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Licht als Feel-Good-Manager

Audi entwickelt schon heute ein neues Lichtkonzept für die Mobilität von morgen. Dabei steht der Mensch im Mittelpunkt – und biologisch wirksames Licht.

20.01.2021 Text: Birte Mußmann ― Foto: AUDI AG, Volkswagen AG, Oliver Kraus, Arvid Niemeyer Film: AUDI AG Lesezeit: 5 min

Farbverlauf des Lichts
Licht ist der Taktgeber unserer „inneren Uhr“. Prägend ist dabei der Wandel der Lichtverhältnisse im Verlauf eines Tages.

Licht ist bei Audi Innovationsträger – sowohl im Bereich Design als auch im Bereich Technologie. Im Zusammenspiel mit hoch automatisiertem Fahren könnten in Zukunft dadurch spannende Aufgaben- und Einsatzbereiche entstehen. Denn Fahrzeuge mit der entsprechenden Ausstattung sollen künftig dafür sorgen, dass die Fahraufgabe gegen die Rolle des Passagiers eingetauscht wird. Das eröffnet allen Nutzern neue Freiräume. Dadurch gewinnt auch die Lichtgestaltung im Innenraum mehr und mehr an Bedeutung. Denn eine angenehme Lichtstimmung kann zum Wohlbefinden beitragen. Zudem steuert Licht den natürlichen Rhythmus des Menschen.

Der Blauanteil im Licht spielt eine wichtige Rolle

Das führt zu einer spannenden Frage: Wie können diese Eigenschaften gezielt genutzt werden? Genau mit dieser Thematik setzt sich Arvid Niemeyer, Doktorand bei Audi, auseinander. „Die Lösung lautet Human Centric Lighting. Dieses Lichtkonzept stellt die Bedürfnisse des Menschen in den Mittelpunkt“, erläutert er und geht weiter ins Detail. „Audi setzt auf neue Innovationen und lässt sich dabei auch gern von der Natur inspirieren. Wir wissen, dass helles, kühles Tageslicht wie am Mittag aktiviert, belebt und die Aufmerksamkeit erhöht. Dieser Effekt kann auch durch künstliches Licht gefördert werden.“

 

Übertragen auf die Zukunft der Mobilität, in der hoch automatisiertes Fahren bereits auf der Straße angekommen ist, wäre folgendes Gedankenspiel ein mögliches Szenario: Während der Fahrt von einem Ort zum nächsten muss ein wichtiges Meeting vorbereitet werden. Konzentration ist gefragt. „Die Nutzerin oder der Nutzer des Fahrzeugs kann das Licht im Innenraum entsprechend einstellen. Der Blauanteil des Lichts wird hochgefahren. Studien haben gezeigt, dass es wichtig dabei ist, dass die Lichtquelle möglichst großflächig ist und der Lichteinfall direkt von oben kommt. Vergleichbar mit der am Mittag am höchsten Punkt stehenden Sonne.“ Sinkt der Blauanteil, dann schwächt sich auch die Wirkung ab. Daher wird warmem Licht mit wenig Blau- und dafür hohem Rotanteil eher eine entspannende Wirkung zugeordnet. „Beide Einsatzbereiche sind denkbar, wobei die aktivierende Wirkung für uns derzeit relevanter ist.“

Licht mit hohem Blauanteil
Licht mit einem hohen Blauanteil wirkt aktivierend. Dieser Effekt kann nicht nur durch natürliches Licht, sondern auch durch künstliches erzeugt werden.

Zentraler Taktgeber unseres Tagesablaufs

Um die Wirkung von Licht besser zu verstehen, muss man sich unsere gelernten Verhaltensmuster und die Prozesse im Körper vor Augen führen. Arvid Niemeyer erläutert: „Den Rhythmus von Tag und Nacht haben wir einfach verinnerlicht. Man spricht auch vom circadianen Rhythmus – also einem Wach-Schlaf-Rhythmus verteilt über eine Zeitspanne von ungefähr 24 Stunden.” Auf diesen Rhythmus hat sich unser Körper dementsprechend angepasst: Er funktioniert tagsüber anders als nachts. Dinge wie Körpertemperatur, Hormonspiegel und sogar Atmung und Kreislauf folgen diesem Prinzip. Hinter all diesen Prozessen steckt unsere „innere Uhr“, die sich nach dem Licht richtet. Das Auge als Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen übernimmt dabei die Rolle des Enablers.

 

„Forschungen auf diesem Gebiet haben 2002 ergeben, dass sich in der Netzhaut unseres Auges nicht nur Stäbchen-Fotorezeptoren fürs Nachtsehen und Zapfen-Fotorezeptoren für Farbsehen befinden, sondern zudem ein dritter Rezeptor für einfallendes Licht. Die Besonderheit: Diese Art von Fotorezeptoren wird nicht zum Sehen benutzt, sondern steuert gewisse Hormone im Körper. Dabei handelt es sich um melanopsin(protein)-haltige Ganglienzellen, die in der obersten Schicht der Netzhaut verortet sind.“

Arvid Niemeyer

Arvid Niemeyer

Auf einen Bachelor of Engineering in Mechatronik an der Hochschule München mit Schwerpunkt Medizintechnik folgte ein Master of Science in Maschinenbau mit Schwerpunkt technische Optik und Feinwerktechnik an der Universität in Stuttgart. Als Doktorand ist Arvid Niemeyer bei Audi im Bereich Entwicklung Innenlicht angesiedelt. Das Ganze findet in Kooperation mit dem Lichttechnischen Institut (LTI) des Karlsruher Instituts für Technologie statt.

Ein Meilenstein der Wissenschaft

Werden sie durch einen Lichtimpuls angeregt, senden sie einen Nervenimpuls – allerdings weicht dieser vom Weg der Impulse ab, die über Stäbchen und Zapfen gesendet werden. Sie landen in einer Schaltstelle: dem Nucleus suprachiasmaticus. Dahinter verbergen sich zwei Kerne, die ungefähr die Größe eines Reiskorns haben. Sie bilden die innere Hauptuhr des Menschen und steuern die Aktivität der Hirnanhangdrüse, die Hormone auf den Weg schickt, um körpereigene Rhythmen zu koordinieren und den Stoffwechsel an die Tageszeiten anzupassen.

 

Weitere Nervenbahnen laufen zu Aktivierungszentren im Gehirn und zu Schaltstellen im Rückenmark. So werden über Nervenreize und Hormone von uns unbemerkt im Hintergrund viele vegetative Prozesse gesteuert. Unter anderem eben auch jene, die wir als „innere Uhr“ bezeichnen. Diese Erkenntnis ist ein Meilenstein der Wissenschaft und der Grundstein für das Konzept von Human Centric Lighting.

Drei Studien bei Audi durchgeführt

Neben Arvid Niemeyer befasst sich auch Michael Weng mit dem Thema Human Centric Lighting. Er ist Doktorand der Volkswagen Group Innovation. Gemeinsam haben sie entsprechende Studien durchgeführt, die auf ersten Erkenntnissen einer vorangegangenen Feldstudie im Audi A8 aufbauen. In der Studie unterstützte eine speziell umgebaute Schminkspiegelleuchte die circadiane Rhythmik der Insassen. Zwei Drittel der Probanden bestätigten, dass sie sich durch das Licht am Morgen wacher fühlen würden. Die These, dass ein hoher Blauanteil im Licht Müdigkeit entgegenwirkt, konnte auch in zwei weiteren Laborstudien, bei denen die 32 Probanden in einer abgedunkelten Box mit unterschiedlichen Lichtquellen saßen, gestärkt werden.

 

Arvid Niemeyer fokussierte sich dabei auf die Morgenstunden, während der Kollege der Volkswagen Group Innovation die Wirkung in den Abendstunden untersuchte. „Michael Weng betrachtete in seiner Laborstudie zusätzlich den abendlichen Anstieg des Hormons Melatonin. Die Ergebnisse haben die subjektive Wahrnehmung der Probanden unterstrichen. Melatonin ist das ,Schlafhormon‘. Durch den hohen Blauanteil im Licht konnte der Anstieg bis in den späten Abend hinein signifikant unterdrückt werden. Dadurch fühlen wir uns dementsprechend wacher.“

 

In einer dritten Studie wird bei Audi die Wirkung von Licht auf den Menschen mithilfe eines Fahrsimulators weiter erforscht. Dabei werden sowohl Fahrsituationen berücksichtigt, in denen die Probanden als Fahrer agieren, als auch das Unterwegssein im hoch automatisierten Fahrmodus – also ohne Fahraufgabe. Erste Ergebnisse sind auch unter diesen Bedingungen positiv. Ein spannendes Forschungsfeld – denn Licht ist eben mehr als nur Beleuchtung.

Licht mit geringem Blauanteil
Je geringer der Blauanteil im Licht ist, desto geringer ist auch die aktivierende Wirkung. Dieser Effekt soll den Körper in der Ursprungsfunktion auf die Schlafphase vorbereiten.
OLED-Rückleuchte Audi Q5

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