Wirkungen des Lichts

Die Wellenlängen optischer Strahlung dringen unterschiedlich tief ins Auge ein

Visuelle Wirkungen

Licht ermöglicht uns, unsere Umwelt mit den Augen wahrzunehmen. Die visuelle Wirkung von Licht auf den Menschen entsteht durch Reizung spezieller Rezeptorzellen in der Netzhaut des Auges ("Stäbchen" und "Zapfen"). Die auf die Rezeptoren einwirkenden Reize werden über den Sehnerv in die für die Verarbeitung visueller Signale verantwortlichen Bereiche des Gehirns weitergeleitet. Die Zapfen dienen dem Farbensehen, die lichtempfindlicheren Stäbchen ermöglichen Nacht- oder Dämmerungssehen – allerdings nur in Schwarz-Weiß.

Nicht-visuelle (melanopische) Wirkungen

Licht dient nicht nur dem Sehvorgang, sondern beeinflusst auch körpereigene Botenstoffe und stellt die "innere Uhr". Für die Wirkung von Licht als Zeitgeber ist maßgeblich ein dritter, ebenfalls in der Netzhaut lokalisierter Rezeptortyp verantwortlich: die lichtempfindlichen (photosensitiven) retinalen Ganglienzellen.

Dieser Rezeptortyp reagiert vor allem (aber nicht nur) auf blaues Licht mit Wellenlängen um ca. 480 nm und vermittelt unter anderem die Unterdrückung der Ausschüttung des "Schlafhormons" Melatonin aus der Zirbeldrüse (Pinealdrüse). Dadurch beeinflusst Licht den Schlaf-Wach-Rhythmus. Es fördert tagsüber die Wachheit und wirkt sich positiv auf die Leistungsfähigkeit und die Stimmung aus. Abends und nachts, wenn der steigende Melatoninspiegel den Schlaf fördert und der Körper sich auf eine Ruhephase einstellt, kann Licht, vor allem wenn es einen hohen Blauanteil hat, dem Schlaf entgegenwirken.

Zu viel Licht kann schaden

Übersteigt die Bestrahlungsstärke bestimmte Werte, kann Licht vor allem die Augen schädigen. Dies gilt insbesondere für den energiereichen, blauen Teil des sichtbaren Spektrums ("Blaulichtgefährdung"). Die aufgenommene Energie des Lichts wird in chemische Reaktionsenergie umgesetzt. Es können beispielsweise reaktionsfreudige Sauerstoff-Formen entstehen, die Zellen der Netzhaut (Retina) - wie z.B. Photorezeptoren - oder Zellen des retinalen Pigmentepithels (RPE) schädigen. Besonders wirksam sind Wellenlängen um circa 440 nm.

Ausmaß der Schäden ist abhängig von der Wellenlänge

Da das Ausmaß der photochemischen Schäden von der Wellenlänge abhängt, zieht man für die Beurteilung künstlicher optischer Strahlungsquellen eine wellenlängenabhängige Wichtungsfunktion heran. Diese wird auch für die Einordnung von Lampen und Lampensystemen in Risikogruppen herangezogen und hat in Normen und gesetzliche Regelungen Eingang gefunden. Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch sind die üblichen Lampen und Lampensysteme aber als augensicher zu betrachten.

Trotzdem empfiehlt es sich nicht, aus kurzem Abstand für längere Zeit in eine helle Strahlungsquelle zu sehen. Dies gilt insbesondere für Kinder, bei denen die Durchlässigkeit der Augenlinse für sichtbares Licht (und auch für UV-A-Strahlung) größer ist als bei Erwachsenen. Normalerweise wird der Blick in eine (zu) helle Lichtquelle ohnehin als unangenehm empfunden und unterbleibt schon aus diesem Grund.

Im langwelligen, roten Teil des sichtbaren Spektrums stehen - so wie auch im Infrarot-Bereich - thermische Wirkungen im Vordergrund. Die Schäden entstehen im Wesentlichen durch Erhitzung. Hierfür sind aber höhere Bestrahlungsstärken erforderlich.

