Human Centric Lighting (HCL)

📖 Was ist HCL?

Human Centric Lighting (HCL) – auch biologisch wirksames Licht genannt – ist ein Beleuchtungskonzept, das die biologischen Wirkungen des Lichts auf den Menschen berücksichtigt. HCL passt die Farbtemperatur und Helligkeit dynamisch an den natürlichen Tagesrhythmus an, um Gesundheit, Wohlbefinden, Schlaf und Leistungsfähigkeit zu fördern.

Die Grundlagen: Warum Licht mehr ist als Sehen

Licht hat zwei Hauptfunktionen für den Menschen:

1. Visuelle Wirkung

Sehen: Ermöglicht uns, die Umgebung wahrzunehmen, zu lesen, zu arbeiten.

  • • Gemessen in Lux
  • • Stäbchen & Zapfen in der Netzhaut
  • • Klassische Beleuchtungsplanung

2. Biologische Wirkung ⭐

Innere Uhr steuern: Beeinflusst Hormonhaushalt, Schlaf-Wach-Rhythmus, Stimmung.

  • • Gemessen in Melanopic Lux
  • • ipRGC (intrinsisch photosensitive Ganglienzellen)
  • • HCL-Beleuchtung

Der zirkadiane Rhythmus (24-Stunden-Rhythmus)

Der zirkadiane Rhythmus ist unsere "innere Uhr", die den Schlaf-Wach-Zyklus, Körpertemperatur, Hormonausschüttung und viele andere Körperfunktionen steuert.Licht ist der wichtigste Zeitgeber (Zeitgeber = "Zeitgeber") für diesen Rhythmus.

🧬 Wie Licht die innere Uhr steuert:

  1. 1. Licht trifft auf ipRGC-Zellen:
    Spezielle Ganglienzellen in der Netzhaut, die besonders empfindlich auf blaues Licht (460-480nm) reagieren.
  2. 2. Signal an SCN (Suprachiasmatischer Nucleus):
    Zentrale "Hauptuhr" im Gehirn (Hypothalamus).
  3. 3. Hormonsteuerung:
    • Morgens/Tagsüber (blaues Licht): Unterdrückt Melatonin → wach, aktiv
    • Abends/Nachts (wenig blaues Licht): Melatonin-Ausschüttung → müde, schlafen

Natürlicher Tagesverlauf der Farbtemperatur:

🌅 Morgens (6-9 Uhr)

~2000-4000K

Sonnenaufgang: Warmes, dann zunehmend kühleres Licht. Signalisiert "Aufwachen", aktiviert Körper.

☀️ Mittags (10-16 Uhr)

~5500-6500K

Tageslicht: Hoher Blauanteil, sehr hell (bis 100.000 Lux draußen). Maximale Wachheit, Leistungsfähigkeit.

🌇 Abends (17-21 Uhr)

~3000-4000K

Sonnenuntergang: Licht wird wärmer, Blauanteil nimmt ab. Körper bereitet sich auf Schlaf vor.

🌙 Nachts (22-6 Uhr)

~1800-2700K (oder Dunkelheit)

Kerzenlicht, Mondlicht: Sehr warm, wenig Blauanteil. Melatonin-Ausschüttung → Schlaf.

HCL in der Praxis: Tunable White

Tunable White (auch CCT-Steuerung) ist die technische Umsetzung von HCL. Die Farbtemperatur der Beleuchtung wird dynamisch angepasst:

TageszeitFarbtemperaturHelligkeitWirkung
Morgens (6-9 Uhr)3000-4000KMittel-HochSanftes Aufwachen, zunehmend aktivierend
Vormittags (9-12 Uhr)5000-6500KHochMaximale Wachheit, Konzentration, Leistung
Mittags (12-14 Uhr)6000-6500KSehr HochGegen Mittagstief, Wachheit erhalten
Nachmittags (14-17 Uhr)4500-5500KMittel-HochProduktiv, aber nicht mehr maximal kühl
Abends (17-21 Uhr)3000-4000KMittelEntspannung, Vorbereitung auf Schlaf
Nachts (21-6 Uhr)2700K (oder aus)NiedrigMelatonin-Produktion, Schlaf

Vorteile von Human Centric Lighting

✓ Gesundheit & Wohlbefinden

  • • Besserer Schlaf: Natürlicher Melatonin-Rhythmus
  • • Stimmung: Reduziert Winterdepression (SAD)
  • • Hormonhaushalt: Cortisol, Serotonin optimal
  • • Immunsystem: Gestärkt durch gesunden Rhythmus

✓ Leistung & Produktivität

  • • Konzentration: +10-15% durch optimales Licht
  • • Fehlerrate: Reduziert (bessere Wachheit)
  • • Reaktionszeit: Verbessert
  • • Müdigkeit: Weniger Nachmittagstief

✓ Spezielle Zielgruppen

  • • Schichtarbeiter: Hilft bei Nachtschicht
  • • Senioren: Kompensiert altersbedingt weniger Licht
  • • Pflegeheime: Verbessert Schlaf-Wach-Rhythmus
  • • Büroarbeiter: Gegen "Büro-Jetlag"

✓ Wirtschaftliche Vorteile

  • • Krankheitstage: Reduziert (bessere Gesundheit)
  • • Produktivität: Gesteigert
  • • Mitarbeiterzufriedenheit: Erhöht
  • • ROI: Amortisation oft in 2-5 Jahren

Melanopic Lux – Die neue Messgröße

Während klassische Lux dievisuelle Helligkeit messen, beschreibt Melanopic Lux (mel-lx) diebiologische Wirksamkeit des Lichts auf die ipRGC-Zellen:

Melanopic Lux erklärt:

Melanopic Lux gewichtet das Lichtspektrum nach der Empfindlichkeit der ipRGC-Zellen(Maximum bei ~480nm, blau). Zwei Lichtquellen mit gleicher Lux-Zahl können unterschiedliche melanopic Lux haben!

