Le rythme circadien représente le cycle biologique de l’Homme sur une durée de 24 heures. Il se caractérise par une alternance de cycles veille/sommeil, principalement jour/nuit. Cette horloge biologique interne détermine nos périodes d’activité et de sommeil en fonction de la lumière du soleil. Elle influe sur de nombreux mécanismes biologiques, physiologiques et comportementaux. Une surexposition à la lumière artificielle ou à la lumière bleue, le travail de nuit ou les décalages horaires perturbent ce cycle. Il faut alors retrouver une bonne hygiène de lumière en utilisant un éclairage centré sur l’Homme (l’éclairage HCL, pour Human Centric Lighting).
Le corps humain est réglé en mode actif lorsqu’il fait jour et passif lorsqu’il fait nuit. Un déphasage avec la lumière du jour influence le comportement de l’Homme et crée des troubles de la variation de la température corporelle, de la circulation sanguine, du sommeil et même de la production d’hormones de croissance chez les enfants.
Plusieurs facteurs de troubles sont connus, comme le décalage horaire dû aux voyages, une alimentation trop riche en graisses perturbe le sommeil, le travail nocturne et, plus récemment, l’exposition à la lumière bleue des écrans d’ordinateurs et de téléphones qui retarde l’endormissement de 1 h à 1 h 30. Même si les Led bleues tendent à disparaître, il faut savoir qu’elles activent 70 fois plus les photorécepteurs de la rétine à intensité identique, selon l’Inserm.
Dérégler notre horloge interne et avoir des troubles du rythme circadien augmentent les troubles du sommeil (quantité et qualité de sommeil), les fatigues chroniques, les troubles cardiovasculaires et métaboliques, les troubles du comportement (irritabilité, dépression, anxiété), les probabilités de cancer et d’obésité, et diminuent les fonctions cognitives… Les conséquences d’un mauvais éclairage artificiel sont soit une avance de phase soit un retard. C’est pourquoi de nombreuses personnes âgées sont déphasées car, ne sortant que très peu, le cerveau ne capte pas la lumière du jour.
« Apporter la bonne lumière au bon moment de la journée est tout le principe d’un éclairage HCL. Les études prouvent qu’un éclairage HCL favorise le bien-être des collaborateurs et leur apporte une meilleure capacité cognitive », confirme Delphine Rey, chargée de communication de Ledvance France. Le matin, et ce, jusqu’à midi, l’humain a besoin d’une lumière blanche dynamisante (température de couleur progressive de 4 000 K jusqu’à maximum 6 500 K à midi). En revanche, dans l’après-midi, la température de couleur doit baisser progressivement pour atteindre 2 700 K en soirée afin de faciliter la détente, voire l’endormissement.
« Peu de personnes en ont conscience, y compris chez les professionnels. C’est pourquoi nous avons mis en place un accompagnement pour les installateurs : un bureau d’étude, des supports, des modules de formation en ligne, des business developpers », ajoute Delphine Rey, Ledvance.
