Media - Blog - Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm hàng đầu

Chiều hướng mới của chiếu sáng

Trong một thời gian dài, ngành công nghiệp chiếu sáng đã đầu tư gần như toàn bộ nguồn lực vào công nghệ, giải pháp và sản phẩm đáp ứng nhu cầu thị giác của chúng ta. Phải đến khi phát hiện ra thụ thể ánh sáng thứ ba (bên cạnh tế bào que và tế bào nón) trong mắt người và bằng chứng về ảnh hưởng sinh học của ánh sáng, cộng đồng chiếu sáng mới bắt đầu liên hệ sức khỏe và tinh thần của con người với ánh sáng. Kể từ đó, những phát hiện về các tác động phi thị giác của ánh sáng đã đặt ra thách thức cho ngành công nghiệp này trong việc áp dụng một phương pháp tiếp cận toàn diện hơn, đồng thời xem xét cả nhu cầu thị giác và sinh học của con người. Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm (HCL) đã giải quyết thách thức này và mở ra một thế giới cơ hội hoàn toàn mới với những tiến bộ trong chiếu sáng LED và Internet vạn vật (IoT) .

Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm là gì?

Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm là một khái niệm chiếu sáng tập trung vào việc đưa năng lượng ánh sáng ban ngày tự nhiên trở lại cuộc sống thường ngày của con người thông qua ánh sáng nhân tạo có hiệu quả sinh học. HCL vượt ra ngoài nhu cầu thị giác cơ bản của con người. Nó giúp cơ thể con người duy trì nhịp sinh học tự nhiên mà con người đã được điều chỉnh trong suốt lịch sử. Cho đến 200 năm trước, tổ tiên chúng ta dành 90% thời gian dưới ánh nắng mặt trời và đồng hồ sinh học của họ được đồng bộ hóa với nhịp điệu 24 giờ của những thay đổi xung quanh trái đất. Ngày nay, con người dành ít thời gian ở ngoài trời vào ban ngày. Do đó, việc tiếp xúc với ánh sáng ban ngày tự nhiên bị giảm đáng kể. Tệ hơn nữa, việc tiếp xúc không đúng cách với ánh sáng nhân tạo có thể dẫn đến rối loạn nhịp sinh học, từ đó làm gia tăng tỷ lệ mắc các rối loạn và bệnh tật trong xã hội hiện đại. Thay vì cung cấp ánh sáng không thích ứng với bức xạ quang học cố định bất kể hoạt động hay thời gian trong ngày, chiếu sáng lấy con người làm trung tâm mô phỏng những thay đổi năng động về cường độ ánh sáng và nhiệt độ màu của ánh sáng ngoài trời trong suốt cả ngày. HCL cung cấp các thành phần ánh sáng được tối ưu hóa sinh học để tăng cường sự tập trung và năng suất trong môi trường làm việc và học tập ban ngày, đồng thời khuyến khích sự thư giãn và tái tạo năng lượng vào ban đêm. Thiết kế toàn diện của các hệ thống chiếu sáng hiệu quả sinh học xem xét tác động của việc tiếp xúc với ánh sáng lên cả khía cạnh sinh học và cảm xúc của sinh lý con người, đồng thời cung cấp ánh sáng hỗ trợ và thoải mái về mặt thị giác để đáp ứng các nhu cầu chức năng.

Tác động sinh học của ánh sáng

Người ta đã biết rằng cảm giác thị giác ở người được cung cấp bởi hai thụ thể ánh sáng trong võng mạc: tế bào que và tế bào nón. Thụ thể ánh sáng que xử lý độ nhạy thấp, cung cấp tầm nhìn tối (tầm nhìn ban đêm) và góp phần vào tầm nhìn ở phạm vi trung gian (tầm nhìn mesopic). Thụ thể ánh sáng nón phản ứng với tất cả các màu trong quang phổ thị giác góp phần vào tầm nhìn ở mức độ ánh sáng cao (tầm nhìn sáng). Vào đầu thiên niên kỷ này, một loại thụ thể ánh sáng thứ ba, các tế bào hạch võng mạc nhạy sáng nội tại (ipRGC), trong mắt đã được phát hiện. Còn được gọi là tế bào hạch võng mạc nhạy sáng (pRGC), ipRGC tạo thành ống dẫn thần kinh chính đến các nhân trên chéo thị (SCN) trong vùng dưới đồi của não, nơi đồng hồ sinh học của chúng ta tọa lạc.

