Die europäischen Öko-Design-Richtlinien 2005/ 32/EG sind ein neues Konzept, das den Energieverbrauch gängiger Konsumprodukte, u. a. elektrische Beleuchtung, zu reduzieren zielt. So wer den ab 1. September 2016 die Glühlampen durch energiesparende Fluoreszenzlampen oder Leuchtdioden (Lumineszenz-Dioden, LED) ersetzt.
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Eigenschaften der LED-Lampen
Die europäischen Öko-Design-Richtlinien
2005/ 32/EG sind ein neues Konzept, das
den Energieverbrauch gängiger Konsumpro –
dukte, u. a. elektrische Beleuchtung, zu redu –
zieren zielt. So wer
den ab 1. September 2016
die Glühlampen durch energiesparende Fluo –
reszenzlampen oder Leuchtdioden (Lumines –
zenz-Dioden, LED) ersetzt.
LED sind monochromatische Lichtquellen, die
in elektronischen Geräten (z. B. Spielsachen)
seit Jahren als Kontroll- oder Signalleuchte
verwendet werden, und als solche keinerlei
Gefahr darstellen. Um jedoch mit einer LED-
Lampe (die natürlicherweise ein monochroma –
tisches Licht aussendet) weisses Licht zu er –
zeugen , is t das b illig s te M it tel , b laues LED – L icht
mit gelbem Phosphor zu kombinieren
1). Das
Emissionsspektrum dieser LED-Quellen ist, im
Vergleich mit anderen im Haushalt verwende –
ten Lichtquellen, mit kurzen (im Blaubereich)
Wellenlängen angereichert (Abb. 1).
LED sind punktuelle Lichtquellen mit hoher
Beleuchtungsstärke. Liegt die Beleuchtungs –
stärke einer Fluoreszenzröhre im Bereiche
10
4 cd/m 2, können LED mehr als 10 7 cd/m 2
erreichen; sie überschreiten somit die Sicher –
heitsgrenze, und gewisse Haushaltsleuchten
müssen gemäss den Normen NF EN 62471 in
die Risikoklasse 2 eingestuft werden
2). Diese
Eigentümlichkeit führt zudem zu einem Blen –
dungseffekt.
Schliesslich kann der blaue Lichtanteil zu
unerwünschten Tageszeiten die melanopsin –
haltigen photosensitiven Ganglienzellen sti –
mulieren und so die zentrale Melatoninpro –
duktion hemmen, was zu Einschlafstörungen
führen kann
3). Auch Anpassungsstörungen
des Tag-Nacht-Rhythmus sind möglich.
Lichtbedingte Risiken für das Auge
Je nach Wellenlänge, von welcher der A bsor p –
tionsort (z. B. DNA für UV-Licht) abhängt,
und Expositionsbedingungen (akut/chro –
nisch, Dauer, Beleuchtungsstärke, Pupillendi –
latation etc.) können verschiedenartige Zell-
oder Gewebeschädigungen hervorgerufen
werden. Im Gegensatz zur weitverbreiteten
Meinung ist die UV-Strahlung für die Netzhaut
nicht die gefährlichste, da sie durch Hornhaut
( U V- C und U V- B ) und Linse ( U V- A ) absor bier t
wird. So erreicht nur 1–2 % die erwachsene
Net zhaut . Im K indes alter, vor dem A lter von 9,
aber insbesondere 6 Jahren, erreicht ein hö –
herer Anteil 320 nm-UV-Licht (bis 5 %) die
Netzhaut (Abb. 2)
4). UV-Strahlung ist demnach vor allem für die
Augenoberfläche gefährlich und kann zu Ka
–
tarakt führen. Die Retina kann beim Kleinkind
und beim aphaken-Auge durch UV-Strahlen
Schaden nehmen.
Lichtstrahlen im Bereiche 400–780 nm wer –
den an die Photorezeptoren übertragen, die in
Sekundenbruchteilen auf den Reiz eines ein –
zigen Photons des sichtbaren Lichtspektrums
(400–780 nm) reagieren können. Die Emp –
findlichkeit dieser Zellfunktion ist für die ext –
r eme Ver let zlichkeit des Auges und insb eson –
dere der Netzhaut durch länger dauernde
Bestrahlung mit sichtbarem Licht und vor al –
lem dem kurz welligen (460–480 nm ) Blauan –
teil («blue hazard») verantwortlich. Die Pene –
tration von Blaulicht bis zur Netzhaut ist
alter s abhängig und ma x imal vor dem A lter von
10 Jahren, um dann mit dem Gelbwerden der
Linse zunehmend abzunehmen
5).
