Stock macht den Blog

Im Laufe meiner Radio-Karriere habe ich in vielen Live-Studios gearbeitet. Eines davon war besonders schön – jenes der Antenne Tirol! Komplett durchdesigned – ein wirklicher Hingucker. Doch beendete ich damals all meine Sendungen mit rasenden Kopfschmerzen. Nachdem es nicht nur mir so erging, versuchte sich unsere Technik mit der Fehler-suche. Das Resultat (man möchte es nicht glauben) waren die TFT-Monitore, Computer-Flachbildschirme, die sich sehr negativ auf die Augen auswirkten. Mit einer Ausnahme (Platzprobleme) wurden sie damals durch normale Monitore ersetzt. Die Technik war wohl noch nicht so weit, doch sollte auch heute acht gegeben werden, was für wie lange verwendet wird, denn: Licht kann krank machen! Verantwortlich dafür ist vornehmlich das blau-violette Licht. Es wirkt helfend bei Schlafstörungen oder Winterdepression, allerdings schädigt es auch die Augen nachhaltig – eine Tatsache, die schon rund 100 Jahre lang bekannt ist, trotzdem nur wenig Beachtung v.a. bei den Herstellern findet. 

Licht wird in unterschiedlichen Wellenlängen durch den Menschen wahr-genommen. Dabei reicht der sichtbare Bereich von 380 bis zu 780 nm. Darunter ist das für den Menschen unsichtbare ultraviolette Licht (UV) zu finden, darüber das ebenfalls unsichtbare Infrarot-Licht (IR). UV-Licht ist wesentlich energiereicher als blau-violettes Licht, richtet jedoch im vorderen Teil des Auges (Hornhaut, Linse) den meisten Schaden an, wo es absorbiert wird.  

„Sichtbares kurzwelliges Licht hingegen dringt ungehindert bis zur Netz-haut vor und erzeugt dort oxidativen Streß.“

(Alexander Wunsch, Humanmediziner & Lichttherapeut)

Kurzwelliges Licht wird stärker gebrochen – dabei schädigt der Wellen-bereich von 380 bis 440 nm (High Energy Visible HEV) alsdann vornehm-lich die Netzhaut („Blue hazard“) sowie das retinale Pigmentepithel – es kommt zur sog. „Photoretinitis“.

Unser Körper braucht das Licht – das wird vielen v.a. im Winter bewusst, wenn die Sonne nur wenig zum Vorschein kommt. Diese wohltuenden Wellenlängen nehmen wir durch die Augen auf, das Protein Melanopsin ist für die Weiterleitung verantwortlich. Dabei wird das UV-Licht zur Her-stellung von Vitaminen verwenden, das darüber liegende Wellenspektrum ist für die Hormone verantwortlich. Der blaue Teil des Lichtspektrums beeinflusst in entscheidendem Maße die Bildung des Hormons „Mela-tonin“ in der Zirbeldrüse des Zwischenhirns, das uns deutlich macht, wann es Zeit wäre, ein Schläfchen einzulegen (Tag-Nacht- oder circadianer Rhythmus). Deshalb lässt es sich recht leicht erklären, wes-halb blaues Licht bei Schlafstörungen, wie etwa auch der „senilen Bett-flucht“ eingesetzt wird. Verantwortlich dafür zeichnet meist bei älteren Menschen eine Linsentrübung, die weniger blaues Licht zu den Rezep-toren der Netzhaut durchlässt. Das kann den Wach-Schlaf-Rhythmus ganz schön durcheinander bringen. Die Unterdrückung des Melatonins ist zudem für viele hormonbasierenden Erkrankungen verantwortlich, da weniger Schutz gegenüber den freien Radikalen besteht (Dickdarm-, Prostata- oder auch Brustkrebs). Studien haben hierzu ergeben, dass blau angereichertes Licht tagsüber leistungsfähiger, konzentrierter und emotional weniger reizbar macht (Viola et al 2008). So ist beispielsweise im Sonnenlicht zu Mittag mehr Blaulicht als gegen Abend hin enthalten. In der Natur selbst aber ist intensives Blau nur sehr selten – auch das Azur des Himmels oder das Meeresblau des Ozeans sind abgeschwächt.

