Am Anfang ging es uns nur darum, Licht ins Dunkel zu bringen. Die Glühbirne war dazu gut geeignet, und erst bei den Neonröhren fiel vielen auf, dass es künstliches Licht gibt, das uns nicht behagt. Eine neue Generation von Leuchtdioden (LEDs) soll jetzt nicht bloß angenehmes Licht schaffen, sondern aktiv zu unserem Wohlbefinden beitragen. Ihr farbiges Licht entspannt oder macht aufmerksam, so die Hoffnung. Selbst Schlafstörungen soll die neue Technik lindern. Wir Menschen sind nicht für künstliches Dauerlicht geschaffen. "Wir haben nahezu 200 000 Jahre lang vor allem draußen gelebt und gearbeitet", sagt Oliver Stefani, Lichtforscher am Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO). Unsere visuelle Wahrnehmung und unsere innere Uhr sind auf Tageslicht ausgelegt.

Eintöniges Licht der Industrialisierung

Erst mit der Industrialisierung vor rund 150 Jahren bezog ein großer Teil der Menschen Arbeitsplätze in geschlossenen Räumen. Der Mangel an Tageslicht gilt zum Beispiel als Ursache für Winterdepressionen. Auch die Eintönigkeit macht uns zu schaffen: Während das Licht draußen je nach Zeit und Wetter wechselt, strahlt die Lampe im Büro stets im gleichen Farbton. Hier liegt der Vorteil der neuen LEDs. Ihr Licht setzt sich aus grünen, blauen und roten Dioden zusammen. So lässt sich nahezu jede Farbe mischen. Stefani und seine Kollegen vom Light Fusion Lab am Fraunhofer IAO haben ein Büro geschaffen, in dem LED-Kacheln an der Decke den Himmel simulieren – inklusive Morgenröte, Abenddämmerung und ziehender Wolken. Arbeiteten Probanden unter dem virtuellen Himmel, waren sie abends weniger erschöpft als solche, die den Tag bei statischem Licht verbracht hatten. Auch für zu Hause gibt es inzwischen Lampen, deren Farbe sich steuern lässt: Ende Oktober brachte Philips die LED-Lampe Hue auf den Markt. Sie passt in normale Lampenfassungen, und ihr Lichtton lässt sich per Funk über Smartphone oder Tablet kontrollieren. Das amerikanische Start-up Lifx hat für ein ähnliches Konzept vorgangene Woche 1,3 Millionen Dollar an Investorengeldern auf der Crowdfunding-Plattform Kickstarter eingesammelt.

Rotes Licht macht müde

Die Farbwahl der Hue bietet nicht nur hübsche Effekte. Wie Forscher herausgefunden haben, beeinflusst verschiedenfarbiges Licht unsere innere Uhr. Verantwortlich sind spezielle Melanopsin-haltige Rezeptoren im Auge. "Melanopsin hat ein Absorptionsspektrum, das stark im blauen Bereich liegt", sagt Till Roenneberg, Chronobiologe an der Ludwig-Maximilians-Universität in München. Sind wir blaustichigem Licht ausgesetzt, wie es tagsüber herrscht, hemmen die Zellen die Produktion des schlaffördernden Hormons Melatonin. Rotes Abendlicht hingegen macht müde. "Die Störung eines normalen Tagesablaufs des Lichts beeinflusst unsere Befindlichkeit", sagt Roenneberg.

Künstliches Tageslicht hält Astronauten fit

Heute fällt es zum Beispiel der Besatzung der Internationalen Raumstation ISS schwer, mehr als sechs Stunden am Stück zu schlafen. Die Nasa entwickelt deshalb ein Lichtsystem, das den Astronauten geruhsame Nächte bescheren soll. Die neue ISS-Beleuchtung imitiert das Licht auf der Erde: Sie wechselt von einem rötlichen Weiß in den Entspannungsphasen zu bläulichem Licht, das die Astronauten während der Arbeitszeit fit halten soll. Auch Stimmung und Lernfähigkeit werden direkt über die Melanopsin-haltigen Rezeptoren beeinflusst, wie eine aktuelle Studie in Nature (Link: doi.org/jss) belegt. Forscher der Johns Hopkins University in Baltimore und der Rider University in Lawrenceville setzten Mäuse im Labor Sieben-Stunden-Tagen aus, um herauszufinden, wie sich helles Licht zur Schlafenszeit auf die Stimmung auswirkt. Im Experiment entwickelten die Mäuse bereits nach kurzer Zeit Depressionen und Lernstörungen - obwohl ihre innere Uhr weitgehend intakt blieb. Immun gegen die erratische Beleuchtung zeigten sich dagegen gentechnisch veränderte Tiere, denen die Melanopsin-haltigen Nervenzellen fehlen.

Flachbildschirmen halten wach

"Wir wollten verstehen, was mit Menschen passiert, die Schichtarbeit machen oder den kurzen Wintertagen auf der Nordhalbkugel ausgesetzt sind", sagt Samer Hattar, Neurophysiologe und Co-Autor der Studie. Auch auf Personen, die des Nachts vorm Rechner sitzen, lassen sich die Erkenntnisse seiner Meinung nach anwenden. Besonders moderne Flachbildschirme strahlen stark blaustichiges Licht aus. Die Wissenschaftler am Fraunhofer IAO entwickeln deshalb mit Hilfe mehrfarbiger LEDs eine spezielle Hintergrundbeleuchtung für die Displays. "Die visuelle Wahrnehmung bleibt gleich", erzählt Stefani, "aber der biologisch wirksame Blauanteil lässt sich einstellen."

Besser lernen mit optimiertem Licht

Steuerbare LEDs dienen nicht nur dazu, die Schwächen herkömmlicher Beleuchtung auszubügeln. Sie könnten auch helfen, die Produktivität zu steigern. Philips etwa untersuchte an Hamburger Schulen, wie gut die Schüler in jeweils unterschiedlich beleuchteten Klassenräumen lernten. Darauf basierend entwickelten die Ingenieure für das Hue-System vier verschiedene Weißtöne: eine rotstichige Variante zum Entspannen, eine bläuliche, die Energie verleihen soll, ein gelbliches Licht für konzentriertes Arbeiten und eine neutrale Mischung zum Lesen. Ob eine solche Lampe wirklich therapeutisch wirksame Lichtmengen liefere, sei schwer abzuschätzen, sagt George Brainard, Neurologe an der Thomas Jefferson University in Philadelphia, der beim Nasa-Projekt mitmacht. Dennoch biete die Technik "faszinierende Aussichten für die Beleuchtung". Auch andere Experten sehen das so. Bisher habe man immer nur versucht, die Glühbirne durch effizientere Alternativen zu ersetzen, sagt Fred Schubert, Halbleiter-Experte am Rensselaer Polytechnic Institute im Staat New York. "Wir können aber weitergehen und Glühlampen mit ganz neuen Fähigkeiten schaffen."

Nora Schlüter/ Jeff Hecht