Le nouveau paradigme de la conception

Dans la société actuelle, les gens passent la plupart de leur temps à l'intérieur de bâtiments, en moyenne plus de 90%.

Dans les environnements confinés, il n'y a souvent pas beaucoup de lumière naturelle disponible et l'éclairage artificiel reste allumé pendant de nombreuses heures ; ainsi, il peut arriver de perdre le contact avec la tendance dynamique de la lumière du jour en raison du niveau constant d'éclairage artificiel.

Quelles sont les conséquences pour le corps ? Le manque de lumière du jour pendant la journée a tendance à modifier le fonctionnement de l'horloge interne et à altérer plus ou moins les phases de sommeil et d'éveil, ce qui a un effet négatif sur les rythmes chronobiologiques et, dans les cas extrêmes, peut entraîner des problèmes de santé.

L'effet de l'éclairage sur les humains

Pendant longtemps, l'objectif principal de l'éclairage a été de satisfaire les besoins visuels des êtres humains : dans les environnements où la lumière naturelle est insuffisante, des actions simples et évidentes comme voir et être vu, identifier des obstacles, lire ou distinguer des couleurs sont possibles grâce à l'éclairage artificiel.

Ces dernières années, l'accent a été mis sur la nécessité de limiter la consommation d'énergie des bâtiments et les émissions de gaz polluants et nuisibles au climat qui en découlent. Pour cette raison, la révolution provoquée par l'avènement des sources LED a été appréciée principalement du point de vue du gain d'efficacité énergétique ; on a plutôt accordé moins d'attention au grand potentiel de contrôle et aux nouvelles applications que cette technologie rend disponibles.

Dans le même temps, il est devenu évident que la lumière a également d'autres effets pertinents sur les êtres humains, en plus de l'effet purement visuel : effets biologiques et effets émotionnels. Il est communément admis que la lumière n'est pas neutre lorsqu'on considère des aspects de la vie quotidienne tels que l'humeur ou le cycle de veille et de sommeil. Mais une étape décisive dans la démonstration de la corrélation des rythmes circadiens avec les conditions lumineuses a été franchie en 2001, avec la découverte scientifique de la présence d'un troisième photorécepteur dans l'œil humain qui s'ajoute à ceux déjà connus : les bâtonnets et les cônes.

La lumière et l'horloge interne

Au cours de centaines de milliers d'années, l'organisme s'est adapté à l'alternance du jour et de la nuit ; chez l'homme, c'est la lumière naturelle qui synchronise l'horloge interne, laquelle joue un rôle fondamental, puisqu'elle contrôle non seulement les phases quotidiennes d'éveil et de sommeil, mais aussi le rythme cardiaque, la tension artérielle et l'humeur. À cette fin, le corps produit naturellement des hormones comme le cortisol et la mélatonine, qui sont anticycliques.

Tôt le matin, la production de cortisol - également appelé "hormone du stress" - commence, ce qui a un effet stimulant sur de nombreuses fonctions de l'organisme et favorise l'éveil, l'activation et la concentration. Sans une augmentation du taux de cortisol, il serait difficile de se lever le matin et il serait beaucoup plus difficile de mener à bien les activités quotidiennes.

Après avoir atteint un pic vers 9 heures du matin, son niveau dans le sang diminue régulièrement au cours de la journée. La production de mélatonine, quant à elle, commence en fin d'après-midi. Elle est connue sous le nom d'"hormone du sommeil" ; elle ralentit en fait les fonctions de l'organisme et diminue le niveau d'activité pour faciliter le repos nocturne. Les niveaux de mélatonine sont déjà élevés à minuit et atteignent leur maximum vers 3 heures du matin ; les premières lueurs du jour stoppent sa production.

La réponse : le contrôle d'éclairage HCL

Pour les personnes qui passent beaucoup de temps dans des bâtiments avec peu ou pas de lumière du jour, l'idéal serait de disposer d'un système capable d'éclairer avec une dynamique semblable à celle de la lumière du jour.

Aujourd'hui, la technologie rend cela relativement facile, grâce à la convergence de la révolution des LED, du contrôle intelligent et des luminaires avancés et plus performants. Il est ainsi possible de créer des systèmes d'éclairage qui favorisent les rythmes circadiens, facilitent la concentration, améliorent l'humeur et le bien-être et préviennent les troubles du sommeil.

C'est le concept révolutionnaire de l'HCL ou Human Centric Lighting : fournir une lumière de haute qualité dans la quantité requise à tout moment, tout en se concentrant toujours sur les besoins individuels et le bien-être des personnes.