Các ipRGC tham gia vào quá trình chuyển hóa quang sinh học, một quá trình sinh hóa trong đó các tế bào thụ cảm ánh sáng tạo ra các tín hiệu điện sinh lý để đáp ứng với các photon được thu nhận. SCN phản ứng với các tín hiệu thần kinh được truyền bởi các ipRGC qua đường võng mạc-dưới đồi (RHT) và điều chỉnh sự tiết hoặc ức chế các hormone như dopamine, cortisol, serotonin và melatonin. Trong điều kiện ánh sáng yếu và bóng tối, tuyến tùng được kích hoạt để sản xuất melatonin (N-acetyl5-methoxytryptamine) - hormone thần kinh sinh học, dẫn đến buồn ngủ và thúc đẩy giấc ngủ. Khi mắt cảm nhận bức xạ quang học ở cường độ cao hơn, sự giải phóng melatonin sẽ bị ức chế và sản xuất dopamine, cortisol và serotonin sẽ được kích hoạt. Dopamine là một catecholamine nội sinh cần thiết cho sự khoái cảm, sự tỉnh táo và sự phối hợp cơ bắp. Cortisol là một hormone căng thẳng thúc đẩy sự tỉnh táo và khiến mọi người cảm thấy tỉnh táo và năng động. Serotonin là một chất dẫn truyền thần kinh giúp kiểm soát xung động, cải thiện tâm trạng và động lực.

Sức mạnh của màu xanh

Độ nhạy sáng của các ipRGC chủ yếu được thúc đẩy bởi một sắc tố quang học gọi là melanopsin. Hệ thống thị giác thiếu melanopsin vẫn có thể giúp cơ thể con người thích nghi với chu kỳ sáng-tối vì các thụ thể ánh sáng cổ điển (tức là tế bào que và tế bào nón) cũng góp phần vào quá trình chuyển hóa ánh sáng theo nhịp sinh học. Tuy nhiên, phản ứng quang sinh học bị suy giảm khoảng 40%. Melanopsin chỉ phản ứng với ánh sáng xanh có bước sóng ngắn và đạt độ nhạy sáng cao nhất ở các bước sóng chủ yếu từ 459 nm đến 484 nm. Khi ánh sáng từ mắt (ánh sáng được mắt cảm nhận) với tỷ lệ phần trăm cao của màu xanh chiếu tới các ipRGC chứa melanopsin này, các thụ thể melanopsin được kích hoạt và báo hiệu cho đồng hồ sinh học chính của SCN ngừng giải phóng hormone melatonin gây ngủ đồng thời tăng tiết dopamine, cortisol và serotonin để giúp cơ thể chuẩn bị cho hoạt động trong ngày. Tiếp xúc liên tục với ánh sáng xanh lam vào ban ngày giúp mô phỏng phản ứng sinh lý ban ngày, tăng nhiệt độ cơ thể và nhịp tim, tăng sức mạnh cơ bắp và khả năng phối hợp, tối đa hóa sự tỉnh táo và năng suất.

