Ljusreglering – en försummad möjlighet?

Borta är den tid då ljusreglering innebar flimrande ljuskällor, lampor som plötsligt slocknade eller tändes upp med fullt ljus. Idag kan nästan alla ljuskällor ljusregleras och tekniken fungerar utmärkt, vare sig man väljer enkla eller mer komplicerade system. Det är förvånande att ljusreglering används så lite när fördelarna är så stora. I några artiklar kommer Ljuskultur att behandla olika aspekter på ljusreglering och ljusstyrning.

Varför skall man reglera ljuset?
Fråga istället varför man inte skall göra det. Ljusreglering borde vara standard i de flesta belysningsinstallationer. Det gamla påståendet att det är lika självklart att kunna reglera sin belysning som att ha volymkontroll på sin radio, tv eller stereo, gäller i ännu högre grad idag än igår.

Funktionell ljusreglering
Många lokaler såsom skolsalar, konferensrum, kyrkor, biografer och liknande har behov av olika stark belysning vid olika tillfällen. Utan denna möjlighet fungerar inte belysningen som den skall. I vissa fall behövs en perfekt arbetsbelysning på kanske 500 lux. I andra behövs bara några 10-tal lux. När man exempelvis använder en oh-projektor behöver ljuset dämpas, men fortfarande vara så starkt att det räcker till för deltagarna att göra anteckningar. Med videoprojektor behöver ljuset dämpas ännu mer för att vid filmvisning nästan vara helt släckt.

Annan funktionell ljusreglering behövs när en lokal används för olika ändamål. Ett exempel är sportarenor. Olika sporter kräver olika mycket ljus. Vid träning kan man kanske klara sig med mindre ljus än vid viktiga matcher. Sportarenor används idag inte bara för sport utan där förekommer också mässor, events, uppträdanden, dans och mycket mer. Det är funktionellt och ekonomiskt att kunna anpassa ljuset efter behovet och inte alltid behöva köra för fullt.

Energibesparing
All ljusreglering innebär minskad energiförbrukning. Energibesparingen är dock inte lika stor som ljusminskningen. Den snabbtänkte kan därför invända att då är det väl bättre att inte tända all belysning. Förvisso innebär detta den största besparingen men man glömmer de andra fördelarna som ljusregleringen medför.

Modern styrteknik ger möjlighet att anpassa ljuset efter närvaro och tillgång på dagsljus. En belysning som långsamt anpassar sig efter behovet behöver knappast märkas medan ett system som tänder och släcker irriterar och upplevs störande och påtvingat. Ett system som reglerar mjukt är dessutom mer skonsamt mot ljuskällorna än att tända och släcka. Det medför att ljuskällorna får längre livslängd och underhållskostnaderna minskar.

EN-ss 12464-1 samt Ljus och rum anger driftvärden för belysning vid olika arbetsuppgifter. Dessa värden skall aldrig underskridas. För att kompensera för ljusnedgång på grund av åldring, nedsmutsning och minskat ljusflöde hos lamporna sker alltid en överdimensionering. Av slentrian brukar överdimensionering väljas till 25 %, vilket motsvarar en bibehållningsfaktor på 0,80. Denna överdimensionering är oftast för låg och motsvarar endast ljusnedgången för ljuskällorna under deras livslängd (definition: service life). Ett mer realistsikt värde är 35-50 % beroende på typ av lokal, armaturval, användning och omgivningsförhållanden. Cie-rapporten nr 97 visar att en uppljusarmatur kan ha en ljusnedgång på hela 50 % under tre år bara på grund av nedsmutsning. Givetvis innebär överdimensioneringen en onödig energiförbrukning Ett styrsystem som håller ljuset konstant vid driftvärdet kan spara i storleksordningen 15 till 30 % av strömmen. I anläggningar med hög allmänbelysning eller långa brinntider torde denna energibesparing betala ljusstyrningen.

