Nykyään tiedetään, että valaistulla ympäristöllä on vaikutuksia ihmisten hyvinvointiin eikä pelkästään visuaaliseen toimintakykyyn. Valaistu ympäristö vaikuttaa ihmisen ylei-seen terveyteen, valppauteen, mielialaan ja jopa vuorokausirytmiin. Valaistuksella voi olla positiivisia vaikutuksia ihmisiin, mutta huonosti toteutettu valaistus voi heikentää unenlaatua ja vähentää sen määrää. Useat uniongelmat voivat olla seurausta vaihtuvasta vuorokausirytmistä. [9] Valaistuksen avulla voidaan parantaa oppimista, lisätä tuotta-vuutta ja kohentaa yleistä hyvinvointia. [10] Tiedämme, että valaistuksella on suuri vai-kutus ihmisten hyvinvointiin, mutta jos valaistusta ei pystytä ohjaamaan optimaalisesti, ei valaistuksella saavutettavia hyötyjä pystytä hyödyntämään. Pahimmassa tilanteessa huonosti ohjattu valaistus heikentää sekä yöunia että ihmisten kokonaisterveyttä.
Valon vaikutusta vuorokausirytmiin voidaan pitää merkittävä tekijänä ja tämä on tullut esille Nobel-palkittujen tutkijoiden tutkimuksissa. [11,12] Tutkimukset ovat käsitelleet tarkemmin, mitä ihmisen sisäinen vuorokausirytmi käytännössä tarkoittaa. Tutkimukset ovat painottuneet tarkemmin siihen mikä aiheuttaa vuorokausirytmin solutasolta lähtien
aina sen vaikutuksiin ihmisissä. Julkaisut ovat käsitelleet myös valon vaikutusta vuoro-kausirytmiin. [11] Käytännössä ihmisen vuorokausirytmiin vaikuttaa kolme eri geeniä.
Nämä geenit yhdessä auttavat tuottamaan PER-proteiinia ja säännöstelemään sen määrää.
Näiden geenien avulla ihmisen sisäinen vuorokausirytmi pysyy käynnissä. [11] Valo on yksi ympäristön tärkeimpiä ärsykkeitä vuorokausirytmin ajastamisessa ja valolla saattaa olla merkitys PER-proteiinin toiminnassa [13]. Koska sisäinen kello vaikuttaa ihmisen tärkeisiin toimintoihin, on vuorokausirytmin tärkeää pysyä rytmissä. Vuorokausirytmi vaikuttaa ihmisen hormonitasoihin, uneen, kehon lämpötilaan ja aina käyttäytymiseen asti. [12] Jos vuorokausirytmi menee sekaisin, on sillä suuria vaikutuksia ihmisen hyvin-vointiin ja terveyteen, koska se voi sekoittaa edellä mainittuja asioita. Muissa tutkimuk-sissa on todettu, että näillä tärkeillä toiminnoilla on yhteys useisiin eri sairauksiin, mu-kaan lukien syöpään. Tutkimusten mumu-kaan valo on yksi tekijä, jolla on vaikutusta ihmisen vuorokausirytmiin. [11] Tämän takia valaistuksella on suuri merkitys ihmisen hyvinvoin-tiin ja valaistuksenohjauksen avulla pystytään vaikuttamaan valon tuottamiin hyötyihin.
Kuva 1 on esitetty miten vuorokausirytmi vaikuttaa ihmisen elintoimintoihin ja vireysta-soon.
Kuva 1. Vuorokausirytmin vaikutukset ihmiskehossa. [14]
Ihminen kuluttaa suuren osan ajastaan sisätiloissa, jolloin luonnonvaloa ei välttämättä ole saatavilla riittävästi ylläpitämään ihmisen luonnollista vuorokausirytmiä. Luonnonvaloa olisi kuitenkin tärkeää hyödyntää mahdollisimman paljon tilojen valaisemiseen. Jotta voimme ylläpitää vuorokausirytmiä sisätiloissa ollessamme, tarvitaan tilaan valaisimia, joiden avulla voimme simuloida luonnonvaloa ja sen vaihtelua. Tämä tarkoittaa, että va-laisimien värilämpötilaa sekä valon määrää on pystyttävä säätämään kellonajan mukaan.
Tämä mahdollistaa vuorokausirytmin ylläpidon sisätiloissa. [9] Normaaleilla valaisimilla tai normaaleilla kytkimillä tämä ei ole mahdollista vaan tarvitaan valaisimet, joiden väri-lämpötilaa voidaan säätää sekä ohjausjärjestelmä, jonka avulla voidaan näitä valaisimia
ohjata oikein ja luoda vuorokausirytmiin perustuva valaistus. Koska valaistuksella on suuri vaikutus ihmisten hyvinvointiin, on valaistus suunniteltava tarkoin ja valita siihen soveltuva valaistuksenohjausjärjestelmä.
Viime aikoina käsite Human-centric lighting (HCL) on ollut kasvava puheenaihe valais-tusmaailmassa. HCL:n markkinaosuuden arvioidaan kasvavan peräti 25 % 2021–2027 välisenä aikana [15]. HLC:n eli ihmiskeskeisen valaistuksen tarkoituksena on ottaa huo-mioon valaistuksen vaikutus ihmiseen sekä visuaalisesti että ei-visuaalisesti [10]. Ihmis-keskeisen valaistuksen tarkoituksena on ohjata valaistusta ihmisten tarpeisiin sopivaksi [16] ja parantaa tämän avulla ihmisten hyvinvointia sekä tyytyväisyyttä valaistukseen.
