Ekodesignprodukter. testas i nytt ljuslabb 30 LJUSKULTUR 4 / 14

Transkript

1 ARKITEKTUR Ekodesignprodukter testas i nytt ljuslabb I den integrerande sfären mäts totalt ljusflöde och färgtemperatur, framförallt för rundstrålande lampor och större armaturer. Den vita färgen inuti sfären är en speciell färg som reflekterar ljuset jämnt i hela det synliga spektrat. 30 LJUSKULTUR 4 / 14

2 Med hjälp av tuffa krav på energieffektivitet har glödlampan tågat ut och lysdioderna in på den europeiska marknaden. Men med en ny teknik kommer nya krav för tillverkare och importörer att förhålla sig till vad gäller energieffektivitet, funktion och elsäkerhet. Text Åsa Larsbo foto luc pagès Mikael Pettersson, teknisk expert på prestanda och funktion för belysning på Intertek i Stockholm, kliver in i ett vitt klot med en diameter på tre meter. I handen har han en led-lampa, som han skruvar i en hållare inne i klotet. Sedan går han ut igen och sluter klotet med en knapptryckning på utsidan och tänder lam pan inne i klotet med hjälp av en annan knapp. Snart syns ett antal siffror på instrumentpanelen utanför. Det här är en integrerande sfär där vi mäter totalt ljusflöde och färgtemperatur, framförallt för rundstrålande lampor och större armaturer, berättar han. Vi kan också få fram färgåtergivning, R a -index, med den här utrustningen. