Human Centric Lighting là gì? Điều nghiên cứu đã ghi nhận và điều chưa

Human Centric Lighting (HCL), tạm dịch là chiếu sáng lấy con người làm trung tâm, là cách thiết kế hệ đèn để độ sáng và màu ánh sáng thay đổi theo giờ trong ngày: ban ngày sáng và trắng hơn, buổi tối dịu và ấm dần, ban đêm gần như tắt. Mục tiêu là để ánh sáng trong nhà đi gần với nhịp ngày đêm tự nhiên mà cơ thể vốn quen.

Chủ đề này đáng đọc kỹ trước khi làm nhà, vì “ánh sáng sinh học” đang là chữ được gắn lên rất nhiều bộ đèn kèm những lời hứa về giấc ngủ, sức khỏe hay năng suất. Một hệ chiếu sáng lắp xong là đi cùng ngôi nhà mười năm, nên đáng để biết chỗ nào khoa học đã ghi nhận, chỗ nào chỉ là quảng cáo, rồi mới quyết định bỏ tiền vào đâu. Bài này tóm lại cả hai phía, kèm nguồn để bạn tự kiểm.

Human Centric Lighting là gì và vì sao ánh sáng tác động lên nhịp sinh học

Nhịp sinh học là chiếc đồng hồ khoảng 24 giờ của cơ thể, điều khiển giờ buồn ngủ, giờ tỉnh táo và nhiều hoạt động khác. Tín hiệu quan trọng nhất để chiếc đồng hồ này chạy đúng giờ chính là ánh sáng đi vào mắt.

Năm 2002, các nhà khoa học công bố trên tạp chí Science phát hiện một loại tế bào cảm quang thứ ba trong võng mạc, khác với tế bào que và tế bào nón dùng để nhìn, chuyên truyền tín hiệu sáng tối tới đồng hồ sinh học của não (Berson và cộng sự, nghiên cứu trên động vật có vú). Nghiên cứu trên 22 người sau đó cho thấy khả năng ức chế melatonin, hormone báo hiệu “đêm đến”, nhạy nhất ở vùng ánh sáng xanh lam quanh 460 nm (Thapan và cộng sự, 2001).

Từ đó giới nghiên cứu dùng một đơn vị riêng là melanopic lux, đo mức ánh sáng tác động lên hệ tế bào này. Phân tích dữ liệu từ 19 nghiên cứu (Brown, 2020) cho thấy melanopic lux dự báo tác động của ánh sáng lên đồng hồ sinh học tốt hơn lux thông thường. Có điều, lux và nhiệt độ màu vẫn có ích: chúng vẫn là con số người thiết kế dùng hằng ngày, chỉ là chưa đủ để nói hết về tác động sinh học. Human Centric Lighting, nói cách khác, là đem những hiểu biết này vào bản thiết kế chiếu sáng của một ngôi nhà.

3 điều nghiên cứu đã ghi nhận về ánh sáng và nhịp sinh học

Thứ nhất, ánh sáng phòng bình thường vào buổi tối đã đủ làm lệch giờ melatonin. Một nghiên cứu trên 116 người trẻ khỏe mạnh (Gooley và cộng sự, 2011) ghi nhận: ở trong ánh sáng phòng thông thường (dưới 200 lux) vào những giờ trước khi ngủ làm melatonin bắt đầu muộn hơn và kéo dài ngắn hơn khoảng 90 phút so với ánh sáng mờ. Đây là đo trong phòng thí nghiệm, đo hormone chứ chưa đo bệnh tật, nhưng nó cho thấy đèn trong nhà không hề “vô hại” về mặt sinh học như ta vẫn nghĩ.

Thứ hai, độ nhạy rất cao và khác nhau giữa từng người. Theo một nghiên cứu đăng trên PNAS năm 2019 với 55 người tham gia, chỉ khoảng 25 lux, thấp hơn nhiều so với đèn phòng khách, đã đủ làm giảm một nửa lượng melatonin buổi tối ở người trung bình, còn độ nhạy giữa người nhạy nhất và người ít nhạy nhất chênh nhau hơn mười lần. Bởi vậy cùng một phòng khách, có người thấy bình thường, có người lại khó vào giấc.