Ihmiskeskeiseen valaistukseen sisältyy vahvasti vuorokausirytmin toteuttaminen valais-tuksen avulla. Kuva 2 esittää vuorokausirytmiin perustuvan valaisvalais-tuksen värilämpötilan säätämistä kellonajan mukaan. Vuorokausirytmiin perustuva valaisimien värilämpötilan ja intensiteetin ohjaus tukee ihmisen sisäistä vuorokausirytmiä. Vuorokausirytmiin pe-rustuva valaistus on otettu huomioon myös rakennusstandardissa [17,18]. WELL-standardin tarkoituksena on edistää ihmisten hyvinvointia rakennuksissa [18]. Lisäksi kun puhutaan HCL:sta, valaistus usein hyödyntää sensoreilla kerättyä tietoa ja ohjaa valais-tusta automaattisesti kerättyjen tietojen perusteella. Näin valaisvalais-tusta pystytään ohjaamaan paremmin tarvekohtaisesti.
Kuva 2. Valaistusta voidaan ohjata matkimaan päivänvaloa, jolloin valaistus tukee ihmisen vuoro-kausirytmiä. Vuorokausirytmiin perustuvalla valaistuksenohjauksella on todettu olevan ihmisen hy-vinvointia edistäviä vaikutuksia. [17]
3 Valaistusohjauksen tekniikat
Valaistuksenohjausjärjestelmien avulla pystytään toteuttamaan niin paljon enemmän kuin pelkästään kytkemään valaisimet päälle ja pois päältä. Nykyään käytetäänkin termiä älyk-käät valaistuksenohjausjärjestelmät, koska valaistuksenohjausjärjestelmien avulla voi-daan ohjata valaistusta automaattisesti tai monin eri tavoin. Älykkäillä valaistuksen oh-jausjärjestelmillä on monia erilaisia ominaisuuksia, ja nämä järjestelmät eroavat toisis-taan näiden ominaisuuksien sekä niiden käyttämän tekniikan perusteella. Kun on kyse älykkäistä valaistuksenohjausjärjestelmistä, niin siihen liittyy usein sensoreilta ja käyttä-jiltä saadun datan käsittelemistä. Tämän datan avulla valaistusta voidaan ohjata automaat-tisesti. Älykkään valaistuksen ohjauksen avulla pystytään ottamaan käyttäjät paremmin huomioon samalla kun säästetään energiaa. Älykäs valaistus hyödyntää käyttäjän tarpeita valaistuksen ohjaamiseen, mikä tekee valaistuksesta ihmiskeskeisempää. [19]
IoT (Internet of Things) mahdollistaa uusien älykkäiden järjestelmien syntymisen käyt-tämällä langattomia sensoreita ja upotettua elektroniikkaa. Koko ajan kehittyvä laitteiden sekä järjestelmien yhteensopivuus toistensa kanssa mahdollistaa sensoriverkkojen kerää-män datan hyödyntämisen monin eri tavoin. [19] Laitteiden yhteensopivuus on otettava huomioon myös älykkäissä valaistuksenohjausjärjestelmissä. Valaistus on erittäin tärkeä osa älykästä rakennusta ja valaistusohjausverkko voi toimia tärkeänä sensoriverkkona muiden järjestelmien hyödyksi. Koska valaisimia on rakennuksessa paljon, tasaisin väli-matkoin, valaisimiin sijoitetut sensorit ja langattomat lähettimet luovat erittäin hyvän ja kattavan verkoston, jonka avulla voidaan kerätä dataa kaikkien taloteknisten järjestelmien käytettäväksi. Jotta kerättyä dataa voidaan hyödyntää muuhunkin kuin valaistuksen oh-jaukseen, on valaistuksenohjausjärjestelmän oltava integroitavissa muihin taloautomaa-tiojärjestelmiin. Tämä integraatio voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Integraatio raken-nusten hallintajärjestelmiin voidaan toteuttaa esimerkiksi pilvipalveluiden avoimen oh-jelmointirajapinnan eli API:n avulla tai sitten DALI-rajapinnan avulla.
Langattomaan valaistuksenohjaukseen liittyy käytännössä aina älykäs valaistuksen oh-jaus. Joissakin tapauksissa pelkkä valaisimien sytyttäminen langattomasti olisi riittävä ratkaisu, mutta puhuttaessa langattomista valaistuksenohjausjärjestelmistä puhutaan sa-malla älykkäistä valaistuksenohjausjärjestelmistä. Langattomat valaistuksenohjausjärjes-telmät eroavat toisistaan niiden ominaisuuksien sekä niissä käytetyn tekniikan osalta. Va-laisimia voidaan ohjata erilaisten langattomien tiedonsiirtoprotokollien avulla. Valai-simia voidaan ohjata esimerkiksi puhelimista tutun Bluetoothin, kaukosäätimissäkin käy-tetyn infrapunan, kotien langattoman verkon mahdollistavan WiFi:n ja kotiautomaatiossa käytetyn Zigbeen avulla. Jotta valaistuksenohjausjärjestelmää voidaan käyttää useissa eri kohteissa, on sen tuettava eri standardeja mahdollisimman hyvin. Ammattivalaistuksen yksi tämän hetken käytetyimmistä langallisista valaistuksenohjausprotokollista on DALI-protokolla. Toinen ammattivalaistuksessa käytetty digitaalinen valaistuksen ohjausproto-kolla on DMX512. Näiden protokollien avulla voidaan ohjata ja himmentää valaisimia.
Koska DALI-valaisimien osuus ammattivalaistuksessa on suuri, langattomien valaistuk-senohjausjärjestelmien olisi hyvä pystyä ohjaamaan myös DALI-valaisimia. Edelleen käytetään myös paljon 0-10V -ohjausmenetelmää himmentämiseen, joten näidenkin va-laisimien himmentäminen järjestelmän avulla olisi tärkeää.