Může LED osvětlení zlepšit studijní výsledky?

Světlo ve třídě ovlivňuje, jak dobře se žáci soustředí, jak rychle se unaví a jak dobře vidí na tabuli i do sešitu. V článku najdete, co zjistila jihokorejská studie o vlivu teploty barvy světla na výsledky testů, jaké hodnoty osvětlení předepisuje norma pro učebny a jak navrhnout stmívatelné LED osvětlení, které se přizpůsobí výuce, čtení i přestávce.

Co zjistila studie o světle a studijních výsledcích

Všichni víme, že světlo dokáže vytvořit náladu: romantickou atmosféru, produktivní pracovní prostředí nebo klidné místo k odpočinku. Jihokorejští výzkumníci Kyungah Choi a Hyeon-Jeong Suk zkoumali, zda vhodně zvolené osvětlení může ovlivnit i výsledky žáků. Studii publikovali v odborném časopisu organizace The Optical Society.

Výzkum probíhal souběžně ve dvou třídách. Jedna psala matematické testy pod klasickým zářivkovým osvětlením, druhá pod LED panely s nastavitelnou barvou světla. Podle autorů dosáhli žáci pod LED osvětlením nastaveným na studenou bílou lepších výsledků než jejich spolužáci pod tradičním světlem.

Yerkesův–Dodsonův zákon

Vysvětlení autoři hledají v Yerkesově–Dodsonově zákonu. Psychologové Robert M. Yerkes a John D. Dodson v roce 1908 popsali, že člověk podává nejlepší výkon při optimální míře aktivace mozku (anglicky arousal). Při příliš nízké i příliš vysoké aktivaci výkon klesá. Optimum se navíc liší podle náročnosti činnosti.

Podle studie podporovalo nejvyšší soustředění a pozornost při psaní testů světlo s teplotou barvy kolem 6 500 K. Teplotu barvy a její vliv na prostor podrobně vysvětluje článek Teplota chromatičnosti: jak vybrat správnou barvu světla.

„Věříme, že i relativně malé změny ve školním prostředí, jako jsou světelné podmínky, mohou představovat velký rozdíl ve studijních výsledcích,“ uvedla Hyeon-Jeong Suk pro Huffington Post.

Barva světla podle činnosti

Ze studie vyplývá, že každá činnost potřebuje jiné světlo. Výzkumníci doporučili tyto hodnoty:

V běžném provozu škol se u nás nejčastěji používá neutrální bílá 4 000 K, která je kompromisem mezi soustředěním a příjemnou atmosférou. Pokud chcete barvu světla měnit podle činnosti, potřebujete svítidla s nastavitelnou teplotou barvy (CCT).

Kolik světla potřebuje učebna

Osvětlení škol se v Česku navrhuje podle normy ČSN EN 12464-1, která stanoví požadavky na osvětlení vnitřních pracovních prostor. Pro školy uvádí mimo jiné tyto hodnoty:

Kromě množství světla je důležitá i rovnoměrnost a omezení oslnění. Žák v zadní lavici u okna musí vidět stejně dobře jako žák v první lavici. Tabule potřebuje samostatné osvětlení s asymetrickou optikou, aby na ní nevznikaly odlesky. Podrobný postup najdete v průvodci osvětlením ve školních budovách a v ukázce světelného projektu učebny střední školy.

Stmívatelné LED panely a zářivky ve třídě

Ideálním řešením do tříd jsou stmívatelné LED panely nebo stmívatelné LED zářivky, ideálně s nastavitelnou teplotou barvy. Učitel pak může světlo přizpůsobit hodině:

• Píše se test? Zvýšíte jas a nastavíte studenější světlo, orientačně 6 500 K.
• Čtení nebo samostudium? Nastavíte zhruba 5 000 K.
• Přestávka nebo odpočinek? Snížíte jas a přepnete na 3 500 K, aby si žáci odpočinuli před dalším blokem.
• Promítání? Ztlumíte řadu svítidel u projekční plochy a zbytek třídy necháte na nižším jasu kvůli psaní poznámek.

Na co se dívat při výběru svítidel

• UGR pod 19 – panely s mikroprizmatickým difuzorem omezují oslnění, které ve třídě unavuje oči.
• Index podání barev Ra 80 a více, ve výtvarných učebnách Ra 90.
• Měrný výkon 100 lm/W a více – vyšší účinnost znamená nižší spotřebu.
• Kvalitní napájecí zdroj bez viditelného blikání.
• Odolnost – v tělocvičnách svítidla s ochranným košem nebo odolností proti nárazu míčem.

