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»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017

Licht hat vielfältige Einflüsse auf Gesundheit und Wohlergehen. Das Forschungsprojekt »ILIGHTS« untersucht deshalb die physiologischen und kognitiven Effekte eines neuen LED-Beleuchtungssystems, das fehlendes Tageslicht zukünftig ersetzen könnte. Getestet wird die Technologie seit Oktober an Schichtarbeitern im BMW-Werk in München - mit dem langfristigen Ziel, das gesundheitliche Wohlbefinden der Mitarbeitenden zu steigern.

Natürliches Licht stimuliert viele vegetativ-hormonelle Prozesse im menschlichen Körper wie die Herzschlagrate, die Körperkerntemperatur und das Schlafverhalten und stellt somit einen natürlichen Wohlfühlfaktor dar. Heutzutage verbringt der Mensch jedoch einen Großteil des Tages unter künstlicher Beleuchtung, wodurch die positive Wirkung des biologischen Tageslichts auf den Menschen verloren geht.


Zwei Lichtszenarien im Automobilwerk in München: kaltweißes Licht (links) und beispielhaft der aktivierende Blauanteil im kalt-weißen Licht (rechts).

Fraunhofer UMSICHT/Rasit Özgüc


Farbspektren, die von Sonnenlicht (links), Leuchtstoff (Mitte) und LEDs (rechts) ausgehen. LEDs sind variabel einstellbar und können das volle Farbspektrum flexibel abbilden.

Fraunhofer UMSICHT

Die Folgen dieser Abstinenz sind besonders bei Schichtarbeitern zu beobachten, die acht bis zehn Stunden bei wechselnden Arbeitszeitrhythmen ohne Sonnenlichteinstrahlung unter künstlicher Beleuchtung verbringen und häufig unter Schlafproblemen und Störungen des Wohlbefindens leiden.

Studie testet dynamische LED-Beleuchtung

Ziel der Forschung ist es schon länger, biologisch wirksames Licht künstlich herzustellen. Im Rahmen des Verbundprojekts »ILIGHTS« hat das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen ein intelligentes LED-System entwickelt, das eine dynamische Beleuchtung ermöglicht, sodass neben der Intensität auch einzelne Wellenlängenbereiche des Lichtspektrums präzise regulierbar sind oder der Tagesverlauf der Sonne nachgebildet werden kann.

Nun wird das Beleuchtungssystem erstmalig unter Realbedingungen erforscht: »Dazu haben wir im BMW-Werk in München in einem Produktionsabschnitt eine Lichtanlage aus etwa 206 LED-Lampen installiert«, so Rasit Özgüc, der das Projekt auf Seiten von Fraunhofer UMSICHT leitet. Die Effekte der Anlage werden seit dem 4. Oktober im Rahmen einer Studie an 90 Schichtarbeitern des BMW-Montagewerks gemessen.

Die Studie ist in vier Phasen aufgeteilt, die jeweils vier Wochen dauern. Um die optimale Einstellung der Beleuchtungsanlage zu finden, werden die BMW-Arbeiter in jeder Phase einer anderen Lichtszenerie ausgesetzt, d.h. die spektrale Zusammensetzung des Lichts ändert sich alle vier Wochen. Da der Schlaf nach einer Spätschicht erfahrungsgemäß am schlechtesten ist, berücksichtigt die Studie auch den Einfluss unterschiedlicher Spektren in Abhängigkeit zur Tageszeit.

Licht mit einem hohen Blauanteil im Farbspektrum (465 bis 485 Nanometer) wirkt beispielsweise besonders stimulierend, da es die Ausschüttung des Aktivierungshormons Cortisol anregt. In der Spätschicht kann Beleuchtung mit aktivierendem Licht jedoch kontraproduktiv auf den anschließenden Schlaf wirken, weil Cortisol die Produktion des Schlafhormons Melatonin unterdrückt.

Lichtverhältnisse sollen Wohlbefinden steigern

Mobile Sensorik misst die Vitalparameter (Aktivitäts- und Schlafdaten) sowie den individuellen Lichtkonsum der Schichtarbeiter, die an der Studie teilnehmen. Über den individuellen Lichtkonsum lässt sich später feststellen, welche Lichtmenge und -farbe im Schichtverlauf maßgeblich für die entsprechende Wirkung verantwortlich ist – sprich: bei welchem Licht ein Teilnehmer besser schlafen konnte. Das für die Studie von Fraunhofer UMSICHT entwickelte Sensormodul misst neben der Beleuchtungsstärke und Lichtfarbe auch Faktoren wie Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit im Umfeld eines jeden Studienteilnehmers, die das Schlafverhalten ebenfalls beeinflussen könnten.

Das Sensormodul tragen die Schichtarbeiter in allen vier Studienphasen über ein Cappy am Kopf, um den Lichteinfall in die Augen möglichst natürlich zu simulieren. Die Smartwatch, die die Vitalparameter misst, wird von den Teilnehmern dauerhaft getragen. Außerdem führen Ärzte des Krankenhauses Porz am Rhein (Konsortialpartner) regelmäßig pupillographische Messungen zur Bestimmung der Wachheit durch und befragen die BMW-Arbeiter nach ihrem Gesundheitsstatus, ihrer emotionalen Befindlichkeit sowie zur Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit. Diese Daten in Verbindung mit dem Lichtkonsum und den Vitalparametern sollen den Einfluss von Kunstlicht auf Schichtarbeiter darstellen.

Die ILIGHTS-Studie im BMW-Werk läuft noch bis Ende Februar 2018. »Die Teilnehmer wünschen sich bei der Arbeit Lichtverhältnisse, die dazu beitragen, dass sie auch nach der Spätschicht besser einschlafen können«, sagt Projektleiter Rasit Özgüc. »Mit unseren Ergebnissen hoffen wir, am Ende das Licht so einstellen zu können, dass es langfristig und nachhaltig das Wohlbefinden und die Gesundheit der Mitarbeiter im Schichtbetrieb steigert.« Die gewonnenen Daten können darüber hinaus auch in empirisch abgesicherte Planungs- und Produktkonzepten zur Gebäudeleittechnik überführt werden. Zusätzliche Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Schulen, Seniorenheime oder Krankenhäuser.

Projektkonsortium

Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT Oberhausen (Rasit Özgüc, Projektleitung) |Krankenhaus Porz am Rhein in Köln (Dr. Alfred Wiater, Prof. Dr. rer. nat. Andrea Rodenbeck) | BMW AG München (Elisabeth Wolf, Projektleitung BMW)

Das Projekt

Das Verbundprojekt »ILIGHTS« läuft von Juni 2016 bis Oktober 2018 und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative „Intelligente Beleuchtung“ finanziell unterstützt.

Weitere Informationen:

https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/presse-medien/2016/ilights.html
https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/presse-medien/2016/silverlighting.html
https://www.umsicht.fraunhofer.de/content/dam/umsicht/de/dokumente/prozesse/ilig...

Dipl.-Chem. Iris Kumpmann | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

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