Thứ ba, đã có mức khuyến nghị cụ thể cho ánh sáng trong nhà. Năm 2022, nhóm 18 nhà khoa học quốc tế đưa ra khuyến nghị đồng thuận trên tạp chí PLOS Biology: ban ngày nên có từ 250 melanopic lux trở lên tại mắt, 3 giờ trước khi ngủ nên giảm xuống dưới 10, và khi ngủ dưới 1. Đây là con số dành cho người trưởng thành khỏe mạnh, đo ở tầm mắt chứ không phải trên mặt bàn, và là khuyến nghị chứ không phải chứng nhận cho bất kỳ bộ đèn nào.

Còn một chi tiết nữa mà nhiều người bỏ qua: chỉ đổi màu sang vàng mà không giảm độ sáng thì có thể chưa đủ. Nghiên cứu của Viện Bách khoa Rensselaer (2019) về chế độ Night Shift trên iPad ghi nhận đổi màu màn hình mà giữ nguyên độ sáng chưa làm giảm rõ tác động lên melatonin. Vì thế buổi tối nên giảm cả độ sáng lẫn nhiệt độ màu, đây cũng là chỗ một hệ Human Centric Lighting làm tốt hơn việc chỉ thay bóng vàng.

Ảnh minh họa: buổi tối, phòng ngủ chỉ dùng đèn hắt tường và đèn đầu giường ánh vàng ấm, đèn âm trần tắt.

Những điều Human Centric Lighting chưa chứng minh được

Phần này ít bên bán đèn nói, nhưng chúng tôi cho rằng bạn nên nghe trước khi nghe bất kỳ lời chào hàng nào, kể cả của Virical.

• Chưa có thử nghiệm Human Centric Lighting nào trong nhà ở dân dụng. Các con số ở trên đến từ phòng thí nghiệm, phần lớn trên người trẻ. Chưa ai chứng minh một hệ đèn HCL lắp trong căn hộ làm gia đình ngủ ngon hơn hay khỏe hơn.
• Nhiều nghiên cứu còn nhỏ. Một tổng quan hệ thống 128 nghiên cứu (Tähkämö và cộng sự, 2019) xác nhận ánh sáng xanh buổi tối ức chế melatonin, nhưng cũng lưu ý gần một phần ba số nghiên cứu chỉ có 10 người tham gia trở xuống.
• Ở nhóm cần nhất, kết quả vẫn chưa rõ. Tổng quan Cochrane năm 2014 (11 thử nghiệm) kết luận chưa đủ bằng chứng cho việc dùng liệu pháp ánh sáng mạnh ở người sa sút trí tuệ.
• Chính giới chuyên môn cảnh báo về chữ HCL. Hai chuyên gia chiếu sáng Houser và Esposito (2021) viết rằng ở mức tốt nhất, HCL xét cả tác động thị giác lẫn phi thị giác của ánh sáng; ở mức tệ nhất, nó chỉ là một cụm từ tiếp thị dùng để “tô xanh sức khỏe” cho sản phẩm đèn.

Ở phía ngược lại, cũng đừng sợ đèn LED. Ủy ban khoa học của Liên minh châu Âu (SCHEER, 2018) kết luận không có bằng chứng về tác hại trực tiếp của đèn LED khi dùng bình thường, đồng thời lưu ý ánh sáng muộn buổi tối có thể ảnh hưởng nhịp sinh học. Cơ quan an toàn y tế Pháp ANSES (2019) kết luận đèn LED trắng ấm dùng trong nhà không khác đèn truyền thống về nguy cơ với võng mạc, và khuyến nghị ưu tiên ánh sáng trắng ấm dưới 3000K trong gia đình. Nói gọn lại: điều đáng quan tâm của ánh sáng buổi tối là chuyện giờ giấc, không phải chuyện hỏng mắt.

Vì vậy chúng tôi xem Human Centric Lighting là một tiện ích giúp gia đình dễ làm theo khuyến nghị, chứ không phải một phương pháp chữa bệnh. Đèn tự dịu và ấm dần vào buổi tối thì cả nhà không phải nhớ tắt bớt đèn, và đó là giá trị thật của nó.

