VÄGBELYSNING Kalle Hashmi Örebro

En presentation över ämnet: "VÄGBELYSNING Kalle Hashmi Örebro"— Presentationens avskrift:

1 VÄGBELYSNING Kalle Hashmi Örebro 2008-05.26

2 Vägbelysning “en fast ljusinstallation avsedd att ge bra synbetingelser för personer som utnyttjar allmänna trafikytor utomhus under dygnets mörka timmar I syfte att öka trafiksäker-heten, förbättra framkomligheten och den allmänna säkerheten”. CEN/TR : 2004 Road lighting – Part 1

3 Ljus och säkerhet Ett område som är bra belyst efter mörkrets inbrott upplevs av allmänheten som säkrare och mer intressant. Boyce, P.R. et al, Perceptions of safety at night in different lighting conditions, Lighting Research & Technology. 32: (2000)

4 Snabb (F), medel (M) och långsam trafik (S)
Trafikkategorier: Snabb (F), medel (M) och långsam trafik (S)

5 Stadens offentliga belysning
Bilföraren Ser förmål och hinder på körbanan Ser fotgängare och djur vid sidan av vägen på väg att korsa kör- banan (perifiert seende) Visuell orientering Läser gatunamn och husnummer Fotgängaren Ser ansikten och kan bedöma avsikter hos personer som man möter (vertikal belysningsstyrka viktig) Kan se färger på kläder Känner sig komfortabel och säker I utomhusmiljön Cyklister Ser små hinder på vägbanan Syns bättre själva Boende Bättre överblick av gatan från bostaden Inget störande ljus

6 Fotgängare Belysningens fördelar Kvalitetskriterier
Säkerhet – förbättra fotgängarnas känsla av säkerhet Påverkas av en jämn belysning Förstärks av vertikal belysning Bekvämlighet – göra det lättare för fotgängarna att se Undvika mörka skuggor från exempelvis träd Tillförlitlighet – påverkar både säkerheten och bekvämligheten Använd lampor med lång livslängd Använd ljuskällor som inte tänder och släcker mot slutet av sin livslängd

7 Egenskaper vid vägbelysning
Analytiska Belysningsstyrka (Lux) Energiförbrukning – W, kW, W/m2, kWh Anläggning – Lampor, driftdon, armaturer, arbete Visuella Placering Bländning (direkt / reflekterad) Jämnhet Färgåtergivning Estetiska Färgtemperatur

8 Egenskaper för vägbelysning
Lampornas ljusflöde Lampornas livslängd Lampornas ljusminskning Armaturernas ljusfördelning Lampan återtändningsid Lampornas ljusfärg Omgivningstemperatur och temperaturväxlingar Armaturernas och lampornas fysiska storlek Armaturernas och lampornas fysiska hållbarhet Kostnader

9 Ljusförorening Ljusförorening och störande ljus är ett allt större problem vid överbelyst och dåligt utformad utomhusbelysning.

10 Skräpljus

11 Slöseri med ljus och energi

12 SPILLJUS

13 SPILLJUS

14 SPILLJUS

15 SPILLJUS

16 Armaturer med strö- och spilljus
Lägre belysningskvalitet Mindre ljus där det gör nytta, bländning, ljus som stör omgivningen, ljusförorening Högre driftskostnader Högre energiförbrukning därför att ljuset slösas bort Onödig miljöpåverkan Utsläpp av växthusgaser, ljus som stör omgivningen och belysning av natthimlen (Light Pollution)

17 Armaturer

18 Fullständig avskärmning
En fullständig avskärmad armatur (cut-off) garanterar att ljuset som den avger riktas nedåt. Denna typ av ljusspridning minskar det störande ljuset, minskar ljusföroreningen och kan reducera bländningen.

