Adaptive Lighting a Philips HUE – opravdu doma svítíte správně?

Každý, kdo dnes buduje chytré bydlení, asi časem dojde do místa, kdy své domácí osvětlení bude chtít mít nejen výkonné a účinné, ale také energeticky úsporné a také ergonomické. A to znamená nejen správnou intenzitu osvětlení, ale i vhodně zvolenou teplotu chromatičnosti světla. To by se mělo dít automaticky, a to umí Adaptive Lighting – automatické adaptivní osvětlení.

Cirkadiánní rytmus

Dnes již můžete pořídit pokročilé chytré LED zdroje i s proměnlivým spektrem bílého světla. A můžete takový zdroj světla nastavit i do správného světelného režimu. Do takového, co odpovídá aktuální denní době, aktuální barvě slunečního světla. Ta se během dne (podle ročního období a rovnoběžky) mění např. s východem a západem slunce, a jeho pohybem po obloze. To úzce souvisí s tzv. cirkadiánním rytmem, který podle aktuálního spektra světla určuje mj. i lidský spánkový cyklus. A nebo také vyvolává zvýšení hladin příslušných hormonů (např. melatonin a testosteron), které organismus startují do nového dne.

Správné osvětlení v každé denní době

Nástup prvního LED osvětlení s omezeným barevným spektrem před časem znamenal obvykle i přemíru studeného světla (hodnoty obvykle vyšší než 3.500 – 4.000K), které zejména ve večerních hodinách vede k různým obtížím, jako je narušení zmíněného přirozeného spánkového cyklu. A také k celé řadě onemocnění. Studené, bílo-modré světlo před spaním je dost často dokonce uváděno i jako potencionální karcinogen. Změna chromatičnosti světla v průběhu dne je tedy velmi důležitá. S tím, aby co nejlépe odpovídala aktuální barevné teplotě slunečního světla. Takový režim můžete dnes nastavit např. i na displejích mobilních telefonů nebo některých eBook čteček.

Jaká chromatičnost v jaké denní době?

Tento článek nemá ambice na vědecké hodnocení či lékařské rozbory cirkadiánní rytmu. K tomu doporučuji odbornou literaturu a weby s touto tématikou. Chci přiblížit technické řešení možné automatizace změny chromatičnosti bílého světla v domácím osvětlení během dne. A to tak, aby to co nejlépe odpovídalo poloze slunce, dennímu času a také roční době. Samozřejmě, pokud máte instalovaný nějaký chytrý osvětlovací systém pro adaptivní osvětlení, jež změnu barevné teploty umožňuje.

V praxi to znamená, že zatímco teplota barev bude v poledne nejchladnější, s přibývajícími hodinami se sníží, a při západu slunce dosáhne nejteplejší barvy. Kolem východu slunce tomu bude naopak. Obdobné, ale velmi drahé osvětlovací systémy s automaticky řízenou chromatičností se již dnes používají např. v průmyslu a špičkových administrativních budovách.

Naše domácí řešení – Philips HUE

Při budování nového domácího systému osvětlení jsem celkem logicky sáhnul po systému Philips HUE. Podmínkou byla snadná integrace i do našeho systému domácí automatizace Homematic. Philips HUE nabízí nejen špičkové smart zdroje světla na bázi LED, ale i designová svítidla s obdobnými vlastnostmi. Zmíněný „domotica“ systém Homematic disponuje vlastním řízením osvětlení i vlastním hardware, nicméně HUE má celou řadu vynikajících vlastností, a tak byla volba jasná. Navíc integrace Philips HUE v Homematic je opravdu šikovná (viz odkaz). Rovněž to, že Philips HUE je technologicky vlastně Zigbee 3 Light Link. To znamená poměrně vysokou kompatibilitu s dalšími výrobci Zigbee 3 světelných zdrojů. Na tomto blogu jsem již mnohokrát o HUE psal, tady najdete další odkazy.

Změna barevné teploty Philips HUE světelných zdrojů

Po nějaké době bydlení s Philips HUE jsem se pochopitelně začal zajímat o možnost automatické změny chromatičnosti u vybraných světelných zdrojů, jež to umožňují. V sortimentu Philips HUE jsou to všechny LED žárovky a svítidla, které jsou buď plně RGB, nebo tzv. White Ambiance. Tyto disponují možností zcela plynulého nastavení teploty chromatičnosti bílého světla. LED od Philips HUE obvykle umožňuje takové nastavení v přibližném rozsahu 2000 až 6600 Kelvinů.

Stejně tak je tomu i u dalších výrobců, jako je např. INNR, Ikea nebo LIDL Livarno. To znamená od velmi teple bílé, která bývá ještě teplejší než dříve používané konvenční žárovky s wolframovým vláknem, přes denní bílou s neutrálním přirozeným světlem, konče velmi studenou bílou, s ostře bílým až namodralým ranním, resp. dopoledním pracovním světlem.

