Ánh sáng có thể điều chỉnh nhịp điệu hàng ngày của con người và cải thiện động lực, hạnh phúc và năng suất.
Ánh sáng không chỉ giúp chúng ta quan sát được môi trường xung quanh mà còn có khả năng điều chỉnh nhịp điệu sinh học hàng ngày, từ đó nâng cao động lực, hạnh phúc và năng suất làm việc. Nó tác động mạnh mẽ đến tâm trạng và hoạt động sinh lý của con người thông qua các yếu tố như màu sắc, cường độ và thời gian chiếu sáng. Đặc biệt, nếu chúng ta dành nhiều thời gian trong nhà, chúng ta có thể bị ảnh hưởng bởi ánh sáng nhân tạo từ các thiết bị chiếu sáng. Áp dụng các giải pháp chiếu sáng lấy con người làm trung tâm, hay còn gọi là Human-Centric Lighting (HCL), có thể cải thiện đáng kể chất lượng giấc ngủ, tăng cường hoạt động và cải thiện tâm trạng tổng thể.
Ở nước ngoài, người ta sử dụng thuật ngữ “Human Centric Lighting” hay còn gọi là Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm (HCL). Đây là công nghệ điều chỉnh ánh sáng nhằm phù hợp với sinh lý con người, giúp cải thiện sức khỏe và hạnh phúc. Bài viết này sẽ bàn sâu hơn về công nghệ HCL này.
Sự tiến bộ trong công nghệ chiếu sáng, kết hợp với kiến thức ngày càng sâu rộng về tác động của ánh sáng đối với hoạt động sinh học, đã dẫn đến sự phát triển của đèn LED (Light Emitting Diodes). Đèn LED không chỉ mang lại lợi ích về tiết kiệm năng lượng mà còn cho phép kiểm soát và điều chỉnh ánh sáng một cách tiên tiến. Các hệ thống chiếu sáng hiện đại này mở ra khả năng vô tận trong việc điều chỉnh cường độ và màu sắc ánh sáng, và có thể được tích hợp linh hoạt với các bộ công cụ hẹn giờ hoặc cảm biến, mang lại trải nghiệm chiếu sáng cá nhân hóa và đáp ứng nhu cầu riêng biệt của từng người dùng.
Ánh sáng tác động lên con người. Chúng hoạt động ra sao?
Đồng hồ sinh học của con người chủ yếu được điều chỉnh qua ánh sáng.
Ánh sáng ban ngày, với vai trò là điều khiển viên của nhịp điệu sinh học, có ảnh hưởng sâu sắc đến sức khỏe của chúng ta. Bản chất của ánh sáng, đặc biệt là các bước sóng của ánh sáng trắng, có khả năng kích thích giải phóng melatonin trong cơ thể, một hormone điều chỉnh giấc ngủ, từ đó ảnh hưởng đến cảm giác tỉnh táo và chất lượng giấc ngủ.
Hệ thống thị giác và nội tiết tố của con người. Ánh sáng đi vào mắt và các tín hiệu khi nhận được sẽ đi đèn trung tâm não và các tế bào thần kinh. Góc tiếp xúc ánh sáng hiệu quả nhất để kích hoạt tế bào thần kinh là đường chân trời.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã khám phá các tác động sinh học của ánh sáng, nhưng không phải cho đến năm 2002 họ mới phát hiện ra một loại tế bào đặc biệt trong võng mạc, không dùng để nhìn thấy mà để phát hiện ánh sáng. Các tế bào này đặc biệt nhạy cảm với ánh sáng xanh và có chức năng chính là điều chỉnh đồng hồ sinh học của chúng ta, giúp đồng bộ hóa chu kỳ ngày đêm của cơ thể với môi trường bên ngoài. Điều này mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới trong việc hiểu biết về cách ánh sáng ảnh hưởng đến các hoạt động sinh lý và hành vi của chúng ta.
Võng mạc mắt người chứa ba tế bào quang tuyến: các tế bào nhạy cảm với màu sắc, thanh nhạy sáng mờ và tế bào hạch nhạy cảm.
Hệ thống đồng hồ sinh học của cơ thể chủ yếu sản xuất hoóc môn melatonin, một hoóc môn có tác dụng gây ngủ. Hoạt động sản xuất melatonin diễn ra trong tuyến tùng, với tần suất thay đổi theo các thời điểm trong ngày: tiết ra nhiều vào ban đêm và giảm tối thiểu vào ban ngày. Ánh sáng ức chế sự sản xuất melatonin, giúp bạn cảm thấy tỉnh táo và tăng khả năng tập trung.
Các tế bào hạch trong võng mạc truyền tín hiệu đến não và điều chỉnh sản xuất các hoóc môn. Ba hoóc môn quan trọng trong việc kiểm soát nhịp sinh học của chúng ta bao gồm:
- Melatonin: Khi được tiết ra, làm chậm các chức năng cơ thể, khiến bạn cảm thấy mệt mỏi và thúc đẩy nhu cầu nghỉ ngơi.
- Cortisol: Hoóc môn này được sản xuất từ khoảng 3 giờ sáng, kích thích trao đổi chất và chuẩn bị cơ thể cho hoạt động ban ngày.
- Serotonin: Hoạt động như một chất kích thích, thúc đẩy động lực và cảm giác hạnh phúc. Trong khi cortisol giảm dần suốt ngày, melatonin lại tăng lên, điều chỉnh chu kỳ ngủ-thức của cơ thể.
Để áp dụng công nghệ chiếu sáng lấy con người làm trung tâm (HCL) hiệu quả, việc kiểm soát chặt chẽ quang phổ, cường độ ánh sáng, và thời gian chiếu sáng là rất cần thiết. Ba tham số này tương tác chặt chẽ với nhau và có thể được điều chỉnh để ảnh hưởng đến nhịp sinh học của con người.
Tham số đầu tiên, quang phổ, đặc biệt quan trọng vì các bước sóng màu xanh trong ánh sáng có khả năng kích hoạt các phản ứng sinh học. Vì thế, việc lựa chọn nguồn ánh sáng trắng có chứa một lượng lớn ánh sáng trắng mát là rất quan trọng. Tiếp theo, cường độ ánh sáng liên quan mật thiết đến thời gian chiếu sáng; chúng ta cần xác định mức độ ánh sáng (lux) tối thiểu và tối đa cần thiết để kích hoạt hoặc ức chế melatonin. Điều này thường dựa trên các nghiên cứu thực hiện trong phòng thí nghiệm, nhưng để áp dụng trong thực tế, cần có nhiều dữ liệu hơn để hiểu rõ tác động của các thiết lập này đối với các nhóm người khác nhau như công nhân, học sinh và bệnh nhân. Dưới đây chúng ta sẽ tìm hiểu cơ bản về ba tham số đó mà bạn cần biết nếu có ý định sử dụng ánh sáng để tác động lên cơ thể:
Những tham số cần quan tâm
Quang phổ
Ánh sáng mà mắt người có thể nhận biết được là bức xạ trong khoảng bước sóng từ 380 đến 780 nanomet (nm). Trong mắt người, kích thích quang học được nhận biết qua ba màu sắc chính: đỏ, xanh lá, và xanh lam. Trong đó, màu sắc ở bước sóng khoảng 555 nm trong phổ màu vàng-xanh lá cây được coi là sáng nhất. Trong điều kiện thiếu sáng, phần của phổ mà chúng ta có thể nhìn thấy thường là các đường đứt khúc. Đặc biệt, phổ màu xanh xung quanh 460 nm có ảnh hưởng đáng kể nhất đến sinh học của chúng ta, ảnh hưởng đến cách chúng ta cảm nhận ánh sáng và các phản ứng sinh học liên quan.
Các đường cong thể hiện ánh sáng nhìn thấy trong điều kiện ánh sáng ban ngày v(λ), ban đêm v'(λ) và c(λ) là đường ảnh hưởng sinh học.
Các tế bào hạch trong võng mạc có độ nhạy cao nhất với ánh sáng ở bước sóng 480 nm, tương ứng với ánh sáng màu xanh lam. Loại ánh sáng này thường được gọi là ánh sáng trắng lạnh, có nhiệt độ màu khoảng từ 5000 đến 6000 Kelvin trở lên. Các nghiên cứu cho thấy rằng tiếp xúc với ánh sáng trong phần màu xanh của quang phổ có thể làm giảm lượng hoóc môn melatonin được tiết ra trong cơ thể. Vì vậy, ánh sáng trắng mát, thường thấy trong ánh sáng mặt trời và một số nguồn ánh sáng nhân tạo, có thể hỗ trợ điều chỉnh chu kỳ sinh học, làm cho cơ thể tỉnh táo hơn, tăng nhiệt độ cơ thể và nhịp tim bằng cách hạn chế sản xuất melatonin.