19 Armaturavskärmning

20 Delavskärmad (semi cutoff)

21 Armaturverkningsgrader
Delavskärmad 60% Avskärmad %

22 Ljusflöden upp / ner Armaturer kategori F+M alla lampeffekter 5% 75%
Upp max Ner min Armaturer kategori F+M alla lampeffekter % 75% Armaturer kategori S 150W ≤ lampa 5% 75% 100W ≤ lampa < 150W % % 50W ≤ lampa < 100W 15% 70% lampa < 50W 20% 65%

23 HUR MYCKET SPILLJUS I SVERIGE?
MINST 300 GWh/ år

24 Bekämpa ljusförorening och ljusstörningar
Använd avskärmade armaturer (Cutoff) där lampan inte kan ses av föraren i normala blickriktningar. - Projektera belysningen så att så stor andel av ljuset som möjligt kommer trafikytorna till godo.

25 Nya och mindre ljuskällor
Den senaste teknologin ger oss 65 % mindre lampor. Den möjliggör bättre utformad optik och mindre ljusföroreningar

26 Kompakta ljuskällor Gör det möjligt att styra ljuset bättre
Riktar ljuset dit du önskar Minskar spilljuset

27 Armaturer för offentlig belysning
Exponering för omgivningsfaktorer Omgivningstemperatur Damm Kemikalier (luftföroreningar) Regn Vibrationer Insekter UV-strålning Åverkan

28 Orsaker till ljusminskning
Komponent och miljöförhållanden Temperaturinverkan Drifdon Åldrande material i armaturen Faktor för lampläge / lampplacering Minskning p.g.a armaturnedsmutsning Slocknade lampor

29 Kapslingsklass IP65 för alla armaturer (F+M, S)

30 Armaturutformning Armaturerna skall utformas så att insekter och damm inte kan tränga in och påverka det optiska systemet. Välj IP 65 istället för IP 23, dvs gå från låg till hög bibehållningsfaktor.

31 Driftdonens egenförbrukning
Lampeffekt W Största egenförbrukning i driftdonet W

32 Ljuspunktshöjder Ljuspunktshöjden påverkar belysningsstyrkan, jämnheten, den belysta ytan och bländningen. Högre montagehöjd belyser större yta, gör belysningen jämnare och minskar bländningen, men belysningsnivån minskar. Vid högre ljuspunktshöjder kan färre ljuspunkter användas och placeras längre från körbanan. Typiska höjder är: 4 m (gc-vägar) 6 m (bostadsgator) 8 m (matargator) och 10 – 12 m (trafikleder). Kraftledningar, flygplatser och närhet till bostäder kan innebära restriktioner när det gäller stolphöjder.

33 FÖR MYCKET LJUS BLÄNDNING
Ljusintensitet av en ljuskälla (dominerande komponenten) Ljusintensiteten av bakgrunden. Hög ljusintensitet i bakgrunden försvårar kontrastupplevelsen och därmed synbarhet av målet

34 BLÄNDNING

35 BLÄNDNING BENSIN STATION

36 ÖGAT & BLÄNDNING LJUS & MÖRKERANPASSNING
Lättare att anpassa från mörker till ljus (snabbare mellan 2-9 minuter) än från Ljus till mörker (långsammare ca. 30 minuter).

37 BLÄNDNING OBEHAGLIG BLÄNDNING INVALIDISERANDE BLÄNDNING

38 OBEHAGLIG BLÄNDNING

39 INVALIDISERANDE BLÄNDNING

40 INVALIDISREANDE BLÄNDNING

41 SAMMA BELYSNINGSSTYRKA

42 ATT TA BORT BLÄNDNING INTE SÅ HÄR MEN SÅ HÄR

43 ATT TA BORT BLÄNDNING INTE SÅ HÄR MEN SÅ HÄR

44 Mörkerseende Ljuskällor med spektrum som tar hänsyn till människans visuella förutsättningar vid låga belysningsnivåer… - Kan förbättra synbarheten, känslan av säkerhet och komforten - Kan tillåta lägre belysningsnivåer, spara energi och minska utsläppen av CO2

45 Dag- och nattseende Ljusberäkningar baseras på tapparnas känslighet

46 Det mänskliga seendet • Stavarna aktiva vid lägre ljusnivåer
Tapparna aktiva vid högre ljusnivåer • Stavarna aktiva vid lägre ljusnivåer • λ max tapparna ~ 555nm (gult) • λ max stavarna ~ 507nm (blått)

47 Högtrycksnatriumlampa (HPS) Spektral energifördelning

48 Metallhalogenlampa (CDM) Spektral energifördelning

49 Fotopisk och skotopisk effektivitet hos högtrycksnatriumlampor
Effektiviteten (ljusutbytet) för högtrycks-natriumlampor är mellan 90 och 120 lm/W i det fotopiska området (dagseende) och mellan 50 – 70 lm/W i den skotopiska delen (mörkerseende).

