Dagsljus är avgörande för vår hälsa och välbefinnande. Trots detta tillbringar vi över 90% av tiden inomhus, vilket innebär att vår primära ljuskälla är elektriskt ljus. Nackdelen är att elektriskt ljus ofta inte har samma fördelaktiga effekter för oss som solljuset. I den idealiska världen bör all elektrisk belysning därför närma sig solens rytm och egenskaper så mycket som möjligt. Med Melanopisk EDI är det möjligt att jämföra det elektriska ljuset med dagsljusets effekter på människor. Men hur fungerar det i praktiken?
Melanopisk EDI (Melanopic Equivalent Daylight Illuminance) är ett sätt att förklara hur mycket en ljuskälla påverkar människors dygnsrytm. Genom att ta hänsyn till att allt ljus inte bara påverkar oss visuellt, utan även icke-visuellt och har en inverkan på vårt biologiska system, har forskare verkligen betonat vikten av detta. I början av 2000-talet upptäckte de en hittills okänd funktion hos ögat: det kunde avkoda dagsljus på ett sätt som gör att kroppen kan förstå tidpunkten på dygnet.
Det synliga och icke-visuella synet
Våra ögon har två viktiga förmågor - en fotopisk syn och en melanopisk syn. Fotopisk syn är det som de flesta känner som "synskärpan". Det är vår bildskapande syn, som kan se färger, former och rörelser, vilket gör oss kapabla att se världen omkring oss. Å andra sidan kan den melanopiska synen inte se former och färger, faktiskt kan den inte 'se' på ett klassiskt sätt. Den är främst utvecklad för att reagera på dagsljus och skicka signaler till vår hjärna om när det är dag och natt. Vår melanopiska syn är alltså en central aktör i vår dygnsrytmreglering, och det är utifrån detta som vi kan prata om ljusets melanopiska styrka.
Ljusets effekt på melanopsin
Några år sedan publicerade en grupp forskare en omfattande konsensuspublikation där de presenterade rekommendationer för melanopisk EDI vid olika tidpunkter på dygnet. Rekommendationerna betonade vikten av att människor får en hög nivå av melanopisk EDI under dagen och låg till ingen melanopisk EDI på natten. Trots detta finns det för närvarande inga krav på melanopisk EDI, vilket innebär att det är upp till varje tillverkare att välja om de vill rapportera om den melanopiska effekten av deras ljus. Det finns heller inga obligatoriska krav på ljusdesigners och planerare att designa efter specifika nivåer av melanopisk EDI, trots att kunskapen om dess betydelse och vikt ökar dag för dag. Om vi vill veta om det ljus vi befinner oss i stödjer vår dygnsrytm är det möjligt att mäta eller beräkna den melanopiska styrkan, och om man väljer att beräkna den är det klokt att titta närmare på melanopisk DER.
Vad betyder melanopisk DER?
Melanopisk DER eller MDER (Melanopic Daylight Efficacy Ratio) ger en indikation om hur mycket elektriskt ljus påverkar människors dygnsrytm jämfört med naturligt dagsljus. Med andra ord används MDER för att beräkna en ljuskällas melanopiska styrka och kvantifiera ljusets effekt på dygnsrytmen. Det kan sammanfattas på följande sätt:
MDER är en viktig faktor som visar hur effektivt en elektrisk ljuskälla påverkar vår dygnsrytm jämfört med dagsljus. Vårt melanopiska syn spelar en central roll i detta sammanhang, och det är tydligt att vår melanopiska syn och fotopiska syn reagerar olika på ljus. Medan det fotopiska synet främst reagerar på gröna eller gröngula våglängder, är det det blåa ljuset som har den starkaste påverkan på vår dygnsrytmreglering enligt det melanopiska synet. Trots att den blåa färgen inte nödvändigtvis uppfattas tydligt av ögat, är det just detta blåa ljus som spelar en avgörande roll i att synkronisera vår kropp med naturens naturliga rytmer.
Ju högre MDER-värdet är för en ljuskälla, desto kraftfullare blir effekten på vår dygnsrytm, eftersom en hög MDER indikerar en hög koncentration av blåljus. När vi exponeras för elektriskt ljus med hög MDER, kommer vi känna oss mer alerta och produktiva eftersom det stimulerar melanopsinet i ögat på samma sätt som naturligt dagsljus från solen. Dagsljuset utgör grundstenen för vår dygnsrytm, och det är dess egenskaper som utgör referensramen för MDER-värdet.