I butiker varierar antalet kunder under dagen. De flesta butiker har dålig tillgång på dagsljus och väl tilltagen allmänbelysning. Att minska allmänljuset något när få kunder vistas i butiken och öka belysningen när det är fler, innebär möjligheter att spara. Variationen får dock inte vara så stor att den inverkar på trivsel och försäljning. Visuellt upplever vi ljuset relativt. När vi kommer utifrån i starkt dagsljus och går in en lokal kommer denna att upplevas mörkare än vad den gör kvällstid när vi kommer från en mörk utemiljö. Dagtid behövs mycket ljus medan man kan dimmra och därmed spara energi och kostnader när dagsljuset minskar eller saknas.

Specialeffekter
Under senare år har vi sett mer och mer av ljusreglering för att uppnå specialeffekter. Vanligast är system för färgväxling. Genom att ljusreglera tre ljuskällor, röda, grön och blå, kan i princip alla ljusfärger åstadkommas. Systemen används som ren dekoration, för att skapa uppmärksamhet eller för att åstadkomma stämningar och väcka känslor. I tv och video matas vi idag ständigt med färg- och ljuseffekter.

Ett annat område är att endast marginellt förändra ljusfärgen, att låta den försiktigt växla från varmt vitt ljus till en kallare dagsljusliknande ljusfärg. Vi kan låta ljuset på våra arbetsplatser följa dagsljusets växlingar under dygnet.

I butiksbelysning finns stora möjligheter att skapa specialeffekter med ljusreglering. Man kan låta dessa vara ett sätt att väcka uppmärksamhet och styra intresset mot vissa exponeringar. Andra möjligheter är att förändra ljusfärgen så att den förstärker exponeringen.

Vi kan skapa vår, sommar, höst och vinterkänsla med hjälp av ljuset. Lysande fondväggar med färgväxling tillför nya dimensioner. Vi kommer med säkerhet att få se mer av ljus som varierar i styrka, ljus som växlar i färg och ljus som ändrar riktning genom rörliga och motordrivna spotlights.

Avancerad ljusreglering förekommer vid teatern och events. Ljuset används för att påverka känslor, väcka stämningar och styra uppmärksamheten. I dessa sammanhang har man också flitigt börja använda motordrivna strålkastare för såväl inriktning, intensitet som ljusfärg. Allt kan programmeras. Helt klart är att gränsen mellan "nyttoljus" och teater/eventljus blir mer och mer diffus.

Om detta är bra eller dåligt får varje individ ta ställning till. Helt klart är att vi utsätts för mer och mer synintryck. Även om vi inte tröttas av "tivoliljuset" kommer vi att avtrubbas för effekten när vi mer och mer utsätts för detta.

Vilka ljuskällor kan regleras?

Glödlampor
Glödlampor är enkla att reglera. Det kan göras genom att sänka spänningen eller med framkantseller bakkantsdimmer. När ljuset minskar sjunker färgtemperaturen och ljuset blir varmare. Det upplevs behagligt och uppskattas av de flesta.

Energibesparing genom att dimmra glödlampor är dock ingen bra metod. Ljuset minskar betydligt mer än energiförbrukningen. Däremot ökar livslängden. En minskning av spänningen med 5 % minskar ljuset med 18 %, minskar energiförbrukningen med 7 % men dubblar livslängden.

Idag är glödlampor ovanliga för professionell belysning men extremt vanliga för bostadsbelysning. Ljusreglering av glödlampor är således mest något för hemmiljö. Men i känsliga miljöer såsom i kyrkor, restauranger, vissa museer mm finns fortfarande behovet. De installerade effekterna tenderar att bli stora vilket kräver speciella dimmrar.

Halogenglödlampor
Inte heller halogenlampor är svåra att ljusreglera. När temperaturen på brännarens glas understiger ca 260 grader börjar dock wolfram att avsätta sig på glaset som svärtas. Svärtningen leder till att ljuset minskar från lamporna. Svärtningen kan brännas bort genom att tillfälligt köra lamporna på fullt ljus.

Halogenlampor förkommer både för nätspänning och lågspänning. Lamporna för nätspänning kan ljusregleras på samma sätt som vanliga glödlampor.