Übermässige Infrarot-A-Strahlen können alle
Augenstrukturen schädigen (Abb. 2). Kinder-
augen (< 8–10 Jahren) sind auf Grund des
weiteren Pupillendurchmessers und der
Mögliche Risiken für Kinderaugen
durch neue Leuchten
Francine Behar-Cohen 1) , 2) , 3 ) , Mélanie Glaettli 1), Lausanne Übersetzung: Rudolf Schlaepfer, La Chaux-de-Fonds
1) Ser vice d’ophtalmologie de l’Université de Lausanne,
Hôpital ophtalmique Jules-Gonin, Fondation Asile des
aveugles, 1000 Lausanne 7, Suisse
2) Université Pierre et Marie Curie, 75005 Paris, France
3) Université Paris Descartes, 75006 Paris, France
Abb. 1: Verteilungsspektrum (A) des natürlichen Lichtes (B) verschiedener künstlicher Leuch -
ten. Beachte das Intensitätsmaximum für Blaulicht der LED -Lampen. Natriumdampflampe
Tageslicht
Wellenlänge (nm)
Ultraviolett (UV)
Glühlampe
Fluoreszenzröhre 3000K
(weiss warm) mit IRC > 80 LED weiss (Chip blau + P\Ghosphor gelb)Infrarot
(IR)
Willkürliche Einheiten
Willkürliche Einheiten
Willkürliche Einheiten
Willkürliche Einheiten
Wellenlänge (nm)
Wellenlänge (nm) Wellenlänge (nm)
Wellenlänge (nm)
0.018
0.016
0.014 0.012
0.010
0.008
0.006
0.004 0.002
0.000
0.030
0.025
0.0200.015
0.010
0.005
0.000 0.020
0.0180.016
0.014 0.012
0.010
0.008
0.006
0.004 0.002
0.000
0.0800.070
0.060
0.050
0.040 0.030
0.020 0.010
0.000
380 415 450 485 520 590 625\5 660 695 730 765
380 415 450 485 520 590 625\5 660 695 730 765 380 415 450 485 520 590 625\5 660 695 730 765
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w ur den an T ier en gezeig t , die infolge des natür-
lichen Reflexes, Licht zu meiden, einer wenig
realistischen Retinabelichtung ausgesetzt wur –
den. Sie ermöglichten immerhin, toxischen
Grenzen und Expositionsgrenzwerte für eine
Reglementierung der Beleuchtung zu berech –
nen. Die Übertragung dieser Experimente auf
den Menschen konnte validiert werden durch
Sonnenfinsternis- oder Operationsmikroskop-
bedingte Unfälle
13 ). Wir wissen heute jedoch
nicht, ob eine kumulierte Exposition unterhalb
der toxischen Grenze schädigen kann, und
wenn ja, ob Entstehungsmechanismen und
Folgen mit jenen einer akuten Exposition iden –
tisch sind.
Mögliche, durch die Sonne bedingte Augen –
schädigungen:
• Akute Photokeratokonjunktivitis: Aktini –
sche Keratopathie oder Schneeblindheit,
zeigt sich durch Tränenfluss, Rötung, Au –
Fläche selbst bei wolkigem Himmel reflektiert
werden.
Die N et zhaut kann b ei üb er mäs siger B elichtung
über zwei Mechanismen Schaden erleiden: Bei
Typ I ist das Auge während längerer Zeit (meh
–
rere Stunden) einer schwachen Leuchtdichte
im sichtbaren Lichtbereich ausgesetzt
7–9 ), Ty p
II ist die Folge einer Beleuchtung während we –
niger Minuten mit einer starken Leuchtdichte
im Blaulichtbereich
1 0 ) , 11 ) . Typ I besteht in einer
möglicherweise rever siblen, durch übermässi –
ge Aktivierung der Sehpigmente hervorgerufe –
nen Schädigung der für mittlere (gelb) und
lange (rot) Lichtwellen spezifischen Zapfen, und
einer hingegen irreversiblen Schädigung der für
kurze (blau) Lichtwellen spezifischen Zapfen
12 ).
