VÄGBELYSNING Kalle Hashmi Örebro 2008-05.26

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 13201-1: 2004 Road lighting – Part 1

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: 79-91 (2000)

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

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

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

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

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

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

Skräpljus

Slöseri med ljus och energi

SPILLJUS

SPILLJUS

SPILLJUS

SPILLJUS

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)

Armaturer

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.

Armaturavskärmning

Delavskärmad (semi cutoff)

Armaturverkningsgrader Delavskärmad 60% Avskärmad 70%

Ljusflöden upp / ner Armaturer kategori F+M alla lampeffekter 5% 75% Upp max Ner min Armaturer kategori F+M alla lampeffekter 5% 75% Armaturer kategori S 150W ≤ lampa 5% 75% 100W ≤ lampa < 150W 10% 75% 50W ≤ lampa < 100W 15% 70% lampa < 50W 20% 65%

HUR MYCKET SPILLJUS I SVERIGE? MINST 300 GWh/ år

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.

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

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

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

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

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

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.

Driftdonens egenförbrukning Lampeffekt W Största egenförbrukning i driftdonet W 50 10 70 11 100 14 150 19 250 26 400 35

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.

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

BLÄNDNING

BLÄNDNING BENSIN STATION

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).

BLÄNDNING OBEHAGLIG BLÄNDNING INVALIDISERANDE BLÄNDNING

OBEHAGLIG BLÄNDNING

INVALIDISERANDE BLÄNDNING

INVALIDISREANDE BLÄNDNING

SAMMA BELYSNINGSSTYRKA

ATT TA BORT BLÄNDNING INTE SÅ HÄR MEN SÅ HÄR

ATT TA BORT BLÄNDNING INTE SÅ HÄR MEN SÅ HÄR

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

Dag- och nattseende Ljusberäkningar baseras på tapparnas känslighet

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)

Högtrycksnatriumlampa (HPS) Spektral energifördelning

Metallhalogenlampa (CDM) Spektral energifördelning

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).

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.

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.

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.

Spektrum och reaktionstid Reaktionstiden vid 0.1 cd/m2 för högtrycksnatriumlampor är ekvivalent med 0.05 cd/m2 för metallhalogenlampor

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.

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

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.

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

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…

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

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

LED Belysing ANN ARBOR, MICHIGAN USA

LED Belysning

LED VS HPS

LED Belysning

DET ÄR INTE LJUSMÄNGD MEN LJUSDISTRIBUTION SOM ÄR VIKTIGAST

OLP

TACK SÅ MYCKET

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

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

Direktivet omfattar inte: Tunnelbelysning

Direktivet omfattar inte: Fasadbelysning

Direktivet omfattar inte: Trafiksignaler

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

Direktivet omfattar inte: Belysningsstolpar

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 13201 motsvarande kategorierna F+M. Märket kan vara ett “S” om de är avsedda att uppfylla kraven på belysningsstyrkor motsvarande klassen S i EN 13201. Armaturer som är avsedda för såväl luminans- som belysningsstyrkekrav kan märkas med “F + S”.

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

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 13201 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 16000 h bör ljusflödesminskningen anges för 4 år.

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

Lampeffektivitet Lampeffekt [W] Lägsta ljusutbyte [lm/W] W≤ 50 55 2000 och högre 90

Högtrycksnatriumlampor Lamptyp Klara Slammade tubformade ellipsoidformade Lampeffekt W lm/W lm/W W≤ 50 ≥ 80 ≥ 70 50 < W ≤ 70 ≥ 90 ≥ 80 70 < W ≤ 100 ≥ 100 ≥ 95 100 < W ≤ 150 ≥ 110 ≥ 105 150 < W ≤ 250 ≥ 125 ≥ 120 250 < W ≤ 400 ≥ 135 ≥ 130

Högtrycksnatriumlampor Brinntid LLMF 16000h >0.90 Brinntid LSF

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.

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

Urladdningslampor Ljusutbyte efter 100 h, och ljusbibehållningsfaktor vid 4000 h, 8000 h, 12000 h och 16000h. Fungerande lampor efter 4000 h, 8000 h, 12000 h och 16000 h. Uppgifterna är väsentliga för att optimera underhåll och driftskostnaderna.

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