För lågvoltslampor (vanligtvis 12 v) måste dimmer och transformator fungera ihop. Grundregel är att tyristordimmrar (framkantsdimmer) skall användas för elektromagnetiska transformatorer och transistordimmrar (bakkantsdimmer) för elektroniska spänningsomvandlare. Men det finns undantag från denna regel och därför anledning att kontrollera vilken dimmertyp som fungerar ihop med transformatorn. Flera moderna dimmrar kan hantera olika typer av last och det finns elektroniska spänningsomvandlare som kan styras av både tyristor- och transistordimmrar.

Lågenergilampor
Lågenergilampor är av två typer, kompaktlysrör och lysrörslampor. Kompaktlysrören har förkopplingsdonen monterade i armaturen och någon form av stiftsockel. Lampor med tvåstiftssockel har tändaren monterad i ljuskällan och kan därför inte dimmas. Lampor med fyra stift går som regel utmärkt att ljusreglera.

För att ljusreglera kompaktlysrör krävs speciella dimbara driftdon. Man måste därför redan när anläggningen byggs, ta ställning till om belysningen skall kunna ljusregleras. Dessutom måste man välja system. Mer om system längre fram i artikeln.

Lysrörslampor har tidigare inte gått att ljusreglera. Men under senaste tiden har flera ljuskälletillverkare släppt dimbara lysrörslampor. Anläggningar med lågenergilampor har oftast låga belysningsstyrkor. När man dimmrar blir dessa ännu lägre. En gammal regel säger att man bör använda ett varmare ljus vid låga belysningsstyrkor. I lysrör och lågenergilampor bestäms ljusfärgen av lyspulvret och påverkas väldigt lite av ljusnivån. Resultatet blir därför att många upplever att ljuset blir kallare och färgerna gråare. De förtjänas att påpeka att vårt färgseende också försämras vid låga belysningsstyrkor. För färgbedömning brukar rekommenderas lägst 1000 lux vilket är betydligt mer än de kanske 10 lux som man har vid en neddimmrad anläggning med kompaktlysrör.

Den enklaste formen av ljusstyrning är till och frånkoppling. Det förekommer i trapphus för att spara energi. Lågenergilampor bör svalna minst 2 minuter innan de återtänds annars minskar livslängden. I trapphus använder man därför mer och mer system som ljusregleras mellan olika nivåer med närvar0odetektering. När människor vistas i trapphuset är belysningen tänd för fullt och när ingen vistas där regleras belysningen ned till ca 10 %. På detta sätt sparas mycket energi samtidigt som slitaget på lamporna minskar på grund av att ljuskällorna inte släcks. Man bör dock inte räkna med någon ökad livslängd utöver den som tillverkaren anger för normaldrift. Förutom att spara energi inebär denna form av ljusreglering en ökad komfort då det aldrig är helt mörkt när man öppnar dörren till trapphuset.

Lysrör
Högfrekvensdrift av lysrör har inneburet en revolution när det gäller ljusreglering av lysrör. Det som sagts tidigare om att välja driftdon för ljusstyrning redan vid projekteringen och att välja system, gäller i minst lika hög grad för lysrör som för kompaktlysrör. Dessutom kan fabrikat och typ av don inverka på vilket reglerområde anläggningen får.

När man använder lysrör och andra ljuskällor med ljusreglering måste ljuskällorna brännas in och stabiliseras innan man börjar använda regleringen. Tiden för inbränning brukar anges till 100 timmar. Gör man injusteringar med helt nya, icke inbrända lampor, kan det uppstå problem och man får räkna med att göra en ny injustering sedan lamporna brunnit en tid.

När t8 lysrören kom, och innan hf-donen introducerades, gick dessa inte att ljusreglera. Man kan fortfarande hitta äldre anläggningar där man måste använda t12 lysrör (38 mm) för att ljusregleringen skall fungera tillfredställande.

