Ny studie om dynamiskt ljus för skiftarbetande

Ljusexponering är en viktig faktor för anpassning till udda arbetstider. Många av dem som arbetar udda tider får rytmproblem, dygnsrytmisk stress, som främst beror av ljusbrist vilket leder till dagtidströtthet, humörförändringar, depression, sömnproblem, prestationsförsämringar och ohälsa. I arbetslivet har studier visat att en god ljuskomfort bidrar till psykologiskt välbefinnande och ger positiva effekter på motivation och produktivitet, sjukfrånvaro och tillfredsställelse i arbetet, med mera. Vi har sett att belysningens betydelse ökat ur ett brett perspektiv, inte bara inom vården utan även inom ett antal andra miljöer och arbetsområden.

I en nyligen publicerad rapport tas en del av dessa frågor upp i några fallstudier. Vi vänder oss därför till Arne Lowden, som genomfört ett intressant arbete, finansierat av NordForsk och Trafikverket, som lett till rapporten ”Flexibel individanpassad dynamisk 24-timmars LED-belysning som befrämjar energieffektivitet, prestation och hälsa.”

Arne Lowden är docent i psykologi och arbetar på Psykologiska Institutionen, Stressforskningsinstitutet vid Stockholms universitet. Själv brukar han kalla sig ljus- och sömnspecialist och har kommit att ägna sig speciellt åt dygnsrytmsproblematik och då främst de icke visuella aspekterna. Hur använder vi ljus för att öka vakenheten, påverka till exempel humör hos gymnasieelever och vad händer med oss i ljusfattiga miljöer? Det är några områden som han arbetat med. Hur sover vi om vi inte har tillgång till elektrifierat ljus? Vad händer i operatörsmiljöer med treskift? Ja det finns många intressanta områden att studera där det inte enbart handlar om individens välbefinnande utan också om säkerhetsaspekter.

Bakgrund och mål

– Inom Trafikverket finns ett antal operatörer i form av tågledare och informatörer som styr tågtrafiken i landet. Dessa personer utsätts för ständiga förändringar av arbetslokalernas utseende och fysiska belägenhet. Vid Runda Huset på Kungsbron i Stockholm finns en lokal där man var nyfiken på att prova en övergång till LED-baserad belysning. I projektet fanns redan från början en ljusdesigner, upphandlad på ramavtal, men där man ville ha en mer vetenskaplig hantering av belysningsfrågorna. Därför kom jag in i bilden, berättar Arne Lowden.

Tidigare fanns LED-baserade ”ljusbågar” över arbetsbord där den anställde själv kunde anpassa styrka samt mängden av blått och gult inslag i ljuset. Problemet var bara att personalen inte visste hur man skulle anpassa detta för att skapa en dygnsrytm som bidrar till att skapa drägliga förutsättningar för att bland annat underlätta för sömn på natten.

– Vi hade ett syfte att kunna ange parametrar samt att utvärdera belysning i en operatörsmiljö med verksamhet dygnet runt. Vi ställde därför upp ett antal översiktliga mål:

Mål för fallstudien hos trafikledare:

• Att ange parametrar för hur dynamiskt LED-­baserat ljus bör programmeras ur ett hälsoperspektiv över dygnet med bibehållen individanpassning och med hänsyn till omgivande ljus.

• Att ange hur LED-belysning påverkar visuell ergonomi, trötthet, prestation under arbetet och återhämtningsperioder under olika tidpunkter på dygnet.

• Att demonstrera hur individuella nivåer av belysningsförhållanden påverkar utfallsvariabler vilket bland annat innebar att ta hänsyn till att individer kan välja olika nivåer på arbetsplatsbelysningen och hur mycket dagsljus de exponerats för under och utanför arbetet.

Tillvägagångssättet

I projektet använde man en metod som gick ut på att ersätta den tidigare belysningen med dynamiskt ljus där ljusintensiteten och spektralfördelningen anpassades till tid på dygnet. Det grundschema som prövades på tre olika trafikcentraler anges i figur 1 nedan.

Man gjorde en programmering av ljuset och utarbetade tre olika scenarier: förmiddagspass, eftermiddagspass och nattarbete.

