Non-Image-Forming Effects of Light: Implications for the Design of Living and Working Environments

Research output: ThesisDoctoral Thesis (compilation)

Abstract

Våra ögon är viktiga, inte bara för vårt seende, utan också för att synkronisera vår inre biologiska klocka med dygnets 24 timmar. Den biologiska klockan som styr människors dygnsrytm regleras främst av det mönster av ljus och mörker som vi utsätts för under dygnet.
Tidigare trodde man att de klassiska fotoreceptorerna, tapparna och stavarna, var de enda ljuskänsliga cellerna i ögat. På 1980-talet publicerades de första forskningsresultaten som tydde på att det fanns ytterligare en typ av receptor. I början av 2000-talet genomfördes forskningsstudier som tydligt visade att det finns en tredje typ av fotoreceptor som har en viktig roll i att förmedla information om den omgivande ljusmiljön från ögat till ett område i hjärnan som styr den biologiska klockan. Dessa receptorer har en större känslighet för energi i det kortvågiga området av den del av det elektromagnetiska våglängdsområdet som definieras som ljus (380 nanometer - 780 nanometer).
Idag tillbringar människor alltmer tid inomhus och vistas mindre ute i dagsljus. Det innebär att vi exponeras för det naturliga dagsljusets dygnsrtytm i lägre utsträckning än tidigare. Det artificiella ljuset på dagens arbetsplatser, i våra hemmiljöer och i andra inomhusmiljöer som vi vanligtvis vistas i under dagen skiljer sig på många sätt från det naturliga dagsljuset utomhus. Belysningsstyrkan är lägre och ljusstrålningen har ett annat spektrum, dvs en annan fördelning av energi vid olika våglängder. Dessutom varierar dagsljuset kraftigt över dagen medan det artificiella ljuset normalt är mer statiskt. Detta leder till viktiga frågor om vilken typ av artificiellt ljus som människor bör vistas i för att få en väl fungerande dygnsrytm och ett välbefinnande.
En snabb och omfattande teknikutveckling har gjort att vi idag har tillgång till energieffektiva ljuskällor och avancerad teknik för styrning av artificiell belysning och dagsljus i våra byggnader. Detta har gjort det möjligt att i hög grad anpassa belysningen. Med hjälp av kunskap om hur olika aspekter av den dagliga ljusexponeringen påverkar människor kan vi utforma belysningen utifrån människors fysiologiska och psykologiska behov.
Syftet med den här avhandlingen har varit att identifiera faktorer i den dagliga ljusexponering som har en avgöande påverkan på människors hälsa och psykologiska välbefinnande. Frågorna i avhandlingen handlade om vilka ljusförhållanden kontorsarbetande människor normalt vistas i under dagen och över året. Vidare undersöktes om det finns en årstidsvariation i den dagliga utsöndringen av två hormon som påverkas av ljus samt när det gäller psykologiskt välbefinnande och sömn. Dessutom studerades hur människor upplevde ljusmiljön på arbetsplatserna vid olika tidpunkter under året.
Dagens krav och rekommendationer på inomhusbelysning baseras huvudsakligen på förutsättningarna för att vi skall kunna se. Eftersom de sk icke-visuella effekterna av ljus till stor del bestäms av den tredje receptortypen, som har en annan känslighet för ljusstrålning, handlade andra frågeställningar om hur ljuset i ett rum bör utvärderas med avseende på de icke-visuella effekterna av ljusexponeringen.
Den dagliga ljusexponeringen under de olika årstiderna mättes genom att deltagarna under två-tre dagar varje månad bar två olika mätinstrument. Ett av instrumenten registrerade belysningsstyrkan och det andra instrumentet registrerade mängden strålningsenergi i olika våglängdsområden. Dessutom fick deltagarna föra dagbok över den tid de vistades utomhus. På arbetsplatserna mättes ljusets belysningsstyrka och spektrum på förmiddagen och eftermiddagen vid fem tillfällen under året. Detta innebar också att jämförelser mellan de statiska mätningarna och de kontinuerliga mätningarna med de bärbara instrumenten kunde genomföras.
Resultaten visade stora årstidsskillnader i den dagliga ljusexponeringen, både när det gäller nivåer och exponeringsmönster. Dessutom tydde resultaten på att det förekom en årstidsskillnad i ljusstrålningens energiinnehåll i olika delar av spektrum.
Frågeformulär och dagböcker användes för att ta reda på om det fanns några skillnader under året beträffande välbefinnande och sömn. Resultaten visade ett högre positivt känsloläge under sommaren, speciellt på kvällen. Vidare observerades längre sömn under vintern i jämförelse med sommar, höst och vår.
Vid fem tillfällen under året bedömde deltagarna, med hjälp av ett frågeformulär, hur ljuset i kontorsrummen upplevdes. Resultaten visade att upplevelsen av ljuset skiljde sig åt under året. Dessutom observerades samband mellan känsloläget och upplevelsen av ljuset.
Jämförelsen mellan de två metoderna att utvärdera ljusförhållandena i kontorsrummen, med hjälp av bärbara instrument och genom statiska mätningar, visade på skillnader mellan metoderna.
Resultaten styrker att det är viktigt att ta hänsyn till de icke-visuella effekterna av ljus vid utformningen av belysningsanläggningar. Detta är speciellt viktigt på platser långt från ekvatorn där det är stora årstidsskillnader i dagsljustillgång. Under stora delar av året sker här en betydande del av den dagliga ljusexponeringen på arbetsplatsen. Baserat på laboratoriestudier har vi idag en god förståelse för de aspekter av den dagliga ljusexponeringen som påverkar icke-visuella effekter av ljus. Det här arbetet har bidragit till att visa hur människor som arbetar i kontorsmiljöer vanligtvis exponeras för ljus i vardagen. Studierna visar också att det finns ett behov att utveckla metoder för att utvärdera ljusförhållandena i verkliga ljusmiljöer med avseende på icke-visuella effekter och att inkludera denna kunskap i krav och rekommendationer för belysning.

Details

Authors
Organisations
Research areas and keywords

Subject classification (UKÄ) – MANDATORY

  • Engineering and Technology
  • Social Sciences
Original languageEnglish
QualificationDoctor
Supervisors/Assistant supervisor
Thesis sponsors
  • Bertil & Britt Svenssons stiftelse för belysningsteknik
  • Scandinavia-Japan Sasakawa Foundation
Award date2018 Jun 1
Place of PublicationLund
Publisher
  • Department of Architecture and Built Environment, Lund University
Print ISBNs978-91-7740-112-4
Electronic ISBNs978-91-7740-113-1
Publication statusPublished - 2018 May 7
Publication categoryResearch

Bibliographic note

Defence details Date: 2018-06-01 Time: 13:00 Place: A:C, A-building, Sölvegatan 24, Lund University, Faculty of Engineering LTH. External reviewer(s) Name: de Kort, Yvonne Title: Professor Affiliation: Eindhoven University of Technology, The Netherlands ---

Total downloads

No data available