DE102005044031A1 - Determining the circadian of effective irradiation or dosage of radiation source used in planning lighting mechanisms, by using measured wavelength values, visually effective radiation of radiation source, and turbidity of subject's eyes - Google Patents

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Abstract

The method involves measuring the relevant wavelength coverage of irradiation in a circadian, and then using the measured values and the determined visually effective radiation of a radiation source as first correction values. The age, condition and turbidity of the eyes of a subject are then considered as second correction values. The first and second correction values are used to determine the circadian for effective irradiation of the radiation source.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke bzw. Dosis einer Strahlenquelle.The The invention relates to a method for determining the circadian effective irradiance or dose of a radiation source.

Die in der Netzhaut eines Auges vorhandenen Zäpfchen und Stäbchen bzw. Rezeptoren dienen einerseits zur visuellen Wahrnehmung von Bildern und Farben und andererseits zur Steuerung physiologischer und psychologischer Prozesse im menschlichen Organismus. Für Letztere sind insbesondere spezielle Fotorezeptoren der Netzhaut, die sogenannten nicht-bildgebenden NIF-Rezeptoren (NIF = non image forming) verantwortlich. Die von diesen empfangenen Spektralanteile sind maßgeblich für die innere biologische Uhr. Aber auch Einflüsse hinsichtlich Aufmerksamkeit und allgemeiner Gemütslage sind feststellbar. Direkt messbar sind Änderungen des Pulsschlags oder des Insulinspiegels.The in the retina of an eye existing suppositories and chopsticks or On the one hand, receptors are used for the visual perception of images and images Colors and on the other hand to control physiological and psychological Processes in the human organism. For the latter are in particular special Photoreceptors of the retina, the so-called non-imaging NIF receptors (NIF = non image forming) responsible. The of These received spectral components are decisive for the internal biological clock. But also influences in terms of attention and general mood are detectable. Directly Measurable are changes in the Pulse rate or insulin level.

Die entsprechenden NIF-Rezeptoren wurden erstmalig im Jahre 2001 wissenschaftlich erwähnt und hinsichtlich ihrer spektralen Empfindlichkeit näher charakterisiert (s. Brainard G.C.: J. Neuroscience 21, 2001, 16, S. 6405-6412; Thapan K.: J. Physiology 535, 2001, 1, S. 261-267). Insbesondere die Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 580 nm aktiviert Signale an den NIF-Rezeptoren auf der Netzhaut, die über Nervenbahnen 13. Sept 2005-45507/hk in das Gehirn geleitet werden, wodurch die Ausschüttung des Hormons Melatonin (Schlafhormon) gehemmt wird. Eine Unterversorgung mit Strahlung aus diesem Wellenlängenbereich, die auch als circadian wirksames Licht bezeichnet wird, kann Fehlregulationen der circadianen Rhythmik wie auch Schlafstörungen und Depressionen zur Folge haben.The corresponding NIF receptors became scientific for the first time in 2001 mentioned and further characterized in terms of their spectral sensitivity Brainard G.C .: J. Neuroscience 21, 2001, 16, pp. 6405-6412; Thapan K .: J. Physiology 535, 2001, 1, pp. 261-267). In particular, the radiation in the wavelength range between 380 nm and 580 nm activates signals at the NIF receptors on the retina, over Nerve pathways Sept. 13, 2005-45507 / hk are passed into the brain, causing the payout of the hormone melatonin (sleep hormone) is inhibited. A shortage with radiation from this wavelength range, which is also called circadian effective light, can be dysregulated circadian rhythm as well as sleep disorders and depression Episode.

So lässt sich bei Arbeitern im Schichtbetrieb bei künstlicher Beleuchtung neben den bereits angesprochenen Schlafstörungen auch eine reduzierte Aufmerksamkeit feststellen. Erhöhte Unfall- und Ausschusszahlen im Nachtbetrieb sind gleichfalls gegeben.So let yourself for workers in shifts with artificial lighting in addition the already mentioned sleep disorders also a reduced attention determine. Increased Accident and scrap figures in night mode are also given.

