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Lichtmessung im Rahmen der HCL-Lichtplanung

App. 007

Die aktuelle wissenschaftliche Forschung bestätigt, dass die menschliche Netzhaut neben den Zapfen und Stäbchen, die für das Farb- und Nachtsehen verantwortlich sind, auch nicht bildgebende Fotorezeptoren, sogenannte intrinsisch fotosensitive Ganglienzellen (ipRGC) (ipRGCs) aufweist. Diese spielen eine große Rolle in den menschlichen circadianen Rhythmen. Die spektrale Lichtempfindlichkeit des ipRGCs ergibt sich aus dem Fotopigment namens Melanopsin. Während unsere Kegel und Stäbchen eine spektrale Empfindlichkeit haben, die durch die V (λ)- und V '(λ)-Funktionen für photopisches und skotopisches Sehen definiert wird, haben ipRGCs eine eigene "melanopische" spektrale Empfindlichkeit mit Spitzenempfindlichkeit im blauen Spektralbereich von etwa 480 nm.

Moderne Einblicke in die menschliche Chronobiologie in Kombination mit den Möglichkeiten der SSL-Beleuchtung bieten viele neue Chancen zur Verbesserung der Gesundheit und des Wohlbefindens durch geeignete Beleuchtung. Diese werden allgemein als "Human Centric Lighting" (HCL) bezeichnet, aber auch als "circadian lighting", "biodynamische Beleuchtung" oder "biologisch wirksame Beleuchtung".

In seiner Grundform versucht ein HCL-Planer typischerweise, die korrelierte Farbtemperatur (CCT) der Beleuchtung so zu steuern, dass sie natürliches Tageslicht nachahmt. Anspruchsvollere Strategien umfassen zudem die Steuerung der melanopischen Beleuchtungsstärke (CIE TN 003:2015) [1] oder des zirkadianen Stimulus (LRC Rensselaer) [2].

Grundvoraussetzung für eine genaue Messung der HCL-Messgrößen ist eine spektrale Charakterisierung der Beleuchtung. Die Messung von "äquivalentem melanopischen Lux" (EML oder melanopische Beleuchtungsstärke), wie sie z. B. vom WELL Building Standard gefordert wird, und die "melanopic daily equivalent illuminance" sind Standardmerkmale unserer spektralen Lichtmessgeräte einschließlich des kostengünstigen spektralen Lichtmessgerätes MSC15

HCL befasst sich nicht nur mit der ipRGC-Reaktion auf die Intensität und das Timing von "Blue Light". Stab- und Zapfen-Fotorezeptoren tragen ebenfalls zur menschlichen zirkadianen Phototransduktion bei. Kenntnisse zum Lichtspektrum sind für HCL-Entwickler wichtig. So wurde z.B. nachgewiesen, dass "rotes Licht" die Wachheit erhöht, ohne Melatonin zu unterdrücken.

Zu Forschungszwecken empfiehlt die CIE (CIE TN 003:2015) [1], alle fünf α-opisch äquivalenten Beleuchtungsstärken für S-Kegel, M-Kegel, I-Kegel, Stäbchen und ipRGCs anzugeben. Dementsprechend werden von dem spektralen Lichtmessgerät BTS256-E  und dem Labor-Spektralradiometer BTS2048-VL  die nachfolgenden Messwerte angezeigt:


Referenzen

α-optisch

 

Einheit

Ez

Melanopische Beleuchtungsstärke (melanopic illuminance)

 z-lx

Ee,z

Melanopische Bestrahlungsstärke (melanopic irradiance) 

W/m² 

Ev,mel

Melanopische tageslichtäquivalente Beleuchtungsstärke (melanopic daylight equivalent lluminance) 

 lx

Esc

Cyanopische Beleuchtungsstärke (cyanopic illuminance)

sc-lx 

Ee,sc

Cyanopische Bestrahlungsstärke (cyanopic irradiance)

W/m² 

Emc

Chloropische Beleuchtungsstärke (chloropic illuminance)

 mc-lx

Ee,mc

Chloropische Bestrahlungsstärke (chloropic irradiance)

W/m²

Elc

Erythropische Beleuchtungsstärke (erythropic illuminance)

 lc-lx

Ee,lc

Erythropische Bestrahlungsstärke (erythropic irradiance)

 W/m²

Er

Rhodopische Beleuchtungsstärke (rhodopic illuminance)

 r-lx

Ee,r

Rhodopische Bestrahlungsstärke (rhodopic irradiance) 

 W/m²

[1] CIE TN 003:2015 Report on the First International Workshop on Circadian and Neurophysiological Photometry, 2013

[2] LRC Circadian stimulus calculator

[3] WELL Building Standard - Circadian lighting design