MEDI en MDER, de nieuwe lichtgrootheden voor Human Centric Lighting

Human Centric Lighting is het verhogen van het welzijn door verlichting te optimaliseren op basis van de visuele en niet-visuele effecten van licht op ons welzijn. MEDI en MDER zijn de nieuwe grootheden om de niet-visuele welzijnseffecten van licht meetbaar te maken. MEDI wordt bepaald door de hoeveelheid licht die zijwaarts in de ogen valt. Dat heeft ook zijn invloed op de adviezen bij lichtontwerp.

EN12464 – visuele effect van licht

De visuele effecten van verlichting staan beschreven in de Europese norm, EN12464. In functie van de taak omschrijft deze norm de gewenste verlichtingssterkte, de lichtverdeling, kleurtemperatuur en verblindingsgraad van de armaturen. Om te spreken van human centric lighting dient men minimaal aan de EN12464 te voldoen met daarbij ook enkele verstrengingen. Vooral de verlichtingssterkte op de muren moet hoger zijn dan nu voorgeschreven.

Voor kantoren is bijvoorbeeld een horizontale verlichtingssterkte van 500 Lux voorgeschreven en voor de muren is minimaal 75 Lux nodig. Dat is echter te weinig, dat zou tussen 270 en 330 Lux moeten liggen om ook de niet-visuele welzijnseffecten van licht te benutten. De subjectieve voorkeur van mensen ligt bovendien ook rond de 1000Lux horizontale verlichtingssterkte op het werkblad. De verlichtingssterkte op de muren dient dan 380 tot 480 Lux te zijn.

MEDI – niet-visuele welzijnseffect van licht

Licht is een sterke regulator van onze biologische klok, het regelt ons dag-nacht ritme. Daarnaast heeft licht ook een effect op onze emoties (angst en depressie) en ons cognitief functioneren. Dat zijn de niet-visuele welzijnseffecten op de mens.

Melanopische verlichtingssterkte

De visuele effecten worden uitgedrukt in de fototopische verlichtingssterkte, de gekende 500 Lux (horizontaal op het werkvlak). Voor de niet-visuele effecten is er een nieuwe parameter, “de melanopische verlichtingssterkte”. Deze wordt sterk bepaald door de verticale verlichtingssterkte op ooghoogte. Deze parameter voorspelt goed het effect van het licht op ons circadiaans ritme. Eenzelfde lamp kan dus een fototopische verlichtingssterkte hebben van 586 Lux en een melanopische verlichtingssterkte van 238 Lux. Op de figuur is dat de groene (rechts) en blauwe curve (links) van het lichtspectrum van een lamp. Meer blauw of cyaan licht geeft dus een hogere melanopische verlichtingssterkte.

MEDI

MEDI staat voor “melanopic equivalent daylight illuminance” of de “melanopische daglichtequivalent verlichtingssterkte”. Hierbij wordt nog een correctie gemaakt voor natuurlijk daglicht. Daglicht vormt immers de referentie om de niet-visuele effecten uit te drukken. Daarom wordt de melanopische verlichtingssterkte vermenigvuldigd met een schaalfactor van 1,104. De hoger vermelde 238 Lux wordt dan 263 Lux (of MEDI).

MDER

MDER of melanopic daylicht efficacy ratio is de verhouding van de MEDI ten opzichte van de fototopische verlichtingssterkte. Deze parameter drukt dus uit hoe efficiënt de verlichting is om het niet-visuele welzijnseffect van daglicht te realiseren. In het bovenstaande voorbeeld is dat 0,45 (namelijk 263 / 586). Dat betekent dat dubbel zoveel licht nodig is om het effect van daglicht te hebben. Deze melanopsine werkzaamheidsgraad drukt uit hoe effectief de lamp is om het circadiaans systeem te stimuleren in vergelijking met daglicht.

Hoe MEDI meten?

