Close

21 November 2017

Doygun renkli ışığa maruz kalmayı yeniden düşünmek

Kırmızı ve mavi ışık dozları, gündüz uyanıklığını ve gece uykusunu artırmak için bir araç olabilir.

Rengin algılanması ışıkla başlar. Tek bir cone fotopigment molekülü bir fotonu emer ve onun başka bir molekül haline dönüşmesine sebep olan izomerizasyona yol açan bir dizi eylem başlatır. İnsan retinasındaki cone fotoreseptörleri rengin algılanmasından sorumludur ve hassas oldukları ışık dalga boylarına göre sınıflandırılmışlardır; uzun (L), orta (M) veya kısa (S). Cone fotoreseptör duyarlılığı, belirli bir dalga boyu ışığını emme olasılığı ile belirlenir. Örneğin, bir S cone’u muhtemelen bir L cone’undan daha fazla mavi ışığı emme olasılığına sahiptir.

Işığın iki temel fiziksel özelliği rengin algılanması sürecine katılır; dalga boyu ve güç. Belli bir kaynaktan çıkan görünür spektrumda (yaklaşık 380 nanometre ila 780 nanometre arasında değişen) her dalga boyundaki ışık gücü bir ışık kaynağının spektral güç dağılımıyla hesaplanır. Güç, her dalga boyundaki ışığın birim zamanda belirli bir yere ulaştığı miktar ölçüsüdür. Bununla birlikte, fotoreseptörler açısından, dalga boyu ve ışık seviyeleri değiştirilebilir. Başka bir deyişle, bireysel fotoreseptörler dalga boyuna “kör”dür ve izomerizasyonda emilen fotonun dalga boyu ne olursa olsun aynıdır. Çünkü bir fotoreseptör foton sayar ve ortaya çıkan izomerizasyon sayısı, fotonun emilme olasılığı (ışık dalgaboyu), foto reseptörüne ulaşan foton sayısı (ışık miktarı), foton oranındaki değişime bağlı olarak değişir. Fotoreseptör tarafından emilim, dalga boyundaki veya ışık miktarındaki değişimlerden kaynaklanabilir.

Bu nedenle, herhangi bir fiziksel dalga boyuna renk tayin etmek hatalı olur çünkü bu gördüğümüz renklerin belirli bir dalga boyunun özellikleri olduğunu ima eder. Rensselaer Politeknik Enstitüsü Aydınlatma Araştırmaları Merkezi (LRC) profesörü ve renk görüş uzmanı Mark Rea, “Renk, hayal gücümüzün pigmentidir” diye durumu açıklar.

Bir foton, fotoreseptörü tarafından emildikten sonra retinada işlem yapılır ve izomerizasyondan kaynaklanan nörokimyasal sinyaller, retina bipolar hücrelerindeki 3 farklı sinir kanalında birleştirilir. Bu kanallardan biri (L artı M cone tepkileri) renksizdir. Diğer ikisi renk rakibinin renk kanallarıdır; maviye karşı sarı veya b-y (S cone – [L artı M] cone tepkileri); ve kırmızıya karşı yeşil veya r-g (L eksi M cone tepkileri). Aydınlık ve karanlıktaki değişimlere tepki veren renksiz kanal, aynı zamanda bir parlaklık kanalı olarak da adlandırılır.

Kromatik kanallar spektral olarak rakiptir, yani bir rengin tepkileri diğer rengin tepkisinden çıkarılır. Karşıt renklerin hiçbiri asla birlikte algılanmaz -yani biz yeşilimsi-kırmızı veya sarımsı-mavi diye bir renk algılayamayız. L cone ve M cone girdileri eşit olduğunda “beyaz” görürüz ve bipolar nöronlar tarafından hiçbir renk tonu bilgisi oluşturulmaz. L cone ve M konudan net-toplam sinyali pozitif olduğunda, bipolar nöron kırmızı sinyal verir; net-toplam sinyal negatif olduğunda, bipolar nöron yeşil sinyalleri verir. Bu spektral rakip bilgileri ganglion hücre katmanına geçirilir ve daha sonra işleme tabi tutulması için beyne iletilir.

