Sreda, 15. 1. 2020, 4.05
4 leta, 10 mesecev
Poklici (9.): Profesor in raziskovalec področja razsvetljave
Ne zavedamo se, kako pomembna je za nas svetloba #video
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
2,51
2
Grega Bizjak je profesor na fakulteti za elektrotehniko in vodi laboratorij za razsvetljavo in fotometrijo. Ko je leta 1998 prevzel področje, je ves pedagoški proces in predmete zastavil na novo, prav tako pa je bilo treba posodobiti laboratorij. V vsem tem obdobju so največjo revolucijo prinesle nove LED-diode. Kot pravi, se ljudje ne zavedamo dovolj, kako zelo svetloba vpliva na naša življenja. Z njo bomo lahko v prihodnosti še bolj uravnavali svoje delovanje.
Sicer izhaja s področja energetike, a razsvetljava ga je že od nekdaj zanimala. Ko je leta 1998 od profesorja, ki se je upokojil, prevzel področje razsvetljave, je vse zastavil na novo. Kar imajo na tem področju na fakulteti danes, je večinoma njegovo delo. Na fakulteti se lotevajo različnih projektov, med drugim so pripravili tudi projekt razsvetljave nove pediatrične klinike.
Slovensko društvo za razsvetljavo združuje strokovnjake s tega področja. Obstaja tudi več mednarodnih organizacij, ena od teh je CIE, Mednarodna komisija za razsvetljavo, standardizacijska organizacija, ki usmerja, vodi raziskave in piše standarde. Profesor Bizjak je bil štiri leta njen podpredsednik, nov mandat pa je zavrnil zaradi poškodbe pred letom dni, zaradi katere je še zdaj slabše mobilen.
Veliko sodeluje tudi s PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) iz Nemčije, ki pomeni sam vrh v meroslovju v svetovnem merilu. Skupaj so objavili tudi nekaj znanstvenih člankov, profesor Bizjak pa ima vedno možnost dela z njihovo opremo, pri njih je bil skupno že več kot leto dni v zadnjih desetih letih, izkušnje pa uspešno prenaša v Slovenijo in svojim študentom.
Kaj vaše delo zajema, kaj raziskujete?
Eno področje je razsvetljava, drugo so meritve. Laboratorij dela oboje, moje področje pa je bolj fotometrija, torej meritve, umerjanje in preostale zadeve, kar zadeva svetlobo.
Zajemamo vidni del spektra, torej osvetljenost delovnih mest, cestno razsvetljavo, fotometrične lastnosti svetlobnih virov ali umerjanje merilnikov za razna podjetja in podobne stvari. Vse kar se na področju vidne svetlobe da izmeriti, znamo izmeriti. Kar zadeva želje v industriji, znamo izpolniti skoraj vse. V zadnjih dvajsetih letih smo opravljali meritve za vse slovenske proizvajalce svetil.
S projektiranjem se manj ukvarjamo, ker to danes večinoma delajo prodajalci svetil. Elektroprojektant torej prosi prodajalca svetlobnih virov, da jim pripravi projekt.
"Na področju razsvetljave se ukvarjamo s projektiranjem in eden od večjih projektov je bila pediatrična klinika."
In je to potem zanesljivo?
Načeloma je precej v redu. Je zastonj, ker izvajalec to vključi v projekt. To sicer morda ni najboljši pristop, je pa zastonj. Ti, ki to počnejo, veliko vedo, z nekaterimi tudi sodelujemo.
Velikokrat bi bil projekt morda lahko cenejši, če bi uporabljali kakšne druge svetilke ali bi jih vzeli pri več različnih proizvajalcih. Projekt namreč stane. Najde se tudi kak neodvisen projektant, a ti nimajo prav veliko dela.
Je tudi fakulteta osvetljena tako, kot bi priporočili?
Predavalnico 1, ki je naša največja predavalnica, smo naredili na ta način. Šlo je za projekt, ki je bil tudi diplomska naloga, izbrane so bile svetilke, kakršne morajo biti. Se je pa tudi nam zgodilo, da je nato izvajalec pripeljal drugačne, cenejše svetilke, a smo hitro ugotovili, da niso takšne, kot so bile predvidene.