Förmiddagspasset avsågs ge maximalt starkt ljus med inslag av blå våglängder vilka stöder vakenhet,­ dämpar melatonin och som efterliknar dagsljus. ­(Melatonin är ett hormon som produceras av tallkottkörteln och dess effekt är att man blir sömnig). Påslaget av det starka ljuset skedde från klockan 07.30 då deltagare förväntades vara speciellt mottagliga för ljus som kan åstadkomma en tidigareläggning av dygnsrytmen.

Eftermiddagspasset programmerades för en minskad ljusstyrka med gradvis övergång från blått till gultonat ljus. Anledningen var att underlätta melatoninpåslag och att kunna varva ned för att åstadkomma en snabbare insomning efter arbetet.

Nattarbetet inleddes med en ”ljusboost” för att pigga upp personalen och dämpa melatoninhalten.

Nattarbetet inleddes med en ”ljusboost” för att pigga upp personalen och dämpa melatoninhalten. Detta skedde med blått ljus för att stödja vakenheten under resten av skiftet. Därefter dämpades ljuset och gula våglängder tog över för att minska påverkan på dygnsrytm och melatoninhalt. I detta fall och vid snabbroterande skiftarbete eftersträvades att inte i onödan öka nattanpassning med starkt ljus. Även risk för cancer har påvisats vid nattarbete och därför bör en alltför stark belysning undvikas av hälsoskäl.

– Då vi undersökte tre olika fysiska lokaler, belägna inom olika delar av landet, fick vi hitta lösningar till varje lokal där dagljuspåverkan varierade liksom använda armaturer, berättar Arne.

– För att kunna bearbeta påverkan gjorde vi olika mätningar av deltagarna under skiften i form av formulär för frågor om bland annat hälsa, sömn och arbete. Vidare fick varje deltagare föra dagbok för att göra en egen skattning av sömn, vakenhet och arbete. Dessutom användes en handledsburen rörelsemätare för att bestämma sömn och ljusexponering. Utöver detta togs salivprover för att kunna bestämma melatoninhalten.

Inom projektet hade gruppen lite olika syn på hur ljusprofilen skulle se ut.

– Vi lät mycket erfarna ljusinstallatörer med 20 års erfarenhet utforma förslag till hur ljusprofilen för det dynamiska dygnsljuset skulle se ut. Detta ställde vi mot ett förslag som togs fram av forskarna. De två angreppssätten visas i figur 2 och 3 ovan.

Som man kan se av dessa figurer skiljer det sig ganska mycket åt både vad gäller ljusets styrka och färgtemperatur samt hur ljuset anpassats över dygnet för att ge de bästa förutsättningarna för varje arbetsskift.

– Vi gjorde några testningar varefter vi beslöt oss för den slutliga installationen. Jämfört med de profiler som kan ses i figur 2 respektive 3 drogs ljusstyrkan ned rent generellt samt att mängden av det blå ljuset minskades.

Figur 1. Grundschema för ljusprofil över dygnet.

Figur 2. Förslag till ljuspforil från installatörer.

Figur 3. Förslag till ljuspforil från forskare.

Tydliga individuella skillnader

Resultat visade att individer exponerades för mycket olika ljusnivåer under varje skift. Nivåerna under förmiddags- och eftermiddagsskiften var högre än vid nattskiften. Ljusexponeringen av blått ljus var starkast under förmiddagsskiften. Sömnen påverkades också och sömnigheten återfanns mellan klockan 02 och 06 (nattskift), 07 och 09 (förmiddagsskift) samt 18 och 20 (eftermiddagsskift). Sammantaget visar rapporten att det finns tydliga individuella skillnader i ljuspreferenser­ under ett skift. Om dynamisk dagljuslik belysning ska installeras bör det ställas krav på kvalitet avseende spektrum och flimmer. Vidare bör belysningen prövas av personalen och att man reducerar ljusproblem i form av bländning, flimmer och anpassar anläggningen även för ljuskänslig personal.

Lowdens handfasta råd till belysningsplanerare:

• Vid programmeringen börja med lägre luminansnivåer. Kanske finns det möjlighet att också tona ned lokalt i lokalen. Då många arbetsuppgifter baseras på skärmanvändning bör svag belysning skapas på nätterna för, till exempel, flygledare och liknande yrkeskategorier.

• Använd amberliknande ljus under nattskift för att inte störa melatoninrytmen. Självklart kräver vissa arbetsuppgifter att tillräckligt ljus finns men detta kanske kan åstadkommas med en punktbelysning för läsning och så vidare.

• Man får helt enkelt pröva sig fram. Belysningsmiljön kan vara en källa till konflikt men det
gäller att ha acceptans från alla parter och att
vi kan möjliggöra skillnader i utformning och anpassning.

• Tänk på kontrastverkan – glest mellan armaturer skapar mörka ytor vilket blir förödande om starkare ljuskällor installeras. Testa med en provbelysning. Då kan mätningar utföras avseende flimmer, färgåtergivning och luminans. Höga flimmernivåer bidrar till minskad ljuskomfort och ökade besvärsnivåer. Ett flimmervärde bör inte överstiga 30 procent. I många av de mätningar som gjordes låg nivån mellan 73 och 98 procent. När ljusstyrkan ökar får ljusets spektralfördelning större betydelse. En vanlig LED-belysning innehåller dioder med begränsad fördelning av speciellt blå våglängder så testa alltid sådana armaturer avseende ögonkomfort vid högsta ljusstyrkan.

I figur 4 framträder den blå våglängdstoppen tydligt.

– När en sådan armatur körs på 80–90 procent av maxeffekten blir den outhärdlig. Detta i kombination med de omnämnda flimmervärdena ovan och stora bländningstal fick till och med en deltagare att kräkas, summerar Arne.

För att bland annat förebygga psykisk ohälsa finns biologiska ljusmått.

– Ljuskänslighet förekommer och är vanligare vid olika synbesvärs- och bokstavsdiagnoser. Ett värde på cirkadian (dygnsrytmisk) stimulus, CS, är en faktor som man kan beräkna. Härvid rekommenderar man ett värde som bör vara större än 0,3 under två till tre timmar under förmiddagen (vid Eh 500 lx och Ev 300 lx samt 5000K) vilket ger den dos man behöver som kompensation för avsaknad av dagsljus. Här mäter man luxtal såväl horisontellt som vertikalt. Vid jämförelser minskar luxtalen under eftermiddag och kväll liksom värdet på färgtemperaturen och kraven på CS-värdet. Det finns ytterligare en faktor att ta hänsyn till och det är den senaste EU-standarden EDI, Melanopic Equivalent Daylight Illumination, där olika miljöer har stipulerade värden för störst välbefinnande. I arbetsmiljöer bör det finnas minst 225 EDI under åtminstone fyra timmar per dag under hela året, säger Arne Lowden.

Vissa leverantörer erbjuder färdiga standardlösningar för olika miljöer.

– Våra studier har ju pekat på stora individuella skillnader. Av den anledningen kan man kanske inte dra alla över en kam, men man kan ju konstatera att olika typer av belysning kräver olika scenarier. Att installera en bra anläggning behöver inte vara så svårt eller kostsamt. Vid verksamheter som bedrivs på dagtid och med tillskott av dagsljus kanske kraven är lägre jämfört med skiftarbete men det viktiga är att det finns en bra kvalitet hos det man installerar.

Om den pågående forskningen inom området nämner Arne Lowden att forskningen tenderar att bli mer inriktad på HCL, Human Centric Lighting och biologisk påverkan. Både inom landet och inom EU pratar man också om dagsljusets inverkan. Bland ledande ljusforskare försöker man ge rekommendationer till hur vi bör utforma en god belysning.

Om framtiden och huruvida vi på våra arbetsplatser snart kan logga in både närvaro och egna individuella ljusinställning med, till exempel en ”tag” låter han vara osagd. Tillsammans kan vi dock konstatera att tekniken ju redan finns, så helt omöjligt är det kanske inte.

Fakta om rapporten

Rapporten heter i sin helhet: ”Flexibel individanpassad dynamisk 24-timmars LED-belysning som befrämjar energieffektivitet, prestation och hälsa.”

Rapporten är slutrapport för ett projekt som genomförts i samarbete med Trafikverket i Stockholm, Norrköping och Boden för att undersöka hur en individanpassad dynamisk arbetsbelysning över dygnet kan bidra till att mildra hälsobesvär.

Projektet har samfinansierats av NordForsk och Trafikverket.

Publicerad den 22 mars 2021

Ur Ljuskultur Nummer 2, 2021