Когда речь заходит о ночном освещении, многие сразу думают о «тёплом свете». Чуть ниже цветовая температура, чуть желтее свет, выглядит мягче — и кажется, что он по определению лучше подходит для использования перед сном. Но с точки зрения циркадного и здорового освещения это не так. Лампа с цветовой температурой 2700K всё ещё может создавать довольно высокую физиологическую стимуляцию. Ночник с цветовой температурой 1800K тоже не обязательно подходит для обстановки перед сном. Обращать внимание нужно не только на цветовую температуру, но и на то, сколько стимуляции этот свет, попадая в глаза человека, создаёт для системы циркадных ритмов организма. Здесь мы подходим к показателю, который в последние годы приобретает всё большее значение в здоровом освещении:melanopic EDI (меланопическая эквивалентная освещённость дневным светом).
I. Почему при ночном освещении важно учитывать melanopic EDI?
Восприятие света человеческим глазом зависит не только от палочек и колбочек. В сетчатке есть также класс фоторецепторных клеток, тесно связанных с циркадными ритмами, называемыхipRGCs, то есть внутренне светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки. Они содержат светочувствительное вещество под названиемmelanopsin, чувствительны к области коротковолнового синего света и участвуют в регуляции биологических часов организма, уровня бодрствования и ритма секреции мелатонина. Поэтому одинаково «выглядящий ярким» свет с разным спектром может оказывать совершенно различное циркадное воздействие на организм. Традиционное проектирование освещения уделяет больше внимания визуальной освещённости, например, сколько lx на рабочей поверхности, сколько lx на полу. Здоровое освещение дополнительно учитывает свет, направленный в глаза, то есть экспозицию света в направлении глаз. Именно поэтому в циркадном освещении нельзя ограничиваться вопросом: сколько освещённости в этом пространстве? Нужно продолжать спрашивать: сколько этого света попадает в глаза?
Насколько сильно его спектр стимулирует melanopsin?
Каков создаваемый им melanopic EDI?
II. Какие рекомендации даёт CIE TN 015:2023?
CIE TN 015:2023 — важный технический документ о циркадных ритмах и нейрофизиологическом восприятии света. В нём приведены рекомендации по световой экспозиции для разных периодов времени, причём особенно заслуживают внимания рекомендации для вечернего и ночного освещения. Основные рекомендации документа можно обобщить следующим образом:В вечерний период, то есть начиная минимум за 3 часа до сна, рекомендуется максимальный melanopic EDI не более 10 lx.В ночной период рекомендуется поддерживать окружающий melanopic EDI не более 1 lx, а в спальной среде следует по возможности сохранять темноту.Если ночью действительно необходимо встать, осуществить уход, пройти или выполнить другую неизбежную визуальную деятельность, только тогда рекомендуется возвращаться к уровню melanopic EDI не более 10 lx. Здесь есть несколько ключевых моментов. Во-первых, CIE говорит о melanopic EDI, а не об обычной освещённости. Во-вторых, точка оценки должна быть как можно ближе к направлению глаз человека, а не определяться только по освещённости на столе или полу. В-третьих, вечерний и ночной периоды — это два разных сценария, их нельзя смешивать. В-четвёртых, такие рекомендации служат управлению здоровой световой экспозицией, они не равнозначны сертификации какого-либо продукта и не могут напрямую использоваться как основание для коммерческих заявлений о «снотворном эффекте».
III. Почему низкая цветовая температура не означает низкую циркадную стимуляцию?
Многие ошибочно полагают, что достаточно низкая цветовая температура непременно благоприятнее для сна. Это утверждение верно лишь отчасти. Низкая цветовая температура обычно означает снижение доли коротковолнового синего света в спектре, поэтому циркадная стимуляция, как правило, снижается. Однако цветовая температура — это лишь описание внешнего вида света и не отражает структуру спектра полностью. Простой пример: лампа накаливания около 2850K выглядит тёплой. Светодиодный ночник 1800K выглядит ещё теплее. Источник с преобладанием оранжево-красного света около 600nm тоже выглядит тёплым. Все три можно отнести к тёплому свету, но их спектральное распределение сильно различается. Разный спектр — разный melanopic DER, а значит и разный итоговый melanopic EDI. Здесь можно воспользоваться простым соотношением:melanopic EDI = визуальная освещённость × melanopic DERВизуальная освещённость — это освещённость, воспринимаемая системой дневного зрения человека. Melanopic DER можно понимать так: какую melanopic стимуляцию создаст этот источник при той же визуальной освещённости. Поэтому, чтобы определить, является ли ночной светильник низкостимулирующим, недостаточно смотреть только на то, 2700K у него, 2200K или 1800K. Ключевое — насколько в его спектре минимизирована стимуляция области, чувствительной к меланопсину.
