Page 17 - Plaani 3 - 2024

(vas.) Kuva 1.
Valoherkkien gangliosolujen vuonna 2018 standardoitu herk- kyyskäyrä [smel(λ)] on kuvassa katkoviivalla. Silmän tappi- solujen herkkyyskäyrä eli V(λ)-käyrä, johon valaistustekniikan perussuureet perustuvat, on kuvassa ehjällä viivalla. Tyypillisen valkoista valoa tuottavan ledin energiaspektri näkyy kuvassa väritettynä spektrin väreillä. | Lähde: WELL-laskentatyökalu
VALOHERKKÄ GANGLIOSOLU
Valon vaikutusmekanismin tutkimus sai uutta vauhtia hieman yli kaksikymmentä vuotta sitten, kun huomattiin, että osa silmän gangli- osoluista sisältää melanopsiinia ja on siten herkkä valolle (ipRGC, int- risignically photosensitive retinal ganglion cell). Näillä soluilla todettiin olevan suora hermorata näköhermojen risteyksen eli suprakiasman yläpuolella olevaan tumakkeeseen, joka toimii vuorokausirytmiä sää- televänä ”keskuskellona”. Se puolestaan ohjaa ihmisen eri elimissä kuten sydämessä, haimassa, maksassa ja aivoissa olevia ”sivukel- loja” niin, että ihmisen elintoiminnot ja immuunijärjestelmä toimivat parhaalla mahdollisella tavalla. Tämä näkyy myös ihmisen hyvänä uni-valverytminä, ja sillä on suuri merkitys mielialaan.
Vuonna 2003 kansainvälisen valaistuskomission maailmankonfe- renssissa ennustettiin, että valaistusalalla aukeaa uusi tutkimus- alue, jossa selvitetään valon ei-visuaalisia vaikutuksia ihmiseen.
Jo samassa tilaisuudessa esitettiin ensimmäinen arvio valoherkän gangliosolun spektriherkkyydelle. Maksimikohta asettui sinisen va- lon alueelle. Tutkimus osoittautui kuitenkin oletettua työläämmäksi, ja valoherkkien gangliosolujen herkkyyskäyrä saatiin standardoi- duksi vasta vuonna 2018 [2]. Herkkyyskäyrän aallonpituushuippu on noin 490 nm:n kohdalla (kuva 1).
Nykyisin valaistuksen valonlähteenä käytetään ledejä. Valkoista valoa tuottava ledi tehdään yleensä sinisestä ledistä, joka päällystetään loisteaineella. Sinisen ledin aallonpituushuippu on tavallisesti noin 440 nm kohdalla (kuva 1). Kuvasta 1 nähdään myös, että herkkyys- käyrässä on ”kuoppa” sillä alueella, jossa valoherkkien gangliosolu- jen herkin alue sijaitsee. Tavallinen valkoista valoa tuottava ledi ei siis ole kovin hyvä valonlähde tahdistamaan ihmisen vuorokausirytmiä.
UUDET VERTAILUARVOT MEL-EDI JA MEL-DER
Valaistustekniikan perussuureet perustuvat sata vuotta sitten jul- kaistuun päivänäkemisessä käytettävien tappisolujen suhteelliseen silmänherkkyyskäyrään eli V(λ)-käyrään, jonka aallonpituushuippu on 555 nm:n kohdalla (kuva 1). Koska valoherkkien gangliosolujen herkkyyskäyrä sijaitsee eri aallonpituusalueella kuin V(λ)-käyrä,
ei valon vaikutusta vuorokausirytmiin voi arvioida silmän pinnalle tulevien luksien avulla. Tätä varten on kehitetty uusi melanopic Equivalent Daylight Illumination -arvo (mel-EDI). Arvo perustuu
päivänvalostandardiin D65, jonka spektrijakauma näkyy kuvassa 2. Mel-EDI-arvo kertoo, mitä standardoidun päivänvalon valaistusvoi- makkuutta tilassa käytetyn valonlähteen synnyttämä valaistusvoi- makkuus vastaa valoherkkien gangliosolujen kannalta. Tyypillisellä sisävalaistuksessa käytetyllä 4000 K ledivalonlähteellä arvo on
noin 60–70 % todellisesta valaistusvoimakkuudesta. Arvo tosin vaihtelee voimakkaasti riippuen valonlähteen spektrijakaumasta.
Eri valonlähteiden hyvyyttä vuorokausirytmin ohjaamisen kannalta puolestaan voidaan vertailla melanopic Daylight Efficacy Ratio -arvon (mel-DER) avulla, joka tarkoittaa kyseisen valonlähteen ja päivänvalon spektrien suhdetta valoherkkien gangliosolujen herk- kyyskäyrällä painotettuna. Valonlähteen mel-EDI-arvo saadaan, kun sen tuottama valaistusvoimakkuus kerrotaan mel-DER-arvolla.
UUSIA SUOSITUSARVOJA
Kansainvälinen valaistuskomissio CIE on antanut vuorokausirytmiä vahvistavalle valaistukselle seuraavat suositellut mel-EDI-arvot mi- tattuna silmän pinnalla olevalta tasolta: päivällä arvon tulisi olla ≥ 250 luksia, hyvän yöunen mahdollistamiseksi illalla kolme tuntia ennen nukkumaan menoa arvon tulisi olla ≤ 10 luksia ja yöllä ≤ 1 luksi [3]. Suunniteltaessa sisätyötiloja, joissa työtä tehdään vain päivällä,
olisi tärkeää varsinkin aamulla saada vuorokausirytmi tahdistetuksi oikeaan aikaan. Yleensä sisätyötiloja suunniteltaessa kiinnitetään huomiota horisontaaliseen valaistusvoimakkuuteen. Esimerkiksi sisätyöpaikkoja koskevassa standardissa toimiston työalueelle suositettu valaistusvoimakkuuden minimiarvo on 500 lx. Tämä ei kuitenkaan kuvaa työntekijän silmiin tulevaa valoa. Paremmin sitä kuvaa sylinterivalaistusvoimakkuusarvo, jonka minimiarvo standar- dissa on 150 lx. Kun otetaan huomioon ledivalonlähteen mel-DER- arvo, todellinen mel-EDI-arvo on noin sata luksia. Voidaan todeta, että standardin mukaisesti suunniteltu valaistus ei täytä annettua suositusta vuorokausirytmiä vahvistavalle valaistukselle.
Valaisintoimittajat tarjoavat tyypilliseksi ratkaisuksi ihmiskeskeiseen valaistukseen valaisimia, joissa on säädettävä värilämpötila, eli
ns. tunable-white-valaisimia. Värilämpötilan säätömahdollisuus on noin 3000–6000 K välillä. Totta onkin, että mel-DER-arvo yleensä kasvaa, kun valo muuttuu kylmemmäksi eli värilämpötila nousee. Valonlähteestä riippuen arvojen vaihtelualue on kuitenkin niin suuri, että esimerkiksi 6000 K valonlähteellä voi todellisuudessa olla jopa pienempi mel-DER-arvo kuin 4000 K valonlähteellä. Siksi pelkkä
valoPlaani
17Plaani 3 2024 Valaistus