Rối loạn nhịp sinh học

Xu hướng hiện đại của con người dành phần lớn thời gian ở trong nhà làm tăng đáng kể nguy cơ rối loạn nhịp sinh học do tiếp xúc không đúng cách với ánh sáng nhân tạo. Văn phòng, trường học, cơ sở thương mại và công nghiệp sử dụng ánh sáng cường độ cao, giàu màu xanh lam để giúp mọi người tỉnh táo, tập trung, phản ứng nhanh và năng suất hơn. Tiếp xúc với ánh sáng giàu màu xanh lam là điều cần thiết vào ban ngày để cải thiện sức sống và khả năng tập trung, nhưng nó có thể gây hại cho sức khỏe nếu loại tiếp xúc với ánh sáng này kéo dài đến tận đêm khuya. Trên thực tế, một bộ phận lớn dân số thường làm việc hoặc học tập đến tận khuya. Những người này có nguy cơ cao bị rối loạn nhịp sinh học vì tiếp xúc với ánh sáng xanh lam hoạt tính sinh học vào ban đêm sẽ ức chế mạnh mẽ quá trình tiết melatonin và khiến cơ thể thiết lập lại đồng hồ sinh học. Đồng hồ sinh học của chúng ta đã tiến hóa để theo dõi thời điểm mặt trời mọc và lặn. Sự vắng mặt hoặc mức độ ánh sáng xanh lam hoạt tính sinh học rất thấp sau khi mặt trời lặn sẽ tạo ra tín hiệu ban đêm báo cho não sản xuất melatonin. Sự tiết melatonin bắt đầu tăng vào khoảng 9 giờ tối và đạt đỉnh vào khoảng 2 giờ sáng. Não sẽ ngừng sản xuất melatonin vào lúc 7 giờ sáng. Sự thay đổi thời gian tiết melatonin do thay đổi mùa, ca làm việc đêm hoặc di chuyển qua các múi giờ khác nhau cũng có thể dẫn đến rối loạn nhịp sinh học. Hệ thần kinh giao cảm (SCN) và đồng hồ sinh học ngoại vi sẽ phải thích nghi lại với chu kỳ sáng-tối mới.

Hậu quả của việc rối loạn nhịp điệu

Sự gián đoạn nhịp sinh học trong xã hội hiện đại thường là do sự ức chế tiết melatonin hoặc thay đổi thời điểm tiết melatonin. Vào ban đêm, việc giải phóng melatonin cho phép chúng ta có một giấc ngủ tái tạo và làm mới cơ thể. Melatonin được cho là có tác dụng đồng bộ hóa đồng hồ sinh học ngoại vi với SCN và truyền thông tin quang chu kỳ đến các hệ thống phân bố khắp cơ thể. Hormone này tham gia trực tiếp và gián tiếp vào việc điều hòa các quá trình nội tiết, thần kinh, miễn dịch và hành vi. Nhịp điệu melatonin tùng quả cung cấp các điều chỉnh quang chu kỳ trong hệ thống miễn dịch. Việc giải phóng melatonin vào ban đêm đóng góp một cơ chế bảo vệ quan trọng, ngăn chặn sự phát triển của các tế bào ung thư trong cơ thể. Ngoài việc ức chế tiết melatonin, sự gián đoạn nhịp sinh học còn ảnh hưởng tiêu cực đến việc sản xuất các hormone khác như prolactin, hormone tuyến cận giáp và hormone kích thích tuyến giáp.

Do đó, sự gián đoạn nhịp sinh học có thể dẫn đến một số hậu quả tiêu cực. Không chỉ giấc ngủ bị ảnh hưởng, nó còn dẫn đến mệt mỏi, giảm hiệu suất ban ngày và các rối loạn giấc ngủ khác nhau như mất ngủ và ngưng thở khi ngủ. Sự mất đồng bộ nội tại giữa SCN và đồng hồ sinh học ngoại vi ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình trao đổi chất và sự tăng sinh tế bào. Nhịp sinh học bị rối loạn đã được chứng minh là có liên quan đến béo phì, tiểu đường, trầm cảm, rối loạn lưỡng cực, rối loạn tim mạch, các vấn đề sinh sản và rối loạn cảm xúc theo mùa. Sự giải phóng hormone mất cân bằng có thể làm suy yếu chức năng của hệ miễn dịch và cản trở sự biểu hiện của các gen đồng hồ sinh học liên quan đến các bệnh ung thư như ung thư vú, tuyến tiền liệt và đại trực tràng.