Bei weiblichen Schichtarbeitern werden erhöhte Brustkrebsraten, bei männlichen Schichtarbeitern erhöhte Prostatakrebsraten festgestellt, deren Zusammenhang mit Fehlregulationen des onkostatisch wirkenden Hormons Melatonin diskutiert wird (Glickman G., Levin R., Brainard G.C.: Neuroendocrinology Letten 23-2,2002, S. 17-22; Stevens R. G & Rea M.S.: Cancer Causes and Control 12, 2001, S. 279-287).at female shift workers will have increased breast cancer rates, in males Shift workers increased Prostate cancer rates found to be related to dysregulation of the oncostatic hormone melatonin is discussed (Glickman G., Levin R., Brainard G.C .: Neuroendocrinology Lat. 23-2,2002, Pp. 17-22; Stevens R. G & Rea M.S .: Cancer Causes and Control 12, 2001, pp. 279-287).

Für die Beleuchtung von Arbeitsplätzen existieren Richtlinien. Beispielhaft wird für Büroarbeit eine Beleuchtungsstärke von 500 lx und für grobe Maschinenarbeit ein Richtwert von 300 lx empfohlen (s. Regeln für Sicherheit und Gesundheitsschutz an Arbeitsplätzen mit künstlicher Beleuchtung und für Sicherheitsleitsysteme, BGR 131; DIN 5035 „Die Beleuchtung mit künstlichem Licht").For the lighting of jobs there are guidelines. As an example, for office work an illuminance of 500 lx and for rough machine work a guideline value of 300 lx recommended (see Rules for security and health protection at workplaces with artificial lighting and safety control systems, BGR 131; DIN 5035 "The Lighting with artificial Light").

Entsprechende Werte beziehen sich jedoch nur auf die unterschiedlichen Anforderungen des bildlichen Sehens z. B. bei einer feinmechanischen Arbeit im Vergleich zu einer Computertätigkeit. Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass ein schlecht ausgeleuchteter Arbeitsplatz Stress und Kopfschmerzen verursacht. Einbußen in der Produktivität gehen hiermit einher. Dabei kann die Leistungsfähigkeit am Arbeitsplatz durch ungenügende Beleuchtung um bis zu 30 % verringert werden (s. Lange H.: Handbuch für Beleuchtung, SLG, LitG, LTG, NSVV, 5. Auflage, 1999 und Bommel van W. et al.: Industriebeleuchtung und Produktivität, Proc. Licht 2002, Maastricht).Appropriate However, values only refer to the different requirements of visual vision z. B. in a precision mechanical work in Comparison to a computer activity. However, research has shown that a poorly lit Workplace causes stress and headaches. Losses in the Productivity go associated with this. It can improve the performance in the workplace inadequate Lighting can be reduced by up to 30% (see Lange H .: Manual for lighting, SLG, LitG, LTG, NSVV, 5th edition, 1999 and Bommel van W. et al .: Industrial Lighting and Productivity, Proc. Light 2002, Maastricht).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten An so weiterzubilden, dass die circadian wirksame Bestrahlungsstärke bzw. Dosis 13. Sept. 2005-45507/hk einer Strahlenquelle derart bestimmbar ist, dass die im für Lebewesen, insbesondere Menschen vorgesehenen Nutzbereich herrschende Strahlung eine unerwünschte Ausschüttung des Hormons Melatonin reduziert bzw. hemmt.Of the The present invention is based on the object, a method The above-mentioned An educate so that the circadian effective irradiance or dose 13. Sept. 2005-45507 / hk a source of radiation so determinable is that im in for Living beings, in particular humans provided useful area prevailing radiation an undesirable distribution of the hormone melatonin reduces or inhibits.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass die Bestrahlungsstärke im circadian relevanten Wellenlängenbereich gemessen wird und dass unter Zugrundelegung so ermittelter Werte sowie einer visuell wirksame Strahlung der Strahlenquelle berücksichtigenden ersten Korrekturgröße und/oder einer altersbedingte Trübung der Augenlinse eines Lebewesens berücksichtigenden zweiten Korrekturgröße die individuell wirksame circadian wirksame Bestrahlungsstärke bestimmt wird.to solution The object of the invention essentially provides that the irradiance in the circadian relevant wavelength range measured and that on the basis of values thus determined and a visually effective radiation of the radiation source into account first correction value and / or an age-related cloudiness the individual's eye lens of a living being taking into account the second correction variable effective circadian effective irradiance is determined.