Pro rastrové podhledy se nejčastěji volí LED panely 600 × 600 mm. Hotová řešení pro školy najdete v kategorii osvětlení škol.

Světlo a biologické hodiny žáků

Cirkadiánní rytmus je každodenní kolísání aktivity a bdělosti. S ubývajícím denním světlem stoupá v těle hladina hormonu melatoninu, což vede k ospalosti a poklesu pozornosti. Někdo je ranní ptáče, jiný noční pták, ale dostatek světla během dne tyto rozdíly do značné míry vyrovnává.

Umělé světlo denní světlo zcela nenahradí, ale dobře navržené LED osvětlení s dostatečnou osvětleností a studenější barvou v dopoledních hodinách pomáhá udržet pozornost od brzkého rána až do odpoledne. Takovému přístupu se říká osvětlení orientované na člověka (human centric lighting). Souvislost světla a zdraví popisuje článek Světlo je nezbytné pro naše zdraví.

Bez blikání a bzučení

Ze školních let si to pamatuje snad každý: sledujete výklad nebo si píšete poznámky a najednou vás vyruší bzučící nebo blikající zářivka. Pozornost je pryč a už vnímáte jen „umírající“ světlo.

Starší zářivková svítidla s elektromagnetickým předřadníkem bliknou při startu, mohou bzučet a na konci životnosti problikávají. Kvalitní LED svítidla s dobrým napájecím zdrojem startují okamžitě, nebzučí a ke konci životnosti postupně ztrácejí jas místo blikání. U levných LED s nekvalitním zdrojem se však blikání objevit může. Příčiny a řešení popisuje článek Jak na problikávání LED žárovek a zářivek.

Úspora energie ve škole

Kromě kvality světla přináší LED i obecné výhody: nižší spotřebu, minimální poruchovost a s tím spojený téměř bezúdržbový provoz, žádnou jedovatou rtuť a dlouhou životnost. Zářivky rtuť obsahují a musí se ekologicky likvidovat.

Modelový výpočet pro jednu učebnu

Původní článek uváděl úsporu až 80 %. Taková úspora platí oproti klasickým žárovkám. Při náhradě zářivek bývá reálná úspora 40–65 %, podle stáří svítidel a předřadníků:

• Původní stav: 12 svítidel se dvěma zářivkami 36 W a elektromagnetickým předřadníkem, každé asi 88 W včetně ztrát, celkem 1 056 W.
• Nový stav: 12 LED panelů po 36 W, celkem 432 W.
• Rozdíl: 624 W. Při zhruba 1 800 hodinách provozu za školní rok je to 624 W × 1 800 h = asi 1 120 kWh ročně, tedy úspora kolem 59 %.

Stmívání podle denního světla a vypínání prázdných tříd uspoří další desítky procent. Návratnost spočítáte jako cenu svítidel s montáží dělenou ročními ušetřenými kWh krát cena elektřiny. Kalkulaci ukazuje článek Jaký je LED ekvivalent k zářivkám a jak maximálně ušetřit.

Nejčastější chyby

1. Výměna jen za „úspornější“ svítidla bez výpočtu. Výsledkem bývá málo světla nebo nerovnoměrné osvětlení.
2. Svítidla s vysokým oslněním. Bez difuzoru s UGR pod 19 žáky unavují a odrážejí se v monitorech.
3. Tabule bez samostatného osvětlení. Text na kraji tabule je pak špatně čitelný.
4. Jeden vypínač pro celou třídu. Nelze vypnout řadu u okna ani ztlumit světlo u projektoru.
5. Levné LED s blikáním. Neviditelné blikání může způsobovat únavu a bolesti hlavy.

Časté otázky

Shrnutí

Studie Choi a Suk naznačuje, že studenější světlo kolem 6 500 K podporuje soustředění při testech, 5 000 K vyhovuje čtení a 3 500 K odpočinku. Pro praxi z toho plyne: navrhněte učebnu podle ČSN EN 12464-1 (300–500 lx, UGR do 19, Ra 80+), zvolte stmívatelné LED panely nebo zářivky, ideálně s nastavitelnou barvou světla, a rozdělte osvětlení na samostatně ovládané řady.

Kam dál