Ty p II is t b e ding t dur ch einen ox ydati ven Str es s ,
durch Reizung der im Lipofuszin enthaltenen
Pigmente, deren Absorptionsmaximum im blau –
en Bereich liegt (Abb. 3). Diese Mechanismen
schwächeren Pigmentierung der Gewebe
lichtdurchlässiger als jene Erwachsener.
Man unterscheidet zwei Arten lichtbedingter
Schädigungen:
1)
Schädigung mit infolge akuter Überexposi –
tion, mit unmittelbaren Symptomen.
2) Schleichende Schädigungen durch chroni –
sche und kumulierte Sonnenexposition, die
sich oft erst nach Jahren bemerkbar ma –
chen.
Im Gegensatz zur Sonnenexposition der Haut
ist die Strahlenexposition der Augen weitge –
hend von geometrischen Faktoren abhängig
6).
Die Exposition der Augen ist maximal durch
Zurückstrahlen stark reflektierender Ober –
flächen (Schnee, Sand, Wasser etc.), was
gefährlicher sein kann als die am Zenith ste –
hende Sonne. Eine starke Blau- und UV-
Lichtstrahlendichte kann durch eine glatte
Abb. 2: ( A ) Str uk tur des vor der en Augenanteils ( Hor nhaut und Linse ) . ( B ) Licht anteil der die Net zhaut er r eicht , nach Wellenlänge und A lter ( links
60–70 -jährig; rechts < 9-jährig). Bei Kindern erreicht mehr UV- und Blaulicht die Netzhaut.
Weitergabe an Netzhaut UV
Blaues Licht
Er wachsener
1 bis 2 % 40
%
(gelbe Linse ab sorbiert)
Kind 5 % 65 %
% und Absorptionsort
abhängig von Wellenlänge
% an Netzhaut weiter -
gegeben und absorbier\ht
Alter 60–70 Jahre Alter < 9 Jahre
Invisible UV Invisible UV
Visible Visible
Invisible IR Invisible IR
UVC UVC
UVB UVB
U VA U VA
Light Light
Infrared Infrared
100 200 280 315 400 460 >5\G00 >630 780 W\Gavelength in nm 100 200 280 315 400 460 >5\G00 >630 780 W\Gavelength in nm
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obwohl es sich dabei um eine multifaktori-
elle Krankheit handelt 14 –17 ) . Durch das Tra –
gen eines Sonnenschutzes (Sonnenbrille,
Hut, Schirmmütze etc.) vor allem im Kin –
desalter kann das Risiko um 50 % herabge –
setzt werden.
Spezifische Risiken
der LED-Beleuchtung
Wie oben ausgeführt, werden irreversible
photochemische Photorezeptoren- und photo –
dynamische Schädigungen durch die Absorp –
tion in der Netzhaut von Lichtstrahlen mit
Wellenlängen zwischen 330 und 500 nm her –
vorgerufen, die der Risikozone im Blaubereich
des sichtbaren Lichtes entsprechen (blue light
hazard)
4). Dieser B er eich ent spr icht auch dem
Emissionsmaximum gewisser weisser LED-
Lampen. Die Intensität der üblicherweise aus
zahlreichen Chips bestehenden LED-Lampen
reiht sie in Risikoklassen ein, die bei früher
verwendeten Haushalt leuchten nie beobach-
tet wurden. Kürzlich am Tiermodell durchge –
führte Arbeiten haben nachgewiesen, dass die
LED-bedingten Netzhautschädigungen sich
von den unter vergleichbaren Bedingungen
durch andere Lichtquellen hervorgerufenen
Läsionen unter scheiden
18 ).
Schutzmassnahmen angesichts
dieser Risiken
• Ganz allgemein sei daran erinnert, wie
wichtig es ist, Kinder durch das Tragen von
dunklen Brillen der Klasse III vor der Sonne
zu schützen. Schlicht dunkel gefärbte Glä –
ser schützen gegen Blendung, aber nicht
vor UV-Strahlen, und solche Gläser haben
zudem eine verminderte Pupillenverengung
und damit erhöhte Exposition der Netzhaut
zur Folge.
• Sonnenbrillen sind für Kleinkinder ungeeig –
net, es ist deshalb vorzuziehen, sie nicht
starkem Licht und Sonnenstrahlung auszu –
setzten.
