnenlicht am Morgen bzw. im Verlauf des Tages, aber auch in der dunklen Jahreszeit, kann so ergänzt bzw. ersetzt werden.

Ein Fernziel dieser Arbeiten ist es unter anderem die Voraussetzungen zu schaffen, um die derzeitigen Lichtquellen zumindest teilweise durch intelligente Lichtquellen bzw. Beleuchtungssysteme zu ersetzen, die in Abhängigkeit von der Tageszeit unterschiedliche Lichtspektren mit unterschiedlichen Intensitäten aussenden. Bereits zur Halbzeit, dem so genannten 1. Meilenstein, des dreijährigen Projektes konnten sehr gute Ergebnisse präsentiert werden.

Erste Ergebnisse
Plasmalampen sind energieökonomisch und hier das Mittel der Wahl. Einerseits ist ihre Effizienz bezüglich der Strahlungserzeugung wesentlich höher als die von herkömmlichen Glühlampen, andererseits sind sie in der Erzeugung der spektralen Verteilung ihrer Emission nicht beschränkt und schließlich überdecken sie auf Grund ihrer sehr unterschiedlichen Geometrien (Flächenstrahler, Punktstrahler) und Lichtströme alle erdenklichen Einsatzbereiche.

Im Projekt werden Ansätze zur Modifizierung der Plasmalampen im Sinne der biologisch unterstützenden Wirkung verfolgt. So ist z.B. in Niederdrucklampen der Ersatz von Quecksilber durch Xenon (dadurch keine blauen Quecksilberlinien) und die Entwicklung von Quecksilber absorbierenden Leuchtstoffen förderlich. Durch die Modifizierung von Füllungen in Hochdrucklampen soll ebenfalls eine Verringerung des relativen Blauanteils im Spektrum erzielt werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Entwicklung neuer Leuchten. Diese Leuchten können durch intelligente Steuerung Licht mit sehr guter Farbwiedergabe aber tageszeitabhängig mit unterschiedlicher biologischer Wirkung ausstrahlen.

Bisher wurden verschiedene Plasmalampen eingesetzt, die sich in ihren spektralen und lichttechnischen Eigenschaften sehr unterscheiden. Dabei reicht die Auswahl von Lampen mit merklichen Anteilen im Spektrum unterhalb von 550 nm bis zu Lampen ohne solche Anteile sowie Beleuchtungsstärken von 130 lux bis 500 lux. Erste Ergebnisse unter alltäglich anzutreffenden Situationen bestätigen, dass herkömmliche Lampen mit durchaus geringem Blauanteil bereits zu einer in Abendstunden ungewollten Melatoninunterdrückung und vermehrter Wachheit führen, während die im PLACAR-Projekt entwickelten Lampen ohne Blauanteil die abendliche Melatoninausschüttung und Schläfrigkeit nicht behindern.

Das Projekt PLACAR
Das Kürzel PLACAR steht für "Plasmalampen für circadiane Rhythmen". Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu Plasmalampen und Leuchten, die den circadianen Rhythmus des Menschen unterstützen und somit einen wesentlichen Beitrag zur Gesundheit der Bevölkerung beitragen können, werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF FKZ: 13N8968 - 13N8974) mit mehreren Millionen Euro unterstützt.

In dem Verbundprojekt PLACAR arbeiten derzeit 5 Unternehmen der Lichtquellen- und Leuchtenbranche zusammen mit der Arbeitsgruppe Schlafforschung & Klinische Chronobiologie am Institut für Physiologie der Charité - Universitätsmedizin Berlin (Dr. Kunz) - und dem Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP Greifswald) an der Entwicklung solcher Plasmalampen. Bei den Unternehmen handelt es sich um OSRAM, NARVA BEL, NARVA G.L.E., LITEC LLL sowie TRILUX.  

Quelle: Institut für Niedertemperatur-Plasmaphysik e.V.