Erfindungsgemäß wird die circadian wirksame Bestrahlungsstärke bzw. die über die Zeit gemessene Dosis bestimmt, um Lichtquellen wie Leuchtmittel oder Lichttherapiegeräte derart in ihrer Spektralverteilung und Bestrahlungsstärke zu verändern, dass physiologische und psychologische Prozesse, insbesondere die Melatoninsuppression steuerbar sind.According to the invention circadian effective irradiance or over the Time measured dose determines to light sources such as bulbs or light therapy devices to change such in their spectral distribution and irradiance that physiological and psychological processes, in particular melatonin suppression are controllable.

Somit besteht die Möglichkeit, die Beleuchtungssituation an Arbeitsplätzen zu überprüfen, um eine Optimierung für Wohlbefinden und Arbeitsleistung zu erreichen. Durch die Bestimmung der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke wird Lichtplanern, Lichttherapeuten, dem Gesundheits- und Arbeitsschutz sowie der Forschung die Möglichkeit gegeben, Lichtquellen zu verändern bzw. zu gestalten, um die NIF-Rezeptoren gezielt beeinflussen zu können.Thus, it is possible to check the lighting situation at workplaces in order to optimize for well-being and work performance. By determining the circadian effective irradiance is light planners, light therapists, health and work protection and research have the opportunity to modify or design light sources in order to be able to influence the NIF receptors in a targeted manner.

Hierzu werden erfindungsgemäß mittels eines Sensors, umfassend vorzugsweise zwei Fotodioden, die circadian wirksame Bestrahlungsstärke der Strahlenquelle im Spektralbereich vorzugsweise zwischen in etwa 380 nm und in etwa 580 nm und die Beleuchtungsstärke der Strahlenquelle im Spektralbereich vorzugsweise zwischen in etwa 380 nm und in etwa 580 nm und die Beleuchtungsstärke der Strahlenquelle im Spektralbereich vorzugsweise zwischen in etwa 380 nm und in etwa 780 nm jeweils in der Nutzfläche gemessen.For this are inventively means a sensor comprising preferably two photodiodes circadian effective irradiance the radiation source in the spectral range preferably between approximately 380 nm and in about 580 nm and the illuminance of the radiation source in the spectral range preferably between about 380 nm and about 580 nm and the illuminance the radiation source in the spectral range preferably between approximately 380 nm and measured in about 780 nm each in the effective area.

Da jedoch die Melatoninsuppression nicht von der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke vor dem Auge, sondern am Ort der NIF-Rezeptoren abhängt, gehen erfindungsgemäß Korrekturgrößen bei der Bestimmung der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke ein.There however, the melatonin suppression is not effective from the circadian irradiance in front of the eye but at the site of the NIF receptors, go According to the invention correction quantities in the Determination of circadian effective irradiance.

Das Verhältnis zwischen der Beleuchtungsstärke und der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke kcv = Ecirc/Evis hängt von der Spektralverteilung der Quelle ab und ist unter stationären Bedingungen konstant. Auf Grund der adaptiven Verengung der Pupille bei steigender Beleuchtungsstärke und anderer Adaptionsmechanismen ist jedoch der Anstieg Ecirc auf der Netzhaut unterproportional zu Ecirc vor dem Auge im Vergleich zu den Verhältnissen bei dilatierten Pupillen. Dies fließt bei der Bewertung der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke ein.The ratio between the illuminance and the circadian effective irradiance k cv = E circ / E vis depends on the spectral distribution of the source and is constant under stationary conditions. Due to the adaptive narrowing of the pupil with increasing illuminance and other adaptation mechanisms, however, the increase E circ on the retina is less proportional to E circ in front of the eye compared to the conditions in dilated pupils. This is included in the assessment of circadian effective irradiance.

Des Weiteren tritt eine altersbedingte Trübung der Augenlinse ein. Zur individuellen Bestimmung der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke einer Person kann auch eine diesbezügliche Korrekturgröße eingehen. Eine entsprechende Korrekturgröße kann durch dem Sensor vorgeschaltete Filter oder durch Abrufen abgespeicherter Daten berücksichtigt werden.Of Furthermore, age-related opacity of the eye lens occurs. to individual determination of the circadian effective irradiance of a Person can also do a related Correction amount received. An appropriate correction value can by the sensor upstream filter or stored by retrieving Data taken into account become.

