W oświetleniu nadchodzi human-centric lighting

Innym pomysłem jest rozwój produktów specjalistycznych, niszowych i takich, które dla firm azjatyckich będą zbyt drobne i kłopotliwe. Pojawienie się źródeł o parametrach dopasowanych do wzrostu roślin jest doskonałym przykładem wykorzystania potencjału niszowych wyrobów, natomiast w zakresie zaawansowanych produktów konsumenckich o dużej funkcjonalności warto dostrzec takie, które są zgodne z human-centric lighting (HCL), a więc koncepcji oświetlenia skoncentrowanego na fizjologii człowieka.

Wywodzi się ona z odkrycia we wczesnych latach dwudziestych XX wieku, że ludzkie oko ma trzeci typ receptorów uzupełniających czopki i pręciki, które pozwalają nam dostrzec kolor i luminancję światła. Oczy są również wyposażone w fotorecepcyjne komórki zwojowe siatkówki, które wpływają na rytmy dobowe. Komórki te komunikują się z ośrodkiem kontroli fizjologicznej organizmu i są szczególnie wrażliwe na niebieskie fale widma światła widzialnego, które jest istotnym składnikiem światła słonecznego.

W latach 80. ubiegłego wieku zapoczątkowano badania nad biologiczną reakcją człowieka na natężenie i długość fali światła, badając wpływ oświetlenia na nastrój, produktywność, czujność i ostrość wzroku, a także rytm okołodobowy. Badania te doprowadziły nas do zrozumienia, że nie białe światło nie jest jednakowe, że zimniejsza biel kontra cieplejsza biel nie tylko zmienia sposób postrzegania otoczenia, ale także wpływa na nasze reakcje fizjologiczne. To nie przypadek, że restauracje są zwykle słabo oświetlone ciepłym, białym światłem, aby zachęcić do relaksu.

Źródła światła HCL zapewniają różnicowanie jakości oświetlenia z opraw oświetleniowych w celu naśladowania różnej jakości naturalnego światła o różnych porach dnia. Zawierają emitery, których widmo można regulować. Takie lampy są używane w samolotach, szpitalach, w których pomaga to w utrzymaniu naturalnego cyklu snu, ale niedługo też trafi do domów, jak ceny nieco się zmniejszą, a producenci dopracują sterowanie.

Zmiana emisji odbywa się przez użycie wielu diod (od 5 do 8) o różnych widmach emisji, aby za pomocą sterowania ich wydajnością tworzyć dowolne konfiguracje. Wiele emiterów i skomplikowane sterowanie niestety mają na razie wpływ na wysokie ceny.

Kolejnym krokiem rozwojowym w obszarze HCL jest uzupełnienie opraw oświetleniowych o czujniki widma pozwalające na stworzenie pętli sprzężenia optycznego i korektę parametrów optycznych lamp, np. związanych ze starzeniem się diod, utratą emisji luminoforu oraz dla zapewnienia powtarzalności charakterystyki widmowej dla wszystkich produktów. Jest to niełatwe, bo wymaga czujnika chrominancji, a więc kosztownego spektrometru z siatką dyfrakcyjną i liniowym czujnikiem CCD/CMOS.

Aktualnie podejmowane są próby konstrukcyjne, aby wykonać czujnik chrominancji w prostszy sposób. Przykładowe rozwiązanie ma sześć fotodiod, z których pięć zostało pokrytych filtrem interferencyjnym Gaussa zaprojektowanym pod kątem określonej odpowiedzi na różne długości fal wejściowych. Sygnały z nich są przetwarzane po to, aby dostarczyć do sterownika sygnał o składowych koloru i dalej do regulacji CCT i wydajności. Jeśli się okaże, że czujnik tego typu zapewni stabilność długoterminową i powtarzalność, droga do jeszcze lepszego oświetlenia będzie otwarta.

Potencjał HCL do zmiany naszego życia na lepsze jest ekscytującą perspektywą, ale należy pamiętać, że chociaż istnieje ogólny i rosnący konsensus co do tego, jak widma i poziomy światła wpływają na organizm ludzki, indywidualne wyniki są niemożliwe do przewidzenia. Niemniej jednak, według BIS Research, szacuje się, że rynek produktów i systemów HCL osiągnie prawie 4 mld dol. do 2024 roku.

Robert Magdziak