Les bienfaits de l’éclairage circadien au travail
Les employeurs ont compris que le bien-être des salariés au travail était une nécessité, que ce soit pour éviter les départs comme pour leur permettre de travailler sereinement sans fatigue. Les études prouvent qu’un meilleur éclairage favorise l’investissement des collaborateurs et les motive dans certains cas. Selon une étude At Kearney, Quantified Benefits of Human Centric Lighting (2015), la productivité serait augmentée de 2 h/mois par salarié, diminuerait l’absentéisme/maladie de 1 % et les salariés resteraient un an de plus en poste. « Notre système Biolux HCL intègre des courbes de variation de la lumière selon la localisation géographique. Il est autonome et fonctionne indépendamment de tout autre système de contrôle de gestion de l’éclairage, il n’y a pas de cloud… Le contrôleur et les luminaires vont communiquer sans fil en ZigBee et la mise en service se fera via une application mobile Biolux HCL et par Bluetooth. L’appairage se fait simplement en scannant les QR codes des produits. Selon les besoins, il est possible de sélectionner un des 5 modes prédéfinis qui va générer la lumière adéquate selon l’activité (réunion de travail, besoin de créativité, tâches minutieuses à réaliser, détente) », explique Maxime Sehmisch, chef de produit Ledvance. L’objectif est de recréer l’éclairage solaire et de le répartir de manière uniforme dans la pièce tout en donnant la possibilité de déroger à la règle. Chez ASled, le détecteur Skylux capte la lumière du jour et, grâce à un système en Dali, va recréer le rythme circadien souhaité par les éclairages qui vont s’adapter. Tout le pilotage se fait via une application. « Avec une dalle classique, l’IRC (indice de rendu des couleurs) se situe autour de 90. Nous proposons un IRC supérieur à 97 sans pic de lumière bleue, proche de la lumière du soleil », précise Jean Poirier, ingénieur bureau d’études ASled. « Le matin, la lumière chaude proche des 3 000° kelvins, vers midi proche de 4 000°-5 000° kelvins (plus froide), et plus le soir va approcher, plus la lumière sera “chaude”. Il s’agit d’une variation de blanc qui tend vers le jaune. Il faut être raisonnable dans la plage de températures de couleur pour ne pas incommoder l’usager. » Les variations d’intensité lumineuse et de température de couleur, en plus de la technologie LED Seera d’ASled, permettent de reproduire une lumière qui se rapproche de celle du soleil. L’objectif est d’apporter une lumière saine aux personnes travaillant dans des endroits sans fenêtres ou isolés de toute source lumineuse naturelle. “Compte tenu des qualités de la lumière Seera, nous avons adapté notre gamme à l’éclairage circadien”, ajoute Jean Poirier, ASled.
Maxime Sehmisch, de Ledvance, explique : “Nous avons donc développé un éclairage Biolux HCL qui suit la courbe naturelle du soleil. Le matin, la lumière doit être vive avec un pic de luminosité blanc froid, vers midi, et plus nous allons avancer vers le soir et plus la lumière deviendra chaude. Notre gamme Biolux HCL comprend, des rubans LED, des Panels, des downlights dont l’intensité lumineuse va varier avec des températures de couleur allant du blanc chaud (2 700 K) au blanc froid (6 500 K). Une différence majeure avec d’autres produits réside dans le fait que notre contrôleur HCL adapte automatiquement la lumière artificielle grâce à un algorithme intelligent qui permet de simuler la lumière du jour. De plus, les utilisateurs peuvent choisir différentes dynamiques parmi 5 modes préréglés.”
Le premier mode est le mode “naturel” qui reproduit le plus fidèlement possible la lumière du jour grâce à la géolocalisation, l’horodatage et la saisonnalité. Le deuxième mode, “relax”, est propice à la détente et au retour au calme. Le troisième mode, “create”, favorise la créativité. Le quatrième est le mode “focus” permettant l’amélioration de la concentration, et enfin, le mode “boost” qui est adapté aux tâches minutieuses ou exigeantes. Tous ces modes sont complémentaires, mais doivent respecter un schéma optimisé. Un utilisateur qui souhaiterait avoir un mode boost à 21 h se verrait limité en termes d’éclairage par le système. L’intensité ne sera pas aussi importante à 21 h qu’à 14 h. Le contrôleur adapte les modes d’éclairage et l’intensité lumineuse en fonction de sa fonction première : le respect du rythme circadien.
“Il s’agit d’une évolution selon des courbes regroupant l’intensité et la température de couleur avec une transition fluide. Notre système est par ailleurs le premier à avoir été certifié VDE”, ajoute Delphine Rey.
Améliorer le confort au travail et la santé
À l’école
Un éclairage basé sur la lumière du soleil a des effets capitaux et bénéfiques pour les élèves. Il rend les élèves plus attentifs dès le matin et donc plus efficaces et productifs. Il favorise également leur concentration ainsi que l’accroissement de leur capacité de mémorisation. Grâce à cet éclairage circadien, leurs compétences cognitives et leur vitesse de lecture sont augmentées jusqu’à 35 %. De son côté, chez ASled, dans le cas d’une salle de classe sans fenêtre, le détecteur Skylux ne captera pas la lumière extérieure, mais il possède un rythme circadien enregistré en mémoire qui lui permet malgré tout de reproduire l’évolution de la lumière du soleil au cours d’une journée. Les élèves pourront ainsi bénéficier d’un éclairage adapté à leurs besoins sur l’ensemble de la journée. Le Skylux détecte également les mouvements et permet de déclencher l’éclairage lorsqu’un élève entre dans la classe. “Il adaptera l’intensité lumineuse ainsi que la température de couleur selon l’heure de la journée. De cette manière, nous n’avons pas perçu le manque de la lumière du jour dans une pièce aveugle grâce à cette installation” précisent Jean Poirier et Chloé Lumineau, ASled.