Högtrycksnatriumlampor
Högtrycksnatriumlampor används huvudsakligen för utomhusbelysning. På senare år har även dessa börjat ljusregleras. Användningsområdet är i första hand trafikbelysning. Under tider med lågtrafik minskar man belysningsstyrkan för att spara energi. För att ljusreglera tänds först lampan på full effekt och därefter sker en långsam minskning av spänningen. Högtrycksnatriumlamporna kan regleras från 100 % ner till ca 50 %.

Metallhalogenlampor
Teoretiskt kan metallhalogenlampor ljusregleras. Man får dock räkna med att lamporna ändrar ljusfärg när man dimmrar dessa. Vanligtvis ändras färgen mot grönt vilket upplevs obehagligt och störande.

Såväl Osram som Philips avråder idag från all form av ljusreglering av keramiska metallhalogenlampor.

Lysdioder
Lysdioder kan ljusregleras utan problem. Speciellt vanligt är ljusreglering i samband med system för färgväxling. Reglering och styrsystem för led ligger dock utanför syftet med denna artikel.

Översiktlig beskrivning av olika styrsystem

Spänningsreglering
Spänningsreglering kan ske med exempelvis en vridtransformator. Tekniken är primitiv och utrustningen oftast skrymmande. Används numera endast för specialtillämpningar.

Fram- och bakkantsstyrning
Tekniken för dessa har beskrivits tidigare i artikeln. Den är ju främst knuten till reglering av lågvoltshalogenlampor. Då dessa lampor skall ljusregleras med nedanstående styrsystem ingår tekniken i styrutrustningen.

Switchdim
Detta är ett system där man ljusreglerar med 230 v. Från inkommande fas drar man en ledning via en återfjädrande tryckknapp till donet. Håller man ner tryckknappen förändras ljusnivån och gör man en snabb tryckning tänder eller släcker man belysningen.

Flera parallella tryckknappar, liksom driftdon, kan ingå i en installation.

Systemet kan byggas ut för att fungera som närvaro- och dagsljusstyrd belysning. Det är enkelt och billigt och förekommer i såväl enstaka armaturer som i anläggningar upp till maximalt 25 driftdon. Switchdim är ett varumärke från Tridonic Atco. Övriga leverantörer av ljusreglering har system med liknande funktion, t ex Touch & Dim från Philips. Dessa system är inte kompatibla med varandra.

Analoga system för 1-10 V
Detta är första generationen av ljusreglering för elektroniska förkopplingsdon. På en speciell utgång belastades donen med en potentiometer. Systemet var enkelt och billigt. Vid obelastad utgång gick ljuskällorna med full effekt och med kortsluten krets var de maximalt dimmrade.

Analoga system används fortfarande. Vill man ha en enkel och prisbillig installation är fortfarande den analoga lösningen ett alternativ.

Digitala styrsystem
Digital styrning innebär att man på ett separat ledningsnät sänder ut ett mönster av ettor och nollor. Detta bit-mönster tolkas av donen som kommandon för ljusreglering. Föregångare när det gäller digitala system har varit Tridonic Atco.

Den digitala styrningen ger stora fördelar framför analoga system. De är mer robusta och inte lika känsliga för störningar. Eftersom signalen består av ett bit-mönster får alla armaturer samma signal och lyser därmed lika starkt. Med ett analogt system kan spänningsfall i olika långa ledningar medföra att armaturerna lyser olika starkt. Den digitala tekniken är opolariserad. Det innebär att man inte behöver hålla reda på plus och minus. Om man i ettanalogt system i växlar plus och minus i en armatur går systemet ner på min-nivå och om det är många armaturer startar ett omfattande arbete att hitta felkopplingen.

Med digitala system kan man även tända och släcka armaturerna med ett digitalt off-kommando. På detta sätt kan man eliminera strömbrytaren som krävs vid analog system med 1-10 v. Digitala system ljusreglerar logaritmiskt. Eftersom synsinnet uppfattar ljuset logaritmiskt kommer vi att uppleva ljusregleringen som linjär, dvs ljuset ändras i proportion till hur mycket vi vrider på "ratten".