Können die Korrekturgrößen körperlich bestimmt werden, also z. B. unmittelbar mit einem Messgerät, mit dem die circadian wirksame Bestrahlungsstärke gemessen wird, so besteht auch die Möglichkeit, unter Zuhilfenahme von Tabellen oder Diagrammen die Korrekturgrößen zu ermitteln, um sodann die gemessene Bestrahlungsstärke im circadian relevanten Wellenlängenbereich korrgieren zu können.Can they Correction variables physically be determined, ie z. B. directly with a meter, with the the circadian effective irradiance is measured, it is also the possibility using tables or charts to determine the correction quantities, then the measured irradiance in circadian relevant Wavelength range to be able to correct.

Um im relevanten Messbereich eine hinreichende Linearität zwischen Bestrahlungsstärke und Messausgangssignal zu erreichen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass dem Messgerät ein wellenlängenunabhängiges Neutralfilter wie z. B. ein Edelstahldrahtgitter vorgesetzt ist, wodurch die Empfindlichkeit des Sensors reduziert wird. Dadurch bleibt man auch bei hohen Bestrahlungsstärken im Linearitätsbereich des Sensors.Around in the relevant measuring range a sufficient linearity between irradiance and to achieve measurement output, provides a further development of Invention that the meter a wavelength independent neutral filter such as B. is set a stainless steel wire mesh, whereby the sensitivity of the sensor is reduced. As a result, one remains in the linearity range even at high irradiances of the sensor.

Ferner werden von dem Sensor sowohl der circadian wirksame Wellenlängenbereich, also der für die Melatoninsuppression relevante Bereich der Einstrahlung durch die Strah lungsquelle(n), alle Beiträge durch Reflexion aus der Umgebung als auch alle relevanten zeitlichen Änderungen der effektiven Bestrahlungsstärke erfasst. Die Daten können sodann digital als effektive (gewichtete) Bestrahlungsstärke und als effektive Dosis der Melatoninsuppression erzeugenden Strahlung angezeigt werden. Der Integrationsbereich zur Bestimmung der Dosiswerte erfasst dabei vorwählbare Zeiträume innerhalb eines Tages sowie über mehrere Tage hinweg.Further Both the sensor and the circadian effective wavelength range, So the for the melatonin suppression relevant area of radiation through the source of radiation (s), all contributions by reflection from the Environment as well as all relevant temporal changes of the effective irradiance. The data can then digitally as effective (weighted) irradiance and as effective dose of melatonin suppression generating radiation are displayed. The integration range for determining the dose values is recorded while preselected periods within a day as well as over for several days.

In Weiterbildung ist vorgesehen, dass mittels der bestimmten circadian wirksamen Bestrahlungsstärke die Beleuchtungsstärke einer Strahlenquelle in ihrem Nutzbereich geregelt wird. Dabei kann die Regelung der Beleuchtungsstärke unter Berücksichtigung der ersten Korrekturgröße unter Vernachlässigung der zweiten Korrekturgröße durchgeführt werden. Hierbei bleiben die individuellen Erfordernisse unberücksichtigt, so dass die Regelung ausschließlich von der Spektralverteilung der Strahlenquelle und dem hieraus resultierenden Verhältnis kcv = Ecirc/Evis abhängt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass eine für den den Nutzraum nutzenden Personenkreis festgelegte allgemeine zweite Korrekturgröße bei der Regelung der circadian effektiven Bestrahlungsstärke wie auch der Beleuchtungsstärke berücksichtigt wird. Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale -für sich und/oder in Kombinationsondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.In a further development, it is provided that the illuminance of a radiation source in its working area is regulated by means of the specific circadian effective irradiance. In this case, the regulation of the illuminance can be carried out taking into account the first correction variable, neglecting the second correction variable. Here, the individual requirements are disregarded, so that the control depends exclusively on the spectral distribution of the radiation source and the resulting ratio k cv = E circ / E vis . However, there is also the possibility that a general second correction quantity specified for the group of people using the useful space is taken into account in the regulation of the circadian effective irradiance as well as the illuminance. Further details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the claims, the features to be taken from them-for themselves and / or in combination but also from the following description of the drawing to be taken preferred embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 die spektrale circadiane Wirkungsfunktion c(λ) im Vergleich zu den Wirkungsspektren V(λ) für visuelle Reize bei Hell- und Dunkeladaptation der Augen, 1 the spectral circadian effect function c (λ) in comparison to the spectrum of effects V (λ) for visual stimuli in light and dark eye adaptation,

2 wegen der Adaption des Auges notwendige Erhöhung der Ecirc vor dem Auge, um eine zu Evis proportionale Ecirc auf der Retina zu erreichen, 2 because of the adaptation of the eye, it is necessary to increase the E circ in front of the eye in order to reach an E vis proportional E circ on the retina;

3 die spektrale Bestrahlungsstärke der Solarstrahlung an der Erdoberfläche bei gegebener Sonnenhöhe über dem Horizont, die spektrale circadiane Wirkungsfunktion und die resultierende, spektrale circadiane Bestrahlungsstärke, 3 the spectral irradiance of the solar radiation at the Earth's surface at a given sun altitude above the horizon, the spectral circadian effect function and the resulting spectral circadian irradiance,

4a die relative circadiane Bestrahlungsstärke an den Augen zur Erzeugung einer gleichen circadianen Bestrahlungsstärke an der Retina als Funktion des Alters und 4a the relative circadian irradiance on the eyes to produce the same circadian irradiance on the retina as a function of age and

4b die relative Beleuchtungsstärke an den Augen zur Erzeugung einer gleichen Beleuchtungsstärke an der Retina als Funktion des Alters. 4b the relative illuminance on the eyes to produce the same illuminance at the retina as a function of age.

Von speziellen Fotorezeptoren der Netzhaut, den sogen. nicht bildgebenden NIF-Rezeptoren empfangene Spektralanteile der einfallenden Strahlung sind mit maßgebend für die innere biologische Uhr. Insbesondere die circadian wirksame Strahlung, die im Wellenlängenbereich zwischen 380 und 580 nm liegt, erzeugt an den Rezeptorenzellen Signale, die über Nervenbahnen in das Gehirn geleitet werden und die Ausschüttung des Hormons Melatonin (Schlafhormon) hemmen.From special photoreceptors of the retina, the so-called non-imaging NIF receptors received Spectral components of the incident radiation are decisive for the inner biological clock. In particular, the circadian radiation, in the wavelength range between 380 and 580 nm, generates signals at the receptor cells, the above Nerve pathways are directed into the brain and the secretion of the Hormone melatonin (sleep hormone) inhibit.

In der 1 ist die circadiane Wirkungsfunktion c(λ) in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgetragen. Man erkennt, dass der circadian wirksame Bereich sich im Wesentlichen zwischen 380 nm bis 580 nm mit einem Maximum bei etwa 460 nm erstreckt. Im Vergleich hierzu umfassen die Wirkungsspektren zur Erzeugung visueller Reize Wellenlängen bis 780 nm mit einem Maximum bei 507 nm bei Dunkeladaptation der Augen und mit einem Maximus bei 555 nm bei Helladaptation.In the 1 the circadian effect function c (λ) is plotted as a function of the wavelength. It can be seen that the circadian effective range extends substantially between 380 nm to 580 nm with a maximum at about 460 nm. In comparison, the spectral response spectra include wavelengths up to 780 nm with a maximum at 507 nm for dark eye adaptation and a maximum at 555 nm for light adaptation.

In 3 sind die circadiane Wirkungsfunktion c(λ) sowie die spektrale Bestrahlungsstärke der Sonnenstrahlung E(λ) und die circadian wirksame Bestrahlungsstärke Ecirc gegenüber der Wellenlänge aufgetragen.In 3 the circadian effect function c (λ) and the spectral irradiance of the solar radiation E (λ) and the circadian effective irradiance E circ are plotted against the wavelength.