Se takšne stvari tudi sicer pogosto dogajajo?
Pogosto je tako, da je, tudi če je projekt narejen dobro, razsvetljava ena od zadnjih stvari, ki gredo v hišo. Ker denarja zmanjka, investitor reče, da je razsvetljava v projektu predraga, in poišče cenejšo alternativo, ki je podobna, pa jo namestijo.
To potem postane stvar tehničnega pregleda, a po mojih izkušnjah tehnični pregledniki skoraj nikoli ne zahtevajo meritev in so zadovoljni z izračuni, ti so narejeni z enimi svetilkami, vgrajeno pa je nekaj povsem drugega. Tega nihče ne opazi oziroma se v to nihče ne poglobi.
"Razsvetljava pride pri projektu na vrsto čisto na koncu, takrat pa pogosto ni več denarja."
Katero pa je tretje področje, s katerim se še ukvarjate?
S projektom dnevne svetlobe. S tem se delno ukvarjamo, čeprav je to morda bolj področje arhitektov, a tudi pri tem imamo nekaj referenc. Moj asistent Matej Kobav je iz tega doktoriral, ima dvojni doktorat – pri nas in v Franciji, saj sodelujemo tudi z njimi.
Na tem področju gre za meritve, nekaj je izračunov, razvili smo model, ki omogoča izračune. Pred leti tega še ni bilo, zdaj to ponuja že vsaka programska oprema.
Od prve žarnice do danes se je stvar že močno razvila. Koliko se lahko danes v zaprtem prostoru brez oken približamo tej zunanji svetlobi?
Lahko se ji zelo približamo. Odvisno je od tega, koliko denarja imamo. Če ga imamo neomejeno veliko, se ji lahko popolnoma približamo. Obstajajo simulatorji sončnega sevanja, svetlobni viri, ki imajo zelo podoben svetlobni spekter kot sonce, vse je mogoče. Tudi te ravni, kakršne so zunaj, je mogoče doseči. Zunaj imate na primer poleti opoldne 100 tisoč luksov, znotraj jih imamo 500, razlika je torej 2.000-kratna. Razlike so velike, a vprašanje je, ali se splača oziroma ali takšna svetloba kaj prinese in kaj prinese, še vedno mora biti za tem tudi ekonomski optimum.
Integracijska krogla (na fotografiji za profesorjem), ki jo uporabljajo za merjenje svetlobnega toka, torej za to, koliko sveti žarnica, je stara malo manj kot 100 let. Ker se fizikalni princip meritve ni spremenil, jo še vedno lahko uporabljajo, le senzor so zamenjali z novejšim.
Na kaj lahko vpliva razsvetljava, ki ni dobro sprojektirana? Če vzamemo za primer delovno okolje, v katerem se zadržujemo dlje časa.
Najprej vpliva na to, da ne vidimo dobro, in če ne vidimo, ne moremo delati. Če slabo vidimo, delamo težko, morda ne dosežemo norme ali delamo napake, lahko se poškodujemo, veliko je stvari, na katere vpliva svetloba.
Načeloma so stroški višji ali dobiček manjši. Te stvari je težko ugotoviti. Smo pa po drugi strani na svetlobo toliko prilagodljivi, da skoraj ni pritožb o razsvetljavi na delovnem mestu. Čez hrup ali temperaturo se zelo hitro pritožimo, čez svetlobo pa ne, ker so naše oči tako prilagojene različnim svetlobnim razmeram, da tega sploh ne vemo.
Premočne svetlobe ni skoraj nikoli, razen če blešči. Niti ni nujno, da blešči, ker je premočna, lahko pa. A če primerjamo to, kar lahko znotraj dosežemo z umetno razsvetljavo, in to, kako je zunaj zaradi sonca, smo še daleč od tega. Če lahko zunaj pri soncu delujemo normalno, je zelo težko, da bi bila razsvetljava znotraj premočna.
"Zjutraj in zvečer je bolj toplo bela sončna svetloba in takrat naše telo ni ravno pripravljeno na delo, čez dan pa je svetloba bolj hladno bela in takrat se tudi lažje dela."