• Für den Haushalt sind LED -Leuchten mit
diffusem, indirektem Licht, unter Vermei –
dung direkter Beleuchtung sowie Lampen
mit warmem, und nicht kaltem weissem
Licht vorzuziehen. Deckenlampen mit direk –
ter Beleuchtung sollen im Kinderzimmer
vermieden werden. Auf dekorative LED-
Bodenlampen sollte man verzichten; Kinder
fühlen sich dadurch angezogen und fixieren
sie dann u. U. während längerer Zeit.
• Dekoratives Blaulicht ist oft wenig blen –
dend und zieht die Aufmerksamkeit der
•
Pterygium conjunctivae oder klimatische
Keratopathie durch längerdauernde Son –
nenexposition.
• Langfristig besteht das Risiko einer alters –
bedingten Makuladegeneration durch An –
sammlung von Lipofuszin (auch Alterspig –
ment genannt) infolge wiederholter, licht –
bedingter Netzhautentzündungen (künstli –
ches Licht, Sommerzeit etc.). Längerdau –
ernde Sonnenexposition setzt junge Er –
wachsene einem erhöhten Risiko
altersbedingter Makuladegeneration aus,
genschmerzen, Photophobie, Fremdkörper
–
gefühl und Sehinvalidität während 6–24
Stunden; im Gegensatz zur Haut entwickelt
sich keine Toleranz gegenüber wiederholter
UV-Exposition.
• Photoretinitis: Blaulichtbedingte Schädi –
gung, betrifft die Photorezeptoren (Sonnen –
finsternis, Lichtbogenschweissen, Operati –
onsmikroskop etc.)
13 ).
• Langfristiges Kataraktrisiko: Im Kindesalter
bedeutet dies ein um 5–10 Jahre frühzeiti –
geres Auftreten des grauen Stars.
Abb. 4: Emissionsspektrum von Weisslicht-LED (schwarze Linie). Emissionsspektrum der Risi –
kozone (in welcher üblicherweise photochemische Schädigungen auftreten) des sichtbaren
Lichtes im Blaubereich (blue light hazard, blaue Linie). Emissionsspektrum, in welchem die
Melanopsin-Ganglienzellen (Tag-Nacht-Rhythmus-Regulatoren) stimuliert werden (rote Linie).
Abb. 3: Photochemische Schädigungen: Typ I – schwache Leuchtdichte während einem länge –
ren Zeitabschnitt, Typ II – hohe Leuchtdichte während einigen Minuten durch Lichtwellen im
Blaulichtbereich.
Ort der Schädigung
Stäbchen S-Zapfen M-Zapfen L-Zapfen
A2E-Absorptionsspektrum
Lipofuszin
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Kinder an; es sollte deshalb vermieden
werden.
• Nachttischlampen mit kaltem weissem LED
können das Einschlafen hemmen und den
Schlafrhythmus stören, was wiederum zu
erschwertem Aufwachen und morgendli –
cher Müdigkeit führt.
• Besondere Aufmerksamkeit muss Kindern
mit einer Aphakie gewidmet werden, sie
sollten nicht nur UV- sondern auch Blau –
licht-absorbierende Brillen tragen.
• Schliesslich verstärkt eine an Karotinoiden
(Tomaten, Karotten, Kürbis, Broccoli etc.)
und an Vitaminen C und E reichhaltige
Nahrung den Schutz der Netzhaut vor Oxy –
dation.
Schlussfolgerung
Wir können zwar die Verschmutzung der At –
mosphäre, in welcher unsere Kinder leben,
nur wenig beeinflussen, hingegen können wir
die Lichtbelastung einschränken. Indem wir
ab Kleinkindesalter das Sehkapital durch
vorbeugende Massnahmen erhalten, be –
schränken wir die mit zunehmendem Alter
auftretenden Augenkrankheiten.
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Korrespondenzadresse
Prof. Francine Behar- Cohen
Service d’ophtalmologie
de l’Université de Lausanne
Hôpital ophtalmique Jules-Gonin
Fondation Asile des aveugles
1000 Lausanne 7
Fax: 021 626 81 11
francine.beharcohen @ fa2.ch
Die Autoren haben keine finanzielle Unterstüt –
zung und keine anderen Interessenkonflikte im
Zusammenhang mit diesem Beitrag deklariert.
1Prof. ffRTofaff.bia
1Prof. RTabin,SR.eor.(chtnl)hohe MP Pb.t
Weitere Informationen
Autoren/Autorinnen
Prof. Francine Behar-Cohen , Service d’ophtalmologie de l’Université de Lausanne Mélanie Glaettli Andreas Nydegger