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Human Centric Lighting

Smart Lighting

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Il nuovo paradigma progettuale

Nella società contemporanea le persone trascorrono all’interno degli edifici la maggior parte del proprio tempo, mediamente anche più del 90%.

Negli ambienti confinati spesso non c’è molta disponibilità di luce naturale e l’illuminazione artificiale resta accesa per molte ore; in questo modo, può capitare di perdere contatto con l’andamento dinamico della luce diurna a causa del livello costante dell’illuminazione artificiale.

Quali sono le conseguenze sull’organismo? La carenza di luce naturale durante il giorno tende a modificare il funzionamento dell’orologio interno e alterare le fasi di sonno e di veglia in modo più o meno pronunciato con un effetto negativo sui ritmi cronobiologici e, nei casi estremi, causare problemi di salute.

L’effetto dell’illuminazione sugli esseri umani

Per molto tempo l’illuminazione ha avuto come obiettivo principale quello di soddisfare le esigenze visive degli esseri umani: negli ambienti con luce naturale insufficiente, azioni semplici e scontate come vedere ed essere visti, individuare gli ostacoli, leggere o distinguere i colori sono possibili proprio grazie all’illuminazione artificiale.

In anni recenti si è posto l’accento sulla necessità di contenere i consumi energetici degli edifici e le conseguenti emissioni di gas inquinanti e clima-alteranti.

Per questo, la rivoluzione causata dall’avvento delle sorgenti a LED è stata apprezzata soprattutto dal punto di vista del guadagno di efficienza energetica; minore attenzione è stata invece posta nelle grandi potenzialità di controllo e di nuove applicazioni che questa tecnologia mette a disposizione.

Parallelamente, è emerso chiaramente che la luce ha anche altri rilevanti effetti sugli esseri umani, oltre a quello puramente visivo: effetti biologici ed effetti emotivi. È esperienza comune che la luce non è neutrale, se si considerano aspetti della vita di tutti i giorni come l’umore o il ciclo di veglia e sonno. Ma un passo decisivo nel dimostrare che i ritmi circadiani sono correlati alle condizioni di luce è stato fatto nel 2001, con la scoperta scientifica della presenza di un terzo fotorecettore nell’occhio umano che si affianca a quelli già conosciuti: bastoni e coni.

Luce e orologio interno

Nel corso di centinaia di migliaia di anni, l’organismo si è adattato all’alternarsi del giorno e della notte; negli esseri umani è la luce naturale a sincronizzare l’orologio interno che svolge una funzione fondamentale, poiché controlla non solo le fasi di veglia e di sonno quotidiane, ma anche la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna e l’umore.

A questo scopo, l’organismo produce naturalmente ormoni come il cortisolo e la melatonina che hanno un andamento anticiclico. Di primo mattino inizia la produzione di cortisolo - conosciuto anche come “l’ormone dello stress” - che ha un effetto stimolante su molte funzioni dell’organismo e favorisce il risveglio, l’attivazione e la concentrazione. Senza un aumento del livello di cortisolo, sarebbe difficile alzarsi al mattino e risulterebbe molto più faticoso svolgere le attività quotidiane. Dopo un massimo verso le 9, il suo livello nel sangue decresce costantemente durante il giorno.

La produzione di melatonina, al contrario, inizia nel tardo pomeriggio. È nota come “l’ormone del sonno”; in effetti rallenta le funzioni corporee e abbassa il livello di attività per facilitare il riposo notturno. Il livello di melatonina è già elevato a mezzanotte e raggiunge il massimo intorno alle 3; la prima luce del giorno ne arresta la produzione.

La risposta: controllo dell’illuminazione HCL

Per chi trascorre molto tempo negli edifici in presenza di poca o nulla luce naturale, sarebbe quindi ideale avere a disposizione un sistema che possa illuminare con una dinamica analoga a quella caratteristica della luce diurna.

Oggi la tecnologia permette ciò in modo relativamente semplice, grazie alla convergenza della rivoluzione LED, del controllo intelligente e di apparecchi di illuminazione evoluti e più performanti. In questo modo, diventa possibile realizzare impianti di illuminazione che supportano al meglio il ritmo circadiano, favorendo la concentrazione, migliorando l’umore e il benessere e prevenendo i disturbi del sonno.

È il rivoluzionario concetto HCL o Human Centric Lighting: fornire in ogni momento una luce di elevata qualità, nella quantità necessaria, ponendo sempre al centro dell’attenzione le esigenze individuali e il benessere delle persone.

I componenti per il controllo HCL

Per realizzare un controllo dell’illuminazione che assecondi i ritmi circadiani, sono necessari tre componenti:

  • sorgenti luminose regolabili in intensità e con possibilità di variare la tonalità di luce bianca emessa;
  • un sistema di controllo intelligente che supporti la funzione;
  • apparecchi di illuminazione con emissione di luce su di un’area estesa, possibilmente con componenti diretta e indiretta.

La sorgenti LED hanno facilitato molto il compito rispetto al passato: sono infatti in grado di emettere diverse tonalità di luce bianca e l’intensità della loro emissione può essere controllata agevolmente dai sistemi digitali. Sempre più apparecchi di illuminazione inoltre dispongono di versioni con componenti di luce diretta e indiretta, attivabili indipendentemente. In questo modo, nell’arco della giornata è possibile variare gradualmente la temperatura di colore dal bianco freddo del mattino a tonalità neutrali - più simili alla luce diurna di metà giornata - per poi passare al bianco caldo nelle ore serali, riducendo contemporaneamente l’intensità emessa e ricorrendo maggiormente alla componente indiretta.

Questa gestione della luce artificiale ha un effetto biologico positivo, poiché tende a stabilizzare il ritmo giorno-notte degli esseri umani.

ll sistema di controllo di Ekinex si avvale della tecnologia aperta e interoperabile KNX con sensori, attuatori e una supervisione che lavorano in modo coordinato non soltanto fra loro, ma anche con gli altri impianti tecnici dell’edificio. Per tenere conto del fatto che la luce ha effetti diversi in momenti diversi della giornata, l’orologio astronomico integrato nella supervisione Delégo permette di riprodurre dinamicamente l’andamento della luce diurna nel corso di tutto l’anno, passando gradualmente da uno scenario luminoso al successivo.

L’agevole interfacciamento allo standard DALI consente inoltre di soddisfare pressoché ogni esigenza. Senza l’intelligenza integrata in ogni dispositivo Ekinex, sarebbe molto difficile tradurre in realtà gli obiettivi di un controllo HCL.

Qualche esempio? A casa spesso ci si alza al suonare della sveglia in un momento che non corrisponde esattamente al ritmo individuale. Per un risveglio più naturale e meno traumatico, si può prevedere un incremento graduale della luce artificiale. Quando ci si sposta in cucina per fare colazione, una maggiore luminosità e una tonalità più vicina a quella naturale - con una componente elevata di luce blu - stimola e ha un effetto attivante sull’organismo; al tempo stesso si accendono anche gli apparecchi a parete per una distribuzione più uniforme della luminosità.

Sul posto di lavoro, la luce supporta al meglio i compiti visivi delle persone; il corretto illuminamento e l’assenza di abbagliamento, così come prescritto dai dispositivi di legge, sono il presupposto indispensabile, ma una tonalità di luce bianca tendente al freddo aiuta a mantenere elevate le prestazioni cognitive e la concentrazione per un tempo prolungato.

Più produttività sul lavoro assecondando il ritmo circadiano

Nel 2016 gli uffici di Amsterdam di CBRE, società globale di consulenza immobiliare, hanno ospitato uno studio multidisciplinare su come l’ambiente di
lavoro influenzi la salute e il benessere dei collaboratori.

Una sezione degli uffici è stata dotata di un sistema di controllo dell’illuminazione di tipo biodinamico e un team di ricerca, coordinato dall’Università di Twente, ha
studiato le reazioni di 120 persone per un periodo di sette mesi.

Il controllo dell’illuminazione è stato impostato in modo da riprodurre l’andamento della luce naturale proveniente dal sole per assecondare il ritmo circadiano dell’organismo: si è puntato perciò su tonalità di luce fredda nelle ore centrali della giornata, per stimolare l’attenzione e la concentrazione, e su tonalità di luce calda alla fi ne del pomeriggio, per favorire il rilassamento al termine della giornata lavorativa. I risultati dello studio hanno superato tutte le aspettative e confermato che la luce ha un grande impatto sul benessere e sul rendimento delle persone: dopo un solo mese, il 71% dei partecipanti si è sentito più energico, il 76% più felice e il 50% più sano; la produttività è aumentata del 12%. (fonte: www.cbre.com).

Effetti biologici (non visivi) di Human Centric Lighting
 
  Impatto Definitioni Esempi
Sentimento Umore Stato emotivo che descrive la disposizione positiva o negativa che è influenzata da tratti di personalità, sonno, contesto (sociale) e comportamento Stato affettivo, prevenzione della depressione, prevenzione dell'ansia
Energia Portare il corpo e la mente in uno stato di veglia generale e di disponibilità all'attività Livello di attivazione ridotto, stress ridotto
Relax Lo stato emotivo di riduzione della tensione e della pressione emotiva, mentre ci si sente a proprio agio Maggiore concentrazione, vigilanza, prevenzione degli incidenti e degli errori
Operatività

Attenzione

Lo stato di attenzione attiva dovuto all'alta consapevolezza sensoriale Miglioramento della memoria, apprendimento, creatività, motivazione
Concentrazione Prestazioni mentali tra cui la memoria di lavoro, la produzione e la comprensione del linguaggio, l'apprendimento, il ragionamento, la risoluzione dei problemi, la risposta complessa, il processo decisionale

Miglioramento della memoria, apprendimento, creatività, motivazione

Salute Ciclo di sonno/veglia Un ritmo stabile di 24 ore di riposo e attività, controllato dall'orologio biologico di un individuo, è essenziale per un funzionamento ottimizzato durante il giorno e per un buon riposo notturno per promuovere una buona salute. Prevenzione, trattamento e mitigazione di malattie/disordini (demenza, SAD, ADHD, schizofrenia, disturbi del sonno), jetlag sociale, cronomedicazione, miglioramento degli ambienti di cura


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