Ali vpliva na nas tudi barva svetlobe?
Deloma tudi. Sicer ne na delo. Barva svetlobe pride v poštev pozneje, ko se odmaknemo od tega, da moramo videti, da lahko delamo. Ko pridemo do tega, da se moramo tudi dobro počutiti, je pomembno, kaj svetloba prinese. O tem se malo več govori zadnja leta oziroma zadnjih deset let, ko vemo malce več o tem, kako svetloba vpliva na telo.
Raziskave kažejo, da smo, če je bolj toplo bela, nekako bolj sproščeni, kar pomeni, da to za delo ni najboljše, temveč je dobro za takrat, ko počivamo, če pa je bolj hladno bela, pa lažje delujemo, delamo.
Kako pa je s svetilkami, ki simulirajo dnevno svetlobo, sončni vzhod v povezavi z zdravjem, torej z lučmi, ki se uporabljajo za pomoč pri depresiji?
Te, ki simulirajo sončni vzhod, so za budilke. Jaz je nimam in ne vem, ali delujejo ali ne. Moja hči jo ima, pravi, da deluje, a dejstvo je, da se boste, če vam zjutraj nekdo v sobi prižge luč, prej ali slej zbudili, če ste spali vso noč. Človeško telo je narejeno tako, da smo podnevi budni, ponoči pa spimo. Podnevi potrebujemo svetlobo, sicer postanemo zaspani, ponoči pa potrebujemo temo, sicer tudi ne spimo dobro.
Svetilke za težave zaradi pomanjkanja svetlobe, kot so zimska depresija in podobna stanja, so nekoliko drugačne. Pri teh želimo doseči precej močno dozo svetlobe oziroma nekaj, kar lahko dobimo, če gremo poleti na sonce. To so precej višje vrednosti osvetljenosti, kot jih dobimo z navadno razsvetljavo. Gre za drug namen, za drugačno svetilko, kjer se priporoča bolj hladno bela svetloba, ker nas ta očitno bolj motivira za delovanje. Gre za velike odmerke in gledamo vanjo oziroma nam sveti v oči, običajna razsvetljava nam ne.
Že dolgo vemo, da so pozitivni rezultati, vsaj kar zadeva zimsko depresijo. Tudi nekatere druge depresije je mogoče zdraviti tako oziroma izboljšati stanje. Kar nekaj je takih stanj, ki jih je mogoče izboljšati s pomočjo svetlobe.
Ste vi aktivni pri raziskovanju vplivov svetlobe na človeka?
Prav veliko ne. Pri tem je težava, da če hočeš kakršne koli raziskave opraviti z ljudmi, potrebuješ pri projektu koga z medicine. Najti nekoga, ki bi bil pripravljen eksperimentirati, pa je težko, že zelo dolgo iščemo možnost sodelovanja, a je to zelo zapleteno.
Ko se je začelo govoriti o modri svetlobi in melatoninu, torej da modra svetloba zaslonov znižuje vrednosti melatonina, je še danes vprašanje, kako je s tem, ker so študije takšne in drugačne. Eni pravijo, da je že zelo malo te svetlobe dovolj, drugi pa, da to ni res in da mora biti te svetlobe zelo veliko, da se ta raven resnično zniža.
Tudi mi smo želeli narediti nekaj o tem in področje bolje raziskati, a ni bilo v Sloveniji nikogar, ki bi izmeril raven melatonina, zato se je pri tem ustavilo. Če bi dobili nekoga, ki bi nam dejal, naj pošljemo vzorce in bi nam opravil analizo, ne bi bilo težave, a to v Sloveniji ni mogoče, brez tega pa je težko delati takšne raziskave. Ostaneta nam le branje člankov in preizkušanje. Tudi medicinci se ravno tako spopadajo z vsem tem preko člankov. Nisem še zasledil, da bi kdo pri nas na to temo naredil raziskavo.
Več kot pol delovnega časa dela s študenti, druga polovica časa pa je namenjena delu v laboratoriju in za industrijo.
Raziskujete kaj drugega, kar tudi vpliva na ljudi?