Bevor Sie nun aber tagsüber mit blauem Licht bestrahlen um wieder besser schlafen zu können, muss ich Sie vorwarnen: Zu viel UV- und blau-violettes Licht führt nicht nur zu sehr schmerzhaften Entzündungen der Binde- und Hornhaut, sondern auch zu nachhaltigen Beschädigungen an der Augenlinse, auch als „Grauer Star“ oder Katarakt bekannt, sowie der Netzhautmitte, der Makula lutea, des „gelben Flecks“, also der Stelle des schärfsten Sehens (Makuladegeneration), da es dort keine entsprechenden Rezeptor-Zapfen für das blaue Licht gibt. In deutschen Landen leiden rund 3,5 Millionen Menschen an einer solcher Makula-degeneration – allerdings aufgrund unterschiedlichster Ursachen.

In der Gegenwart kommen wir ohne einen erhöhten Blauanteil nicht mehr aus. Handy-Displays, LED, Energiesparlampen, Xenon-Scheinwerfer,… Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes aus dem Jahr 2012 verwenden in Deutschland rund 84 % täglich einen Computer, ein Smart-phone oder ein Tablet. Beleuchtet werden diese zumeist durch eine Hintergrundbeleuchtung auf Quecksilberbasis, entweder durch Leucht-stoffröhren (cold cathode fluorescent lamps) oder durch Weisslicht-LEDs – beide mit einem erhöhten Blauanteil. Wer sich zu lange diesen unnatürlichen Lichtquellen aussetzt, wird mit zunehmender Zeit auch zunehmend Probleme bekommen: Kopfschmerzen, Konzentrations-probleme, Müdigkeit, Schlafstörungen und Verspannungen aber auch brennende, tränende, stechende, gerötete Augen, Lidflattern, zeitweilige Kurzsichtigkeit, Doppeltsehen, veränderte Farbwahrnehmung. Eine These, die jedoch noch nicht mittels Langzeittestung wissenschaftlich untermauert wurde. Schützen gegen das schädliche Licht geht ganz einfach: Sonnenbrillen mit einem UV-Filter für aussen und Brillen mit einem Blau-Filter oder gelbe Intraokularlinsen für innen! Beide filtern das Licht, sodass nurmehr wenige dieser schädlichen Spektrumsanteile zum Auge gelangen. Die besseren Displays oder Bildschirme passen die Beleuchtungsstärke automatisch an die Lichtverhältnisse der Umgebung an – ansonsten kann dies bei den meisten manuell eingestellt werden.

LED- oder LCD-Screens? Diese Frage ist ganz einfach zu beantworten: LED! Diese Monitore werden durch ein elektrisches Halbleiterelement (Leuchtdioden) zum Leuchten gebracht. QLED- oder v.a. OLED-Fernseher haben derzeit auch die grössten Marktanteile. Im Vergleich dazu sind LCD-Monitore wesentlich komplexer aufgebaut. LC steht für „Liquid Crystal“. Je nach Blickwinkel ändern sich Kontrast und Farbe – aber auch die Leuchtdichte. LCDs leuchten nicht von selbst – hierfür sorgt eine Hintergrundbeleuchtung. Dies übernehmen – wie bereits erwähnt – vor-nehmlich Kaltkathodenröhren oder LEDs. Dabei wird das Licht über eine lichtleitende Folie einheitlich über den Bildschirm (Edge Blacklight) oder über einen Diffuser verteilt (Direct Blacklight). Gleiches gilt übrigens im Grossen und Ganzen auch für die LED-Beleuchtung. Derzeit verfügbar sind mehrere Typen, die sich v.a. durch die Ausrichtung der Flüssig-kristalle zwischen den Glasplatten unterscheiden: 