Dans les hôpitaux et milieux médicalisés
Un éclairage circadien favorise la bonne humeur des patients et facilite leur sommeil. Par exemple, une trop faible luminosité conduirait à de la somnolence et de l’agitation nocturne. Les bénéfices d’une bonne exposition à la lumière sont nombreux et permettent d’éviter une foule d’effets négatifs et de pathologies. Il est important d’utiliser une lumière de qualité telle que Seera d’ASled qui évite la surexposition à la lumière bleue et qui est plus fidèle au spectre de la lumière du soleil.
Le rythme circadien, même à domicile
La marque d’IoT Kooms est destinée au marché résidentiel et s’appuie sur la plateforme Tuya. Le rythme circadien a été développé au sein même de l’application pour permettre de pousser les produits d’éclairage en fonction du rythme de la journée. “Nous proposons jusqu’à 8 étapes de niveaux d’éclairage et de température se rapprochant du soleil. Ainsi qu’’un rythme circadien préconfiguré et qui est adapté en fonction de la saisonnalité et de la géolocalisation à inscrire manuellement selon le lever du soleil. C’est de la variation de blanc et non du RVB”, présente Raphaël Jaulin, chargé de développement chez Kooms. Les dalles d’éclairage en individuel fonctionnent en Dali et les dalles utilisées en résidentiel en ZigBee. L’application et les drivers Kooms s’adaptent parfaitement aux produits destinés au tertiaire afin d’utiliser l’application et le pilotage avec Kooms. “Nous proposons des éléments différenciants sur l’aspect du rythme circadien, sur la teinte de couleur notamment. Le protocole Dali limite le nombre de périphériques à 64, mais pas en ZigBee. Nous pouvons proposer deux solutions et notre bureau d’études est là pour conseiller et apporter la solution la plus adaptée, selon le projet. Il est possible de régler et de programmer l’intensité et la température de la lumière pour le réveil et le sommeil. Nous ne sommes pas sur le rythme circadien à proprement dit, mais cela permet un confort significatif en variant et modulant automatiquement l’intensité et la chaleur lumineuse.” Chaque appareil dispose de sa propre interface de contrôle. Pour l’éclairage non circadien, l’utilisateur va pouvoir le piloter du bout des doigts en changeant la température de couleur, varier l’intensité lumineuse, activer ou désactiver des ambiances lumineuses prédéfinies (repos, travail, réception, etc.) et le modifier sans limites. Et tout ceci passe par le protocole ZigBee, sauf pour le RVB qui passe en Wi-Fi.
Il est donc primordial d’utiliser des éclairages circadiens permettant de reproduire la lumière du soleil en fonction de l’heure de la journée, de la saison et/ou la localisation des luminaires en faisant varier l’intensité lumineuse ainsi que la température de couleur de la lumière.
HCL
Avec sa nouvelle offre DALI-2 Room Solution, Theben permet de créer des commandes d’éclairage, individuelles et personnalisées, dans des bâtiments à infrastructures KNX/DALI.
Au cœur du système : le détecteur de présence theRonda P360 DALI-2 est développé dans une version « HCL » (Human Centric Lighting ou Éclairage Centré sur l’Humain). Ainsi, DALI-2 Room Solution propose un éclairage dit biodynamique qui respecte les cycles circadiens (le rythme biologique de l’organisme sur 24 heures).
À partir des trois couleurs de base RVB (Rouge, Vert, Bleu) et en jouant sur les nuances des températures des couleurs, il est possible d’améliorer le confort des collaborateurs, salariés, étudiants et patients.
