Human Centric Lighting – Menneskesentrert lys

Det er bevist at naturlig lys og mangel på naturlig lys påvirker helse, komfort, prestasjon og trivsel både i positiv og negativ retning. Dette innlegget handler om hvordan kunstig belysning kan erstatte mangel på naturlig lys, og hvordan dette kan ha positive effekter på de allerede nevnte aspektene helse, komfort, prestasjon og trivsel. 

Human Centric Lighting – menneskesentrert lys

I 2017 ble fysikeren Michael Rosbash tildelt Nobel-prisen i fysikk for å ha påvist at blåhvitt lys påvirker vårt cirkadiske system, på norsk kalt døgnrytme. Dette førte til et stort hopp i interesse for lysets betydning for vår helse.  Vi vet alle at dårlig nattesøvn kan føre til gretne frokoster, men nå kan en forskjøvet eller forstyrret døgnrytme settes i sammenheng med langt mer enn det: Depresjon, ADHD, sykelig overvekt, kardiovaskulære sykdommer, diabetes med mer.

I tillegg er det nå evidens for at vi føler oss mer opplagte og fornøyde når vi er i et godt lys, og at vi presterer bedre og blir raskere friske etter sykdom. Dette gjør det interessant for store bedrifter, undervisningsbygg og sykehus å investere i en bedre lyssetting.

Lyssetting som forsøker å påvirke oss positivt, kalles menneskesentrert lys eller human centric lighting. Denne typen lyssettting inkluderer også helse-effekter av ikke-visuelt lys.

Human centric lighting er definert som lys som forsterker menneskelig prestasjon, trivsel, helse og komfort, i sin helhet eller i delvis kombinasjon.

Bakgrunnsinformasjon

87% av all sensorisk informasjon kroppen prosesserer, prosessereres gjennom synet og 50% av hjernen beskjeftiger seg med synet vårt. Det er bevist at døgnrytmen vår primært reguleres gjennom øyet, men ikke nødvendigvis gjennom det vi tenker på som synet. Gjør deg klar til et nytt begrep: Ikke-visuelt lys!

Øyets følsomhet for lys

Som mange kan huske fra naturfagstimene i ungdomsskole og videregående, finnes det to fotosensible reseptorer på retina som har hver sin funksjon:

• Tappene: Disse er sensible for farge og trenger nokså mye lys for å «fyre».
• Stavene: Disse er sensible for lysintensitet og kan ikke se farger. Når det er lite lys, er det kun stavene som «fyrer», og dette gjør at vi i mørket eller i skumring ikke ser farger.

Men det viser seg altså at naturfagslæreren ikke hadde helt rett, for det finnes en tredje fotoreseptor.

Allerede på 1920-tallet fant den amerikanske forskeren Clyde Keeler at mus som i praksis var blinde likevel hadde pupiller som åpnet og lukket seg som en funksjon av lyset. Dette fikk ham til å postulere at det fantes en tredje fotoreseptor som registrerte lys uten at dette hadde med synet å gjøre. Det manglet imidlertid et og annet for å kunne bevise dette og det var først i 2001 at en tredje type fotoreseptor på retina ble påvist: De er såkalte gangliocytter, de går ved det klingende navn ipRGCS (intrinsically photosensitive retinal ganglion cells), og det er få av dem. IpRGCS-cellene regulerer en rekke funksjoner slik som nettopp pupillenes dilatasjon, kroppstemperatur, puls, men også døgnrytmen, og felles for alle er at reguleringen gjøres som en funksjon av døgnets gang, altså om du befinner deg i lyse eller mørke omgivelser.

IPRGCS syncer kroppen og døgnrytmen opp etter dagslyset

Melatonin produseres kun ved lave lysnivåer

Når det mørkner om kvelden, utvider ipRGCS-cellene pupillene våre slik at vi ser i skumringen, men de gjør altså langt mer. Døgnrytmen vår, også kalt det cirkadiske system, styres hovedsaklig av de to hormonene kortisol og melatonin. Kortisol holder oss våkne om dagen, og melatonin gjør oss søvnige om kvelden. Når det mørkner, får signaler fra ipRGCS-cellene kroppen til å produsere melatonin og vi begynner å gjespe.

Naturen er økonomisk, og det er slik at melatonin kun kan produseres når øyet utsettes for lite lys. Hvis vi oppholder oss i kraftig lys om kvelden, vil altså melatonin-nivået bli lavere enn det vi ellers har vært, og  innsovningen vår tar dermed lengre tid. Døgnrytmen kan bli forstyrret.