Renkli ışığın görsel olmayan etkileri
Renk, görsel bir algıdır ve fiziksel bir mülk değildir. Renkli ışığın görünmez etkileri üzerine bir tartışma size mantıksız gelebilir. Bununla birlikte, renkli ışığın görünmez olmayan etkileri, yine de, dar bantlı ışık uyaranlarının, beynin sinir kanallarında görmeden bağımsız yanıtları uyandıran retina üzerindeki etkisi olarak tanımlanabilir. Işık üzerinde en çok çalışılan görsel olmayan yanıtlardan biri sirkadiyen sistemidir. Retina üzerindeki 24 saatlik açık-koyu renk desenleri vücudumuzun biyolojik saatinin zamanlamasını kontrol eder, bu da gündüz uyanık olduğumuzda ve gece uyurken sirkadiyen ritmimizi üretir ve düzenler. Harici ipuçlarının olmaması durumunda sirkadiyen ritmimiz yaklaşık 24.2 saatlik yani günden biraz uzun bir döngüde çalışır. Biyolojik saatimizi sıfırlamak ve bizi belirli bir saat dilimi ile senkronize etmek veya tutmak için sabah ışığını her gün almamız gerekir.

Faydayı artırabilmek için araştırmacılar genellikle sirkadiyen etkili ışığın sabahları akşama göre daha çok alınmasını önerirler. Bunun nedeni, aynı ışık uyaranına benzer şekilde cevap veren görsel sistemin aksine, belirli bir ışık uyaranı günün farklı zamanlarında uygulandığında sirkadiyen ritimlerimiz üzerinde farklı etkilere sahip olacak olmasıdır. Örneğin, sabah ışığı sirkadiyen sistemin döngüsünü ilerletebilir ve daha erken uyku ve uyanma sürelerine neden olabilir. Öte yandan, ışığın akşam deneyimlenmesi ise sirkadiyen ritmi erteleyebilir ve daha geç uyku ve uyanma zamanlarına neden olabilir. Saatinin 24.2 saatlik bir döngüde çalıştığı göz önüne alındığında, günlük saatin ilerlemesi gerekir; bu nedenle sabah ışığı bizim için önemlidir.

Tunable white (Ayarlanabilir beyaz) aydınlatma sistemleri daha yaygın hale geldikçe, tavsiye edilen genellikle gün içinde 5000K ila 6500K renk sıcaklıklarının kullanımı ve akşamları 2700K veya daha düşük renk sıcaklıklarının kullanımı şeklindedir. Bu öneriler iyi bir başlangıç ​​olabilecekken şuna dikkat etmelidir; çok renkli ışıkla ilgili olarak spektrumun 6500K’dan 2700K’ya değiştirilmesi sirkadiyen etkinliği artırır ancak düşük miktarda. Sirkadiyen sistemi etkinleştirmek için gereken minimum ışık miktarını belirlemek de önemlidir. Genel olarak sirkadiyen sistem görsel sisteme kıyasla ışığa karşı daha az duyarlıdır. LRC, saha çalışmalarımızın birçoğunda yapılı çevredeki ışık seviyelerinin sirkadiyen sistemin aktivasyonu için gereken eşikte veya altında olduğunu göstermiştir. Buradan sağlık ile ilgili iki sonuca ulaşılabilir: Birincisi, insanlar sirkadiyen ritme etkileyecek miktarda sabah ışığı almıyor olabilirler. İkincisi ise, gün boyunca sirkadiyen etkili ışığın düşük seviyelerde kalması sebebiyle, gece herhangi bir ışığa kalmanın etkisinin – parlak, kendi kendine aydınlanan ekranlarımız da dahil – artması ile sonuçlanabilir.