IV. Три типа ночных источников света на одном сравнительном графике
↑Рис.: изображение из приложения Yuji Lighting. Сравнительный график показывает три типа источников: лампа накаливания, около 2857K. LED night light, около 1800K. Источник типа FlameWarm™, основная полоса около 600nm, типичная цветовая температура около 1250K. В вечернем сценарии визуальная освещённость в направлении глаз на графике принята за 100 lx. Для лампы накаливания при 100 lx melanopic EDI составляет около 50 lx. Для LED-ночника 1800K при 100 lx melanopic EDI составляет около 28 lx. Для оранжево-красного спектра 600nm при 100 lx melanopic EDI составляет около 6 lx. Главный вывод этих данных: при одинаковых 100 lx, которые все выглядят достаточно яркими, циркадная стимуляция от разных спектров различается очень заметно. Лампа накаливания, хоть и очень тёплая, при освещённости на уровне глаз 100 lx даёт melanopic EDI, заметно превышающий рекомендованное CIE вечернее значение 10 lx. LED-ночник 1800K ниже лампы накаливания, но всё ещё превышает 10 lx. Спектр с низким melanopic вкладом около 600nm позволяет поддерживать определённую видимую яркость и при этом удерживать melanopic EDI на низком уровне. Это указывает на очень важное направление проектирования:Ключ к освещению перед сном — не просто сделать свет тёплым, а сделать спектр с более низким melanopic.
Пять. Почему 20 lx ночью всё ещё может быть «слишком стимулирующим»?
На сравнительном графике визуальная освещённость в направлении глаз в ночной сцене установлена на уровне 20 lx. У лампы накаливания при 20 lx melanopic EDI составляет около 10 lx. У LED-ночника 1800K при 20 lx melanopic EDI составляет около 6 lx. У оранжево-красного спектра 600 нм при 20 lx melanopic EDI составляет около 1 lx. Эти данные более показательны. Многие считают, что 20 lx — это уже очень низкий уровень, и влияния быть не должно. Но если в спектре всё ещё содержится много коротковолновых компонентов, эффективных для melanopsin, то даже при невысокой визуальной освещённости melanopic EDI может оказаться выше рекомендуемого ночного уровня. Это и есть наиболее часто упускаемое место в проектировании ночного освещения. Ночью недостаточно просто «включить свет послабее». Лучший подход — одновременно контролировать три фактора:Освещённость должна быть низкой.Спектр должен быть с низким melanopic.Направление света должно избегать прямого попадания в глаза.Особенно это критично в таких сценариях, как спальни, прикроватные зоны, гостиничные номера, пространства для пожилых, больничные палаты, ночной уход, ночная навигация.
Шесть. Что такое CS и совпадает ли он с melanopic EDI?
Помимо melanopic EDI существует также CS. CS — аббревиатура Circadian Stimulus, часто переводится как значение циркадной стимуляции. Оно происходит из системы Lighting Research Center / Light and Health Research Center и используется для описания степени стимуляции циркадной системы светом. Как правило, чем выше CS, тем сильнее ритмическая стимуляция. В некоторых источниках CS ниже 0,1 рассматривается как низкая стимуляция, от 0,1 до 0,3 — как средняя, выше 0,3 — как достаточно выраженная. Но здесь следует обратить особое внимание:CS и melanopic EDI — это не одна и та же система оценки.melanopic EDI относится к системе α-opic измерений, принятой в CIE S 026 и CIE TN 015:2023. CS относится к модельной системе LRC/LHRC. Оба могут использоваться для анализа здорового освещения и ритмического освещения, но их нельзя смешивать и тем более нельзя писать «какое значение CS рекомендует CIE». Если эти два показателя используются в технических статьях, продуктовых white paper или текстах решений, рекомендуется излагать их раздельно: melanopic EDI — для соответствия рекомендациям CIE по световой экспозиции. CS — для вспомогательного описания уровня стимуляции циркадной системы светом. Они могут дополнять друг друга, но не могут заменять друг друга.
Семь. Какие выводы это даёт для светотехнической отрасли?
Логика оценки ночного освещения меняется. Раньше мы часто судили о светильнике по нескольким простым параметрам: какая цветовая температура? Достаточна ли освещённость? Высок ли индекс цветопередачи? Есть ли мерцание? Хорошо ли контролируется слепящий эффект? Эти показатели по-прежнему важны. Но в спальнях, домах престарелых, гостиницах, медицинских учреждениях, при ночной активности детей и в других сценариях необходимо дополнительно обращать внимание на: не слишком ли высок melanopic EDI? Не содержит ли спектр избыточного коротковолнового стимула? Не слишком ли ярка ночная освещённость? Не направлен ли светильник прямо в глаза? Способна ли система управления автоматически переключаться со временем? Действительно ли ночной режим снижает физиологическую стимуляцию? Хороший ночной светильник будущего — это не просто «тёплый». Световая среда перед сном будущего — это не просто «тёмная». Она должна быть результатом комплексного проектирования:Низкая освещённость, низкий melanopic-спектр, низкий слепящий эффект, низкие помехи, безопасное передвижение, комфортное распознавание окружающей обстановки.
