Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-7151
Main Title: Nicht-visuelle Beleuchtung: Reichen integrale Messgrößen aus?
Author(s): Broszio, Kai
Niedling, Mathias
Knoop, Martine
Völker, Stephan
Type: Conference Object
Language Code: de
Abstract: Nicht-visuelle Effekte von Licht und deren Anwendung z. B. im Rahmen von Human Centric Lighting werden in der Lichttechnik zunehmend wichtig. Bereits seit langem bestehen Hinweise auf die Beeinflussbarkeit des circadianen Rhythmus durch Licht. Aber erst seit Entdeckung der retinalen photosensitiven Ganglienzellen (ipRGC) wurde es möglich, ihre Empfindlichkeitsfunktion und ihren Einfluss auf die Melatoninunterdrückung gezielter zu untersuchen. Während Licht mit Blauanteil am Abend zu zeitweisen Verschiebungen des circadianen Rhythmus führen kann, beeinflusst dieses kurzwellige Licht während des Tages die Aufmerksamkeit positiv. Dabei sind die Angaben zur verwendeten Lichtquelle, oft ist nur die ähnlichste Farbtemperatur gegeben, und der durch sie hervorgerufenen Beleuchtungsstärke am Auge meist unzureichend. Darüber hinaus ist bekannt, dass nur ein kleiner Teil der retinalen Ganglienzellen photosensitiv ist. Weiterhin wird angenommen, dass sich diese vor allem in der unteren Hälfte der Netzhaut befinden und auch dort ungleichmäßig verteilt sind. Eine höhere Dichte bzw. Empfindlichkeit wird in der unteren und der Nase zugewandten Seite vermutet. Bisherige Empfehlungen gehen dahin, möglichst große beleuchtete Flächen für nicht-visuell wirksame Beleuchtung zu nutzen. Vor diesem Hintergrund ist es fraglich, ob die Beleuchtungsstärke bzw. die melanopische Bestrahlungsstärke am Auge, unter Einbeziehung des Strahlungsflusses aus dem gesamten Gesichtsfeld, die richtige Messgröße in diesem Zusammenhang ist. In dieser Untersuchung soll, mittels unterschiedlicher Lichtszenen der gleichen Beleuchtungsstärke am Auge, die Größenordnung des effektiven Strahlungsflusses zur Stimulierung der ipRGC gemessen werden. Unter Berücksichtigung der vermuteten Verteilung der ipRGC wird der Strahlungsfluss für diese Raumwinkel bestimmt (effektive Strahldichte). Dafür steht ein komplett hinterleuchteter Versuchsraum zur Verfügung, der es erlaubt, spezifische Leuchtdichten und Farbtemperaturen für separate Felder der Wände und Decken einzustellen. So ist es möglich, verschiedene Leuchtdichte- und Farbtemperaturverteilungen mit der gleichen Beleuchtungsstärke am Auge einzustellen. Die räumliche Verteilung der Strahldichte wird mit Hilfe einer Leuchtdichtekamera aufgenommen und mit V(λ) und der spektralen Empfindlichkeitsfunktion von Melanopsin gewichtet. Die Ergebnisse werden mit typischen Büroszenen verglichen, um die Plausibilität der künstlichen Lichtszenen zu überprüfen. Dieses Vorgehen soll zeigen, ob es im Fall von auf ipRGC basierenden nicht-visuellen Effekten ausreicht, die Beleuchtungsstärke und melanopische Bestrahlungsstärke des gesamten Gesichtsfeldes als Vergleichsgröße für Beleuchtungsbedingungen zu nutzen. Erwartet wird, dass es für die Effektivität von nicht-visueller Beleuchtung entscheidend ist, die räumliche Verteilung zu berücksichtigen. Angepasste Positionierung von Lichtquellen nicht-visueller Beleuchtungsanlagen führt zu einer Steigerung der Energieeffizienz.
In lighting technology, non-visual effects of light and its application, for example as Human Centric Lighting, are becoming increasingly important. Beyond doubt, light influences humans and in 2001 an important part of this system was found, the intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells (ipRGC). Exposure to light with a strong short wavelength component can temporarily interfere the circadian rhythms of humans if applied in the evening. During daytime light with a strong bluish component is reported to increase alertness. The details of the lighting conditions causing these effects, usual illuminance at the eye and CCT of the light source, are mostly insufficient described. Moreover, it is known that the intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells (ipRGCs) are not evenly distributed throughout the human retinal. Their density, respectively their sensitivity, is higher in the lower part of the retina with a maximum at the nasal part. Current recommendations suggest utilizing large illuminated surfaces to support non-visual effects. Considering this, it is questionable if integrally measured values of the full visual field are adequate parameters in terms of comparability. With this study the range of the, spatially resolved, effective radiant flux stimulating the ipRGCs for different distribution of the incident light under a constant (full visual field) illuminance level at the eye will be measured. Taking in account the literature-derived estimated distribution of the ipRGCs areas of importance and their corresponding solid angle are investigated. A complete backlit test room, which allows setting specific luminance and correlated color temperature for arbitrary fields of walls and ceiling, is used. In this test room, it is possible to adjust different luminance and CCT distributions to the identical illuminance at the eye. The spatially resolved radiant flux of the incident light is derived from the luminance distribution measured by a luminance and color measuring video photometer (LMK). The LMK is equipped with filters for V(λ) and the spectral sensitivity response function for melanopsin. Lighting conditions of typical office scenes will be compared to the results measured in the backlit room to evaluate the plausibility of the artificial lighting scenes. The analysis will show if, in case of studying ipRGC-based non-visual aspects, the full visual field measured illuminance and melanopic irradiance are appropriate for the accurate comparison of lighting conditions. Consideration of the incident light and its spatial distribution is expected to be crucial. Adapted positioning of light sources will result in an increased energy efficiency of non-visual lighting installations.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de//handle/11303/7988
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-7151
Issue Date: 9-Sep-2017
Date Available: 3-Jul-2018
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): nicht-visuelle Effekte
räumlich aufgelöste Messung
Lichteinfallsrichtung
ipRGC
Bürobeleuchtung
non-image-forming effects
spatially resolved measurements
light incidence
intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells
office lighting
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Proceedings Title: Lux junior 2017 : 13. Forum für den lichttechnischen Nachwuchs, 8. bis 10. September 2017, Dörnfeld/Ilm
Publisher: LiTG, Deutsche Lichttechnische Gesellschaft e.V. - Illmenau : Technische Universität
Publisher Place: Ilmenau
ISBN: 978-3-927787-56-8
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