Blåhvitt lys er ikke bra om kvelden

Rosbashs funn som ga ham Nobel-prisen, viste  at det at på til er spesielt de blå bølgelengdene som påvirker døgnrytmens mest, og da spesielt bølgelengden 480nm, en turkis blåtone.

Så lys om kvelden og i særstilling blått lys, er altså ikke bra for nattesøvnen og settes som nevnt overfor i sammenheng med en rekke lidelser.

Du skal helst ikke utsette deg for blåhvitt lys om kvelden. Denne typen uønsket lys får du blant annet fra mobiltelefoner, datamaskiner og tv-er. Dessverre!

LED-lys kan inneholde blå bølgelengder vi ikke ser

Laserlys er monokromt, det vil si at det inneholder kun en bølgelengde. Alle andre typer lys  som vi i praksis forholder oss til, består av mange bølgelengder som blander seg til en resulterende fargetemperatur.

Det er slik at naturlig lys har et kontinuerlig spektrum. Hvis vi ser på bølgelengdene til synlig lys, ligger de i området 400-800nm. I dagslys og i lyset fra ild er hver eneste nanometer mellom disse to ytterpunktene representert, selv om vi ikke kan se det.

LED-lys er ikke nødvendigvis slik. Spekteret til LED kan ha enkeltbølgelengder som er over- eller underrepresentert. Dette trenger ikke å synes for oss, for det vi ser med det blotte øyet, er gjennomsnittsbølgelengden.

Hvis du vil gjøre ditt ypperste for å sove godt om natten, skal du altså ikke bare dimme lyset om kvelden, men du må bruke kveldslys rundt deg som ikke har en skjult peak i de blå bølgelengdene, for et slik lokalt makspunkt i spekteret kan påvirke deg negativt selv om du selv ikke har noen følelse av det. De tidligere nevnte ipRGCS-cellene ser nemlig bølgelengdene selv om ikke du gjør det, og de regulerer ikke bare søvnen din som nevnt ovenfor.

IpRGCS-cellene ser lys du ikke syns du ser. Det er ikke snakk om bølgelengder utenfor det synlige spekteret, men blå bølgelengder som du hadde sett hvis du så dem isolert fra andre bølgelengder. Det du ser er gjennomsnittsbølgelengden, og den kan skjule lokale makspunkt innenfor en farge som ender opp med å bli usynlig eller «ikke-visuell».

Ikke bli engstelig!

Alt snakket om blå bølgelengder og negative helse-effekter kan virke skummelt. Det er viktig å understreke at vi her snakker om effekter som merkes på statistisk nivå. Hvis du har en LED-lampe med blå bølgelengder, vil det neppe gi deg nevneverdige problemer. Hvis alle har en LED-lampe med for mye blått lys derimot, vil kanskje noen få i hele utvalget merke negative effekter, men først og fremst kan man måle at disse blå bølgelengdene kan ha en negativ folkehelse-messig effekt. Det blir som om alle i en populasjon går opp en kilo – det er en liten endring for den enkelte, men det kan merkes på befolkningsnivå.

Hvordan Human Centric Lighting virker

Lys som erstatter det dagslyset vi ikke får

Vi tilbringer 90% av vår våkne tid innendørs og får dermed lav eksponering for det dagslyset som blant annet regulerer døgnrytmen vår. Menneskesentrert lys handler altså om å erstatte dette dagslyset vi ikke får. Et vanlig design er lyssetting som utvikler seg gjennom dagen fra svakt varmhvitt  til sterkere kaldhvitt som kulminerer i en varmhvit simulasjon av solnedgangen. Etter solnedgang skal lyset være betydelig svakere enn tidligere på dagen og varmt i tonen.

Lys som forsterker effekten av naturlig lys

Human Centric Lighting kan likevel brukes mer sofistikert. På arbeidsplasser kan man oppleve at de ansatte mister litt «punch» i forbindelse med enkelte oppgaver eller tidspunkter på dagen. Et eksempel er «etter lunsj». Har man spist godt i pausen, kan det være at man rett og slett er litt slapp etter maten. En del bedrifter velger da å heve illuminansen (belysningsstyrken) samtidig som lyset blir litt kjøligere med tanke på å «vekke» de ansatte.

Likeledes kan man velge «å roe ned» i enkelte situasjoner. I forbindelse med inngåelse av salgskontrakter etter et innsalg, kan man sette kunden ned i en riktig komfortabel stol i et riktig behagelig og varmt lys før man legger kontrakt og kulepenn fram. Vi vet at lys kan roe ned mennesker.