Một ngày ánh sáng theo nhịp sinh học trong nhà ở

Bảng dưới là cách chúng tôi thường dựng kịch bản cho một căn nhà. Cột độ rọi lấy theo mức tối thiểu của QCVN 12:2014/BXD (đo ở độ cao 0,8 m), cột còn lại là gợi ý cài đặt, gia đình chỉnh theo thói quen.

Khung giờ	Nhiệt độ màu gợi ý	Độ sáng	Ghi chú
Sáng đến chiều	Trắng trung tính đến trắng, khoảng 4000K trở lên	Đầy đủ: phòng khách, bếp từ 200 lux trở lên	Ưu tiên ánh sáng tới mắt: đèn hắt tường, mở rèm đón nắng
Chiều tối, sinh hoạt chung	Trắng ấm, khoảng 3000K	Giảm dần	Bật lớp đèn trang trí, tắt bớt đèn âm trần
3 giờ trước khi ngủ	Dưới 3000K, ấm hơn nữa	Thấp, chỉ đủ sinh hoạt	Phòng ngủ tối thiểu 100 lux khi cần đọc, còn lại để thấp hơn
Đêm	Ấm nhất	Mức thấp nhất	Đèn chân tường hoặc dải LED hành lang tự bật theo cảm biến; hành lang tối thiểu 75 lux khi đi lại bình thường

Một lưu ý về cách đo: khuyến nghị melanopic lux tính tại mắt, tức trên mặt phẳng đứng, còn QCVN tính trên mặt phẳng ngang. Bởi vậy ánh sáng hắt lên tường và trần thường có tác dụng với mắt hơn một bóng chiếu thẳng xuống sàn, dù hai bên có thể cho cùng con số lux trên mặt bàn.

Ảnh minh họa: hành lang ban đêm chỉ dùng một dải LED mảnh trên trần để đi lại, không bật đèn chính.

Áp dụng Human Centric Lighting trong nhà bạn: 4 thứ cần có

1. Đèn đổi được nhiệt độ màu và chỉnh được độ sáng. Đèn chỉ có một màu thì không thể chạy kịch bản theo giờ. Ở các phòng sinh hoạt chính, nên chọn đèn đổi nhiệt độ màu (thường gọi là tunable white) đi cùng bộ điều chỉnh độ sáng mượt, không nhấp nháy.

2. Kịch bản tự động theo giờ. Phần “lấy con người làm trung tâm” nằm ở chỗ người trong nhà không phải tự nhớ. Hệ thống tự chuyển từ trắng sang ấm, từ sáng sang dịu theo giờ đã cài, và vẫn cho phép bấm tay khi cần, ví dụ một kịch bản riêng cho bữa tối có khách hay cho lúc đọc sách.

3. Bố trí nhiều lớp đèn. Một căn phòng chỉ có đèn âm trần thì khó vừa đủ sáng ban ngày vừa đủ dịu buổi tối. Kết hợp đèn hắt tường, đèn thả, đèn đọc và đèn chân tường cho phép tắt dần từng lớp thay vì chỉ giảm độ sáng một loại đèn.

4. Tính toán trước khi lắp. Mức sáng ở mắt phụ thuộc vào vị trí đèn, màu tường, chiều cao trần. Tại Virical, mỗi công trình chiếu sáng theo nhịp sinh học được dựng trên phần mềm DIALux theo mặt bằng thật, kèm ảnh 3D ánh sáng và bản đồ độ rọi từng phòng, để gia đình xem trước ánh sáng trông ra sao trước khi khoan lỗ đầu tiên. Thiết bị điều khiển của Virical theo chuẩn mở Matter, nên hệ đèn có thể chạy chung với thiết bị của các hãng khác trong nhà. Xem thêm về thiết kế chiếu sáng nhà ở theo nhịp sinh học của Virical.

Ảnh minh họa: lớp đèn thả trên đảo bếp tách riêng với đèn chiếu sáng chung, buổi tối có thể chỉ để lại lớp này.

