Projekt inom programmet Tekniska Högskolan i Jönköping

Energieffektiv och hållbar belysning

Projektledare: Nils Svendenius
Tekniska Högskolan i Jönköping AB
Projekttid: 2009-06-01 – 2011-06-30

Projektet ”Energieffektiv och hållbar belysning” syftar bl a till att göra nio kommuner (inom det så k storstadsklustret) till modellkommuner för energieffektiv,  hållbar och funktionell belysning. Såväl inom- som utomhusbelysnings ingår i projektet. 

Ett antal belysningsprojekt genomförs för närvarande i kommunerna (över 50 projekt);  både privata och kommunala aktörer genomför projekt i de olika kommunerna. Man ska bygga upp ett antal testanläggningar där den för närvarande mest energibesparande och funktionella tekniken utnyttjas vid planering och installation. Avsikten med testanläggningarna är att de under  lång tid framöver skall kunna fungera som modellprojekt för energisnål och hållbar belysning och genom att utgöra  goda föredömesexempel möjliggöra en snabbare övergång till energisnål och hållbar belysning.

I projektet pågår också ett vetenskapligt studium och utveckling av planeringsprocessen vid belysning. Arbetet ligger som grund för tillkomsten av en arbetshandbok för belysningsplanering i första hand för kommuner och genomförandet av ett licentiatarbete. Peter Pertola arbetar heltid med belysningsplanering på WSP och genomför licarbetet. Utvecklingsarbetet sker i samarbete med Tekniska Högskolan i Jönköping under ledning av Nils Svendenius, professor i belysningsteknik. Det ekonomiska stödet till projektet kommer från två utlysningar från Energimyndigheten;  Programmet för belysningsforskning och programmet Hållbar Kommun.

Intresset för projektet måste från kommunernas sida bedömas som mycket stort. Intresset fokuseras i synnerhet på lösningar där den nya (LED)ljuskällan kan utnyttjas. Penetrering av marknaden ger för närvarande vid handen att utveckling av själva ljuskällan har kommit betydligt längre än utveckling av funktionella armaturer med lämplig avbländning och ljusfördelning. Tillgången på funktionella väg- och gatuarmaturer är betydligt större än tillgången på  armaturer för inomhusbruk.

LED-armaturer för gatu- väg och parkbelysning                                                                
LED-ljuskällor med ljusutbyte något över 100 lm/W vid måttlig driftsström (under 350 mA) till-handahålls av flera seriösa tillverkare och ger vid handen att ljuskällan är konkurrenskraftig vid jämförelse med andra ljuskällor med bredbandigt vitt spektrum (se nästa avsnitt). En påtaglig utvecklingen beträffande funktionalitet har skett under tiden från debut för ca två år sedan fram till innevarande datum. Då (för två år sedan) var ljusbilden ganska symmetrisk och koncentrerad till ett relativt litet vägområde rakt under armaturen. Under tiden fram till dags dato har en påtaglig förbättring av den ljusstyrande optiken blivit genomförd. Nu kan flera tillverkare visa upp armaturer med en ljusfördelning, i sidled dvs längs den del av vägbanan som finns rakt under armaturen, vilken har en väl utformad dubbelasymmetrisk fördelning i nivå med vad de bästa vägarmaturerna med konventionella ljuskällor kan prestera. En funktionell vägbelysning bör också kunna ge upphov till en acceptabel ljusnivå på den del av vägen som befinner sig på den motsatta  sidan av (från armaturen sett) vägen. Alla hitintills studerade LED-armaturer för utomhusbruk har otillräckliga belysningsegenskaper i det avseendet.

Den ljusstyrningsmodell som i allmänhet tillämpas vid fördelning av ljuset från gatuarmaturer med LED som ljuskälla innebär att en optisk lins,  i allmänhet med plast som material,  är monterad på varje enskild lins och styr ljuset enbart från detta LEDchip. Den lysande ytan är då av storleksordningen en eller några kvadratmillimeter. Ur teoretisk synvinkel bör det då med den rätta optiska tekniken  gå att åstadkomma en ljusfördelning på vägbanan som ger ungefär lika hög belysningsnivå överallt där det behövs. Utvecklingsvägen dit är sannolikt fortfarande ganska lång.