Automatická změna chromatičnosti s využitím HUE vypínačů

Systém Philips HUE umí konfigurovat (doporučuji alternativní aplikaci HUE Essentials) chování LED světelných zdrojů s variabilní chromatičností tak, aby světlo při svém zapnutí automaticky nastavilo teplotu, která odpovídá dané denní době. Další konfigurací vypínače Hue Dimmer Switch lze docílit i manuální volbu barevné teploty, která volitelně „přebije“ automatickou volbu. To je užitečné např. při nějakých večerních, na oči náročných domácích pracích. Je to to nejjednodušší řešení, pro které nic dalšího nepotřebujete, přesto ale trpí několika nedostatky.

Prvně, takové ovládání závisí na nastavení ovládacích HUE prvků (chytrých vypínačů, např. zmíněných Dimmer Switchů), pravidla musí být uložena přímo v jejichž konfiguraci. To znamená, že ke změně dojde jen při zapnutí světla z předem nakonfigurovaného HUE vypínače. Pokud světlo ale zapnete odjinud, např. z nějakého jiného nepodporovaného Zigbee ovladače, nebo z prostředí domácí automatizace, tak automatické nastavení chromatičnosti nefunguje, a musí se řešit jinak.

Popsané řešení nemění barvu světla plynule, ale jen v krocích, které se do konfigurace ovladače osvětlení vejdou. Těch není moc, a vždy se musí konfigurace provést pro každý takový ovladač. To samozřejmě všechno zatěžuje paměťový prostor HUE bridge, a mj. je to velmi pracné. U rozsáhlejších instalací to již může být problém.

Problém je i to, že se konfigurace musí vždy upravit při přidání či výměně světla, nebo vypínače. Řešení je vhodné především pro menší instalace bez dalších nadstaveb a integrací. Tuto variantu jsem také donedávna využíval v našem HUE systému, resp. využívám dále ve spojení s Adaptive Lighting, viz níže.

Automatická změna chromatičnosti HUE Natural Light

Před Vánocemi 2022 představil Philips další možnost pro automatické ovládání barvy bílého světla po celých 24 hodin. Toto dlouho očekávané řešení využívá speciální celodenní scénu Natural Light, a aktivuje se výhradně pomocí funkce automatizace v nativní aplikaci Hue (minimálně verze 4.36). Automaticky přepíná (opět v krocích) mezi jednotlivými režimy bílé, aby poskytla nejvhodnější světlo pro každou denní dobu.

Tato varianta není příliš dotažená, v některých ohledech i méně funkční, než základní varianta s pracnější konfigurací HUE vypínačů. Zásadní problém je funkčnost této scény pouze s relativně novým spínačem Hue Dial Tap, ostatní starší ovladače jako Hue Dimmer Switch a Hue Smart Button nejsou podporovány. Rovněž nefunkční s HUE Motion Sensor.

Scéna Natural Light je dostupná pouze pro jednotlivé lampy, a ne pro zóny či celé místnosti. A také není respektována poloha slunce v různé roční době. Nejvíce mě ale vadí nemožnost (bez velmi složité konfigurace) manuální volby barevné teploty bez ohledu na denní dobu. Navíc jsou změny barevné teploty ve velmi hrubých skocích. Pro mě tudy cesta nevede, stejně tak asi pro spoustu dalších uživatelů.

Adaptive Lighting – sofistikovaná automatická změna chromatičnosti
(pro Home Assistant)

Platforma pro adaptivní osvětlení Adaptive Lighting (dříve Cirkadian Lighting) je asi v současnosti to nejlepší, co je k dispozici pro plně automatickou kontrolu chromatičnosti domácího osvětlení. A navíc je to zdarma. A to nejen pro systém Philips HUE. S možností manuálního ovládání, kdy automaticky detekuje, zda někdo (např. osoba ovládající vypínač světel) nebo něco (domácí automatizace) mění nastavení osvětlení.

Navíc poskytuje možnost, jak definovat a nastavit adaptivní osvětlení i v tzv. „režimu spánku“. V tomto nočním režimu budou mít světla po zapnutí minimální jas a velmi teplou barvu. V HUE aplikaci potom není nutné vůbec konfigurovat, resp. pro automatický provoz stačí v HUE konfiguraci vybrat k Motion Sensoru světla, která se automaticky rozsvítí při noční cestě na záchod. Jakou barvou a intenzitou se v noci rozsvítí, to již zařídí Adaptive Lighting.

Největší výhody :

• nezávislost na platformě osvětlení – nejen tedy popisovaný systém Philips HUE, ale i jiné Zigbee 3 systémy (např. IKEA TRÅDFRI), ale také různé WiFi a Z-Wawe žárovky
• ovládání z mateřského prostředí (aplikace HUE) není nijak dotčené, stejně tak ovládání přes další integraci do nějakého Domotica systému
• v mateřském prostředí HUE aplikace není potřeba vůbec nic konfigurovat
• chromatičnost světla se mění poměrně plynule, defaultně každých 90 sekund
• vlastní změna chromatičnosti bílého světla trvá desítky sekund, je tedy relativně neznatelná
• podpora celých zón – stačí do zóny přidat další žárovku, žádná další konfigurace
• podpora polohy slunce a roční doby, východ/západ slunce s nastavitelným ofsetem
• automatický noční režim, v prostředí HUE opět není potřeba pro noční provoz nic konfigurovat
• unikátní možnost řízení i jasu, třeba jen pro vybrané skupiny světel – např. při západu nebo východu slunce
• nastavitelný rozsah chromatičnosti dle možností světelných zdrojů (obvykle 2200-6600K)
• možnost využití RGB (když žárovka disponuje) místo nativní teploty barvy světla.

