Cet article aborde les avantages et les bénéfices de l'éclairage centré sur l'humain, qui permet d'ajuster l'intensité et la température de couleur de la source lumineuse pour améliorer la santé. Ce système est supérieur aux luminaires à température de couleur fixe, car il s'adapte mieux à l'horloge interne humaine, appelée « rythme circadien ». Ce rythme est responsable de la production d'hormones responsables de la vigilance, comme la dopamine, ou du sommeil, comme la mélatonine.
Il y a quelques siècles, les humains passaient la majeure partie de leur temps éveillé à l'extérieur, où les variations de température de couleur du Soleil le jour et de la Lune la nuit étaient en harmonie avec leur horloge biologique. Aujourd'hui, ils passent la majeure partie de leur temps éveillé au bureau ou à la maison, où la température de couleur des luminaires est fixe. Or, celle-ci n'est pas en phase avec l'horloge biologique et peut perturber le rythme circadien. Par exemple, une lumière bleue d'environ 10 000 K inhibe la mélatonine et stimule la dopamine. Par conséquent, un bureau équipé de luminaires à température de couleur élevée est utile tôt le matin, en début de journée, pour rester alerte et prêt à travailler. Cependant, ce même luminaire peut provoquer des insomnies s'il est utilisé la nuit. Les trois illustrations ci-dessous illustrent différentes températures de couleur et leurs effets sur l'humeur et la productivité.
Figure 1 : Une lumière vive de plus de 5 300 K utilisée dans les bureaux induit une vigilance.
Figure 2 : La température de couleur de gamme moyenne convient aux magasins et aux restaurants pour son effet confortable
Figure 3 : Une température de couleur basse, inférieure à 3 000 K, crée une ambiance propice à la détente et au sommeil
Un luminaire capable de varier l'intensité et d'ajuster la température de couleur peut donc améliorer les conditions de vie des personnes et être en phase avec leur horloge interne. C'est l'idée fondamentale de l'éclairage centré sur l'humain (HCL).
Si l’on examine la variation de la température de couleur du Soleil au cours de la journée et la température de couleur de la Lune, on observe ce qui suit :
- Tôt le matin : faible niveau de lumière, faible température de couleur
- Midi : Niveau de lumière élevé, température de couleur élevée
- Soir : Faible niveau de lumière, faible température de couleur
- Nuit (clair de lune) : Niveau de lumière très faible, température de couleur moyenne.
Par conséquent, en suivant le même schéma pour une source lumineuse réglable, en termes de niveau d'éclairage et de température de couleur, la source lumineuse artificielle sera en phase avec le cycle circadien. Cela pourrait améliorer, voire corriger, les rythmes de l'horloge biologique chez l'humain.
L'éclairage centré sur l'humain a été utilisé dans différents environnements tels que les écoles, les entreprises, les usines, etc. pour améliorer la productivité et l'humeur, comme le montrent les exemples suivants :
- Dans une école, en début de journée, la température de couleur a été réglée à 12 000 K pendant une demi-heure pour interrompre le cycle de sommeil. Ensuite, elle a été ramenée entre 5 000 et 6 500 K, ce qui est idéal pour étudier. Pendant les pauses et les examens, elle a été portée à 2 700 K pour un effet relaxant. Le contrôle de la température de couleur et de l'intensité lumineuse en harmonie avec le rythme circadien a amélioré la productivité des élèves.
- Dans une entreprise manufacturière, où les employés devaient inspecter les défauts des pièces, la température de couleur a été réglée à 5 000 K, ce qui a amélioré la netteté visuelle. Cela a permis aux employés de mieux identifier les défauts, de réduire la fatigue en fin de journée et de mieux dormir la nuit. Des températures de couleur plus élevées réduisent la taille de la pupille et améliorent la netteté visuelle. Le rapport scotopique/photonique de la lampe est lié à sa distribution spectrale : plus le rapport s/p est élevé, plus la proportion de lumière bleue est importante et la taille de la pupille est réduite, ce qui améliore la netteté visuelle. L'éclairage centré sur l'humain a permis d'accroître la productivité de l'entreprise.
- Dans un hôpital où l'HCL était utilisé, l'utilisation de températures de couleur plus basses a produit un environnement plus relaxant et a permis aux patients de guérir plus rapidement.
Les photos de la page suivante montrent la salle d'attente et la chambre d'un patient d'un hôpital, où un aménagement coloré a eu un impact positif sur le bien-être des patients. L'intégration d'éléments de la vie sauvage, comme l'image d'un oiseau en vol, a créé un environnement plus naturel et accéléré le processus de guérison en milieu hospitalier. Le bien-être émotionnel jouant un rôle important dans le bien-être physique, l'intégration de HCL dans les hôpitaux est parfaitement justifiée.