Câu hỏi thường gặp về Human Centric Lighting

Human Centric Lighting có giúp ngủ ngon hơn không?
Chưa có thử nghiệm nào trong nhà ở chứng minh điều đó. Điều nghiên cứu đã ghi nhận là ánh sáng mạnh buổi tối làm melatonin tiết muộn hơn (Gooley 2011, 116 người). Hệ đèn tự dịu và ấm hơn vào buổi tối giúp gia đình dễ làm theo khuyến nghị giảm sáng trước giờ ngủ, nhưng đó là tiện ích, không phải tác dụng chữa bệnh.

HCL là gì, có giống đèn HCL trên ô tô không?
Không. Trong chiếu sáng nhà ở, HCL là viết tắt của Human Centric Lighting. Gõ “HCL là gì” trên Google thường ra axit clohidric trong hóa học, còn “đèn HCL” thường là một loại bóng đèn xe, nên khi tìm hiểu bạn nên gõ đầy đủ “Human Centric Lighting” hoặc “chiếu sáng nhịp sinh học”.

Ánh sáng trắng hay vàng tốt hơn?
Tùy giờ. Ban ngày ánh sáng trắng và đủ sáng giúp nhìn rõ, làm việc thoải mái. Buổi tối nên chuyển dần sang trắng ấm dưới 3000K và giảm độ sáng, đúng như khuyến nghị của ANSES cho đèn gia đình.

Nhà đang ở có làm chiếu sáng nhịp sinh học được không?
Được, mức độ tùy hiện trạng. Nếu đèn hiện có không đổi được nhiệt độ màu thì cần thay đèn ở các phòng chính; phần điều khiển có thể bổ sung sau. Chúng tôi khảo sát mặt bằng và dựng phương án trên DIALux trước, để gia đình biết cần thay gì, giữ gì.

Kết luận

Human Centric Lighting có nền khoa học thật: ánh sáng buổi tối ảnh hưởng tới nhịp sinh học, và đã có mức khuyến nghị cụ thể cho ánh sáng trong nhà. Nhưng nó chưa phải một lời hứa sức khỏe, và bất kỳ ai nói ngược lại đều đang nói quá những gì nghiên cứu cho phép. Giá trị thực tế của một hệ HCL trong nhà ở là ánh sáng tự đúng giờ, đúng việc, để cả nhà không phải nghĩ tới nó. Nếu bạn muốn xem ánh sáng của chính ngôi nhà mình sẽ thay đổi thế nào trong một ngày, hãy liên hệ Virical để được dựng phương án chiếu sáng trên mặt bằng thật.

Nguồn tham khảo

1. Berson DM và cộng sự (2002). Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock. Science, 295(5557). PubMed 11834835
2. Thapan K và cộng sự (2001). An action spectrum for melatonin suppression. J Physiol, 535. PubMed 11507175
3. Brown TM (2020). Melanopic illuminance defines the magnitude of human circadian light responses. J Pineal Res, 69(1). PubMed 32248548
4. Gooley JJ và cộng sự (2011). Exposure to room light before bedtime suppresses melatonin onset. J Clin Endocrinol Metab, 96(3). PubMed 21193540
5. Phillips AJK và cộng sự (2019). High sensitivity and interindividual variability in the response of the human circadian system to evening light. PNAS, 116(24). PubMed 31138694
6. Brown TM và cộng sự (2022). Recommendations for daytime, evening, and nighttime indoor light exposure. PLOS Biology, 20(3). Toàn văn
7. Nagare R và cộng sự (2019). Does the iPad Night Shift mode reduce melatonin suppression? Lighting Res Technol, 51(3). PubMed 31191118
8. Tähkämö L và cộng sự (2019). Systematic review of light exposure impact on human circadian rhythm. Chronobiol Int, 36(2). PubMed 30311830
9. Forbes D và cộng sự (2014). Light therapy for improving cognition… in dementia. Cochrane Database Syst Rev. PubMed 24574061
10. Houser KW, Esposito T (2021). Human-Centric Lighting: Foundational Considerations and a Five-Step Design Process. Front Neurol, 12. PubMed 33584531
11. SCHEER, Ủy ban châu Âu (2018). Opinion on potential risks to human health of LEDs. Trang EC
12. ANSES (2019). Effects of systems using LEDs on human health. Trang ANSES
13. QCVN 12:2014/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thống điện của nhà ở và nhà công cộng.