Significado biológico de la luz
A lo largo de la evolución humana, la genética del ser humano se ha ido adaptando a las circunstancias astronómicas y los procesos interiores se han definido en función del ciclo de día y noche. En consecuencia, de noche el ser humano está cansado y poco preparado para rendir y el cuerpo se prepara para el sueño que permitirá su recuperación. Al despertarse por la mañana, la capacidad de rendimiento aumenta fuertemente y alcanza su máximo entre las 10 y las 12 horas. El principio de la tarde está marcado por una bajada del rendimiento que se ve sustituida, hacia el final de la tarde, por un segundo repunte de energía. Por la noche, el cuerpo vuelve a entrar en reposo y se prepara de nuevo para la fase de sueño.
Sin embargo, el «reloj interno» de las personas no sigue exactamente la duración del respectivo ciclo de día y noche, sino que necesita sincronizarse continuamente con el entorno. Los motivos son, entre otros, las diferentes condiciones genéticas de los individuos (cada persona tiene su propio «reloj interno») y la duración variable del día y la noche a lo largo de las estaciones. Estos procesos son controlados por la percepción no visual de la luz y se estudian en la cronobiología; en este caso, se habla del efecto melanópico de la luz.
No fue hasta el año 2002 que se descubrieron, además de los conocidos fotorreceptores (conos para la visión cromática, bastones para la visión crepuscular), unas células ganglionares fotosensibles en la retina humana. Estas sirven para la percepción no visual, poseen una elevada sensibilidad frente a la luz azul y controlan, por ejemplo, el reflejo pupilar. En el hipotálamo del cerebro, los estímulos luminosos registrados se utilizan para regular el «reloj interno». Así, la percepción no visual de la luz inhibe la segregación de la hormona melatonina, que se encarga normalmente de que la persona sienta cansancio e inicia las fases de sueño. Se supone que la elevada sensibilidad al azul en este proceso expresa una orientación pronunciada a la luz natural. Una exposición insuficiente a este tipo de luz durante el día interfiere con la sincronización hormonal del «reloj interno» y puede causar trastornos del sueño, una disminución de la capacidad de rendimiento y cambios de humor. Este fenómeno se produce en mayor medida durante el invierno en las latitudes medias y septentrionales y puede llevar incluso a estados depresivos.
Este problema se puede combatir con una iluminación circadiana adaptada a las necesidades del «reloj interno». En este caso, los objetivos son fomentar el bienestar y acercarse al máximo a la simulación óptima de las condiciones naturales de la luz diurna. Para este fin, en las fases con una mayor disposición de rendimiento se utiliza una luz con un componente de azul muy eficaz desde el punto de vista cronobiológico; en las fases de recuperación, a última hora de la tarde, la disposición a la actividad se va reduciendo por la disminución del componente de azul y el aumento relativo del componente de rojo, que favorece la iniciación de la fase de sueño. En la práctica, este tipo de iluminación se suele realizar con la ayuda de luminarias con una temperatura de color variable.
El espectro de la luz natural · Longitud de onda [ nm ]
Para muchos seres vivos, la percepción sensorial de la luz representa la función sensorial esencial. El ser humano no representa ninguna excepción; es, literalmente, un «ser visual». El sistema visual humano está muy desarrollado y se considera un órgano sensorial primario. Para la práctica totalidad de las actividades, el ser humano necesita una cantidad suficiente de luz. Si no la hay, se anula la percepción sensorial primaria y nos resulta difícil orientarnos, movernos y trabajar. Por este motivo, el rendimiento esencial del ser humano dependió durante muchos milenios de la luz natural. Solo con la invención de las fuentes de luz artificiales (tea, antorcha, lámpara de aceite) aumentó también el rendimiento de las personas, ya que podía aprovechar también las horas oscuras durante el crepúsculo y la noche. Esto permitió al ser humano conseguir enormes avances en la cultura, la ciencia y la tecnología.
Una de las funciones centrales de la iluminación con luz artificial consiste en crear y fomentar unas condiciones de luz óptimas. Por lo tanto, se trata de definir una tarea visual partiendo de las capacidades del sistema visual humano y solucionarla de manera óptima con los medios que ofrece la luminotecnia. Sin embargo, además de la mera tarea visual también se deben considerar aspectos como el confort y el bienestar. Por ejemplo, hay que tener en cuenta la capacidad de adaptación del ojo. Esto se puede hacer, por ejemplo, creando unas condiciones de contraste constantes en la situación de iluminación. Las características de la luz artificial también juegan un papel importante. Por citar un ejemplo: si la tarea visual está ligada a la evaluación de colores, la composición espectral de la luz artificial debe corresponder en la medida de lo posible a la de la luz solar. Asimismo, la composición de la luz influye directamente en el reloj biológico de las personas y, por ende, en su capacidad de rendimiento y bienestar.