Bei konstanter Spektralverteilung einer Strahlung besteht zwischen der visuellen Beleuchtungsstärke Evis und der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke Ecirc ein konstantes Verhältnis. Wegen der adaptiven Verengung der Pupille bei steigender Beleuchtungsstärke vor dem Auge ist jedoch der Anstieg Ecirc auf der Netzhaut unterproportional zu Ecirc vor dem Auge. Dies ergibt sich aus der 2. Durch die Pupillenverengung und andere Adaptionsmechanismen, wie z. B. Verringerung der Empfindlichkeit von Stäbchen und Zäpfchen, muss demzufolge bei der Verdopplung der Beleuchtungsstärke Evis vor dem Auge die circadian wirksame Bestrahlungsstärke Ecirc vor dem Auge überproportional ansteigen, um auch eine Verdopplung von Ecirc auf der Netzhaut zu erreichen. Eine entsprechende Korrekturgröße muss folglich bei der Bestimmung der circadian wirksamen Strahlung berücksichtigt werden, um folgerichtige Änderungen in den Beleuchtungsstärken von z. B. Leuchtmitteln oder Lichttherapiegeräten vorzunehmen, um zu verhindern, dass bei Personen, die der entsprechenden Beleuchtung ausgesetzt werden, Melatonin ausgeschüttet wird. Mit anderen Worten können sowohl eine Unterversorgung als auch eine Uberversorgung mit circadian wirksamer Strahlung dann verhindert werden, wenn diese unter Berücksichtigung des zuvor angegebenen Korrekturfaktors bestimmt wird.With a constant spectral distribution of a radiation exists between the visual illuminance E vis and the circadian effective irradiance E circ a constant ratio. However, because of the adaptive constriction of the pupil with increasing illuminance in front of the eye, the increase E circ on the retina is less than proportional to E circ in front of the eye. This results from the 2 , Through the pupil narrowing and other adaptation mechanisms, such. B. reducing the sensitivity of rods and suppositories, must therefore increase disproportionately in the doubling of the illuminance E vis in front of the eye, the circadian effective irradiance E circ in front of the eye, to achieve a doubling of E circ on the retina. A corresponding correction variable must therefore be taken into account in the determination of the circadian radiation effective to logically changes in the illuminance of z. B. bulbs or light therapy devices to prevent melatonin is distributed in people who are exposed to the corresponding lighting. In other words, both an undersupply and an over-supply of circadian radiation can be prevented if it is determined taking into account the previously stated correction factor.

Da die spektrale Transparenz der Augenlinsen mit dem Alter abnimmt, müssen zur Bestimmung der individuell circadian wirksamen Strahlung wie auch der individuell wirksamen Beleuchtungsstärke weitere Korrekturgrößen berücksichtigt werden. Bis zum Alter von etwa Mitte 20 verschlechtert sich wesentlich nur die Transmission im UV- und im kurzwelligen Bereich sichtbarer Strahlung, während sich mit zunehmendem Alter infolge fortschreitender Linsentrübung die Transmission auch im Gesamtbereich sichtbarer Strahlung annähernd linear verschlechtert (vgl. 4a und 4b). Man erkennt, dass ab Mitte 20 die relative Beleuchtungsstärke vor dem Auge entsprechend 4a zunehmen muss, um auf der Netzhaut eine Beleuchtungsstärke zu erreichen, wie sie ohne oder bei unmerklicher Linsentrübung auftreten würde. Dagegen ist die circadiane Bestrahlungsstärke vor dem Auge bei Kindern und Jugendlichen 4a entsprechend zu reduzieren und bei Älteren zu erhöhen, um auf der Retina die gleiche, auf die Altersstufe von Mitte 20 bezogene circadiane Bestrahlungsstärke zu erzeugen.Since the spectral transparency of the eye lenses decreases with age, further correction parameters must be taken into account for determining the individually circadian radiation as well as the individually effective illuminance. Until the age of about mid-20, only the transmission in the UV and in the short-wave range of visible radiation substantially deteriorates, while with increasing age as a result of progressive lens opacity the transmission deteriorates almost linearly in the total range of visible radiation (cf. 4a and 4b ). It can be seen that as of mid-20, the relative illuminance in front of the eye corresponding 4a increase in order to reach on the retina an illuminance that would occur with or without imperceptible lens opacification. In contrast, the circadian irradiance is in front of the eye in children and adolescents 4a and to increase in older people to produce the same on the retina the same, related to the age group of mid-20 circadian irradiance.

Die circadian wirksame Strahlung kann mit einer ersten Fotodiode gemessen werden, wobei zusätzlich mit einer zweiten Fotodiode die visuelle Beleuchtungsstärke gemessen wird, um die zuvor erläuterten Korrekturgrößen, die von der visuellen Beleuchtungsstärke abhängig sind, anwenden zu können.The Circadian radiation can be measured with a first photodiode being, in addition measured the visual illuminance with a second photodiode will, to the previously explained Correction variables that from the visual illuminance dependent are to be able to apply.