Trenutno se pri nas pripravljamo na raziskovanje področja utripanja svetlobe. Utripanje svetlobe smo poznali včasih, ko je bilo električno omrežje slabo in so žarnice utripale. Ko se je to izboljšalo, so žarnice nehale utripati, s prihodom LED-diod pa se je to spet pojavilo, saj te spet lahko utripajo. Še posebno, če se jih zatemnjuje in podobno. Utripanje na človeka ne deluje najbolje, prav veliko raziskav na to temo še ni bilo narejenih, zato zdaj pripravljamo stvari, da bi to lahko preizkusili.
Nekaj časa smo se veliko ukvarjali z nastavljivimi svetlobnimi viri. LED-diode omogočajo sestavljanje spektra. Ker imajo ozek del spektra in so različne, lahko sestavimo različne želene spektre. Lahko se približamo sončnemu spektru ali čemu drugemu.
Video: Njegovi izzivi so tako delo s študenti kot delo v laboratoriju in iskanje rešitev
Ukvarjate se z zelo raznolikimi stvarmi.
Da, skoraj z vsem, kar je v povezavi s svetlobo. Včasih dobimo v kalibracijo tudi kak merilnik za bilirubin. Zlatenico pri novorojenčkih je mogoče namreč bistveno hitreje pozdraviti z obsevanjem z modro svetlobo in za to obstaja poseben inštrument, s katerim se preveri, ali so modre svetilke, ki jih uporabljajo, še dobre. Vsako leto ga je treba umeriti in tudi to delamo mi. Delamo torej vse, kar je povezano s svetlobo, z njenim vidnim spektrom in tudi z UV-svetlobo.
Ukvarja se skoraj z vsem, kar je povezano s svetlobo.
Če bi lahko razdelili svoje delo – koliko je dela s študenti in koliko je drugih obveznosti?
Imam nekoliko več kot polno obremenitev, kar zadeva pedagoško delo. To med semestrom, ko so predavanja, zasede zagotovo vsaj pol časa, če ne več. Ko ni predavanj, je malo bolje, ko so izpiti, nekaj časa vzame tudi to, tu je še delo z diplomami. Opažam tudi, da vsako diplomo preberem vsaj trikrat ali štirikrat, preden sem zadovoljen. Na leto ostane kak dober mesec dni, ko dela s študenti ni.
Druga polovica razpoložljivega časa je namenjena za raziskovalno delo in delo za industrijo oziroma za take in drugačne naročnike.
Od prve žarnice do danes je tehnologija zelo napredovala. Kakšne izzive prinaša ta napredek?
Navadna žarnica je bila zagotovo revolucija v primerjavi s časom pred njo. To lahko vidimo še danes, če pogledamo nerazvite države, Afriko in ta del, kjer še vedno svetijo s petrolejkami. Ne le, da je svetloba slaba, del so tudi strupeni hlapi, torej škodljivi produkti gorenja. Če pogledamo, da se mora otrok učiti pri petrolejki ali pa pri žarnici, je razlika bistvena. Že samo s tem, da se ima možnost učiti pri žarnici, ima verjetno bistveno boljše možnosti za uspeh v življenju.
Dolgo časa je bil trend zmanjševanja porabe električne energije, zato smo dobili varčne žarnice in zdaj še LED-diode. V zadnjem obdobju pa ugotavljamo, da so zadnje povezane tudi z zdravjem in da morda prav vsak spekter tudi ni dober.
Video: revolucija, ki jo prinaša LED-tehnologija, je primerljiva z iznajdbo žarnice
Govorimo predvsem o škodljivosti svetlobe v nočnem času.
Vse, kar se govori o škodljivosti svetlobe ponoči, velja izključno za čas ponoči. To moramo ločiti. Ne moremo namreč reči, da tisto, kar ni dobro za ponoči, niti za podnevi ni. Kar je podnevi zelo dobro, ponoči najbrž ni, ker takrat potrebujemo temo, tako smo se razvili in tako delujemo.
V zadnjem obdobju poleg tega, da smo toliko zmanjšali porabo električne energije, želimo tudi drugače motivirati delavce. Govorimo o biološkem aktiviranju razsvetljave, uporablja se še izraz "human-centric lighting" ali "integrative lighting", torej gre za razsvetljavo, ki ne omogoča le tega, da dobro vidimo, temveč tudi, da naše telo deluje tako, kot je navajeno. Da ti procesi v telesu, ki so vezani na dnevno-nočne ritme, tudi tečejo tako, kot naj bi. Torej, da se melatonin izloča ponoči, podnevi pa ne, da se kortizol izloča le podnevi, ne ponoči.
S spektrom svetlobe lahko vplivamo na delovno sposobnost ljudi.
In na vse to lahko vplivamo s spektrom luči.
Precej. Telo ima cel kup ritmov, del jih je dnevnih. Ti tečejo načeloma tudi brez zunanjih vplivov. Naše telo že toliko časa uporablja te ritme, da jih imamo tudi v genetski zasnovi. Notranje ure torej obstajajo – določeni organi imajo notranjo uro, prav tako možgani, notranje ure se med seboj tudi sinhronizirajo.
Poznamo tudi različne kronotipe – eni imajo daljši dan, drugi krajši. Če bi živeli le po notranjih ritmih in če bi nekoga dali v zaprt prostor, bo živel po svojem ritmu – luč si bo prižgal, ko bo mislil, da je dan, ugasnil si jo bo, ko bo mislil, da je noč. Ko bo mislil, da je noč, bo spal, in ko bo mislil, da je dan, bo buden in bo delal. Ta njegov dan je lahko daljši ali krajši od 24 ur, razpon je nekje od 22 do 27 ur, če ne celo dlje.
Med nami so torej velike razlike.
Razlike naših notranjih ritmov so lahko precejšnje. A kot družba tako ne moremo delovati. Tudi če primerjamo z naravo, tako ne moremo delovati, saj bi bili prej ali slej budni, ko bi bila zunaj tema.
Nekoč, ko nismo imeli umetne razsvetljave, nismo mogli delati, ko je bila zunaj tema. Neki sistem se je torej moral urediti, da se je telo sinhroniziralo z dnevno uro, s soncem. To smo razvili in danes se razume, da modro svetlobo neba zjutraj oziroma svetlobo v večernih urah najbolj uporabljamo za sinhronizacijo svojega notranjega ritma.
Danes nismo zunaj, ko sonce vzhaja in zahaja. Pozimi gremo ponoči v službo, tam imamo razsvetljavo, ob kateri vidimo, ni pa zadostna, da bi našo notranjo uro sinhronizirala, nato se spet ponoči vračamo domov in postanemo nekoliko nesinhronizirani z ritmom, ki ga moramo vzdrževati zaradi družbe.
In to povzroča negativne vplive.
To potem lahko vpliva na to, da slabše delamo, slabše spimo, smo slabe volje, ker nas zjutraj budi budilka, pa še ne bi vstali, zvečer pa ne moremo iti spat tako zgodaj.
Tako težavo torej lahko odpravimo z dobro razsvetljavo.
Načeloma lahko. Če ob prihodu v pisarno simuliramo, da je sonce vzšlo, bo telo vedelo, da je zdaj dan in čas za delo. Če imam v tem času tako svetlobo kot zunaj, bolj hladno, močno, ta pa se zvečer počasi zmanjša, postaja čedalje bolj temno in svetloba čedalje toplejše bela, bo telo vedelo, da je večer, da je zdaj lahko utrujeno, zato gremo domov, počasi v posteljo in telo dobro spi, ker ve, da je čas za spanje.
V nasprotnem primeru se lahko zgodi, da smo zvečer zelo budni, iz takšnih in drugačnih razlogov ne moremo spati, zjutraj, ko moramo vstati, pa še ne bi, zato smo ves dan do popoldneva zaspani in to ne vpliva najboljše ne na delo ne na rezultate dela.
Danes menimo, da je mogoče z razsvetljavo izboljšati počutje, delovne sposobnosti, in ne samo vidno, tudi druge. Nihče danes tega še ne rešuje na ta način, vse je še v poskusni fazi. Vsega še ne poznamo čisto dobro.
Na fakulteti skrbijo za umerjanje različnih merilnikov.
Tako kot še ne poznamo vsega v povezavi z modro svetlobo in motnjami spanja.
