Human centric lighting (HCL)
20. 6. 2018 | Ing. Tomáš Sousedík | METROLUX | metrolux.cz
Myšlenka měnit teplotu chromatičnosti světla Tc osvětlovací soustavy není úplně nová. Již před přibližně patnácti lety se testovala zářivková svítidla s kombinací zářivek různých teplot chromatičnosti. Spínáním a regulací světelného toku jednotlivých zářivek se pak dosáhlo změny teploty chromatičnosti. Hlavní myšlenkou bylo využít tato svítidla např. v bezokenních prostorech nebo při nočních službách. Průběh změny teploty chromatičnosti v čase měl simulovat průběh změny teploty chromatičnosti denního světla během dne. Širší možnost využití systému řízení teploty chromatičnosti osvětlovacích soustav umožnil nástup LED světelných zdrojů s možností nastavit Tc (tzv. tunable white).
Princip HCL vychází z toho, že lidský organismus je za miliony let vývoje přivyklý na průběh osvětlenosti a teploty chromatičnosti denního světla. Je třeba si uvědomit, jak krátkou dobu své existence používá člověk umělé světlo. Teplota chromatičnosti se v průběhu dne značně mění. V ranních hodinách je teplota chromatičnosti Tc = 2 700 K, při východu slunce dokonce pouze 1 900 K. Pak Tc postupně roste a kolem poledne dosahuje hodnoty až 7 000 K. Poté začne klesat a večer opět dosahuje hodnot zhruba 2 700 K. Nízká teplota chromatičnosti ve večerních hodinách je pro organismus člověka signálem k přípravě na spánek. V této době chybí ve slunečním světle modrá složka spektra, na kterou jsou citlivé gangliové buňky v lidském oku. Naopak vysoká hodnota teploty chromatičnosti přes poledne nastavuje organismus k nejvyšší aktivitě a k výkonu. Denní rytmus je řízen produkcí hormonu melatoninu, který je ovlivňován detekcí světla v gangliových buňkách. Biorytmy člověka se nastavují v závislosti na změně teploty chromatičnosti a intenzity světla.
K řešení HCL v interiérech se přistupuje v zásadě dvěma způsoby.
Obr. 1. Graf změny Tc a osvětlenosti v kancelářských prostorech v průběhu dne
První způsob použití HCL
Tento způsob má být naprosto přirozený, a jeho úkolem je tedy simulovat soustavou umělého osvětlení co nejpřesněji změnu teploty chromatičnosti v průběhu dne. Takové osvětlení proto co nejvíce simuluje denní osvětlení. Kromě Tc se v průběhu dne mění také intenzita osvětlení. Pro vysoké hodnoty Tc se nastavuje vyšší hladina osvětlenosti, v ranních a večerních hodinách se s teplou barvou světla volí nižší hladiny osvětlenosti. Na obr. 1 je graficky znázorněno nastavení teploty chromatičnosti během dne. Na obr. 2 jsou fotografie zachycující změnu Tc.
Obr. 2. Realizace HCL v kancelářských prostorech se svítidly firmy Halla, a. s.
Druhý způsob použití HCL
Druhým přístupem v řízení teploty chromatičnosti je snaha dosáhnout vyšší výkonosti pracovníků. Nastavení změny teploty chromatičnosti Tc v průběhu dne tedy již není tak přirozené, ale má za úkol především stimulovat pracovníky. Studie ukazují, že pomocí HCL je možné dosáhnout vyšší produktivity, snížit chybovost, zlepšit výsledky studentů či zvýšit obrat v prodejních prostorech. Další studie v této oblasti probíhají. Na obr. 3 je řízení průběhu teploty chromatičnosti v kanceláři se zaměřením na výkon. Na obr. 4 je příklad kanceláře firmy Halla, a. s., v níž je realizován princip HCL.
Obr. 3. Průběh teploty chromatičnosti světla a osvětlenosti v kanceláři
Obr. 4. Kanceláře firmy Halla, a. s., používající princip HCL
Realizace osvětlovacích soustav HCL
V České republice jsou již k vidění první realizace HCL také v mateřských a základních školách. Na obr. 5 a obr. 6 je nastavení průběhu Tc a osvětlenosti ve školní třídě. Je patrné snížení teploty chromatičnosti v době oběda. Na obr. 7 je vhodný typ svítidla k osvětlení učeben, jehož konstrukce zajišťuje částečnou nepřímou složku osvětlení. Tím se zvyšuje jas stropu a zlepšují se jasové poměry v prostoru.
Obr. 5. Průběh teploty chromatičnosti světla a osvětlenosti ve školní učebně
Obr. 6. Učebna v průběhu dne: a) v 8:00 Tc = 6 500 K a E = 500 lx,
b) v odpoledních hodinách Tc = 3 000 K a E = 300 lx
Obr. 7. Svítidlo SANT firmy Halla, a. s.,
navržené k realizaci HCL v učebnách
Zavádění LED světelných zdrojů spolu s možností automatické změny teploty chromatičnosti a světelného toku umožňuje využít výhody HCL při navrhování a realizacích osvětlení interiérů. Je to zároveň nástroj pro architekty ke zlepšení podmínek v prostorech, v kterých je nedostatečná úroveň denního osvětlení. Nedostatek denního světla je možné alespoň částečně nahradit vyšší osvětleností od zdrojů umělého světla a řízením teploty chromatičnosti – simulací průběhu denního osvětlení.
Vyšlo v časopise Světlo č. 3/2018 na straně 20.
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.