50 Slutsats Att endast ta hänsyn till det fotopiska seendet (tapparnas känslighet) vid trafikbelysning ger inte ett tillförlitligt mått på hur bra vi kan se, speciellt inte vid mesopiska nivåer.

51 Fakta Människor uppfattar skotopiskt anpassat ljus (blått) som ljusare än gulare ljus. Vid samma belysningsstyrka uppfattas ljus med färgtemperaturen 4000 K som 15% ljusare än ljus med färgtemperaturen 3000 K.

52 Spektrum och reaktionstid
Ny forskning visar att vid mesopiska nivåer för seendet ändrar sig den spektrala känsligehet, i det perifera seendet, mot kortare våglängder (blåare ljus). Därför kan reaktionstiden bli längre i gult ljus från högtrycksnatriumlampor än från det vita ljuset från metallhalogenlampor.

53 Spektrum och reaktionstid
Reaktionstiden vid 0.1 cd/m2 för högtrycksnatriumlampor är ekvivalent med cd/m2 för metallhalogenlampor

54 Spektrum och synbarhet
Ju bättre färgåtergivning desto lägre belysningsnivåer krävs för samma synbarhet UK har minskat nivåerna av belysning för fotgängare från 5 lux till 3 lux samtidigt som man ökat Ra-index till 65.

55 Effekter av ljuskällans spektrala sammansättning
Upplevelse av ljushet Förmåga att känna igen ansikten Nyansrikedom och identifikation av färger

56 Ljusfärg och kriminalitet
En nyligen genomförd studie i UK har undersökt ljusfärgens inverkan på kriminalitet. Resultetet pekar på en minskning av brotten på upp till 20 % vid vitt ljus. Glasgow har, med utgångspunkt från denna studie, beslutat att frångå användningen av orange natriumbelysning till förmån för blåvitt ljus. Staden tror att vitt ljus som mer påminner om dagsljus ger invånarna en större känsla av tygghet och säkerhet.

57 Övervakningskameror Vid de tillfällen då man använder övervakningskameror fördras vitt ljus.

58 Vitt eller gult ljus? Forskning visar:
• Kortare reaktionstid vid vitt ljus • Vägen upplevs ljusare och mer komfortabel • Trafiksignaler framträder tydligare • BETTER PAVEMENT VISIBILITY • Lättare att känna igen ansikten • Större säkerhetskänsla • PERCEPTION OF SAFETY WHILE DRIVING IMPROVED…

59 LED belysning Frågeställningar • Fotometrisk dokumentation
• Samband mellan ljusfärg och intensitet • Colour Rendering Index • Hantering av termiska problem • Färgtemperatur • LED livslängd • Elektronik • Optik

60 LED belysning Frågeställningar • Fotometrisk dokumentation
• Samband mellan ljusfärg och intensitet • Colour Rendering Index • Hantering av termiska problem • Färgtemperatur • LED livslängd • Elektronik • Optik

61 LED Belysing ANN ARBOR, MICHIGAN USA

62 LED Belysning

63 LED VS HPS

64

65 LED Belysning

66 DET ÄR INTE LJUSMÄNGD MEN LJUSDISTRIBUTION SOM ÄR VIKTIGAST

67 OLP

68

69

70 TACK SÅ MYCKET

71 Syftet med ECO-DESIGN • Förbättra informationen om ljuskällor, armaturer och driftdon för vägbelysning • Minska föroreningen med ljus • Få bort användningen av kvicksilverlampor • Öka effektiviteten hos högtrycksnatrium-lampor • Öka användningen av dimmbara elektroniska driftdon

72 Syftet med ECO-DESIGN • Öka metallhalogenlampornas effektivitet och ge dem en långsammare ljusminskning • Minska förlusterna I driftdonen för alla typer av högtrycksurladdningslampor • Minska ljusnedgången på grund av nedsmutsning av armaturerna genom högre kapslingsklass • Öka den optiska verkningsgraden och minska ljusutsläppet uppåt

73 Direktivet omfattar inte:
Tunnelbelysning

74 Direktivet omfattar inte:
Fasadbelysning

75 Direktivet omfattar inte:
Trafiksignaler

76 Direktivet omfattar inte:
Belysning av parkeringar utomhus, privat och kommersiell utomhusbelysning, belysning av idrottsplatser och industrigårdar

77 Direktivet omfattar inte:
Belysningsstolpar

78 Märkning Armaturerna skall märkas på en etikett för att kunna identifieras som “Trafikbelysningsarmaturer”. Märkningen kan vara ett “F” om de är avsedda att uppfylla luminanskriterierna i EN motsvarande kategorierna F+M. Märket kan vara ett “S” om de är avsedda att uppfylla kraven på belysningsstyrkor motsvarande klassen S i EN Armaturer som är avsedda för såväl luminans- som belysningsstyrkekrav kan märkas med “F + S”.

79 Snabb (F), medel (M) och långsam trafik (S)
Trafikkategorier: Snabb (F), medel (M) och långsam trafik (S)

80 Krav på information Armaturtillverkare skall tillhandahålla följande data och instruktioner: Fotometriska data motsvarande EN 13032 Dessa data är väsentliga för utformning och beräkning av vägbelysningsprojekt enligt gällande standard. Rengöring upp till 4 år enligt CIE 154 Eftersom EN använder driftvärden för luminanser och belysningsstyrkor behövs uppgifter på ljusflödesminskning för typiska rengörningsintervall. Eftersom rengörning normalt sker vid lampbyte och livslängden för en högtrycksnatriumlampa är h bör ljusflödesminskningen anges för 4 år.

81 Utfasning av kvicksilverlampan
För att ersätta kvicksilverlampor med högtycksnatriulampor I plug-in utförande förslås ett ljusutbyte som kvicksilverlampor inte klarar.

82 Lampeffektivitet Lampeffekt [W] Lägsta ljusutbyte [lm/W] W≤ 50 55
2000 och högre

83 Högtrycksnatriumlampor
Lamptyp Klara Slammade tubformade ellipsoidformade Lampeffekt W lm/W lm/W W≤ ≥ ≥ 70 50 < W ≤ ≥ ≥ 80 70 < W ≤ ≥ ≥ 95 100 < W ≤ ≥ ≥ 105 150 < W ≤ ≥ ≥ 120 250 < W ≤ ≥ ≥ 130

84 Högtrycksnatriumlampor
Brinntid LLMF 16000h >0.90 Brinntid LSF

85 Metallhalogenlampor Det förekommer också elliposidformade och slammade metallhalogenlampor för trafik-belysning. På samma sätt som för kvicksilverlampor rekommenderas att dessa fasas ut som ljuskällor för trafikbelysning under en tidsperiod på 10 år.

86 Metallhalogenlampor Lampeffekt W Ljusutbyte lm/W W≤ 50 ≥ 80
Brinntid LLMF 12000h >0.80 Brinntid LSF 12000h >0.90

87 Urladdningslampor Ljusutbyte efter 100 h, och ljusbibehållningsfaktor vid 4000 h, 8000 h, h och 16000h. Fungerande lampor efter 4000 h, 8000 h, h och h. Uppgifterna är väsentliga för att optimera underhåll och driftskostnaderna.

88 Faktorer som påverkar ljusminskningen
Utrustning och anläggningsförhållanden Inverkan av olämpliga temperaturförhållanden Ballast factor Försämring av egenskaper hos armaturernas optiska ytor Lampans brinnläge Ljusminskning p.g.a. nedsmutsning av armaturen Lampor som slocknar