Skip to main content

2022 | Buch

Biologische Wirkung von Licht im Kraftfahrzeug

Potenzialbewertung und Gestaltungsempfehlung für Lichtanwendungen zur Unterstützung von Passagieren im automobilen Innenraum

share
TEILEN
insite
SUCHEN

Über dieses Buch

Das vorliegende Buch liefert einen empirischen Beitrag dazu, das Potenzial für den Einsatz biologisch wirksamer Lichtapplikationen im Innenraum von Kraftfahrzeugen besser beurteilen zu können und gibt Hinweise für die Gestaltung entsprechender Anwendungen. Die Ergebnisse aus drei Probandenstudien zeigen große individuelle Unterschiede in der Wirksamkeit solcher Lichtexpositionen auf die Physiologie von Menschen auf, bekräftigen aber zumindest für einen Teil der Probanden eine biologische Einflussnahme und Steigerung der Wachsamkeit. Dabei sollten automobile Lichtapplikationen möglichst großflächig dargeboten werden, um einen ausreichenden visuellen Komfort zu gewährleisten.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird die Motivation für die gezielte Anwendung biologischer Lichtwirkungen im automobilen Innenraum aufgezeigt sowie der Aufbau der vorliegenden Arbeit dargestellt.
Michael Weng
Kapitel 2. Theoretischer Hintergrund
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird der theoretische Hintergrund dargestellt, der zum Verständnis der Arbeit beitragen soll. Dazu beschreibt Abschnitt 2.1 zunächst die dafür relevanten physiologischen und chronobiologischen Grundlagen. Daran anschließend wird in Abschnitt 2.2 aufgezeigt, wie Licht auf die Physiologie des Menschen wirkt und wie dies die sogenannte Alertness beeinflussen kann. Ergänzend dazu stellt Abschnitt 2.3 die lichttechnischen und situativen Einflussfaktoren vor, von denen abhängt, ob und in welchem Ausmaß von einer Lichtexposition solche Wirkungen ausgehen. Abschnitt 2.4 beschäftigt sich mit dem Forschungsstand zur Anwendung biologischer Lichtwirkungen im automobilen Kontext und diskutiert ausgehend davon dessen Potenzial in unterschiedlichen Anwendungsfällen. Dabei werden Gestaltungsmerkmale einer Lichtapplikation herausgestellt, welche geeignet erscheint, Fahrzeuginsassen physiologisch und kognitiv zu unterstützen.
Michael Weng
Kapitel 3. Zielsetzung der Arbeit
Zusammenfassung
Von Interesse dieser Forschungsarbeit ist die Fragestellung, inwieweit Insassen im Innenraum von Kraftfahrzeugen mit einem gezielten Einsatz von Licht biologisch unterstützt werden können und wie eine solche Lichtapplikation gestaltet sein sollte. Aufbauend auf dem theoretischen Hintergrund, dem aktuellen Forschungsstand im Bereich biologischer Lichtwirkungen sowie dem sich daraus ergebenden Forschungsbedarf zur Anwendung biologischer Lichtwirkungen im automobilen Kontext wird in diesem Kapitel die Zielsetzung dieser Arbeit aufgestellt.
Michael Weng
Kapitel 4. Vorstudie: Akzeptanz und Wirkung einer Lichtexposition während einer morgendlichen, chauffierten Fahrt
Zusammenfassung
In dieser Vorstudie werden zwei Fragestellungen verfolgt. Zum einen soll die generelle Akzeptanz für die Anwendung biologischer Lichtwirkungen im Kontext des chauffierten Fahrens erfragt werden. Als Anwendungsszenario dient dazu eine morgendliche chauffierte Fahrt in einem Oberklassenfahrzeug, welches eine prototypische Schminkspiegelbeleuchtung enthält. Zum anderen sollen Erkenntnisse zur biologischen Wirksamkeit der verwendeten Lichtapplikation gewonnen werden sowie die Eignung unterschiedlicher Messmethoden in einem anwendungsnahen Versuchsdesign erprobt werden. Dazu erfolgt während einem Teil der chauffierten Fahrten eine Lichtexposition, deren unmittelbare Auswirkungen auf die subjektive und objektive Alertness sowie auf den Verlauf der Melatonin-Konzentration der Probanden untersucht wird. Die Ergebnisse der anwendungsnahen Vorstudie sollen somit eine erste grundlegende Beurteilung des Potenzials von Lichtapplikationen während des chauffierten Fahrens erlauben. Zudem sollen wesentliche Erkenntnisse dieser Studie in die Gestaltung des Studiendesigns, der im Anschluss beschrieben Probandenstudien einfließen.
Michael Weng
Kapitel 5. Laborstudie: Untersuchung biologischer Lichtwirkungen sowie des Einflusses des Raumwinkels der Lichtexposition
