Světlo a osvětlení Mgr. Aleš Peřina, Ph. D. Fyziologie vidění • Optická soustava oka • Rhodopsin: chromoprotein, který díky cis-/trans- izomerii pigmentu (retinol, vit. A) mění membránový potenciál neuronů a zahajuje neurofyziologický děj Encyclopedia Britanica Inc. Tma • Protiklad světla, atribut noci • Postřehnutelný úbytek světla. • V přeneseném slova smyslu „období temna“, symbol ošklivosti, úzkosti a strachu. • Tma je také prostředím pro regeneraci organismu, pro podporu obrazotvornosti, prostředím k navození pocitu soukromí a intimity. Světlo • Světlo se stalo dostupné, je vždy a všude. • Avšak světlo narušilo přirozené prostředí a prolomilo adaptační mechanismy člověka. • Je lépe vidět na práci, lze neustále zvyšovat nároky na člověka a jeho zdroje, je lépe vidět na cestu, takže se díky uměle vyrobenému větlu dokážeme pohybovat relativně bezpečně i v noci. Světlo: veličiny a jednotky • Svítivost – Historicky vosková svíce standardních rozměrů – Svítivost světelného zdroje, který v daném směru emituje monochromatické záření o frekvenci 540×1012 hertzů a jehož zářivost (zářivá intenzita) v tomto směru činí 1/683 wattů na jeden steradián. – Candela (Cd), jednotka SI • Světelný tok – Vyzařování světelného zdroje do prostorového úhlu – 1 lumen (Lm) = 1 Cd x rad-1 • Intenzita osvětlenosti – Světelný tok dopadající na jednotku plochu – 1 lux (Lx) = 1 lm x m-2 Světlo a zdraví • Zrakový komfort: fyziologické, psychologické a estetické hledisko • Zrakový diskomfort a zraková únava – Zvýšená frekvence chyb, příspěvek k rozvoji neurologických a psychiatrických chorob • Oslnění – Důsledek překročení prahu adaptace optické soustavy oka. Pozor na úrazy a bezpečí osob se ztíženou schopností pohybu a orientace • Synchronizace denních rytmů – Minimální světelná amplituda (uvádí až kolem rozdíl intenzit osvětlení 105 lx) • Úplněk: 0,5 lx vs. slunečný den 100.000 lx Cirkadiánní produkce melatoninu Petko Mashkov, Jun 2017 Modré světlo: nejúčinnější disruptor melatoninu. The pepper persp. Úloha světla při synchronizaci biorytmů člověka Bonmati-Carrion MA et al., 2014 Experimentální vliv 6,5 hodinové expozice světlu dvou vlnových délek u slepého muže Bonmati-Carrion MA, Arguelles-Prieto R, Martinez-Madrid MJ, Reiter R, Hardeland R, Rol MA, Madrid JA. Protecting the melatonin rhythm through circadian healthy light exposure. Int J Mol Sci. 2014 Dec 17;15(12):23448-500. doi: 10.3390/ijms151223448. Světlo a melatonin • Hormon epifýzy, produkt acetylace serotoninu, vzniká při sníženém množství světla, navozuje rytmus spánku. – 5 % populace udává, že v ložnici pociťuje nadměrné množství světla rušícího spánek, 20 % populace uvádí jako ochranu před světlem nutnost zatemňování ložnice. – Epidemiologické důkazy svědčí pro zvýšené riziko rakoviny prsu a pro zvýšené riziko leukémie u dětí narozených exponovaným ženám (výzkumný soubor: letové průvodkyně). Další epidemiologické důkazy naznačují souvislost s rozvojem diabetu mellitu a obezity. Light at Night Též: www.lightpollutiionmap.info Zdroje světla • Přirozené – Sluneční záření: přímé oslunění (s nebezpečím oslněním), oblohové světlo – Vesmírné objekty – Blesk, plamen • Umělé – Teplotní zdroje • Edisonova žárovka: elektricky žhavené vlákno wolframu ve vakuu, není energetický úsporná, ale poskytuje spojité spektrum světla • Halogenová žárovka: žhavení vlákna v plynu halového prvku (brom, jód), emise i UV – Výbojky: sodíkové, rtuťové. Nespojité spektrum, emise i UV záření – Elektroluminiscence polovodičů: LED (Light Emiting Diode). čárové spektrum záření Harvard Light Exposure Assessment questionnaire (Bajaj et al., 2011) Chromatičnost zdroje světla • Teplota, která odpovídá teplotě absolutně černého tělesa, vyzařujícího světlo stejného spektrálního složení (K) Svět-svítidel.cz Potřeba světla • Fyziologická – Světelná amplituda potřebná k optimální synchronizaci biorytům • Hygienická – Minimální hygienické požadavky na osvětlení pobytových prostor a pracovišť • Intenzita osvětlenosti (v luxech) • Činitel denní osvětlenosti: poměr intenzity osvětlenosti posuzované roviny a venkovní srovnávací roviny za rovnoměrně zataženého dne (v %) • Psychologická – Zajištění vizuální kontaktu s okolím (rozpoznání denní doby) Technika osvětlování, minimální hygienické limity • Denní osvětlení přímým nebo rozptýleným slunečním světlem – Prioritně v místech s trvalým pobytem osob • Hygienické limity dle NV 361/2007 Sb. Činitel denní osvětlenosti Minimální osvětlenost při použití osvětlovací soustavy Pracoviště s denním nebo kombinovaným osvětlením, na němž je vykonávaná trvalá práce Minimální 1,5 % Průměrný 3 % 200 lux Pracoviště se sdruženým osvětlením, na němž je vykonávaná trvalá práce Minimální 0,5 % Průměrný 1 % 200 lux Pracoviště s umělým osvětlením Neuplatňuje se 300 lux Potřeba osvětlenosti v závislosti na náročnosti zrakového úkolu Náročnost zrakového úkolu (příklad) Činitel denní osvětlenosti (minimální hodnota) Doporučená minimální osvětlenost při použití osvětlovací soustavy Velmi vysoká (operační sály) 5,0 % 750 lx, místní přisvětlení až 100.000 lx Vysoká (laboratoře, vyšetřovny) 3,5 % 500 lx se směrovým místním přisvětlením dle potřeby Středně vysoká (kanceláře, učebny, lůžkový pokoj) 1,5 % 300 lx Méně vysoká (společenské prostory, auly, jídelny) 1,0 % 200 lx Nízká (chodby, komunikační prostory) 0,7 % 100 lx Závěr • Světlo hraje nezastupitelnou roli v procesu vnímání okolního světa i v regulaci vnitřních pochodů • Jako osvětlení rozumíme způsob „přivedení“ světla na místo pobytu člověka. • Nároky na denní osvětlení jsou překvapivě nízké, ale zásadní pro ergonomii i psychickou pohodu lidí. • Nadměrné svícení škodí životnímu prostředí i zdraví.