Die spektrale Empfindlichkeit der ersten Fotodiode (erster Kanal des Messgerätes) muss der spektralen Wirkungsfunktion der Melatoninsuppression in hinreichender Genauigkeit entsprechen, wobei die zweite Fotodiode (zweiter Kanal) eine für die Bewertung der melatoninsuppresiven Wirksamkeit notwendige Information über die gegebene Beleuchtungsstärke liefert. Ferner wird die geometrische Empfindlichkeit des Messgerätes gegenüber der eines Kosinus-Empfängers so geändert, dass sie dem für circadiane und dem für visuelle Wirkungen relevanten Sichtwinkel der Augen entspricht. Die spektrale Transparenz der Augenlinse und der hierdurch verursachte und zuvor erläuterte Effekt auf die melatoninsuppresive Wirksamkeit des Lichtes kann durch angepasste optische Filter oder rechnerisch berücksichtigt werden.The spectral sensitivity of the first photodiode (first channel of the meter) the spectral function of melatonin suppression in sufficient accuracy, the second photodiode (second channel) one for the evaluation of the melatonin suppressive efficacy necessary information about the given illuminance supplies. Furthermore, the geometric sensitivity of the meter over the a cosine receiver changed so, that she is the one for circadian and the for visual effects corresponds to relevant visual angles of the eyes. The spectral transparency of the eye lens and the thereby caused and previously explained Effect on the melatonin suppressive effect of light can by adapted optical filters or mathematically considered become.

Der dynamische Messbereich eines entsprechenden Messgerätes und die Datenauflösung sollen so ausgelegt werden, dass sowohl der gesamte für die melatoninsuppresion relevante Bereich der solaren Einstrahlungen wie auch alle Bestrahlungsbedingungen in Innenräumen als auch alle relevanten Änderungen der effektiven Bestrahlungsstärke erfasst werden. Der Integrationsbereich zur Bestimmung der Dosiswerte umfasst vorgebbare Zeiträume innerhalb eines Tages sowie über mehrere Tage hinweg.The dynamic measuring range of a corresponding measuring device and the data resolution should be designed in such a way that both the entire range of solar irradiation relevant for melatonin suppresion and all irradiation conditions indoors as well as any relevant changes in effective irradiance. The integration range for determining the dose values comprises predefinable periods of time within one day and over several days.

Eine zweite Fotodiode ist dann nicht erforderlich, wenn die erste und/oder zweite Korrekturgröße durch vorher bestimmte Werte, die tabellarisch erfasst oder abgespeichert sein können, eingegeben bzw. in dem Messgerät eingestellt wird, um sodann die circadian wirksame Bestrahlungsstärke z. B. zur Auslegung von Beleuchtungen in Nutzräumen auswerten bzw. festlegen zu können.A second photodiode is not required if the first and / or second correction value by previously determined values, which are recorded or stored in tabular form could be, entered or in the meter is set to then the circadian effective irradiance z. B. evaluate or define the design of lighting in utility rooms to be able to.

Mit Hilfe der ermittelten circadian wirksamen Bestrahlungsstärke sind insbesondere Lichtplanern, Lichttherapeuten sowie dem Gesundheits- und Arbeitsschutz als auch der Forschung hinreichende Informationen zur Hand gegeben, um die Beleuchtungssituation zu beeinflussen, insbesondere an Arbeitsplätzen, um eine Optimierung von Wohlbefinden und Arbeitsleistung zu erreichen. Dabei besteht die Möglichkeit, auf der Basis der ermittelten Werte der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke die Beleuchtung in Nutzräumen zu regeln.With Help the determined circadian effective irradiance are especially lighting planners, light therapists and the health and occupational safety as well as research sufficient information provided to influence the lighting situation, especially at workplaces, to achieve an improvement of well-being and work performance. There is the possibility on the basis of the determined values of the circadian effective irradiance the Lighting in utility rooms to regulate.