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird eine Probandenstudie vorgestellt, deren Ziel es ist, die biologische Wirksamkeit einer Lichtapplikation aufzuzeigen, welche sich im Innenraum eines Pkws realisieren ließe. Um gegenüber der Vorstudie eine höhere Sensitivität für die Erfassung von Alertness fördernden Effekten der Lichtexposition zu erreichen, erfolgt die Durchführung dieser Studie in den Abendstunden und unter einer strengeren Kontrolle der Umweltbedingungen in einer fensterlosen Laborumgebung. Konkret soll dabei die Frage beantwortet werden, welchen unmittelbaren Einfluss die Lichtexposition auf die subjektive Alertness, die Leistung in unterschiedlichen kognitiven Aufmerksamkeitstests sowie auf den abendlichen Anstieg der Melatonin-Konzentration nimmt. Von Interesse ist, ab welcher Expositionsdauer solche Effekte auftreten und wie lange diese während einer konstanten Lichtexposition anhalten. Mögliche verzögert auftretende indirekte Einflüsse der Lichtexposition, wie die Verschiebung der circadianen Rhythmik und die daraus resultierenden Folgen (vgl. Abschnitt 2.2.2 und 2.2.4), sollen nicht im Fokus der Untersuchung stehen. Des Weiteren soll die Fragestellung beantwortet werden, welchen Einfluss die Größe des Raumwinkels einer Lichtexposition bei einer konstanten vertikalen Beleuchtungsstärke am Auge der Probanden auf das Ausmaß der beschriebenen unmittelbaren Einflüsse der Lichtsituation nimmt. Damit soll auch die anwendungsorientierte Fragestellung beantwortet werden, ob der relativ kleine Raumwinkel, der in der Vorstudie von der Schminkspiegelleuchte zum Auge der Insassen aufgespannt wurde, geeignet ist, um biologische Lichtwirkungen in einem messbaren Ausmaß hervorzurufen. Des Weiteren soll der visuelle Komfort der Lichtsituationen, abhängig vom Raumwinkel, beurteilt werden.
Michael Weng
Kapitel 6. Fahrsimulatorstudie: Untersuchung biologischer Lichtwirkungen sowie des Einflusses des Raumwinkels der Lichtexposition im automobilen Kontext
Zusammenfassung
Das Ziel der in diesem Kapitel beschriebenen Probandenstudie ist es, ausgewählte Ergebnisse der Laborstudie unter anwendungsnäheren Bedingungen in einem Fahrsimulator zu replizieren. So geht auch die vorliegende Untersuchung der Frage nach, welchen unmittelbaren Einfluss eine abendliche Lichtexposition auf die subjektive Alertness und die Melatonin-Konzentration der Teilnehmer nimmt. Dabei soll ebenfalls der Einfluss des Raumwinkels einer Lichtexposition bei identischer vertikaler Beleuchtungsstärke am Auge auf das Ausmaß dieser Wirkungen untersucht werden. Die Untersuchungsmethode ist dabei so gestaltet, dass diese einem realen Anwendungsfall im Feld ähnlicher ist, als dies in der Laborstudie der Fall war (vgl. Abschnitt 6.2). Um darüber hinaus weitere Varianzen zwischen den Untersuchungen zu vermeiden, wird der Versuchsablauf und die Gestaltung der Lichtexpositionen möglichst konstant zum Vorgehen der Laborstudie gehalten. Zudem soll mit der vorliegenden Untersuchung das Potenzial im Kontext des automatisierten Fahrens in Fahrzeugen der Automationsstufe 3 (gemäß SAE Standard J3016_201806) bewertet werden. Dazu soll die Frage beantwortet werden, welchen Einfluss eine Lichtexposition auf die Fahrleistung nach einer Übernahme der Fahraufgabe hat und inwieweit dieser von der Größe des Raumwinkels der Lichtexposition abhängt.
Michael Weng
Kapitel 7. Abschließende Diskussion
Zusammenfassung
Ein zentrales Ziel der vorliegenden Arbeit war es, auf Basis des in Kapitel 2 aufgeführten theoretischen Hintergrunds, das Potenzial für den Einsatz biologisch wirksamer Lichtapplikationen im Innenraum von Fahrzeugen speziell im Kontext des automatisierten und chauffierten Fahrens besser beurteilen zu können (vgl. Kapitel 3). Zudem stellte die Arbeit die Frage, wie Lichtapplikationen für den automobilen Innenraum gestaltet sein sollten, um biologische Lichtwirkungen gezielt hervorrufen zu können (vgl. Abschnitt 2.4.3 und Kapitel 3). Dazu wurden neben einer anwendungsnahen Vorstudie im Feld (vgl. Kapitel 4) jeweils eine Untersuchung im Labor (vgl. Kapitel 5) und im Fahrsimulator (vgl. Kapitel 6) durchgeführt. In diesem Kapitel werden die Ergebnisse dieser Studien zusammenfassend diskutiert.
Michael Weng
Backmatter
Metadaten
Titel
Biologische Wirkung von Licht im Kraftfahrzeug
verfasst von
Michael Weng
Copyright-Jahr
2022
Electronic ISBN
978-3-658-39231-4
Print ISBN
978-3-658-39230-7
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-39231-4

Premium Partner