LED-ljuskällor kan dimras med bibehållna färgegenskaper och förhöjt ljusutbyte. Vid neddimringen blir den genomsnittliga driftströmmen lägre vilket alltid när det är fråga om LED-ljuskällor  innebär att ljusutbytet blir  större. LEDs är de enda ljuskällor som på detta sätt får förbättrade ljusegenskaper vid neddimring. Gasurladdningslampor som utnyttjas utomhus kan visserligen dimras ned något men både ljusutbyte och färgegenskaper försämras påtagligt. Det kan diskuteras om LEDs i armaturer för utomhusbruk bländar. Många har den subjektiva upplevelsen att så är fallet. Formlerna i de beräkningsprogram som för närvarande utnyttjas för att simulera bländning vid belysning utomhus visar nästan alltid att bländningen är acceptabel. Ett närmare studium av formlerna visar att de inte bara kan betecknas som mindre funktionella utan direkt felaktiga. Här finns utrymme för ett angelägna forskningsprojekt.

I Jönköpings kommun avslutas för närvarande en studie av ett antal olika gatuarmaturer med LED som ljuskälla och även några konventionella armaturer finns med i studien. Armaturerna finns samtliga uppsatta på ett område i Jönköpings tätort. Armaturerna har studerats med avseende på ljusnivåer, bländning, färgåtergivning mm. Även en brukarstudie har genomförts där olika i området boende personer tillfrågats. Studien kommer med största sannolikhet att medföra att en eller två olika LED-armaturer monteras i ett större antal på samma område i kommunen.

Utomhusbelysning  – ljus från högtrycksnatriumlampor kontra bredbandigt vitt ljus. Under senare år har uppfattningen vuxit fram att bredbandigt vitt ljus är mera lämpligt som belysning utomhus under dygnets mörka timmar än det rödgula ljuset från högtrycksnatrium-lampor. Detta baseras på praktisk erfarenhet och att antal mindre studier. Ett flertal studier emanerande från Ligthing Research Center, Troy, USA har under senare tid påtagligt styrkt denna uppfattning.

Den grundläggande laboratoriestudien har titeln:  Evaluating Light Source Efficacy Under  Mesopic Conditions Using Reaction Times.  Yunjian He, Mark Rea, Andrew Bierman and John Bullough.  Lighting Research, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY 12180.

En fältstudie har titeln:  Mesopic Street Lighting Demonstration and Evaluation, Final Report, for Groton Utlities, Groton, Connecticut,  Prepared by Peter Morante,  Lighting Research, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY .

Anledningen till att bredbandigt vitt ljus med dragning åt det blå spektralområdet troligen är mer fördelaktigt än det rödgula ljuset är naturligtvis att ögats känslighetsområde vid mörker kommer att förskjutas åt det skotopiska området det så k mesopiska området.

CIE har en teknisk kommitte som arbetar med frågorna (TC 1-58): ”To define mesopic visual performance and related terms; to investigate performance based photometry in the luminance region below approximately 10 cd/m2; to propose a model for the basis of performance based mesopic photometry…”

Bekräftas de dragna slutsatserna ytterligare innebär det med största sannolikhet att försäljningen av högtrycksnatriumlampor kommer att avta dramatiskt.

Utbyte av kvicksilverlampor                                                                                                            
Enligt beslut av EU kommer all försäljning av så k kvicksilverlampor att förbjudas fr o m år 2015. Huvudanledningen till detta är inte kvicksilverinnehållet ( även om det spelar en viss roll) utan det dåliga  ljusutbytet. Flera hundra tusen kvicksilverlampor belyser anläggningar, vägar och gator utomhus nattetid i Sverige. Utbytet av dessa till mer energieffektiva och funktionella ljuskällor (och armaturer) utgör en utmanande uppgift för många kommuner. Viktiga frågeställningar här behandlas i projektet. Det finns flera ljuskällor som kan bli aktuella; LED, så kallade induktionslampor, metallhalogen och högtrycksnatriumlampor. Förhoppningsvis kan de frågeställningar som rests rörande  den sistnämda ljuskällan vara uträttade i god tid innan utbytet blir nödvändigt.

 Nils Svendenius

Om författaren

Cinna Adanko

Better Tag Cloud