.) TN (Twisted Nematic – nematische Drehzelle)

Zwei sehr dünne, um 90 Grad zueinander verdrehte Glasplatten sind mit einer transparenten Indium-Zinn-Oxidschicht (Elektrodenschicht) über-zogen. Zwischen den Platten befinden die die Flüssigkristalle in einer weniger als 10 Mikrometer dicken Schicht. Sie sind parallel und in eine vorgegebene Richtung geordnet. Durch die verdrehten Glasplatten. entsteht einen schraubenförmige Struktur im Flüssigkristall (TN). Ein-fallendes Licht wird vor dem Eintritt in die Flüssigkristallschicht linear polarisiert, durch die Verdrillung der Kristalle dreht sich auch die Polarisationsrichtung des Lichts, dadurch kann es den zweiten Polarisator passieren. Im Ruhezustand ist ein solches Display durchsichtig. Legt man eine elektrische Spannung an, so richten sich die Flüssigkristalle parallel zum elektrischen Feld aus. Die Verdrillung wird aufgehoben – das Licht kann den zweiten Polarisator nicht mehr passieren. Dieser TN-Typ ist relativ kostengünstig, schaltet schnell und wird deshalb vornehmlich in Büros oder dem heimischen Wohnzimmer verwendet. Der Nachteil liegt in der geringen Blickwinkel-Stabilität, soll heissen: Je schiefer (spitz-winkliger) auf den Bildschirm geblickt wird, umso mehr lassen Kontrast und Farbe nach. 

.) STN (Super-Twisted Nematic)

In diesen Displays wird der Verdrillwinkel der Moleküle auf 180 bis 270 Grad erhöht. Dadurch wird eine verbesserte Multiplexbarkeit erreicht. Allerdings ist der Aufwand, die Darstellung farbneutral darzustellen, enorm hoch (DSTN-Zellen mit doppelbrechenden Verzögerungsfolien etwa). Das Unternehmen Sharp hat mit CSTN das System weiterentwickelt – Filter in den drei Grundfarben rot, grün und blau sorgen für die Farben.  

.) Triple Super-Twisted Nematic (TSTN)

Auch dies ist eine Weiterentwicklung des TN-Typs. Kurz erklärt: Das Beleuchtungslicht wird polarisiert und durch eine Folie gefiltert. So durchdringt es die beiden Glasscheiben und die dazwischen liegende Flüssigkristallschicht. Danach wird es nochmals durch eine Folie gefiltert und durch den vorderen Polarisator gejagt. Schlussendlich tritt es farbig aus. die beiden Filterfolien gleichen Farbstörungen aus. 

.) In-Plane-Switching (IPS)/Super In-Plane-Switching (SIPS)

Die Elektroden befinden sich hierbei in einer Ebene parallel zur Display-Oberfläche. Wird eine Spannung angelegt, so drehen sich die Moleküle in der Bildschirmebene. Die Schraubenform der TN-Monitore entfällt dadurch. Diese Geräte zeichnen sich durch eine hohe Blickwinkelstabilität und sehr guten Farben aus. Allerdings ist die Herstellung wesentlich kostenintensiver und das Display dunkler als beim vorhergehenden Typ. Dies kann durch eine stärkere Hintergrundbestrahlung ausgeglichen werden, was jedoch den Stromverbrauch ansteigen lässt.

.) Multi Domain Vertical Alignment (MVA)/Pattern Vertical Alignment (PVA)

PVA ist die Weiterentwicklung des MVAs. Beide zeichnen sich durch einen höheren Kontrast und wesentlich grössere Blickwinkel-Unabhängigkeit aus – doch sind sie langsamer als TN-Monitore und deshalb für Bewegtbilder nicht unbedingt geeignet. Zudem sind die Produktions-kosten nicht von schlechten Eltern. 