Tầm quan trọng của việc hiểu nhiệt độ màu

Thuật ngữ "nhiệt độ màu" là một phép đo định lượng màu sắc của nguồn sáng trắng . Thuật ngữ này thường được dùng thay thế cho "nhiệt độ màu tương quan (CCT)", nói một cách chính xác thì CCT đo lường màu sắc của các nguồn sáng trắng phi Planck (ví dụ: đèn huỳnh quang, đèn HID và đèn LED ). CCT được biểu thị bằng Kelvin (K). Ví dụ, ánh nến có nhiệt độ màu điển hình là 1800 K, nhiệt độ màu lúc chạng vạng và bình minh là 2000 K hoặc cao hơn, bóng đèn sợi đốt có nhiệt độ màu điển hình là 2800 K, bóng đèn halogen có nhiệt độ màu điển hình là 3000 K, ánh sáng mặt trời góc cao vào giữa trưa có nhiệt độ màu khoảng 5000 K, ánh sáng ban ngày vào ngày nhiều mây là khoảng 6500 K, và nhiệt độ màu của bầu trời xanh là 9000 - 12000 K. Nhiệt độ màu càng thấp thì nguồn sáng càng ấm vì quang phổ ánh sáng đã bão hòa với các bước sóng đỏ và cam. Nhiệt độ màu càng cao, nguồn sáng trông càng lạnh hơn vì quang phổ ánh sáng đã bão hòa với các bước sóng xanh lam. Do đó, các nguồn sáng thường được phân loại thành "trắng lạnh" (4000 K trở lên), "trắng trung tính" (khoảng 3500 K) và "trắng ấm" (3000 K trở xuống). Tại Hoa Kỳ, nhiệt độ màu từ 5000 K trở lên được gọi là trắng ban ngày.

Các thuật ngữ "ánh sáng xanh đậm" và "ánh sáng xanh hoạt tính sinh học" đã đề cập trước đó đề cập đến ánh sáng trắng với sắc thái mát (4000 K trở lên). Trong quá trình tiến hóa, nhịp sinh học của chúng ta đã được điều chỉnh theo trình tự tự nhiên của ngày và đêm. Sự mọc và lặn của mặt trời tạo thành ranh giới tự nhiên giữa thời gian làm việc và nghỉ ngơi. Từ sáng sớm (ví dụ 8 giờ sáng) đến tối (ví dụ 5 giờ chiều), thụ thể ánh sáng không nhìn thấy melanopsin trong mắt phản ứng đặc hiệu với các thành phần màu xanh trong ánh sáng ngoài trời với độ nhạy cao nhất. Ánh sáng ban ngày với CCT trong khoảng 4000 - 6500 K kích thích cơ thể sinh học ức chế melatonin và tăng cường sản xuất dopamine, serotonin và cortisol. Chính trong giai đoạn này, con người có sự tỉnh táo, tập trung, sức sống, động lực và cam kết cao nhất để hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau với hiệu quả và năng suất cao. Về mặt logic, màu trắng mát là nhiệt độ màu phổ biến cho ánh sáng nhân tạo trong môi trường học tập và làm việc.

Ánh sáng ấm áp, cường độ thấp hơn vào lúc bình minh và hoàng hôn mang đến cho mọi người một khởi đầu ngày mới nhẹ nhàng hoặc giúp họ thư giãn vào ban đêm. Nhịp sinh học của con người vốn gắn liền với chu kỳ ánh sáng của ngày và được thiết lập để tiếp nhận ánh sáng trắng ấm (2700 - 3000 K) mạnh hơn ở phần đỏ của quang phổ vào buổi tối và ban đêm. Melatonin khi không có ánh sáng xanh đậm sẽ tăng lên vào ban đêm, góp phần thư giãn và thúc đẩy cơn buồn ngủ. Ánh sáng ấm áp cũng mang lại cảm giác thoải mái và ấm cúng, tạo ra bầu không khí thân mật cho phép mọi người nghỉ ngơi thư giãn.

Tầm quan trọng của việc hiểu nhiệt độ màu

Sự hội tụ của khái niệm và công nghệ

Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm đến vào thời điểm không thể tốt hơn. Việc phát minh ra nguồn sáng LED là một bước đột phá lớn trong lịch sử chiếu sáng nhân tạo. Tầm quan trọng của công nghệ LED không chỉ nằm ở khả năng chuyển đổi năng lượng hiệu suất cao. Khả năng điều khiển ấn tượng của LED, tương đương với các thiết bị bán dẫn khác, mang đến những cơ hội to lớn để triển khai các tính năng tiên tiến. Khả năng lập trình để chỉ định động phổ ánh sáng cho toàn bộ dải nhiệt độ màu, từ ánh sáng trắng rất ấm đến ánh sáng trắng ban ngày, cho phép hệ thống chiếu sáng HCL mô phỏng sự thay đổi màu sắc khi mặt trời chiếu qua các điểm khác nhau trong bầu khí quyển. Hơn nữa, các thành phần điều khiển HCL khác như cường độ ánh sáng, thời gian và thời lượng có thể được điều chỉnh linh hoạt theo nhịp sinh học của con người. Sự kết hợp giữa LED và IoT đưa chiếu sáng lấy con người làm trung tâm lên một tầm cao mới. Các hệ thống HCL được kết nối cung cấp thông tin tình báo dựa trên dữ liệu về hành vi của người dùng để tự động hóa chưa từng có.

Cách thức hoạt động của hệ thống chiếu sáng lấy con người làm trung tâm

Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống chiếu sáng LED trắng có thể điều chỉnh được trang bị nhiều loại đèn LED, trình điều khiển LED có thể điều chỉnh độ sáng và bộ điều khiển chạy các thuật toán hiệu chuẩn phức tạp cho CCT trong mọi kết hợp có thể. Công nghệ trắng có thể điều chỉnh được thiết kế để cung cấp khả năng điều khiển nhiệt độ màu thay đổi và điều khiển độc lập cường độ ánh sáng, do đó cho phép tạo ra bầu không khí, bối cảnh và tâm trạng phù hợp với nhịp sinh học tự nhiên.

Trong hầu hết các ứng dụng trắng có thể điều chỉnh, nhiệt độ màu được điều chỉnh vô hạn dọc theo đường cong Planckian từ ánh sáng trắng ấm sang ánh sáng trắng mát thông qua việc trộn màu của hai tải LED CCT khác nhau (ví dụ: 2700 K và 6500 K). Đầu vào điều khiển cho các thiết bị cố định này có thể là điều khiển 0-10V, CCR, PWM, DMX hoặc DALI. Thách thức của việc trộn CCT 2 kênh là nhiệt độ màu phải không đổi khi cường độ được điều chỉnh và ngược lại.

Việc điều chỉnh CCT cũng có thể đạt được thông qua việc trộn màu bổ sung RGB . Động cơ ánh sáng của hệ thống chiếu sáng có thể điều chỉnh đầy đủ màu sắc như vậy kết hợp các đèn LED có thể định địa chỉ và điều khiển riêng lẻ trong 3 kênh (đỏ, xanh lá cây, trắng) hoặc 4 kênh (ví dụ: RGBW, RGBA). Phương pháp này không chỉ cho phép điều khiển độc lập cường độ và CCT mà còn cho phép điều chỉnh màu sắc và độ rực rỡ. Chiếu sáng có thể điều chỉnh đầy đủ màu sắc bao gồm các bộ điều khiển tiên tiến đồng bộ hóa các tín hiệu điều khiển kỹ thuật số và điều chỉnh dòng điện đến từng đèn LED.

HCL không nên được coi là chiếu sáng trắng có thể điều chỉnh. Trắng có thể điều chỉnh chỉ là một công nghệ được sử dụng trong các hệ thống HCL để cung cấp khả năng điều chỉnh quang phổ và cường độ của đèn LED. Khía cạnh con người của HCL là quan trọng nhất. Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm chắc chắn sẽ tích hợp nhiều khả năng thông minh và kết nối mạng hơn để hỗ trợ xu hướng hướng tới IoT để có trải nghiệm tốt nhất có thể. Với việc sử dụng công nghệ cảm biến, truyền thông không dây, điều khiển thích ứng và các ứng dụng phần mềm, các hệ thống chiếu sáng thông minh lấy con người làm trung tâm có nhận thức về môi trường và có thể điều khiển trực quan. Việc tích hợp với các hệ thống tự động hóa tòa nhà của bên thứ ba và các dịch vụ IoT dựa trên web mang lại khả năng tương tác cho các hệ thống HCL để cải thiện đáng kể khả năng kiểm soát ánh sáng, tương tác với người dùng, hiệu quả năng lượng cũng như hiệu chuẩn ánh sáng tự động theo chu kỳ sinh học 24 giờ.