Vse to večinoma izhaja iz tega, da smo pred desetimi ali 12 leti ugotovili, da v očesu nimamo le čepnic in paličnic, ki nam zagotavljajo vid, temveč so našli še tretje fotoreceptorje, s katerimi ne gledamo, to so fotoobčutljive mrežnične ganglijske celice.
Ko so raziskovali, zakaj jih imamo, če z njimi ne gledamo, so ugotovili, da imajo povezavo s centralnim živčnim sistemom, z mehanizmi za uravnavanje hormonov, in sklenili, da ima svetloba očitno še drugačen vpliv kot le na to, da vidimo. Te celice so povezane z jedrom v sredini možganov, ki ima povezave z žlezami za izločanje raznih hormonov. Ker so najbolj občutljive na modro svetlobo, so ugotovili, da na te funkcije telesa vpliva modra svetloba. Če smo ji izpostavljeni, raven melatonina upade, ne ve pa se še čisto dobro, ali je pomembna zgolj izpostavljenost, samo neka raven, ali je pomembna določena doza izpostavljenosti.
Se danes ljudje zavedamo, kako pomembna je v našem življenju razsvetljava?
Ne, se ne. Ravno zaradi tega, ker so naše oči tako dobro prilagodljive. Pri 500 luksih v pisarni berete brez težav. Če imate v domači dnevni sobi 100 luksov, še vedno berete brez težav. Tudi pri 20 lahko še vedno berete, nekateri okoljevarstveniki pravijo, da tudi pri pol luksa še brez težav berejo. Kje torej lahko potem vidimo, kako svetloba vpliva na naše življenje.
"Svetlobe moramo imeti toliko, da vidimo, in to je zelo hitro dovolj. Prvi industrijski standard na tem področju, ki je bil sprejet v Angliji, je bil ta, da je treba imeti na delovnem mestu 20 luksov."
Ampak če smo dokazali, da močna svetloba pozitivno vpliva na nas, lahko iz tega sklepamo, da lahko slaba svetloba dolgoročno na nas vpliva negativno, pa tega sploh ne vemo. Če ne drugega, imamo tudi sezonske depresije, ki to dokazujejo.
Ta težava je čedalje bolj izrazita tudi zato, ker smo vse več v notranjih prostorih. Če gremo za eno uro ven na sonce, je to verjetno dovolj, da dobimo dovolj vitamina D, da telo ugotovi, da je zunaj dan, da se procesi znotraj sinhronizirajo in brez težav delujemo. Če pa smo ves čas zaprti znotraj, je to drugače.
Težko je tudi reči, da bomo ves čas dobre volje, ker imamo zelo svetlo, saj ni svetloba edina, ki na to vpliva. Vplivov je veliko.
Še pred desetimi leti je veljalo, da je, če dobro vidim, to vse, kar potrebujem. Zaradi LED-diod se lahko igramo tudi s spektri, do zdaj pa so bile te možnosti precej omejene.
Video: Se danes zavedamo vpliva svetlobe na naše življenje?
Torej bomo lahko v prihodnosti čedalje bolj na vse vplivali tudi s svetlobo.
Saj že zdaj vemo, da rumena svetloba pomaga pri celjenju ran, to se v medicini že uporablja. Ni kakih velikih učinkov, obstajajo pa.
Včasih so pri zobozdravniku obsevali z infrardečo svetlobo, ta ne samo greje, ampak tudi pomaga pri vnetjih, sprošča napetosti v mišicah. Danes tega nihče ne uporablja, ker je lažje predpisati antibiotike, ki učinkujejo hitreje.
Vemo tudi, da je mogoče v domovih za ostarele zelo veliko narediti s svetlobo. Stanovalci so res veliko notri in če lahko njim pomagamo z razsvetljavo pri ritmu, lahko dosežemo, da bolje spijo. Če bolje spijo, so tudi podnevi bolj aktivni in tako naprej. V Izoli so pripravljali dom za ostarele in so pri pripravi razpisa pri svetilkah upoštevali tudi to. V svetu to velja že dlje časa, na tem področju obstajajo pozitivne izkušnje.
Pokukajte na delovno mesto Grega Bizjaka
2