Spektral einstellbare Lichterzeugung und Vorgehensweisen zur objektiven Quantifizierung nichtvisueller Wirkungen dieser Lichtspektren auf den Menschen (PDF)

Ausgangspunkt vorliegender Arbeit sind Ergebnisse aus vorangehenden lichttechnischen Projekten (Einsatz von LED und OLED in elektrischen Bahnen) sowie die Beteiligung am Forschungsprojekt NiviL. In dessen Teilprojekt "`Melatoninsuppression und Phasenverschiebung"', welches in Kooperation mit dem Universitätsklinikum Dresden bearbeitet wurde, sind in zwei medizinischen Studien der Einfluss unterschiedlicher Lichtspektren auf jeweils zwei Probandengruppen untersucht worden: gesunde Kontrollprobanden und Probanden mit einer Bipolar-I-Störung.
Um die Effekte der Lichtspektren nachweisen zu können, wurden flexibel konfigurierbare Beleuchtungseinheiten entworfen, welche die Retina im Auge des Betrachters gleichmäßig und vollständig ausleuchten. Das Ziel, eine sehr gute Homogenität der Exposition sowie Flimmerfreiheit reproduzierbar sicherzustellen, wurde durch spezielle, mit neuartigen Konzepten entwickelte LED-Treiber mit intelligenter Konstantstrom- und PWM-Dimmung erreicht.
Es konnte mittels einer Farbortregelung in der ersten Studie und einer, von der Pupillengröße abhängigen, Leuchdichteregelung in der zweiten Studie eine optimale Versuchsdurchführung durch die Eliminierung unerwünschter Einflussfaktoren wie Helligkeitsschwankungen oder unterschiedliche Pupillengrößen gewährleistet werden.

Die Hypothese der ersten Studie geht von einer verstärkten Melatoninsuppression sowie einer verminderten Müdigkeit der bipolaren Probanden während einer Exposition mit blauem Licht im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden aus. In der zweiten Studie wurde die Hypothese einer verstärkten Phasenverschiebung der "`inneren Uhr"' der Probanden mit Bipolar-I-Störung gegenüber der Kontrollgruppe überprüft.

Studiendesign, Methodik, Durchführung und Auswertung der Probandenstudien sind umfassend dokumentiert worden. Während der Untersuchungen wurden folgende Parameter gemessen: Melatoninspiegel im Blut, Elektroenzephalogramm, Herzfrequenz und Herzratenvariabilität, Pupillenunruhe sowie der Karolinska-Schläfrigkeitswert (KSS). Diese wurden aus ingenieurtechnischer Sicht eingeführt, die damit gemessenen Daten statistisch ausgewertet und abschließend hinsichtlich ihrer Aussagekraft und Anwendbarkeit zur objektiven Quantifizierung nichtvisueller Wirkungen beurteilt.