VIII. Что это даёт для разработки продукции
Для светотехнических компаний здесь есть несколько направлений, заслуживающих дальнейшей разработки.
- От низкой цветовой температуры к низкому melanopic DER
Простое снижение цветовой температуры уже не является наиболее совершенным решением для ночного освещения. Более ценное направление — снижение melanopic DER за счёт проектирования спектра, что позволяет уменьшить циркадную стимуляцию при той же визуальной освещённости. Это означает, что при разработке продукции нельзя ограничиваться только CCT — необходимо создать базу данных спектров SPD, рассчитывать melanopic EDI, melanopic DER, соотношение M/P и другие показатели, а также увязывать эти показатели с реальными сценариями применения. 2. От отдельного ночного светильника к сценарным режимам. Настоящее ночное освещение — это не обязательно отдельный ночной светильник. Это может быть ночной режим основного светильника спальни. Это может быть предсонный режим прикроватной лампы. Это может быть режим ночного посещения туалета для плинтусного светильника. Это может быть система ночной навигации в гостиничном номере. Это может быть система ухода с освещением, сочетающая безопасность и низкую стимуляцию в пространстве дома престарелых. Ценность продукта заключается не только в самом источнике света, но и в логике сценарного управления. 3. От риторики «защиты глаз» к проверяемым данным. Здоровое освещение не может опираться только на концепции. Если продукт заявляет о низкой циркадной стимуляции, необходимо предоставить проверяемую информационную поддержку, например: спектральное распределение мощности SPD; melanopic EDI при различных уровнях диммирования; освещённость на уровне глаз при различных расстояниях и углах установки; параметры освещения в различных сценарных режимах; сравнительные расчёты с обычным тёплым белым светом и обычными ночными светильниками. Только так здоровое освещение сможет перейти от маркетингового языка к инженерному языку.
IX. Каких принципов можно придерживаться при проектировании ночного освещения?
Для дизайнеров и инженерных применений ночное освещение можно разделить на три уровня. Первый уровень: предсонная обстановка. Примерно за 3 часа до сна рекомендуется постепенно снижать яркость пространства, уменьшать долю высокоцветовой температуры, высокой яркости и крупноплощадного прямого света. В это время можно использовать источники света с более низкой цветовой температурой и низким melanopic DER в сочетании с отражённым освещением, низкоуровневым освещением и локальным освещением, чтобы пространство постепенно переходило в спокойное состояние. Главное — не сделать пространство очень тёмным, а избежать дальнейшего воздействия на организм чрезмерно высокой циркадной стимуляции. Второй уровень: ночные подъёмы. При ночных подъёмах необходимо базовое безопасное освещение, но не следует использовать сильный свет. Более предпочтительны низкоуровневые, малосвещные и малозаблесковые способы освещения, например, светильники в плинтусе, сенсорные светильники под кроватью, напольные светильники, низкоуровневые направляющие светильники и т.п. Свет должен по возможности освещать путь, а не светить в глаза. Третий уровень: среда сна. После фактического засыпания среда должна оставаться настолько тёмной, насколько это возможно. Если действительно необходимо сохранить ночной направляющий свет, следует контролировать яркость, угол и спектр, избегая постоянного воздействия на глаза. В среде сна необходимо одновременно учитывать «ощущение безопасности» и «ощущение темноты», нельзя ради удобства превращать спальню в постоянно слабо освещённую среду.
Десять. Хороший ночной свет должен перейти от «выглядит комфортно» к «физиологически сдержан».
Ночное освещение вступает в новую стадию оценки. Раньше, говоря о хорошем ночнике, мы часто говорили, что он очень тёплый, мягкий, создаёт атмосферу. Теперь нужно задавать дальнейшие вопросы: достаточно ли сдержан его спектр? Действительно ли он снижает melanopic стимуляцию? Подходит ли он для использования перед сном и ночью? Низкая цветовая температура — это начало. Низкий melanopic DER — это более глубокий уровень способности проектирования спектра. Низкая освещённость, низкий блеск, рациональное светораспределение и управление по времени — только это составляет полноценное решение для ночного освещения. Хороший луч ночного света не должен нарушать ритмы организма. Он должен позволять человеку видеть дорогу, различать обстановку и спокойно погружаться в ночь. Ценность здорового освещения смещается от «сделать свет ярче» к «правильно использовать свет». А освещение перед сном и ночное освещение — это как раз те сценарии, которые наиболее ярко отражают эту профессиональную границу.