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LED, lumière et rythme circadien

Quelle est l’influence de la lumière sur les rythmes circadiens ? Plus spécifiquement, qu’apportent les LED sur ce sujet ? Risque ou opportunité ?
par Benoît Bataillou11 janvier 2016

Qu’est-ce que le rythme circadien ?

On peut résumer le rythme circadien à un ensemble de processus physiologiques de l’animal et de l’homme. Tous sont calés sur une horloge d’environ 24 heures.

24 heures « environ » ? Hélas, chaque individu ou être vivant subit une petite dérive de l’horloge. Il est donc nécessaire de recaler cette horloge fréquemment. Ce recalage se fait principalement avec l’aide de la lumière, ou son absence le soir. Dans notre monde rempli de lumière artificielle, il est donc légitime de se poser la question de l’influence de cette lumière sur nos rythmes.

Et les LED dans tout ça ?

Les LED possèdent une particularité. Le spectre optique que l’on obtient à la production est très variable. C’est un choix que doit faire le designer de produit LED.

Le rythme circadien est d’abord dépendant de l’intensité lumineuse. Il dépend également du spectre.

La figure 2 de l’article de Light: Science & Applications (LSA) ci-dessous montre cette dépendance, une sensibilité particulière au bleu, centré à 450nm.

naturepic
Ce graphique montre qu’avec une intensité même plus faible que, par exemple une lampe à incandescence dont le bleu est quasi absent, un fort pic de bleu va activer le rythme circadien plus fortement. Toutefois, ce pic sera bien inférieur à la lumière naturelle, type lumière du jour.

C’est toutefois une des raisons des difficultés d’endormissement que vous pourriez ressentir avec une exposition à un écran LCD LED (contenant beaucoup de bleu, couleur appelée ‘display white’) à des heures tardives.

En l’éclairage, les LED présentent-elles un risque pour le rythme circadien ?

On peut répondre de deux manières, en résumé :

  • Les blancs froids (>5000K) présentent un indice circadien important, certes inférieur à la lumière naturelle mais pouvant conduire à des dérèglements de l’horloge (écrans LCD trop tard dans la nuit…) à fort flux.
  • Les blanc chauds, un indice en phase avec les autres types de source lumineuse.

Peut-on aller plus loin ?

En éclairage à LED, la valeur « vendue » par les fabricants est un point de couleur ou une température de couleur. Mais on peut obtenir ces points de couleur avec des spectres optiques très différents. Par exemple, la figure ci-dessous extraite de Electronics Weekly montre une absence totale de pic de bleu !

lime

En complément de cette LED relativement « verdâtre », on peut ajuster la couleur avec une LED rouge et ainsi obtenir un beau blanc chaud, sans aucune composante dans le bleu, mais aussi un bon rendu des couleurs.

L’ajustement parfait au rythme circadien, indépendamment du point de couleur de la source, est une belle opportunité. Une lampe qui nous réveille le matin et ne nous empêche pas de nous endormir le soir.

En conclusion, les LED ne présentent pas de risque particulier concernant le rythme circadien, et une littérature abondante sur le sujet montre des opportunités réelles de rendre la lumière artificielle bien plus naturelle. Une opportunité qui apparaît uniquement avec la technologie LED.

Sources

Équipe du projet

Référence produit d'éclairage Tunable white
Matériel d'éclairage Acuity Brands
Laboratoire de recherche Inserm

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Source Benoit Bataillou Light ZOOM Lumière
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Benoît Bataillou
Benoît Bataillou
Physicien de formation. Membre de la société de conseil en R&D, Pi Lighting, avec une forte compétence LED. Auteur ou co-auteur de 24 brevets et de plus de 50 publications. Expert dans le domaine des LED depuis 10 ans. Ma passion est de transformer les idées en produits et en applications concrètes.
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