A jak Adaptive Lighting funguje?

V první řadě, Adaptive Lighting běží nad vaším osvětlovacím systémem, tj. např. zmíněný Philips HUE. A tento doplněk pracuje v prostředí Home Assistanta (dále H.A.). Ten v našem domotica systému používáme jako tzv. middleware, jež zastřešuje různé domácí IoT technologie, které spolu normálně neumí komunikovat. Do H.A. existuje i integrace HUE osvětlení, potom již stačí pouze instalovat doplněk Adaptive Lighting. Jednoduché, přitom funkční a velmi spolehlivé.

V doplňku Adaptive Lighting stačí konfigurovat pár věcí kolem jeho chování, jako vytvoření oblastí s výběrem světel či zón osvětlení, nastavení rozsahu teploty barvy bílé (tady se podívejte na možnosti vašich žárovek). A pokud využijete, tak aktivujte i noční režim. Potom to již běží zcela samo. Úplně. Po zapnutí světla čímkoliv (HUE vypínač, domácí automatizace atd.) se v mžiku světlo plynule „přebarví“ do odpovídající chromatičnosti podle denní doby (to udělá Adaptive Lighting). Za provozu dochází ke změně barevné teploty světla velmi plynule a takřka neznatelně.

Malá odbočka – pokud již H.A. máte doma zprovozněný, lze ho využít na propojení dalších domácích Smart Home gadgetů, které např. hlavní domácí systém automatizace neumí. Toto je perfektní příklad. Já např. takto vytvořil automatizaci elektrických rolet Ikea KADRILJ s využitím informací z meteostanice WF Tempest a právě osvětlovacího systému Philips HUE. Rolety se poté zavírají daleko chytřeji, než jen podle západu slunce.

Manuální ovládání v Adaptive Lighting s využitím konfigurace HUE Dimmer Switche

V nastavení Dimmer Switchů jsem ponechal i předchozí konfiguraci (viz odstavec výše) pro Automatickou změnu chromatičnosti s využitím HUE vypínačů. To se s provozem Adaptive Lighting perfektně doplňuje a nijak nevylučuje. Je to výhodné pro možnost manuální změny barvy světla na nějakou přednastavenou hodnotu oproti té, kterou nastavil Adaptive Lighting automaticky. A bez nutnosti spouštět aplikaci.

Pokud potřebuji barevnou teplotu z nějakých důvodů manuálně změnit, stačí poté kdykoliv spodním tlačítkem DimmSwitche opakovaným stiskem navolit její odlišnou předkonfigurovanou hodnotu. A nebo samozřejmě s pomocí aplikace, nebo z domácí automatizace (Homematic, Home Assistant). Adaptive Lighting ponechá takovou manuální změnu nastavenou do dalšího cyklu vypnout/zapnout.

V mém případě horní tlačítko Dimmer Switche dále slouží pro zapnutí, delší stisk je vypnutí světla. Lze samozřejmě použít DimmSwitch i bez popsané pokročilé konfigurace, jen ve standardní konfiguraci s nahoře ZAP a dole VYP.

Malá poznámka k té integraci – náš systém Philips HUE je samozřejmě nadále ovladatelný přes své vlastní aplikace (Hue nebo Hue Essentials), a dostupný pro ovládání multimédií Logitech Harmony, mediální přehrávač KODI a také i pro domácí automatizaci Homematic. A samozřejmě pro Home Assistant, ve kterém běží zde doplněk Adaptive Lighting.

A co Home Assistant – jak ho zprovoznit?

Protože Adaptive Lighting potřebuje ke své činnosti Home Assistant, tak pár slov i k němu. Je to výborná výborná open-source platforma, která se čím dále více prosazuje i jako primární platforma pro domácí automatizaci, častěji potom (jako v mém případě)) pro úlohu tzv. middleware hubu. Software a všechny integrace a doplňky pro Home Assistant (jsou jich tisíce) jsou zdarma. Celé to je v podstatě bezobslužné. Ale to je již na jiný článek.

A jak Home Assistant tedy doma zprovoznit? Pro hostování H.A. vystačí např. malinké jednodeskové platformy Raspberry Pi 3/4, Odroid nebo Intel NUC. V mém případě Home Assistant běží jako virtuální stroj na domácím Synology NAS.

Jako ideální platforma pro H.A. s běžícím Adaptive Lighting, postačí výše zmíněná miniaturní platforma ODROID-C4, kterou lze v Česku pořídit jako kompletně preinstalovanou krabičku i s Home Asistantem za nějakých 2.990 Kč vč. DPH (2/2023)…

Pokud jste článek dočetli až sem, a zaujal vás, budu moc rád za hodnocení na konci. Komentáře či otázky vítáme. Vše rád zodpovím. Pro pokročilé dotazy či spolupráci použijte náš kontaktní formulář.