Işık seviyesi ve spektrumlarını düşünürken beyaz ışığın ötesini düşünün. Örneğin, kişinin korneasında 30 lux doymuş mavi ışık (tepe dalga boyu = 470 nanometre) sağlayan masaüstü aydınlatma kullanmayı seçerseniz, sirkadiyen sistem üzerindeki etkisi, ya 400 lux bir 6500K kaynak vermeye benzer ya da korneada 2700K’lık bir kaynaktan 550 lükse. Bu nedenle daha mavimsi beyaz bir ışık sunmak için spektrumun ayarlanması enerji açısından verimli olurken, doymuş mavi renkli ışığın kullanılması, sirkadiyen ritmde aynı uyarım düzeyini sunabilmek için 10 kattan daha etkili olur.

Işığın daha az anlaşılan ama daha az önemli olmayan görünmez etkisi, aslında uyanıklığa etkisidir. Bu bağlamda, yüksek çevresel farkındalığa sahip olma olarak adlandırabileceğimiz dikkat, sirkadiyen zamanlama sistemi (sirkadyal süreç) ile uyanık kalma süresi (homeostatik bir süreç) arasındaki etkileşimle düzenlenir. Sirkadiyen süreç belirttiğimiz gibi retina üzerine gelen 24 saat açık-koyu desenlerle günlük olarak çevre ile senkronize edilen endojen sirkadyum pacemaker tarafından düzenlenir. Günük ritmde sirkadiyen süreç gün boyunca uyanıklığı artırır ve geceleri azaltır. Öte yandan homeostatik süreç uyanık saatlerin sayısı arttıkça uyku basıncını biriktirir.

Bugüne kadar yapılan çoğu çalışmada, ışığın uyarı etkileri sadece geceleri ve karanlık koşullar altında üretilen bir hormon olan melatonini bastırma yetenekleriyle bağlantılıydı. Artık kabul edildiği gibi melatonin bastırması ile ölçülen sirkadiyen sistem kısa dalga boyundaki “mavi” ışığa karşı maksimum duyarlı iken uzun dalga boyundaki “kırmızı” ışığa duyarlı değil. Başka bir deyişle ışık melatonini bastırır ve beyni dikkatli olması gereken gündüzün devam ettiğine inandırır. Bununla birlikte LRC tarafından yapılan son araştırmalar, karanlığa kıyasla, hem kısa dalga boyuna (doymuş mavi renkli) hem de uzun dalga boyuna (doymuş kırmızı renkli) sahip ışığa maruz kalmak gece dikkatini artırıyor. Ancak sadece kısa dalga boyları melatonini bastırıyor.

Bu bulgular ışığın geceleri uyanıklığı etkilemesi için melatonin bastırmanın gerekli olmadığını ve işlevsel manyetik rezonans görüntüleme yöntemini kullanarak gündüz ışınlarına maruz kalmanın beyin aktivitesine etkilerini ölçen çalışmalarla uyumlu olduğunu düşündürür. Beyaz polikromatik ve kısa dalga boylu ışığa maruz kalmanın, gündüz melatonin düzeyleri düşük olduğunda, dikkate katkı yaptığı görülmüştür. Bu araştırmayı destekleyen LRC’nin çalışmaları ayrıca, doymuş kırmızı ışığın gündüz boyunca, özellikle de öğlen yemeği sonrası performasın en düşük olduğu anda etkili olduğunu göstermiştir. LRC’de halen devam etmekte olan bir araştırma ise, doymuş kırmızı ışığın beyaz polikromatik ışıkla etkisini araştırıyor. Ayrıca, LRC olarak bizler, doymuş ışık renklerinin bu akut uyarıcı etkileriyle ilişkili beyin mekanizmalarına bakmak için de bir dizi çalışma başlattık.