Ứng dụng HCL

Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm được dành riêng để giảm thiểu các hậu quả về mặt sinh lý và tâm lý do sự khác biệt giữa ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo gây ra, đồng thời cung cấp môi trường thị giác được cải thiện và cải thiện hiệu suất của con người. Khái niệm HCL được coi là một phần không thể thiếu trong thiết kế chiếu sáng cho mọi môi trường nơi mọi người sinh sống, làm việc và học tập.

Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm đang tạo ra sự khác biệt trong các ứng dụng mà mọi người tìm cách chữa lành các rối loạn và tình trạng do hậu quả của sự gián đoạn nhịp sinh học, cũng như trong các môi trường mà trải nghiệm học tập hoặc làm việc được nâng cao có thể được tạo ra bằng ánh sáng theo nhịp sinh học . Các cơ sở chăm sóc sức khỏe có nhu cầu rõ ràng trong việc triển khai HCL để tạo ra trải nghiệm tích cực cho bệnh nhân, thúc đẩy quá trình phục hồi của bệnh nhân, giải quyết các vấn đề về giấc ngủ của bệnh nhân, điều trị và/hoặc ngăn ngừa các triệu chứng trầm cảm. Vì ánh sáng với các phổ và cường độ khác nhau được phát hiện là hỗ trợ sự tập trung, giảm mệt mỏi và cải thiện hiệu suất nhận thức, các cơ sở giáo dục có lợi thế phù hợp để triển khai các hệ thống HCL thúc đẩy môi trường học tập thích ứng với các hoạt động khác nhau. Các môi trường khác có thể áp dụng chiếu sáng theo nhịp sinh học bao gồm các cơ sở sản xuất, môi trường văn phòng và phòng hội nghị. Mặc dù những nơi này được trang bị ánh sáng xanh đậm để tăng động lực, cam kết và năng suất làm việc của nhân viên, nhưng việc điều chỉnh linh hoạt thành phần quang phổ và cường độ ánh sáng trong suốt ngày làm việc có thể cải thiện sự hài lòng và hiệu suất làm việc của nhân viên.

Cần lưu ý rằng có một bộ phận lớn dân số thế giới đã tiếp xúc với ánh sáng nhân tạo có chỉ số CCT cao (6000 K trở lên) từ ngày đến đêm. Việc tiếp xúc quá mức với ánh sáng xanh đậm trong thời gian dài không chỉ làm rối loạn nhịp sinh học mà còn khiến họ gặp phải các nguy cơ về quang sinh học (nguy cơ ánh sáng xanh). Những người thuộc nhóm nguy cơ cao này rất cần được hỗ trợ ánh sáng sinh học ngay lập tức.

Đưa ý tưởng công nghệ của bạn thành hiện thực. Bá Hùng Technology Co. luôn sẵn sàng.

NHẬN TƯ VẤN MIỄN PHÍ

Đừng do dự liên hệ với chúng tôi:

Tư vấn giải pháp: Mb / Zalo / Whatsapp : +84908410817

Hỗ trợ dự án, Nhà thầu, Đối tác đại lý: Mb / Zalo / Whatsapp: +84919339977

Phát triển đối tác, Kinh doanh & Bán hàng: Mb / Zalo / Whatsapp : +84832339977

Ý tưởng của bạn xứng đáng được phát triển. Nhận tư vấn chuyên sâu từ Bá Hùng Technology Co. ngay hôm nay!

CHÀO ĐÓN HỢP TÁC

► Tư vấn giải pháp: Tường Nguyễn - James Dynamic (Mr)

MB / Zalo / Whatsapp : +84908410817

► Hỗ trợ dự án, Nhà thầu, Đối tác đại lý: Thùy Hương - Helen Vũ (Ms)

MB / Zalo / Whatsapp: +84919339977

► Phát triển đối tác & Kinh doanh: Jack Nguyễn (Mr)

MB / Zalo / Whatsapp : +84832339977

Liên hệ ngay với chúng tôi

Chiếu sáng lấy con người làm trung tâm hàng đầu