Betydelsen av naturligt ljus och CIE D65-standarden
Dagsljuset varierar kraftigt beroende på om det är en klar solig dag eller en regnig dag, och naturligtvis även vilken tid på dagen eller året det är. För att säkerställa att den melanopiska styrkan hos det elektriska ljuset beräknas jämnt för alla, finns det en specifik standard för dagsljus. Därför har CIE D65 valts som den allmänna referensen för dagsljus, vilket i praktiken är en version av dagsljus med en färgtemperatur på 6500K. Då detta är referensen har dagsljuset också en MDER på 1. Om MDER för en ljuskälla är lägre än 1 betyder det att ljusets melanopiska effektivitet är lägre än den för naturligt ljus. Med andra ord påverkar det dygnsrytmen mindre än dagsljuset gör vid samma ljusstyrka. Om MDER däremot är högre än 1 innebär det att den melanopiska effektiviteten är högre än den för naturligt ljus.
Hur kan man mäta ljusets melanopiska effekt?
Det finns flera olika sätt att mäta en ljuskälles melanopiska effekt, beroende på vilken utrustning som är tillgänglig.
- Först och främst kan MEDI mätas direkt genom att använda en modern spektrometer, där man enkelt utför en vanlig mätning med spektrometern och läser av det uppmätta MEDI-värdet direkt på spektrometern. Om man inte har en spektrometer med den funktionen inbyggd, kan man använda sig av följande alternativ.
- Dessutom kan man mäta en ljuskällas MEDI genom att använda ett spektrometer (utan MEDI-funktion) och den beräkningsverktyget CIE S026 toolbox. CIE S026 toolbox är fritt tillgängligt från International Commission on Illumination (CIE) och underlättar beräkningar och konverteringar relaterade till ljusets icke-visuella egenskaper. Med denna verktygslåda kan man således mäta och kvantifiera ljusets spektrala påverkan på människors fysiologi och beteende.
- Som ett tredje alternativ kan MEDI mätas genom en vanlig luxmätning och ljuskällans MDER. När du har kunskap om en ljuskällas MDER kan du enkelt beräkna ljuslösningens MEDI, vilket säkerställer att ljuslösningen uppfyller både fotopiska och melanopiska ljusbehov. För att beräkna MEDI på detta sätt multipliceras ljuskällans fotopiska lux (E) med den melanopiska effektiviteten (MDER) och formeln ser då ut som följer: MEDI = E x MDER.
När man ska mäta MEDI är det avgörande att ta hänsyn till var och hur man mäter. En grundregel är att se till att mätningen görs vertikalt och i ögonhöjd för att få den mest exakta resultatet. Dessutom är det vanligt att utföra mätningar av MEDI i den relevanta höjden, beroende på om man vanligtvis sitter eller står i den undersökta positionen. Det innebär alltså att man bör mäta MEDI i vertikal sittande ögonhöjd och/eller vertikal stående ögonhöjd, vilket kan vara vid cirka 1,20 och 1,70 meters höjd.
Så fungerar det melanopiska synet
När ljus tränger in i våra ögon, aktiverar de blåaktiga våglängderna i ljuset ett ljuskänsligt protein som heter melanopsin*, vilket skickar signaler till vår hjärna om att det är dag och att vi bör vara aktiva. Evolutionärt har ögat utvecklats för att använda de blåaktiga våglängderna i dagsljuset för att informera kroppen om tidpunkten för dag och natt. På detta sätt kan vår dygnsrytm synkroniseras med naturens naturliga cykler mellan dag och natt. När kvällen närmar sig och natten kommer, har det alltid varit mörkt från naturens sida. Under den mörka delen av dygnet producerar kroppen hormonet melatonin, även känt som "mörkerhormonet". Melatonin är inte direkt kopplat till sömn. Även om många tar melatonintabletter för att hjälpa till att sova, finns det faktiskt inga vetenskapliga bevis för att det förbättrar sömnen. Däremot är det melatonin som kroppen naturligt producerar på natten som bidrar till många viktiga återhämtningsprocesser som sker i vår kropp medan vi sover.
Om man exponerar sig för ljus på natten, minskar produktionen av melatonin snabbt. Det beror på att ljuset aktiverar melanopsinet i ögat, vilket hämmar produktionen av melatonin. Ljus på natten påverkar alltså kroppens återhämtning och avgiftning negativt. Biologiskt sett kan vår kropp inte riktigt förstå att det är mycket ljus när det är natt, och därför skapar ljus på natten problem för de viktiga processerna i kroppen. Det intressanta är att ju mer ljus vi får på dagen och ju mer vi respekterar mörkret på natten (och ju mer vi håller fast vid denna rytm dag för dag), desto kraftigare produceras vanligtvis melatonin. Det främjar vår förmåga att återhämta oss och stärker vår dygnsrytm.
Precis som luft och vatten är ljus en helt grundläggande del av vår biologiska sammansättning, vilket vår inomhusbelysning också bör ta hänsyn till - och här kommer melanopisk EDI in i bilden, eftersom det hjälper oss att hålla koll på det.
* Proteinet melanopsin har gett namn åt det melanopiska synet och de melanopiska måttenheterna och värdena.