Doygun renkli ışık nasıl kullanılır
Geçtiğimiz on yılda tunable white (ayarlanabilir beyaz) aydınlatma sistemlerinin giderek yaygınlaşması ile aydınlatma tasarımcıları sadece ışık seviyesi ve spektrum üzerine düşünmeye başladılar. Halbuki sirkadiyen ritme etki etmeyi ve dikkati artıracak başka yöntemler de olduğunu unuttular. Peki tavana monte edilmiş tunable white aydınlatma sistemlerinin ötesinde nasıl düşünmeye başlayabiliriz?

Başlamak için iyi bir yer öncelikle bir adım geri atmak ve mekanı farklı katmandaki ışıklar ile doldurmak olabilir. Bu sadece enerji verimliliği ve görsel performans için değil, aynı zamanda bu katmanlar dikkate de etki edebilir. Ve burada sirkadiyen ritmi uyaranın kornea’daki ışık olduğu hatırlanarak sadece yatay aydınlatmanın (çalışma alanındaki ışık) değil dikey aydınlığın da (korneada ışık) dikkate alınması önemlidir. Gözü uyarmak bir pencerenin yanına oturmak veya masaüstüne monte edilmiş kendinden aydınlatmalı LED ışık panelleri kurmak kadar basit olabilir. Ancak ışık tavandan gelmek zorunda değildir. Tavan aydınlatma armatürlerini kullanmayı seçerseniz, ışığın dağılımının, yatay ve dikey aydınlatmaların oranının en az 7:10 olacağından emin olun.
Örneğin, dikkati yukarıda tutmak ve sirkadiyen ritmini düzenlemek için, günün erken saatlerinde göz seviyesinde doymuş mavi (470 nanometre) bir ışık yayan bir LED paneli kullanılırken, Öte yandan, öğle sonrası için bir fincan kahve gibi etki edecek bir doymuş kırmızı (640 nanometre) LED paneli kullanılabilir. Veya eğer bu özel tasarım, pratik ya da uygulanabilir değil gibi görünüyorsa basit bir kırmızı veya mavi ışık kutusu takılabilir. Başka bir seçenek ise, alanın bir kısmına kullanıcıların sabah saatlerinde sınırlı dozda alacağı “hafif bir vaha” alanır kurmak olacaktır.

Aynı zamanda zamanlama ve süre de burada önem arz ediyor. Sirkadiyen etkili aydınlatma tasarımı tartışmaları bazen bu faktörleri göz ardı edebilmekte, hatta bir o kadar önemli olan kişinin bu tip ışıklara maruz kalma geçmişi ile de bağ kurmamaktadır.

Sonuç olarak, ayarlanabilir aydınlatma sistemleri, kullanıcılar için estetik açıdan hoş bir çevre yaratan dinamik bir aydınlatma çözümü sunarken sirkadiyen etkili aydınlatma söz konusu olduğunda, kornea düzleminde göze ulaşan doymuş renkli ışık katmanları, tavandan gelen beyaz ışığa göre çok daha etkili olacaktır. Bu da daha büyük enerji tasarruflu sağlayan, rahat, düşük maliyetli ve estetik açıdan hoş tasarımlı bir çözüm olabilir. Bu yüzden bir sonraki tasarımınızda hayal gücünüzün pigmentini kullanın ve renkli ışığı düşünün.

Haber kaynağı: http://www.archlighting.com/technology/rethinking-exposure-to-saturated-colored-light_o

Website | + posts

pldturkiye.com, 2005 yılında yayın hayatına başlayan PLD Türkiye dergisinin resmi sitesidir. Amacı mimari aydınlatma tasarımı kültürünün gelişmesi için ışıkla ilgili tüm haber, proje, etkinlik, iş olanağı, ürün ve firmalara yer vermektir. 2018 yılı itibariyle, PLD Türkiye dergisi basılı olarak yayınlanmamaktadır.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *