Umělé osvětlení v obytných prostorech, 2. část – Volba intenzity osvětlení

Umělé osvětlení v obytných prostorech
2. část – Volba intenzity osvětlení

Ing. arch. Ladislav Monzer, CSc., Atelier světelné tvorby

Zdravé lidské oko vnímá ve velmi širokém rozsahu hladin osvětlení, který je schematicky vyznačen na obr. 1. Dokladem, že naši předkové nebyli jen tvory denními, ale i nočními jsou dvojí receptory oka:

• čípky – reagují na větší světelná kvanta a jsou citlivé na různou vlnovou délku. Výsledkem je barevný vjem zvaný denní, barevné či fotopické vidění;

• tyčinky – reagují na malá energetická kvanta světla. Výsledkem je černobílý obraz, při němž člověk rozlišuje světlejší a tmavší plochy, tedy vnímá pomocí kontrastu. Vidění se označuje jako noční, černobílé či skotopické.

Třetí stav, smíšené či soumračné (mezopické) vidění, vzniká při hodnotách, při nichž se dvě předchozí soustavy uplatňují alespoň částečně současně.

1. Základní charakteristiky zraku

Schopnost zraku rozlišovat velmi malé objekty (zrakovou rozlišitelnost) lze charakterizovat ostrostí vidění.

Závislost ostrosti vidění zdravého oka na intenzitě osvětlení je vyznačena v grafu na obr. 2. Prahových hodnot je dosahováno již při desetitisícinách luxů, přibližně 90 % svých možností oko dosáhne při hodnotách nad 1 000 lx, další zvýšení hladiny přináší již jen malé zlepšení.

Barevné vidění u zdravého oka začíná zhruba při hodnotách vyšších než 1 lx, kdy oko zachytí základní charakter barevné odlišnosti povrchu. Většina lidí dostatečně rozliší základní barevnost povrchů při hodnotách nad 10 lx. Od toho je odvozeno minimum doporučené stupnice intenzit osvětlení podle Mezinárodní komise pro osvětlování CIE. Umělé osvětlení má nejčastěji směr shora dolů, přičemž vertikálně (svisle) měřené hodnoty bývají asi polovinou hodnot na vodorovné ploše. Protože při orientaci v prostředí je rozlišení svislých ploch důležitější, je za základní bezpečnou hodnotu pro umělé osvětlení stanovena horizontální intenzita 20 lx. To přibližně odpovídá vertikálním hodnotám 10 lx.

Desítky luxů jsou pro zdravé oko již dostačující pro základní jednoduché činnosti. Například pro rekreační čtení v dálkových autobusech a letadlech s místním osvětlením jsou používány hodnoty 20 až 30 lx, minimální hodnota pro čtení doma na pohovce je 50 lx.

50 luxů je také minimální osvětlení pro malby citlivé na osvětlení stanovené konzervátory. Při této hodnotě již lze rozlišovat základní barevné odstíny. V plném barevném vidění je možné rozlišit okolo 150 čistých spektrálních odstínů, včetně purpurů (ty vznikají smísením opačných okrajů spektra – modrá a červená). Smísí-li se s deseti odstíny šedi mezi černou a bílou, dostane se počet 1 500 barevných odstínů. Specializovaná pracoviště jich rozlišují i desetkrát více. Barevné vnímání stovek odstínů začíná při hodnotách stovek luxů. Rozdíly vnímání barev při různé intenzitě a způsobu osvětlení jsou patrné na obr. 3a a obr. 3b.

Doporučené rozsahy intenzit osvětlení podle CIE lze rozdělit do tří částí (tab. 1):

Tab. 1. Doporučené rozsahy osvětlenosti podle Mezinárodní komise pro osvětlování CIE

• 20 až 200 lx je doporučeno jako rozmezí pro celkové osvětlení společenských a obytných prostorů,

• 200 až 2 000 lx je reálné rozmezí pro pracovní prostory, pro dlouhodobou zrakovou činnost,

• 2 000 lx a vyšší jsou hodnoty používané pro specializované úkony, např. místní osvětlení na operačních stolech chirurgie, kde i nepatrná vnímaná odlišnost může být důležitá.

Množství výzkumů v různých částech světa vedlo ke společnému zjištění, že pro déletrvající náročnější zrakovou činnost je optimální hladina osvětlení okolo 2 000 lx. To odpovídá předchozímu vývoji člověka v přírodě. Zprůměrované hodnoty denního osvětlení na volném prostranství během dne a roku jsou v našich klimatických podmínkách přibližně 20 000 lx. V přirozeném přírodním přístřešku, stejně jako nedaleko nezacloněného okna v bytě, je asi desetina venkovní hodnoty. Přirozenému vývoji odpovídá i růst kontrastní citlivosti oka přibližně k hodnotám 20 000 lx.

2. Volba vhodné intenzity osvětlení

Jako základní vodítko pro volbu vhodné intenzity osvětlení lze použít graf na obr. 3, který zachycuje závislost rychlosti čtení běžného novinového textu na intenzitě osvětlení. Rozlišitelnost písmen začíná již při hodnotě okolo 0,5 lx, což je hladina při nižší poloze měsíce při úplňku, a z životopisů významných osob víme, že při měsíčku v mládí studovali. Při hodnotě 10 lx zrakový výkon dosahuje již více než 80 % svých možností, při hodnotách nad 100 lx okolo 95 %. Zlepšení se však projevuje přibližně k hodnotám 2 000 lx a má vliv především na menší počet chyb. Noční vidění začíná asi na pomezí hodnoty 1 lx, kdy barevné vidění u některých lidí sice ještě spolupůsobí, ale tvary člověk rozlišuje již převážně kontrastem, rozdílem světlejší, tmavší. Zdravé lidské oko je schopno vnímat i při velmi nízkých hladinách – desetitisícinách luxů. Lidé žijící v civilizaci však působením téměř stálé přítomnosti nějakého osvětlení noční soustavu oka neužívají.

Prostředí s nízkými hodnotami působí na lidi různě. Například pro sbližování lidí, při němž oči již nejsou tím nejdůležitějším, jsou podle zveřejněných výzkumů preferovány hodnoty asi 1 až 0,1 lx. Mnozí tyto nízké hodnot podvědomě potřebují. Výzkumy spánku přinesly zjištění, že více než třetina lidí pokládá v noci za rušivou hodnotu ještě asi 0,2 lx. To odpovídá přírodním podmínkám při svitu půlměsíce. Při svitu měsíce v úplňku bývají horizontální hodnoty osvětlení okolo 0,5 lx a někteří lidé při této hodnotě dovedou číst. Jiní zase nemohou spát. Hodnotu 1 lx tedy lze pokládat za pomezí šera a hodnotu 0,1 lx za pomezí tmy. I tma má účinky na psychiku člověka. Mnoho lidí v prostředí s hodnotami nižšími než 0,01 lx pociťuje při probuzení nejistotu, někdy i stres. Citlivější bývají menší děti s větší obrazotvorností a fantazií. Proto se někdy zřizují soustavy nočního osvětlení, především v dětských pokojích a pokojích nemocných.

Život v příbytcích od západu slunce většinou probíhá při smíšeném, soumračném vidění.
To v důsledku alespoň částečné aktivity obou soustav receptorů a odlišného celkového ladění osobnosti představuje situaci s požadavky a reakcemi značně odlišnými od denní situace. Při soumračném vidění jsou např. podstatně důležitější stíny a jejich měkkost či tvrdost. Ty při denním, barevném, vidění nebývají podstatné. Důležitým se stává barevný odstín světla, barevně lichotivé či nepříjemné podání povrchů.

Při celkových hladinách osvětlení vyšších než přibližně 500 lx, tedy při denním vidění, je pro většinu lidí barevný odstín světla již nedůležitý.

Pro správné určení intenzit osvětlení je podstatné, že fyziologické schopnosti i psychické odezvy lidí se v průběhu života postupně proměňují, přibližně po dvaceti letech.

Jako základní věkové skupiny se obvykle uvádějí:

• do 20 let – věk dětství a dospívání,
• 30 až 40 let – věk něžnosti (péče o potomstvo, úsilí o postavení ve společnosti),
• 40 až 60 let – věk uznání a respektu (požívání dosažených úspěchů),
• 60 let a více – věk důstojnosti.

První významnou skupinou jsou děti před počátkem doby dospívání. Jejich typické vlastnosti jsou větší citlivost a vnímavost. Vidí celkem dobře i při nižších hladinách osvětlení. Vývoj zraku však ještě není ukončen, nemají plně vyvinutou zrakovou paměť ani dobové civilizační návyky. Vnímání jim ztěžují větší kontrasty, jsou citlivější na běžné druhy oslnění. Důležitým znakem je menší postava a v důsledku toho jiný horizont pohledu, než mají dospělí. To může být důležité při umístění svítidel a clonění před oslněním. Děti mají značně větší akomodační schopnost (zaostření oka) i kontrastní citlivost (rozlišení detailu), takže mohou vnímat celkem bez větších obtíží i v situaci, kdy dospělý už nevidí. Častější silnější oslnění může způsobit větší škody než čtení za šera.

Rozdílnou potřebu intenzity osvětlení k dosažení stejného zrakového výkonu lidí různého věku zachycuje graf na obr. 4. Zdravému dítěti ve věku deseti let dostačuje třetina hodnoty, kterou potřebuje čtyřicetiletý člověk. Podle vlastností průměrného zdravého oka lidí okolo čtyřiceti let jsou zpracovány údaje doporučení a norem. Po dosažení tohoto věku se zrakové funkce postupně zhoršují. Začne-li člověk po čtyřicítce hůře vidět, potřebuje hladinu osvětlení zvýšit nejméně o 50 %, lépe o 100 %. Potřeba vyšších intenzit osvětlení je největší mezi 50 a 60 lety, kdy se více než zdvojnásobuje. Naplnění věku uznání a respektu již přináší proměny oka, které lze zčásti vysvětlit jako atavismus, následek způsobu života předků v přírodě. Zhoršuje se schopnost vnímat drobné detaily, klesá akomodační schopnost, tj. schopnost ostrého vidění předmětů v různé vzdálenosti. Průběh tohoto poklesu v závislosti na věku je v grafu na obr. 5. Nejčastěji po dosažení věku padesáti let se pokles zastaví a stabilizuje. Často se dostaví dalekozrakost, schopnost ostře vidět na velké vzdálenosti. To lze z historického vývoje vyložit jako bezpečnostní opatření v souvislosti s klesající tělesnou pohyblivostí a tím větší záruku stárnoucí osoby spatřit včas nebezpečí a zachránit se útěkem.

Značně se také zpomaluje adaptace, především ze světla na tmu. Při přechodu z osvětleného do neosvětleného prostředí může nastat situace, kdy starší osoba po určitou dobu nevidí vůbec. Snad v důsledku tradice z časů olejových lamp a svící platí, že starší lidé si častěji pořizují nové odpovídající brýle než nové odpovídající osvětlení.