Dette kan virke fremmed og manipulerende, men det er ikke noe nytt i selve innholdet/manipulasjonen; det er en videreføring av grunnleggende prinsipper innen salg som alltid har vært der, og denne videreføringen er bare i startgropen, om vi liker det eller ei.

Les om energimerking av lamper her

 

Belysningsstyrken til det cirkadiske lyset

Det biologiske lyset også kalt det cirkadiske lyset, er det lyset vi trenger for å fungere.

På en vanlig solfylt dag, er det rundt 100 000lux ute.

På en gråværsdag, er det rundt 2 000lux ute.

Innendørs er det maks 500 lux, og det er ofte langt mindre. I en korridor med utidsmessig belysning, er det kanskje bare 50lux.

Vi er innendørs ca. 90% av vår våkne tid. Hvis du er ute i 8 timer på en solfylt dag, eksponeres du for 100 000lux x 8 timer = 800 000 luxtimer. Er du inne i et kontor, er tilsvarende eksponering kanskje bare 1600 luxtimer.

Vi vet at det for vår helses skyld er viktig at øyet mottar en mengde lys som er mer i retning av det vi ville fått utendørs, for mennesket har utviklet seg utendørs.

Evolusjonen har pågått ute, men kultur og teknologi tok oss med inn.

Bølgelengdene til det cirkadiske lyset

De luxene kroppen ønsker seg i løpet av en dag, er kvalitativt slik som en vanlig dag: Først varmt i tonen med lav intensitet (soloppgang), så betydelig kjøligere og sterkere (midt på dagen), og til slutt varmere og svakere igjen (ettermiddag). Når mørket faller på, er vi optimalisert for mørket. Kroppen vår ønsker ikke lys etter at solen har gått ned.

Det er utenkelig å se for seg en verden som daglig skrur av lyset ved mørkets frembrudd.

Da Rosbach fikk Nobelprisen, var hans oppdagelse at det blåhvite lyset har en spesiell påvirkning på vår døgnrytme. Det blåhvite lyset ligger tett opp mot dagslys og i praksis betyr dette at dagslys om kvelden ødelegger nattesøvnen.

Dette er lett å forstå for en nordmann. Hvem vil vel legge seg om sommeren? Og hvem vil stå opp om vinteren når det er mørkt?

Vi vet at et kraftig lys generelt gjør mennesker opplagte og fornøyde.

Vi vet at et blålig lys gjør mennesker spesielt opplagte.

Vi vet at mangel på lys gjør mennenskene trøtte.

Menneskesentrert belysning prøver å skape forhold som minner om dagslys, men kraftig kjølighvitt lys midt på dagen og svakt, gyllent lys om kvelden. Dette hjelper det cirkadiske systemet vårt å holde seg i riktig fase.

Tunable White er ikke nødvendigvis menneskesentrert i medisinsk forstand

Tunable White er et artig belysningskonsept hvor man kan variere lyset fra kaldhvitt til varmhvitt. Dette kan skape illusjonen av  dagslys inne.

Det er dog viktig å erkjenne at Tunable White ikke automatisk gir deg menneske-sentrert belysning i en medisinsk forstand. Det dagslyset vi er optimalisert for, er nemlig et fullspektrums-lys, og en LED-armatur er ikke nødvendigvis det selv om den har høy CRI.

Selv om du installerer Tunable White i ditt kontor for eksempel, uten at det dreier seg om en armatur med fullspektrumslys, kan det godt være at du og dine kolleger opplever at dette var oppfriskende og positivt, selv om man ikke vitenskapelig kan måle at akkurat det lyset dere har installert har en nevneverdig fysiologisk effekt.

Human Centric Lighting handler om spektrum

Det lyset vi snakker om i dette innlegget, som skal være kraftig og blåhvitt midt på dagen og varmt og dust på ettermiddagen, må altså ha en viss «teknisk» kvalitet for å virke slik som ønskelig.

Dagslys har et kontinuerlig spektrum og et lys som oppfattes som renhvitt. LED-lys kan se gnistrende renhvitt ut, men mangle viktige bølgelengder. Selv om Human Centric Lighting ikke er akkurat det samme som Tunable White, kan sistnevnte variere fargetemperatur slik at man få til både en kaldhvit og en varmhvit effekt. En Tunable White-lampe kan gjøre dette ved å ha to sett dioder; et sett med kaldhvite og et sett med varmhvite.

Det er imidlertid en annen måte å lage variasjoner i hvitt lys på også, og det er med RGB.