Eine bleibende Netzhautschädigung kann man sich zuziehen, wenn man ungeschützt in die Sonne oder in starke künstliche Lichtquellen wie z.B. Laser blickt.

Blendung

Wird das Auge einer zu hohen Lichtintensität ausgesetzt, wird die Anpassungsfähigkeit des Auges überfordert. Der Mensch wird geblendet. Ausmaß und Dauer der Blendung hängen von mehreren Faktoren ab. Dazu gehören

• Leuchtdichte und Ausdehnung der Lichtquelle,
• der Projektionsort auf der Netzhaut,
• die Umgebungshelligkeit,
• der Adaptationszustand des Auges, aber auch
• individuelle Faktoren wie das Alter der betroffenen Person.

Bei der so genannten "physiologischen Blendung" wird die Wahrnehmung visueller Informationen tatsächlich messbar vermindert. Bei der so genannten "psychologischen Blendung" wird Licht als unangenehm hell oder ablenkend empfunden. Insbesondere diese Form ist in hohem Maße durch subjektives Empfinden geprägt.

Durch Blendung wird die Sehfähigkeit für eine gewisse Zeit eingeschränkt. Auch wenn diese Wirkung vorübergehender Natur ist und keinen Augenschaden darstellt: Das Risiko für Unfälle kann deutlich erhöht werden.

Die Blendung von Fahrzeugführern oder Piloten durch Lichtquellen wie starke Laserpointer ist sehr gefährlich und kann Menschenleben kosten. Wer Piloten oder Fahrzeugführer blendet, macht sich in Deutschland strafbar (§ 315 und § 315b Strafgesetzbuch).

Mögliche Langzeitwirkungen

In letzter Zeit wird verstärkt diskutiert, ob sich lichtbedingte Schäden an der Netzhaut oder im retinalen Pigmentepithel (RPE) über die Lebenszeit aufaddieren und zu Erkrankungen wie der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) beitragen können.

Studien betrachten in diesem Zusammenhang vor allem die Auswirkungen langjähriger natürlicher Sonnenstrahlung, beispielsweise bei Fischern oder anderen beruflich exponierten Personengruppen. Ergebnisse aus Tierversuchen weisen auf schädigende Wirkungen von Blaulicht aus LEDs auf die Retina hin. Allerdings muss dabei die Übertragbarkeit auf die reale Expositionssituation beim Menschen hinterfragt werden.

Insgesamt reichen die vorliegenden Erkenntnisse nicht aus, um abzuschätzen, ob und inwiefern künstliche Strahlenquellen neben der natürlichen Strahlenquelle Sonne auf die Lebenszeit gesehen einen relevanten Beitrag zur Entstehung altersbedingter Augenerkrankungen leisten.

Wirkungen auf die Umwelt

Abendliche und nächtliche Beleuchtung hat Auswirkungen auf Tiere, insbesondere auf nachtaktive Insekten, die besonders durch UV-Licht und die benachbarten Wellenlängen des sichtbaren Lichts (violett und blau) angezogen werden. Eine bedarfsgerechte Beleuchtung, bei der insbesondere die unnötige Abstrahlung von Licht nach oben und zu den Seiten vermieden wird, kann diese nachteiligen Auswirkungen vermindern.

Ausführliche Informationen zu diesem Thema finden Sie beispielsweise unter:

• Interdisziplinärer Forschungsverbund Lichtverschmutzung: Verlust der Nacht
• BfN-Skripten 543 (2019) Leitfaden zur Neugestaltung und Umrüstung von Außenbeleuchtungsanlagen
• Büro für Technikfolgenabschätzung (TAB), Arbeitsbericht 186 (2020), Lichtverschmutzung – Ausmaß, gesellschaftliche und ökologische Auswirkungen sowie Handlungsansätze