Warmweiß (2700K, 500 lx)

Melanopic Lux: ~200 mel-lx

Wenig Blauanteil → geringe biologische Wirkung

Kaltweiß (6500K, 500 lx)

Melanopic Lux: ~600 mel-lx

Hoher Blauanteil → starke biologische Wirkung

Empfohlene melanopic Lux-Werte:

Tageszeit / AnwendungMelanopic Lux (Empfehlung)
Morgens/Vormittags (aktivierend)≥ 250 mel-lx
Mittags (maximal aktivierend)≥ 400 mel-lx
Nachmittags (moderat)200-300 mel-lx
Abends (entspannend)< 100 mel-lx
Nachts (Schlaf)< 10 mel-lx (oder aus)

HCL-Anwendungen

1. Büros & Arbeitsplätze

Problem: Büroarbeiter verbringen 90% der Zeit drinnen, oft mit zu wenig biologisch wirksamem Licht → "Büro-Jetlag", Schlafstörungen, reduzierte Leistung.

HCL-Lösung:

  • • Morgens: 5000-6500K, 500-750 lx (≥250 mel-lx)
  • • Mittags: 6000-6500K, 750-1000 lx (≥400 mel-lx)
  • • Nachmittags: 4500-5000K, 500 lx
  • • Abends (Überstunden): 3000-4000K, 300 lx (<100 mel-lx)

2. Pflegeheime & Krankenhäuser

Problem: Senioren haben oft gestörten Schlaf-Wach-Rhythmus, Demenz-Patienten leiden unter "Sundowning" (Unruhe am Abend).

HCL-Lösung:

  • • Tagsüber: Hohe Beleuchtungsstärke (1000-2000 lx) mit hohem Blauanteil
  • • Abends: Warmes Licht (2700K), gedimmt
  • • Studien: -30% Schlafstörungen, -20% Medikamente

3. Schulen & Universitäten

Problem: Schüler oft müde, unkonzentriert, besonders in Wintermonaten.

HCL-Lösung:

  • • Unterricht: 5000-6000K, 500-750 lx (aktivierend)
  • • Pausen/Entspannung: 3500-4000K, 300 lx
  • • Studien: +15% Konzentration, -35% Fehlerrate

4. Schichtarbeit & Nachtarbeit

Problem: Nachtschicht stört zirkadianen Rhythmus massiv → Gesundheitsrisiken.

HCL-Lösung:

  • • Nachtschicht: Sehr helles, kühles Licht (6000K, 1000+ lx) → wach bleiben
  • • Vor Heimfahrt: Warmes Licht (3000K) → Übergang
  • • Zuhause: Blaulichtfilter, Verdunkelung → Schlafen trotz Tag

Technische Umsetzung

Komponenten eines HCL-Systems:

  • 1. Tunable White LED-Leuchten:
    Zwei LED-Kanäle (warmweiß + kaltweiß) oder RGB+W, stufenlos mischbar 2700-6500K
  • 2. Steuerung:
    DALI, KNX, Zigbee, Bluetooth Mesh – oft mit Zeitsteuerung oder Präsenzsensoren
  • 3. Sensoren (optional):
    Tageslicht-Sensor, Präsenz-Sensor → automatische Anpassung
  • 4. Software/App:
    Programmierung der Lichtszenen, Zeitpläne, individuelle Anpassung

Häufige Fehler & Mythen

  • ❌ "HCL = nur helles Licht" → NEIN! Timing und Farbtemperatur sind entscheidend
  • ❌ "Abends blaues Licht ist gut" → NEIN! Stört Melatonin-Produktion → Schlafprobleme
  • ❌ "500 Lux reichen immer" → Für visuelle Aufgaben ja, für biologische Wirkung oft zu wenig
  • ❌ "HCL nur für Kranke" → NEIN! Jeder profitiert von biologisch richtigem Licht
  • ❌ "Einmal einstellen reicht" → Dynamik ist das Kernprinzip von HCL!

Weiterführende Informationen & Hilfreiche Tools

🔗 Verwandte Artikel und Rechner zu biologisch wirksamem Licht und intelligenter Lichtsteuerung:

→ Farbtemperatur (Kelvin)

Grundlagen der Lichtfarbe

→ Beleuchtungsstärke (Lux)

Helligkeit richtig messen

→ LED-Dimmen Techniken

Tunable White Steuerung

→ DALI-Steuerung

Digitale HCL-Lichtsteuerung

→ KNX Beleuchtung

Gebäudeautomation & HCL

→ LED Funktionsweise

Spektrum & Farbwiedergabe

→ Lumen-Lux Rechner

Beleuchtungsstärke berechnen

→ LED-Hallenbeleuchtung

HCL in der Industrie

→ Farbwiedergabeindex (CRI)

Lichtqualität & Spektrum

📚 Wissenschaftliche Grundlagen

  • • DIN SPEC 67600:2013-04 – Biologisch wirksame Beleuchtung (erste deutsche Norm)
  • • CIE S 026/E:2018 – CIE System for Metrology of Optical Radiation for ipRGC-Influenced Responses to Light
  • • Nobelpreis 2017: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash, Michael W. Young – Entdeckung molekularer Mechanismen der zirkadianen Uhr
  • • Studien: Zahlreiche Studien belegen positive Effekte auf Schlaf, Stimmung, Leistung (z.B. Fraunhofer IAO, TU Darmstadt)

Letzte Aktualisierung: November 2025

Stand der Forschung: HCL ist etabliert, Langzeitstudien laufen weiter.