TIl RGB-lys bruker man røde, grønne og blå dioder og mikser lyset slik at vi ved additiv fargeblanding får hvitt. Dette hvite lyset vil ikke ha samme egenskaper som det jeg har beskrevet for Tunable White.

Mange leverandører lager nå human centric lighting-armaturer, og vi må være på vakt med tanke på kvaliteten hvis vi faktisk ønsker å oppnå en reell helse-effekt.

«Gå nå ut og få dere litt sol på kroppen!»

Før sollys ble «farlig» for bleke nordmenn, pleide norske foreldre å få barna ut på varme soldager for å bli brune.  Nå er det mer skepsis til sollys på huden.

I forhold til det cirkadiske system er det klart en fordel å være mye ute på dagtid, men det er ikke huden som er viktig denne gangen. Hvis vi ikke får dagslys som treffer de spesielle gangliocyttene vi snakket om høyere opp i dette innlegget, er turen ut forgjeves i forhold til døgnrytmen vår.

Det menneskesentrerte lyset har å gjøre med øyet, og bare øyet.

Når vi snakker om at vi trenger «et kraftig blåhvitt lys» på dagtid, så er det altså ipRGCS-cellene vi snakker om, og de sitter jo på retina inni øyet. Det hjelper altså ikke så veldig hvis du har et blåhvitt dusjlys fra taket, for dette lyset treffer tærne dine, men det treffer ikke retina med full styrke.

Vertical is the new horizontal: Det er lyset som treffer vertikale flater som virkelig betyr noe i menneskesentrert lyssetting.

Vi må altså sette lyset slik at det treffer retina, og da må lyskilden enten lyse mer eller mindre horisontalt inn på  retina, som til tross for at den er buet, kan kalles for vertikal i denne sammenheng.  For å lyse mer eller mindre horisontalt inn på retina, bør lyskilden plasseres litt høyere enn midtlinjen i synsfeltet vårt.

Det kan være ubehagelig og lite praktisk å lyssette slik. Det kan blende og ikke minst – hvis man ser for seg en hel skoleklasse som skal lys inn på retina, hvordan gjør man det? En fremgangsmåte er å lyssette veggene slik at de store, vertikale flatene reflekterer det gode lyset på elevenes netthinner.

Anvendelser av Human Centric Lighting

Hvem skal bry seg med å installere denne typen belysning og er det noen vits? Selv om det er bevist at det er en sammenheng mellom dårlig lys og en rekke lidelser, vil ikke god lyssetting få de døde til å gjenoppstå. Det er snakk om en statistisk effekt, at man kan se en bedring i helse og trivsel i større grupper mennesker.

Dette siste gjør at denne formen for lyssetting er spesielt aktuell for bygg hvor mange mennesker oppholder seg.

I store forretningsbygg utgjør husleie og tekniske utgifter rundt 10 prosent av driftsutgiftene. Resten går med til menneskene som jobber der i form av lønn, sosiale tjenester og så videre. 

Dette viser tydelig at fra et økonomisk ståsted er det positivt å investere i menneskene i bygget, i deres helse og trivsel slik at de presterer bedre.

Bedre lys i bygg med store vinduer

Det bygges store vindusflater i Norge, til både boliger, kontorer og andre bygg. Lysinnfallet fra store vinduer kan være velgjørende og gi menneskene i bygget en god dose lux som kan være oppkvikkende. Hvis vi ser på fullspektrums-tankegangen fra høyere opp i denne artikkelen, er det likevel slik at glass ikke slipper igjennom alle bølgelengder. Det sollyset vi får innendørs er dermed ikke det samme som vi har utendørs.

Det er likevel godt at vi har disse store vinduene, men hvis vi skal trekke konseptet menneskesentrert belysning til sin ytterste konsekvens, bør altså de bølgelengdene som blir igjen utenfor vinduene erstattes ved hjelp av kunstig belysning.

Les om hvordan vi kan gjøre belysningsplanlegging for profesjonelle aktører!

Bedre lys i dype bygg med areal uten vinduer

I store bygg slik som for eksempel sykehus, mangler mange rom vinduer. Dette er ikke bare trist for pasientene, men det går utover de ansatte som har sine arbeidsplasser her. Det er all grunn til å bruke menneskesentrert belysning i denne typen areal.

Studier viser at både ansatte og pasienter har det bedre når lyset er godt. Hvis vi tenker på belysningen på et gjennomsnittlig norsk sykehjem, så er det ikke vanskelig å se at det er forbedringspotensial og at man ikke engang trenger å dra det helt over i menneskesentrert belysning for at stemningen skal bli bedre.