„Das warme Licht der Glühlampe, das dem Sonnenlicht in vielen Punkten ähnlich ist, kann neuesten Forschungen zufolge die Netz-haut pflegen.“

(Prof. Karl Albert Fischer – Österreichisches Institut für Licht und Farbe)

Vielen Dank Europäische Kommission in Brüssel, die die Herstellung von Glühbirnen schon vor einigen Jahren untersagt hat! Studien haben nämlich ergeben, dass das langwellige Nah-Infrarot-Licht der Glühbirne einerseits die Widerstandskraft, andererseits die Selbstheilungs-möglichkeit der Sinneszellen stärkt. Das Licht der Glühbirne gleicht dem Sonnenlicht im Spektrum am Ehesten. Bei LEDs können dies nur die Tageslichtlampen mit Vollspektrumlicht (zwischen 5.300 und 6.500 Kelvin).  

Mit steigender Beleuchtungintensität verringert sich die Unter-scheidungsmöglichkeit der Farben. Bildschirme oder Displays, die nahe am Fenster positioniert werden, sollten zumindest eine Lichtstärke von 1500 bis 2000 Lux vorweisen. 

Übrigens sorgen die Handy- und Tablet-Displays noch für ein anderes Problem: Der Kurzsichtigkeit! Inzwischen diagnostizieren immer mehr Mediziner die sog. „Schulmyopie“ – Kurzsichtigkeit bereits kurz nach dem Schuleintritt! Taiwan gilt mit neun von zehn Kurzsichtigen als die „Insel der Kurzsichtigen“, gleich danach folgt Südkorea – ähnliche Zahlen kommen aus Japan und China. Wenn es auch die Optiker freut, dass immer mehr Menschen immer früher eine Brille benötigen, so sehen viele Augenärzte dies mit grosser Sorge. Gleiches gilt zudem für die lange konzentrierte Arbeit am Laptop oder Computerbildschirm. Durch die Fokkusierung auf unbewegte Bilder verlieren mit der Zeit jene Muskeln die Beweglichkeit, die für die Linsenbewegung zuständig sind. Sie verkürzen sich. Hier sollte für Ausgleich gesorgt werden, indem beispielsweise fernab der Displays und Bildschirme vermehrt auf bewegte Bilder und in die Ferne geschaut wird, damit die Linsen-Muskeln arbeiten müssen. Eine andere Möglichkeit besteht in Sehübungen oder den Augentrainingsbrillen. Beim abendlichen Fernsehen aufgesetzt, wird der Sehnerv aktiv gehalten! Und übrigens: Halten Sie bis zu 33 cm Abstand zum Display!!!

Lesetipps:

.)  Was ist Licht? Von der klassischen Optik zur Quantenoptik; Herbert Walther/Thomas Walther; Beck Reihe 2010

.) Handbuch Licht und Beleuchtung; Torsten Braun/Markus Felsch/Roland Greule;  Müller Rudolf 2016

.) Beleuchtungstechnik für Praktiker; R. Hans; VDE Verlag 1997

.) Praktische Beleuchtungstechnik; R. Baer; Verlag Technik 1999

.) Optik für Ingenieure; Pedrotti et al.; Springer 2005

.) Bedrohtes Augenlicht – was können wir tun?; Orell Füssli; Books on Demand 2015

.) Spectral quality of light modulates emotional brain responses in humans; Vandewalle et al.; The Rockefeller University New York 2011

Links:

– www.licht.de

– www.augen.at

– www.dog.org

– www.augeninfo.de

– www.sog-sso.ch/startseite.html

– www.leading-medicine-guide.com/de/fachgebiete/augenheilkunde/ allgemeine-augenheilkunde

– bildschirmarbeit.org

– retina.ch

– www.seilnacht.com/nachricht.html

– www.zeiss.de/corporate/home.html

– www.auge-online.de