DALI
DALI Dali (Digital Addressable Lighting Interface) är en standard för att skapa kompabilitet mellan dimmbara hf-don från olika tillverkare. I praktiken innebär detta att man kan välja armaturer och hf-don och vara säker på att dessa skall fungera i olika styrsystem avsedda för dali-protokollet. Däremot innebär standarden ingen kompabilitet mellan styrsystemen. Har man valt ett fabrikat i en anläggning bör man hålla fast vid detta vid utbyggnad och ändringar.

På marknaden finns ett flertal aktörer och det är väsentligt att välja rätt system. Vid projektering bör man noggrant inventera behovet så att man inte väljer ett system som är onödigt komplicerat eller i framtiden innebär begränsningar. I nästa artikel finns en genomgång av några olika system.

Varje driftdon (det kan finnas flera i en armatur) och ev varje styrenhet tilldelas en dali adress. Totalt kan ett system innehålla 64 adresser. Men det finns möjligheter att gå runt denna begränsning.

Alla dali enheter är förbundna med en tvåtrådig ledare. Med en 1,5 mm2 ledare får det maxmalt vara 300 m ledningslängd från strömförsörjningen till den mest avlägsna dali enheten. Med stjärnkoppling och strömförsörjningen placerad i mitten kan man således nå upp till 2 × 300 m. Anslutningen behöver inte vara linjär utan man kan exempelvis använda förgreningar. Ledaren kallas för en buss. Förutom de adresserade styrsignalerna för ljusreglering såsom tänd, släck, ljusreglera upp/ned, gå till x % ljus etc, används bussen också för strömförsörjningen.

Driftdonen kan programmeras att tillhöra olika grupper. Totalt kan 16 grupper adresseras i en dali krets. Ett kommando (dali broadcast) kan användas för att verka på alla anslutna driftdon i en dali krets. En annan möjlighet i dali är att använda scener. Upp till 16 scener kan användas. En scen består av en viss ljusinställning för de olika grupperna. På så sätt kan man förprogrammera belysningen för olika behov och med ett enda dali kommando erhålla en viss ljussättning. Vad skall vara tänt, hur starkt skall det lysa etc.

Som styrenheter finns ett stort urval av enheter. Det kan vara dimmrar med rattar, skjutreglage, touchdisplayer mm. Det går att ansluta fotoceller för dagsljusstyrning och närvarosensorer för såväl ir som akustisk detektering av närvaro. Övergångar finns för att kommunicera med styrsystem för 1-10 v, dmx, LonWorks och knx.

En stor fördel med dali är att bussen är dubbelriktad. Det går således att samla in information från driftdonen för att läsa ut aktuell driftstatus för underhåll och övervakning samt möjlighet att skapa driftstatistik.

DMX
Dmx (Digital multiplex) är ett system för bl a styrning av ljus inom teater och tv. Det kännetecknas av att vara extremt snabbt och enkelt att förstå. Dmx arbetar med 512 kanaler. Varje kanal styr en funktion. För en strålkastare med ljusreglering och färgfilterväxling behövs 2 kanaler. Är strålkastaren dessutom motorstyrd behövs ytterligare 2 kanaler för att kunna rikta den. Varje kanal kan anta 255 värden.

Utrustning finns som gör att ett dmx-system kan anslutas till ett dali-system.

Bussystem
LonWorks är ett system för informationsutbyte och samverkan mellan olika elektriska apparater. Det används bland annat för fastighetsautomation där styrning av belysning kan vara en funktion.

Knx (eib) är en standard för fastighetsstyrning som bland annat kan styra belysning. Till fördelarna hör möjligheter till energibesparing, kostnadssänkningar och förenklat underhåll. Fler än 100 tillverkare har produkter för knx-standarden. dali-system kan kopplas samman med såväl LonWorks som knx.

Intelligenta styrsystem för bostäder
Utöver de system som översiktligt beskrivits i denna artikel finns ett antal system avsedda för installation i bostäder. För ökad bekvämlighet skall man kunna styra ljuset med fjärrkontroll eller programmera automatisk tändning och släckning av olika lampor.

 
Prenumera på Tidningen
Ljuskultur
Beställ här