Die circadian wirksame Bestrahlungsstärke kann bei der Planung und Umsetzung von Beleuchtungseinrichtungen nicht nur im Arbeitsbereich, sondern auch im Freizeitbereich wie in Fitness-Studios, Wellness-Zentren, Einkaufzentren etc. verwendet werden. Für Lampen- und Leuchtmittelhersteller, für Hersteller von Lichttherapiegeräten, für Büroausstatter und -gestalter, für Betreiber von Fitness- und Wellness-Einrichtungen besteht bei Kenntnis der circadian wirksamen Strahlung die Möglichkeit, eine Optimierung der Beleuchtungssituation auf der Basis einfacher und kostengünstig zu erhaltender Messergebnisse vorzunehmen.The circadian effective irradiance may be in the planning and Implementation of lighting equipment not only in the work area, but also in the leisure sector such as gyms, wellness centers, Shopping centers etc. are used. For lamp and bulb manufacturers, for manufacturers of light therapy devices, for office equipment and -designers, for Operator of fitness and wellness facilities is known the circadian effective radiation the possibility of an optimization the lighting situation on the basis of simple and inexpensive too to obtain preserving measurement results.

Claims (9)

Verfahren zum Bestimmen der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke bzw. Dosis einer Strahlenquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungsstärke im circadian relevanten Wellenlängenbereich gemessen wird und dass unter Zugrundelegung so ermittelter Werte sowie einer visuell wirksame Strahlung der Strahlenquelle berücksichtigenden ersten Korrekturgröße und/oder einer altersbedingte Trübung der Augenlinse eines Lebewesens berücksichtigenden zweiten Korrekturgröße die circadian wirksame Bestrahlungsstärke bestimmt wird.Method for determining the circadian effective irradiance or dose of a radiation source, characterized in that the irradiance is measured in the circadian relevant wavelength range and that on the basis of thus determined values and a visually effective radiation of the radiation source considering first correction quantity and / or age-related turbidity of the eye lens of a living being considering the second correction quantity, the circadian effective irradiance is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ermittelten circadian wirksamen Bestrahlungsstärke die visuelle Beleuchtungsstärke einer Strahlenquelle in deren Nutzbereich geregelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that by means of the determined circadian effective irradiance the visual illuminance a radiation source is controlled in the working area. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle Beleuchtungsstärke der Strahlenquelle unter Berücksichtigung der ersten Korrekturgröße und unter Vernachlässigung der zweiten Korrekturgröße geregelt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the visual illuminance the radiation source under consideration the first correction size and below neglect the second correction variable regulated becomes. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine für den den Nutzraum nutzenden Personenkreis festgelegte allgemeine zweite Korrekturgröße bei der Regelung der Bestrahlungsstärke berücksichtigt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that one for the use of the useful space Group of persons specified general second correction quantity at the Regulation of irradiance considered becomes. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die circadian wirksame Bestrahlungsstärke mit einem Messgerät umfassend eine erste und zweite Fotodiode gemessen wird, wobei die erste Fotodiode ihre Spektralempfindlichkeit im Bereich der spektralen Wirkungsfunktion der circadian wirksamen Strahlung und die andere Fotodiode eine Empfindlichkeit für die visuelle Beleuchtungsstärke aufweist.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the circadian effective irradiance with a gauge comprising a first and second photodiode is measured, wherein the first photodiode their spectral sensitivity in the spectral range Effect of circadian radiation and the other Photodiode a sensitivity for the visual illuminance having. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Empfindlichkeit des Messgerätes im Vergleich zu einem Kosinusempfänger so eingeschränkt wird, dass dem Sichtwinkel der Augen entsprochen ist.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the geometric sensitivity of the meter is restricted in comparison to a cosine receiver, that the viewing angle of the eyes is met. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels optischer Filter oder rechnerisch die zweite Korrekturgröße eingestellt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that by means of optical filters or mathematically set the second correction value becomes. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messgerät ein die Empfindlichkeit reduzierendes wellenlängenunabhängiges Neutralfilter vorgeordnet wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the meter a sensitivity-reducing wavelength independent neutral filter is ordered upstream. Verfahren nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Korrekturgröße unter Zugrundelegung vorliegender oder abgespeicherter Werte wie Tabellen oder Diagrammen ermittelt und bei der Bestimmung der circadian wirksamen Bestrahlungsstärke bzw. Dosis berücksichtigt wird.Method according to at least claim 1, characterized in that that the first and / or second correction value based on existing or stored values such as tables or charts and in the determination of circadian effective irradiance or Dose taken into account becomes.
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