Composants pour le contrôle des HCL

Pour mettre en œuvre une commande d'éclairage qui suit les rythmes circadiens, trois éléments sont nécessaires :

• des sources lumineuses réglables en intensité et avec la possibilité de varier la teinte de la lumière blanche émise ;
• un système de contrôle intelligent soutenant la fonction ;
• les luminaires à émission de lumière sur une large zone, éventuellement avec des composantes directes et indirectes.

Les sources LED ont rendu la tâche beaucoup plus facile que par le passé : elles sont capables d'émettre différentes nuances de lumière blanche et l'intensité de leur sortie peut être facilement contrôlée par des systèmes numériques. En outre, de plus en plus de luminaires disposent de versions avec des composantes de lumière directe et indirecte qui peuvent être allumées indépendamment. Ainsi, la température de la couleur peut varier progressivement au cours de la journée, du blanc froid le matin aux tons neutres plus proches de la lumière du jour le soir.

- Ainsi, la température de couleur peut passer progressivement du blanc froid le matin aux tons neutres en milieu de journée, puis au blanc chaud le soir, tout en réduisant l'intensité lumineuse et en exploitant davantage la composante indirecte.

Cette gestion de la lumière artificielle a un effet biologique positif, car elle tend à stabiliser le rythme jour-nuit des êtres humains.

Le système de contrôle Ekinex utilise la technologie KNX ouverte et interopérable avec des capteurs, des actionneurs et un système de supervision qui travaillent en coordination non seulement entre eux, mais aussi avec les autres systèmes techniques du bâtiment. Afin de tenir compte du fait que la lumière a des effets différents selon les moments de la journée, l'horloge astronomique intégrée au système de contrôle Delégo permet de reproduire le cours de la lumière du jour de manière dynamique tout au long de l'année, en passant progressivement d'un scénario d'éclairage à un autre.

La facilité d'interfaçage avec la norme DALI permet également de répondre à presque toutes les exigences. Sans l'intelligence intégrée à chaque appareil Ekinex, il serait très difficile de concrétiser les objectifs d'un contrôle HCL.

Quelques exemples ? À la maison, les gens se réveillent souvent lorsque le réveil sonne à une heure qui ne correspond pas exactement à leur rythme individuel. Pour un réveil plus naturel et moins traumatisant, une augmentation progressive de la lumière artificielle peut être prévue.  Lorsque vous vous rendez dans la cuisine pour prendre votre petit-déjeuner, une plus grande luminosité et une tonalité lumineuse plus proche de la lumière naturelle - avec une forte composante de lumière bleue - stimulent et ont un effet activateur sur l'organisme ; dans le même temps, les luminaires muraux sont allumés pour une répartition plus uniforme de la luminosité.

Sur le lieu de travail, la lumière soutient de manière optimale les tâches visuelles des personnes ; un éclairement correct et une lumière non éblouissante, tels que prescrits par la législation, sont des conditions préalables essentielles, mais une couleur de lumière blanche à tendance froide contribue à maintenir des performances cognitives et une concentration élevées sur une plus longue période.

Plus de productivité au travail en suivant le rythme circadien

En 2016, les bureaux d'Amsterdam de CBRE, une société mondiale de conseil en immobilier, ont accueilli une étude multidisciplinaire sur la manière dont l'environnement de travail influence la santé et le bien-être des employés.

Une section des bureaux a été équipée d'un système de contrôle de l'éclairage biodynamique et une équipe de recherche, coordonnée par l'université de Twente, a étudié les réactions de 120 personnes sur une période de sept mois.

Le système de contrôle de l'éclairage a été configuré pour reproduire le schéma de la lumière naturelle du soleil afin de soutenir le rythme circadien du corps : l'accent a donc été mis sur des tons de lumière plus froids en milieu de journée, pour stimuler l'attention et la concentration, et sur des tons de lumière plus chauds en fin d'après-midi, pour favoriser la relaxation à la fin de la journée de travail. Les résultats de l'étude ont dépassé toutes les attentes et ont confirmé que la lumière a un impact considérable sur le bien-être et les performances des personnes : après seulement un mois, 71 % des participants se sont sentis plus énergiques, 76 % plus heureux et 50 % en meilleure santé ; la productivité a augmenté de 12 %.

(source : www.cbre.com)

Effets biologiques (non visuels) de Human Centric Lighting

Un rythme stable de repos et d'activité sur 24 heures, contrôlé par l'horloge biologique d'un individu, est essentiel pour un fonctionnement optimisé pendant la journée et un bon repos la nuit afin de promouvoir une bonne santé..

1. ADHD: Attention Deficit Hyperactivity Disorder, SAD: Seasonal Affective Disorder, DSPD: Delayed Sleep-Phase Disorder - Fonte: WG Light for Life, A.T. Kearney