Significato biologico della luce
Nel corso dell’evoluzione dell’uomo, la sua genetica si è adattata alle condizioni astronomiche e ha definito i processi interni sulla base del ritmo giorno-notte. Di conseguenza, durante la notte l’uomo è stanco e meno pronto a lavorare e il suo corpo è pronto per il sonno ristoratore. Di mattina, con il risveglio, aumenta di molto la sua capacità di lavorare raggiungendo il picco tra le ore 10 e le ore 12. Il primo pomeriggio è caratterizzato da una crisi energetica, che viene poi seguita sa un secondo aumento dell’efficienza nel tardo pomeriggio. Nelle ore serali, il corpo torna in pausa e si prepara nuovamente al sonno.
L’orologio interno dell’uomo tuttavia non segue con precisione la lunghezza del relativo ritmo giorno-notte, ma deve costantemente sincronizzarsi con l’ambiente. Questa esigenza è legata, tra l’altro, ai diversi fattori genetici dell’uomo (ogni uomo ha un proprio orologio biologico) e alla lunghezza variabile di giorno e notte, nel corso delle stagioni. Questi processi sono controllati da percezioni non visive della luce e sono studiati dalla cronobiologia; in questo caso si parla anche dell’effetto melanopico della luce.
Solo nel 2002 sono stati scoperti, oltre ai noti fotorecettori (coni per la visione a colori, bastoncelli per la visione crepuscolare) anche gangliociti fotosensibili nella retina dell’uomo. Essi servono per la percezione non visiva, mostrano un’elevata sensibilità alla luce blu e controllano ad esempio anche il riflesso pupillare. Nell’ipotalamo del cervello si utilizzano gli stimoli luminosi rilevati per la regolazione dell’orologio interno. In questo modo, la percezione non visiva della luce inibisce la distribuzione dell´ormone melatonina, che di norma rende l´uomo stanco e introduce la fase del sonno. Si ritiene che l’elevata sensibilità al blu del processo esprima un forte orientamento alla luce diurna. Un’esposizione troppo ridotta alla luce corrispondente durante il giorno disturba la sincronizzazione ormonale dell’orologio interno e può comportare disturbi del sonno, ridotta prontezza al lavoro e oscillazioni dell’umore. Questo fenomeno si verifica, a latitudini settentrionali e intermedie, perlopiù in inverno, e può comportare fenomeni depressivi.
Con un’illuminazione circadiana adattata alle esigenze dell’orologio interno è possibile ovviare a questo problema. Gli obiettivi di un tale sistema sono la creazione del benessere e una simulazione il più possibile ottimale delle condizioni di luce diurna naturale. In questo caso, nelle fasi di maggiore prontezza al lavoro, si utilizza la luce con una percentuale di blu crono-biologicamente molto efficace, mentre nelle fasi di riposo serali la prontezza al lavoro è regolata attraverso ridotte percentuali di blu e relativo aumento di quelle di rosso: in questo modo si supporta l’introduzione della fase del sonno. Nella pratica, una simile illuminazione è normalmente realizzata attraverso apparecchi con temperatura di colore variabile.
Spettro della luce diurna · lunghezza d’onda [ nm ]
Per numerosi esseri viventi, la percezione sensoriale della luce, è la performance principale dei sensi. L’uomo non fa eccezione, egli è letteralmente un “animale oculare”. L’apparato visivo dell’uomo è in proporzione molto sviluppato ed è da considerarsi un organo di senso primario. Per quasi tutte le attività, l’uomo ha bisogno di una quantità sufficiente di luce. In sua assenza, manca la percezione sensoriale primaria e diventa difficile orientarci, muoverci e lavorare. Per questo motivo, il lavoro essenziale dell’uomo è stato per molti anni vincolato dalla luce diurna. Solo con l’invenzione di fonti luminose artificiali (trucioli di legno, fiaccole, lampade ad olio), le prestazioni lavorative dell’uomo sono aumentate rendendolo in grado di lavorare anche durante le ore buie del crepuscolo e della notte. L’uomo è stato pertanto in grado di realizzare enormi progressi nella cultura, nella scienza e nella tecnica.
Una delle attività principali dell’illuminazione con luce artificiale consiste nella creazione e nel mantenimento di condizioni di luminosità ottimali. A partire dalle facoltà dell’apparato visivo umano, occorre pertanto definire un’esigenza di visibilità e soddisfarla in maniera ottimale con i mezzi dell’illuminotecnica. Oltre alla pura esigenza di visibilità, occorre osservare anche altri aspetti quali comfort e benessere. È ad esempio necessario tenere in considerazione la capacità di adattamento dell’occhio. Ciò può avvenire in forma di condizioni costanti di contrasto in base all’esigenza illuminotecnica. Anche le condizioni della luce artificiale ricoprono un ruolo importante. Se l’esigenza di visibilità è collegata alla valutazione dei colori, la composizione spettrale della luce artificiale deve possibilmente corrispondere a quella della luce solare. Inoltre, la composizione della luce influisce direttamente anche sull’orologio biologico dell’uomo e di conseguenza anche sulla sua capacità di lavorare e sul suo benessere.