Figure 4 : Éclairage centré sur l'humain dans les hôpitaux, comme illustré dans la salle d'attente (à gauche) et la chambre du patient (à droite)
Des recherches plus poussées évaluent l'intérêt d'un éclairage centré sur l'humain. Des changements physiques, mentaux et biologiques pourraient être corrélés à des conditions d'éclairage spécifiques. Comme mentionné dans les exemples précédents, les deux principales applications de l'éclairage centré sur l'humain sont : a) un éclairage efficace peut améliorer les performances cognitives ; et b) un éclairage efficace peut créer un environnement stimulant et apaisant. Une meilleure productivité au travail, un sommeil plus profond, une meilleure humeur et une guérison plus rapide des maladies et affections cutanées sont autant de facteurs qui peuvent être corrélés à l'éclairage centré sur l'humain.
L'éclairage centré sur l'humain s'inscrit dans une avancée technologique plus vaste appelée détection centrée sur l'humain. L'idée est d'équiper les smartphones de différents types de capteurs, dont certains existent déjà, comme les caméras et les modules GPS, mais d'y ajouter d'autres capteurs tels que des accéléromètres, des dispositifs de surveillance de la santé, des gyroscopes, etc. Ainsi, les utilisateurs peuvent participer à la collecte de données sur eux-mêmes ou sur leur environnement, par exemple, et partager leurs expériences via les réseaux sociaux comme Facebook, YouTube et Twitter. Dans le cadre de HCL, l'éclairage d'un bureau, d'une bibliothèque ou d'un hôpital peut être connecté à un smartphone. L'ensemble peut être connecté au réseau informatique du bâtiment. Les employés peuvent contrôler et accéder aux services du bâtiment via leur smartphone pour allumer la lumière n'importe où, selon leurs besoins. Les luminaires équipés de capteurs peuvent enregistrer l'occupation et d'autres informations telles que la température et l'humidité. Ces informations sont accessibles via leur smartphone. La figure ci-dessous illustre le concept.
Figure 5a : Contrôle de la lumière via un smartphone
Figure 5b : Recherche d'occupation via smart
Vaciller:
Le scintillement se définit par des variations rapides et répétées de la luminosité lumineuse au fil du temps. De nouvelles inquiétudes ont été soulevées concernant le scintillement dans l'industrie des LED et des lampes fluorescentes, susceptible d'induire des risques pour la santé. Le scintillement peut être classé en deux catégories : visible et invisible. Le scintillement visible, compris entre 3 et 70 Hz, peut induire une forme d'épilepsie. Une exposition de quelques secondes à un scintillement visible peut affecter certains patients épileptiques et les déclencher. Normalement, les lampes fluorescentes fonctionnant à des fréquences de 50 à 60 Hz scintillent deux fois plus vite à 100-120 Hz. Cependant, avec le temps, la variation rapide de luminosité n'est pas uniforme dans les deux sens, ce qui produit un scintillement de 50 à 60 Hz, susceptible d'affecter les patients épileptiques. Le scintillement invisible, qui se produit à des fréquences comprises entre 70 et 165 Hz, selon la conception du circuit d'attaque, et une exposition prolongée à ce scintillement peut provoquer une sensation générale de malaise, des maux de tête et une altération de la vision. Les concepteurs de lampes doivent être conscients de ces risques pour la santé et tester leurs lampes afin de détecter tout scintillement visible et invisible. Les appareils de mesure de la fréquence de scintillement lumineux sont très utiles et sont présentés dans cet article.
Allied Scientific Pro a présenté le premier spectromètre pour smartphone capable de mesurer la température de couleur, l'intensité et le spectre lumineux, et de surveiller l'intensité et la température de couleur de sources lumineuses réglables. La mesure des paramètres lumineux va de pair avec le contrôle des paramètres d'une source lumineuse. Connecté à un smartphone, le passeport d'éclairage affiche la température de couleur, l'intensité en Lux, la puissance surfacique (PPFD) et de nombreux autres paramètres utiles pour surveiller les conditions d'éclairage. Veuillez consulter ce site web pour connaître les caractéristiques et les spécifications.
La figure 6 montre une mesure de la température et de l'intensité de couleur par passeport d'éclairage.
Figure 6 : Mesure de la température de couleur et de l'intensité lumineuse relative par le passeport d'éclairage
Outre la mesure de l'intensité et de la température de couleur, les nouveaux modèles de Lighting Passport (Flagship Pro, Standard-Pro, Essence-Pro) qui seront introduits dans un avenir proche peuvent mesurer la température, l'humidité et la fréquence de scintillement de la lumière qui ont été évoquées précédemment.
Références :
- Éclairage centré sur l'humain, Stan Walerczyk, CLEP, LC, directeur, Lighting Wizards
- Une étude évalue la valeur de l'éclairage centré sur l'humain, Caroline Hayes, LED's Magazine, 20 juillet 2015
- Conception d'éclairage : créer une expérience hospitalière moins intimidante, Sjef Cornelissen et Dr Martine Knoop, World Health Design
- Sensation centrée sur l'humain, Philosophical Transaction of Royal Society, 370 ser. A, 2012, pp 176-197, Mani Srivastavay, Tarek Abdelzaherz et Boleslaw Szymanski