Työvalaistus Valaistusartikkelit Lamput Valaisimet Välkynnänpoisto Kirkasvalo Aikaerorasitus

Vedenpuhdistus Juomavesi Juomavesiautomaatit

Ilmanpuhdistus Ilmanpuhdistajat Tupakointitilat

Ilmanjäähdytys Ilmanjäähdyttäjät ja -viilentäjät

Ergonomia Työtuolit  Selkätuet Näköergonomia (pdf)

Toimistotuotteet Selailutelineet Arkistointi

Anatomia T-paidat, kuvataulut havaintomallit

Lahjakortit

 

 

 

 

Brahenkatu 12

20100 TURKU

puh. (02) 517 0300

faksi (02) 517 0366

 

Laadukkaassa valossa näet paremmin

Tässä samaa asiaa englannin kielellä: The Coming Revolution in Lighting Practice.

Ihmisen näkökykyä tutkitaan parhaillaan Kalifornian yliopistossa, Lawrence Berkeley -tutkimuslaboratoriossa. Tri Sam Bermanin mukaan nykyinen tapa ilmoittaa valaistusarvot lumeneissa ja lukseissa on virheellinen eikä se ole yhteensopiva silmän näkökyvyn kanssa.   Kun kandelasta tuli valovoiman yksikkö vuonna 1924, hehkulamppu oli ainoa sähkövalon lähde. Kandelasta johdettiin sitten muut valotekniset yksiköt, mm. lumen, luksi ja luminanssi. Määrittelyssä otettiin huomioon vain rajoittunut kahden asteen näkökenttä. 99,98 % näkökentästä, mm. kokonaan silmän sauvasolujen alue, jäi vaille mitään huomiota. Valoteknisillä yksiköillä ei ole näin mitään tekemistä ihmisen näkökyvyn kanssa. Nämä ovat kuitenkin vielä nykyäänkin määräävinä tekijöinä valaistussuunnittelussa.

Silmässä on oletettu olevan vain kahdenlaisia valoherkkiä soluja, tappeja ja sauvoja. Tappien avulla näemme värit ja muut yksityiskohdat. Sauvasolujen luultiin aikaisemmin toimivan ainoastaan hämärässä. Bermanin mukaan ne alkavatkin jo toimia nykyisille työympäristöille tyypillisissä, melko alhaisissa valomäärissä.

 

Tappisolut ovat herkimmillään valon spektrin aallonpituudella 555 nanometriä (keltavihreä) kun taas sauvat ovat herkimmillään 507 nanometrin kohdalla. Valaistusmittarit ovat kalibroituja pelkästään tappien herkkyyskäyrän mukaisesti. Tappisolujen herkkyyskäyrää valon spektrillä kutsutaan fotooppiseksi. Valaistus- ja lamppusuunnittelijat ovatkin jo vuosikymmeniä hehkutelleet 555 nanometrin luvulla. Osittain varmaan siitä johtuu, että nykyinen sisävalomme on niin keltavoittoista. On myös kuviteltu virheellisesti, että mitä enemmän valoa on, sitä paremmin näemme. Sauvasolujen herkkyyskäyrää valon spektrillä kutsutaan skotooppiseksi (sinivihreä). Sitä ei ole kuitenkaan otettu huomioon sisävalaistusta määrättäessä.

 

 

 

Silmässä on n. 120 miljoonaa sauvasolua ja vain 6-7 miljoonaa tappisolua. Sauvat näkevät skotooppiset lumenit ja tapit näkevät fotooppiset lumenit. Koska sauvojen ja tappien suhde on 18:1, skotooppisesti rikas lamppu antaa sellaista valoa, joka on hyödyllisempää ihmissilmän näkökykyä ajatellen.

 

Vuonna 2002 David Berson Brownin yliopistosta USA:ssa löysi silmän verkkokalvolta uuden, kolmannen valoherkän reseptorisolun ipRGC:n (intrinsically  photosensitive  Retinal  Ganglion Cell). Tätä ennen valoherkkinä soluina tunnettiin vain sauva- ja tappisolut. Tämä uusi solu ei välitä lainkaan näköhavaintoa. Se välittää ainoastaan niitä valoimpulsseja, jotka ohjaavat valveillaoloa ja hyvinvointia. Prof. George Brainard Philadelphian yliopistosta on havainnut, miten valon spektrin rakenne vaikuttaa kolmanteen  reseptoriin  ja minkä tyyppinen valo vaikuttaa meihin kaikkein tehokkaimmin. Havaittiin, että valo, jonka aallonpituus on 460 - 480 nm (sininen väri), lopettaa nopeammin melatoniinin (unihormoni) erityksen verenkiertoon kuin se kellertävä aallonpituus (555 nm), johon viime vuosikymmenten valaistussuositukset perustuvat. 

 

Perinteiset, näiden tutkimusten mukaan jopa "virheelliset" valaistussuositukset voitaisiin hyvin hylätä luksimäärineen. Suurin osa valaisin- ja lampputeollisuudesta ei ole kuitenkaan tähän vielä valmis. Onhan se vuosikymmeniä neuvonut, että kodeissa ja työpaikoilla pitää olla lämminsävyinen valaistus.

 

Jo 150 vuoden ajan on tiedetty (osittain virheellisesti), miten silmän näkösolut, sauva- ja tappisolut, toimivat ja miten ne vaikuttavat päivä- ja yönäkemiseemme. Tämä on ohjannut ympäristömme valaistussuosituksia. Uuden hermoradan ansiosta meidän tuleekin tarkastella myös valon biologisia ja tunteellisia vaikutuksia ihmiseen, sekä vaikutuksia vireystilaan, ei ainoastaan vaikutuksia näkösuoritukseen. Siksi valolähteet ja valaistusmenetelmät tulee arvioida uudelleen. 

 

Berkeley-laboratorion tutkijat ovat myös havainneet, että skotooppinen käyrä on silmän pupillille tärkeämpi kuin fotooppinen. Tiedetään, että valon määrän lisääminen yleisesti ottaen aiheuttaa pupillin pienentymistä. Kuitenkin skotooppisesti suuntautunut valo, jonka spektrissä on enemmän sinivoittoista valoa, pienentää pupillia vielä enemmän, vaikka valomäärä olisi sama. Mitä pienempi on pupilli, sitä tarkemmin me näemme. Monet ihmiset siristävät silmiään, jotta voisivat nähdä tarkemmin. Tällöin pupillin koko pienenee.

 

 

 

 

Täyden spektrin päivänvalolampun valossa on enemmän sinistä kuin normaalissa keinovalossa. Tästä seuraa, että silmän pupilli pienenee (kuva B). Pupillin pienetessä reunimmaiset valonsäteet poistuvat ja verkkokalvolle piirtyvän kuvan laatu ja samalla näöntarkkuus paranevat. Valomäärä saa vähentyä jopa 30 % näöntarkkuuden heikentymättä.

 

Tutkijat ovat havainneet, että kun tavanomainen, kellertävä valo korvataan skotooppisesti rikkaalla valolla, saavutetaan sama näkötarkkuus, mutta alhaisemmalla valomäärällä. Bermanin tutkimuksissa suorituskyky oli merkittävästi parempi silloin, kun pupilli oli pienempi. Tällöin tarvitaan myös vähemmän kontrastia. Havaittiin myös, että lukunopeus ja -tarkkuus oli parempi, kun pupilli oli pienempi.

 

Toinen yllättävä tulos koskee kirkkauden havaitsemista. Havaittava kirkkaus riippuu sekä valon skotooppisesta että fotooppisesta sisällöstä. Tämä löydös asettaa kyseenalaiseksi nykyisten valaistusmittareiden kyvyn mitata näkyvän valon määrää.

 

Tutkimuksissa on selvinnyt, että koehenkilöt havaitsevat skotooppisesti hyvän valon kirkkaampana, vaikka sitä olisi yli 30 % vähemmän mitattuna nykyisillä valaistusmittareilla, kuin vertailuvaloa. Kun yhdistetään fotooppinen ja skotooppinen valomäärä, voidaan silmän näkemä kirkkaus määritellä luotettavammin. Tätä yhdistelmää kutsutaan kirkkauslumeniksi. Parhaillaan tehdään lisätutkimuksia, jotta tämä voitaisiin määritellä vielä tarkemmin. Tarkoituksena on ilmeisesti kehittää mittari, joka toimisi kuin ihmissilmä.

 

Alustavien tutkimustulosten perusteella voidaan jo todeta, että silmän skotooppinen herkkyys on määräävässä asemassa sekä näkösuorituksessa että koetussa valon kirkkaudessa. Kun tämä otetaan huomioon, tullaan säästämään huomattavasti energiaa, kun siirrytään kellertävästä valosta skotooppiseen suuntaan. Tällöin valon laatu paranee. 

 

Lampputyyppi, n. 40 W	Fotooppinen lumen, tappisolujen toiminnan perusteella mitattu valomäärä *)	Skotooppinen lumen, sauvasolujen toiminnan perusteella mitattu valomäärä	Pupillilumen (sauvat + tapit)	Pupilli-lumen/W
Täysspektrilamppu, 5500 K	2750	6023	5042	126
Lämminvalkea, n. 3000 K	2750	2750	2727	78
Kylmänvalkea, n. 4000 K	3150	4630	4254	106

 

 

Tässä taulukossa ensimmäinen sarake osoittaa, että lamppujen fotooppinen valomäärä on samaa suuruusluokkaa (fotooppinen lumen/W). Toisessa sarakkeessa olevat skotooppiset valomäärät ovat kuitenkin aivan erilaisia. Kolmas sarake näyttää fotooppisen ja skotooppisen valomäärän yhdistelmän. Tutkimusryhmän mukaan juuri se määrää pupillikoon, kun on kyseessä täysi näkökenttä. Tätä nimitetään pupillilumeniksi. Neljäs sarake vertaa lamppujen valohyötyä pupillilumen/W:n perusteella.

 

Vaihtamalla täyden spektrin päivänvalolamput tavallisten loistelamppujen tilalle voitaisiin säästää huomattavasti energiaa tai vaihtoehtoisesti lisätä työtehoa ja tuottavuutta, koska näöntarkkuus parantuu. 

 

Bermanin tutkimuksista on lähtenyt liikkeelle Steve Fotios Manchesterin yliopistosta Englannista. Hänen tutkimuksensa perusteella nykyiset valaistusmittarit aliarvioivat skotooppista valoa peräti 32 %:lla. Tämä tutkimus esitettiin ensimmäisessä CIE:n järjestämässä valon laadun kongressissa Ottawassa Kanadassa toukokuussa 1998.

 

Tutkimuksissa havaittiin myös, että jos vaihdetaan kylmänvalkeiden loistelamppujen tilalle korkean värilämpötilan omaavat lamput, voidaan valomäärää (=energian kulutusta vähentää 24 % ja silti säilyttää sama pupillikoko ja näöntarkkuus. Käytännössä tämä voidaan tehdä jättämällä joka 4. lamppu asentamatta. Muut näöntarkkuuteen vaikuttavat seikat saattavat nostavat säästön yli 30 %:n, jopa huomattavasti suuremmaksi.

 

Toisaalta tiedetään, että kun valon määrää lisätään, kasvavat työteho ja tuottavuus. Tästä seuraa, että kun siirrytään laadukkaaseen valaistukseen eikä valon määrää alennetakaan, voitaisiin energian säästön sijasta saavuttaa jopa moninkertainen hyöty näöntarkkuuden paranemisena ja työn tuottavuutena.

 

Ihmissilmä on kehittynyt miljoonien vuosien aikana valossa, jossa värintoistokyky on täydellinen. Ihminen elää nykyään kuitenkin sisätiloissa, joissa valomäärä on joskus hyvinkin vähäinen ja värintoisto huono.

 

Kun käytetään skotooppista valoa, poistuu silmän tarve sopeutua uuteen valon väriin siirryttäessä ulkoa sisälle. Tästä seuraa silmien rasittumisen ja väsymisen väheneminen vaikeimmissakin näkösuorituksissa. Silmien rasittuminen ja väsyminen ovat yleisiä tavallisessa valaistuksessa, josta puuttuu suuri osa väreistä tai värit ovat virheellisessä suhteessa keskenään.

 

Jos valon värijakautuma, spektri, on epätasapainossa, emme pysty näkemään kaikkia yksityiskohtia, mitä yritämme nähdä. Valo, jossa on liikaa jotakin väriä, häiritsee sekä tätä ylikorostettua väriä että myös toisia värejä. Hehkulamppu ja tavanomainen loistelamppu sisältävät ainoastaan osan valon spektristä. Näissä valoissa emme voi nähdä värejä ja kohteita tarkasti.

 

Näkökyky on ei-tekninen termi, joka kuvaa, miten hyvin silmä näkee. Se käsittää kyvyn erottaa muotoja ja värejä ja tulkita värejä. Valomäärä ei ole ainoa näkökyvyn ilmaisija, kuten viime vuosien valaistussuunnitelussa on ollut. Viime aikoina valon laatu on tullut yhä tärkeämmäksi tekijäksi.

 

Loistelamput, jotka tuottavat suurimman valomääränsä keltavihreällä spektrin alueella, ovat kirkkaita, häikäiseviä valolähteitä, kuten kylmän- ja lämminvalkeat loistelamput. Täyden spektrin päivänvalolamppu sensijaan on ihanteellinen vähentämään häikäisyä sisävalaistuksessa samalla kun se parantaa näöntarkkuutta.

 

Silmän toiminta tulisi pikaisesti ottaa mukaan sisävalaistusta suunniteltaessa. Valaistussuunnittelu on virheellinen, jos siinä on otettu huomioon vain lumenit ja luksit.