ABSTRACT
Abstract The aim of this study is to investigate the effect of a continuous stream of pulses of monochromatic blue pulsed (BP) and a combination of blue and green pulsed (BGP) light-emitting diode (LED) light conditions on physiological responses. This study is an approach to clarify the most suitable LED combination and flickering frequency to evoke alertness when a continuous stream of pulsed LED light is delivered and may suggest applications of continuous pulsed light as support for task illumination for shift workers, hospital nurses, school students or office employees. Combinations were delivered by exposures of BPLED and BGPLED pulses at 100, 200, and 400 Hertz over two background light colors (BLC). Participants were exposed to 12 different light conditions in a counterbalanced procedure. By integrating measures of electroencephalogram (EEG) and pupil constriction; results suggested significant changes in responses during the interaction of BLC, LED, and EEG. Beta waves exhibited a statistically significance (p < 0.05) in arousal levels when exposed to BG light, although no active task was involved during exposure. Furthermore, pupil reacted with larger constriction towards BGPLED exposure than towards monochromatic BPLED exposure, thus demonstrating that a continuous stream of pulses can deliver the same irradiance as if delivered in a continuous flow and without affecting perception as no flickering was perceived in any of the conditions by a qualitative evaluation.
Resumen Este estudio tiene por objetivo determinar cuál es la combinación de luz LED más adecuada y la frecuencia de parpadeo que esta deba tener, para evocar un estado de alerta cuando se emite un flujo continuo de la misma al combinarla con una iluminación de ambiente; y poder sugerir aplicaciones como soporte para la iluminación de tareas para trabajadores por turnos, enfermeras, médicos, estudiantes; o en oficinas y hospitales. Es de original importancia resaltar que en el mercado no existe un producto comercial que se pueda ajustar para apoyar en el trabajo al estado de alerta, se tiene la limitante que estas son pruebas a nivel laboratorio y que posteriores pruebas serán necesarias para validar el producto final. El método usado se basó en las combinaciones que se administraron mediante exposiciones de luz azul pulsada (BPLED) y luz azul y verde combinadas (BGPLED) a frecuencias de 100, 200 y 400 Hz adicionadas a la iluminación ambiental (BLC). Los participantes fueron expuestos a 12 condiciones de luz diferentes en un experimento balanceado y contrapesado. Mediante la integración de medidas electroencefalográficas (EEG) y de constricción pupilar; los resultados sugirieron cambios significativos en las respuestas durante la interacción de BLC, LED y EEG. Las ondas beta mostraron una significancia estadística (p <0.05) en los niveles de activación cuando se expusieron a la luz BGPLED, además, la pupila reaccionó con una mayor constricción hacia la exposición a BGPLED que hacia la exposición BPLED monocromática, adicionalmente se demostró que un flujo continuo de pulsos puede proporcionar una irradiación igual a la que se emite en flujo continuo; se concluyó e identificó además la frecuencia (100 Hz) que mejor evoca estado de alerta encefalográfíca y sin afectar la percepción de los usuarios en cuanto a su percepción del ambiente de acuerdo a la evaluación cualitativa.
ABSTRACT
Abstract Purpose: An experiment was conducted to investigate the physiological effects of a continuous blue pulsed light emitting diode (BP-LED) added to a task lamp in an actual indoor lighting environment and its influence in alertness having as a final purpose to develop a commercial product that could be applied in situations similar to those depicted in the present work. Design methodology: Previous research studies have stated that the addition of pulsed light evokes physiological changes that may induce alertness. The participants were exposed to four different lighting conditions. Electroencephalograms (EEG), pupil sizes, heart rates (HR), performance tests, and subjective reactions were measured. Findings: Low colour temperature light and the BP-LED revealed an improved alertness according to the data from the EEG recordings. The intervention of the BP-LED in a high colour temperature ambiance was beneficial in maintaining high levels of alertness compared to the conditions where the BP-LED was not used. It was tested that the use of a BP-LED in a task lamp may be beneficial in improving or maintaining alertness levels in an indoor workplace ambiance. Originality and Value: Designing of an adequate workplace task lamp light that improves alertness for in-house, office, or classroom situations in which it is essential.
Resumen Propósito: Un experimento fue llevado a cabo para investigar los efectos fisiológicos que una luz azul LED pulsada de manera intermitente (BP-LED), adicionada a una lámpara de escritorio, y en un ambiente interior; pueda influir en el estado de alerta de una persona con la finalidad de desarrollar un producto comercial que pueda ser aplicado para los casos desarrollados y otros posibles escenarios. Metodología de Diseño: En estudios anteriores se establece que la adición de luz en pulsaciones evoca cambios fisiológicos que pueden inducir al estado de alerta. Los participantes experimentaron cuatro escenarios de iluminación. Se registraron mediciones con respecto a encefalografía (EEG), tamaño pupilar, ritmo cardiaco, prueba de performance, así como evaluación subjetiva. Hallazgos: Los datos de EEG revelaron un mayor estado de alerta durante la exposición a iluminación cálida aunado a luz BP-LED. La intervención de luz fría y BP-LED denotó ser benéfica en el nivel de estado de alerta en comparación con las condiciones donde el BP-LED no intervino. Se logró evaluar que el uso de BP-LED en una lámpara de escritorio puede ser benéfico para mejorar o mantener el estado de alerta cuando sea usado en un espacio interior. Originalidad y Valor: Propuesta para diseñar una luminaria de escritorio; para uso casero, laboral o de estudio; que mejore el estado de alerta de las personas.