Incandescent là đèn sợi đốt, Sodium là đèn Natri, Fluorescent là đèn huỳnh quang, Metal halide còn được biết đèn như là đèn Halogen. Bên trên biểu đồ quang phổ của các nguồn ánh sáng khác nhau. Đèn LED trắng có lượng bước sóng màu xanh cao hơn, và do đó hiệu quả hơn khi dùng để điều chỉnh nhịp độ sinh học.
Nếu bạn quan tâm đến đèn LED và các loại đèn kể trên có thể tham khảo các bài sau:
Cường độ (độ rọi)
Cường độ ánh sáng, được đo bằng độ rọi, có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nhịp sinh học và mức tỉnh táo của cơ thể. Các nghiên cứu cho thấy chỉ cần ánh sáng tương đối thấp, khoảng 150 lux ở mắt, đã đủ để gây ra sự tỉnh táo và thay đổi nhịp sinh học. Khi mức độ rọi tăng lên trên 1000 lux ở mắt, lượng melatonin tiết ra sẽ đạt đến mức bão hòa.
Biểu đồ thể hiện sự ức chế melatonin bắt đầu ở 30 lux và bão hòa ở khoảng 1000 lux ở mức mắt.
Theo các nguyên lý vật lý, độ rọi (độ sáng) trên bề mặt làm việc, cách mặt sàn 0,75 mét, thường cao gấp 2 hoặc 3 lần so với mức đo ở mắt. Do đó, mức độ rọi khuyến cáo cho bề mặt làm việc là giảm xuống còn khoảng 300-400 lux (tương đương với 1000 lux ở mắt), và việc kéo dài thời gian tiếp xúc với mức ánh sáng này là đủ để duy trì sự tỉnh táo mà vẫn tiết kiệm được năng lượng. Điều này không chỉ hiệu quả trong việc duy trì mức độ tỉnh táo mong muốn mà còn góp phần tạo ra điều kiện ánh sáng tốt hơn cho môi trường làm việc.
Thời gian
Ánh sáng giống như ánh sáng ban ngày thường rất hiệu quả trong việc điều chỉnh đồng hồ sinh học của chúng ta, báo hiệu rằng ngày đã bắt đầu và các chức năng cơ thể cần được kích hoạt. Tuy nhiên, nếu tiếp xúc với loại ánh sáng này vào buổi tối, nó có thể ức chế sự sản xuất melatonin, làm cơ thể khó ngủ hơn.
Ví dụ về thời gian để áp dụng ánh sáng lạnh và nóng với mức độ cường độ tương ứng tùy theo ứng dụng.
Tùy thuộc vào loại hình công việc và thời gian làm việc của từng cá nhân, việc điều chỉnh màu sắc và cường độ của quang phổ ánh sáng cần được thực hiện một cách cẩn thận. Mỗi cá nhân có nhu cầu và phản ứng khác nhau với ánh sáng, do đó việc lựa chọn và thiết lập ánh sáng phù hợp là rất quan trọng để tránh làm ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe của người sử dụng.
Ví dụ về áp dụng HCL vào các ứng dụng thực tế
Bài viết này tương đối dài rồi, nên tôi sẽ chia sẽ tiếp tục các bạn những bài viết tương ứng sau đây:
- Ứng dụng HCL trong trường học
- Ứng dụng HCL trong bệnh viện
- Ứng dụng HCL trong văn phòng
- Ứng dụng HCL trong công nghiệp (đang cập nhật)
Hi vọng rằng những ứng dụng sau đây phù hợp với những gì bạn có thể đang tìm kiếm. Mọi thắc mắc về bài viết, hoặc những ý kiến bạn có thể để lại nhận xét ở dưới.
Có thể bạn quan tâm: Ánh sáng ảnh hưởng thế nào đến hiệu xuất làm việc của người lao động