Er zijn twee manieren om de MEDI te meten. Met een klassieke (fototopische) lichtmeter kan men op ooghoogte in verticale richting meten hoeveel licht invalt op het oog. Deze waarde dient men dan nog te vermenigvuldigen met de MDER waarde van de lamp. Dit is niet meteen op internet te vinden en dien je bij de fabrikant na te vragen. Andere optie is de MEDI rechtstreeks te meten met een fotospectrometer die men op ooghoogte houdt. Dat is 120cm in zit en 160cm voor staande werkposten. De meter is 15° gekanteld om het effect van de wimpers te simuleren.

Om de MEDI te verhogen zijn er twee strategieën: de verticale verlichtingssterkte verhogen ofwel het aandeel blauw licht verhogen. Deze lichtcomponent heeft namelijk het meeste invloed op de niet-visuele effecten van licht op het dag-nacht ritme.

Hoeveel MEDI nodig?

Als richtlijn voor goede MEDI waarden geldt een range van 180 tot 250 Lux. In de WELL standaard stelt men 218 Lux voor, in de DIN norm is dat 240 Lux. Voor oudere mensen mag men dit maal twee doen, ze hebben meer licht nodig of 500 MEDI.

Het concept van human centric lighting is juist dat de hoeveelheid MEDI zal variëren doorheen de dag om in te spelen op ons natuurlijk waak-slaap ritme. In de ochtend is een MEDI van meer dan 250 Lux nodig. Een lichtboost van minstens een half uur heeft een positief effect op ’s avonds inslapen. Vlak voor de middag kan men wat minderen om dan direct na de middag weer een boost te geven om de post-lunch dip tegen te gaan. Verlichting kan dan het effect hebben zoals een kop koffie. Na 17 uur in de avond is het de bedoeling de slaap voor te bereiden en wordt er naar lage MEDI waarden van minder dan 50 Lux gestreefd. Tijdens de nacht zelf is het best zo donker mogelijk.

Toepassing industrie

Door middel van LED lampen met keurtemperatuur 5000K bereikte men 250 MEDI van 6 tot 19u. Daarna dimde men tot 100 Lux tussen 20 en 22 uur. In theorie zou dat nog lager mogen, maar men moest ook nog kunnen werken. Voor de opstelling van de armaturen was er een middenlijn waaronder de operatoren werken, maar ook een zijlijn. Voor een hoge MEDI is vooral het licht op ooghoogte dat zijwaarts invalt belangrijk.

Vergeleken met de oude (slechte) situatie met een MEDI van 44 Lux leverde human centric lighting positieve effecten op op vlak van concentratie een slaapkwaliteit. De operatoren waren 12% sneller en maakten 2,64 keer minder fouten tijdens concentratietaken in een labo. De slaapefficiëntie verbeterde met 4,5%. Dat wil dus zeggen dat men meer effectief slaapt als men in bed ligt. Naast deze positieve invloeden waren er geen nadelige visuele effecten. Er was geen verschil in beleving van verblinding en kleurtemperatuur.

Algemene ontwerptips

1. Bij een nieuw lichtontwerp is het belangrijk om in te zetten op indirecte en diffuse verlichting. Uplights, stalampen, pendelarmaturen, lichte muren die licht weerkaatsen,… zorgen voor een zijwaartse lichtinval op ooghoogte.
2. Bij de keuze van lampen is de MDER belangrijk. In de toekomst zullen veel meer lampen op de markt komen die goed scoren om de niet-visuele effecten van daglicht te benaderen. Dat zal vaak gepaard gaan met hogere kleurtemperaturen. Daglicht heeft trouwens een ongeveer constante kleurtemperatuur van 6500K.
3. In nieuwe gebouwen hebben plafonds, muren en vloeren beste lichte of bleke kleuren. Deze zorgen voor een goede weerkaatsing of verdeling van het licht. Donkere muren of rode en oranje kleuren doen dit veel minder. Veel ramen tenslotte laten veel daglicht binnen en dat hebben we nodig voor een goede MEDI.

Bron: webinar “Human Centric Lighting: mythe of toekomst” door Eowyn Vande Putte en Sara Kindt, Howest en KULeuven.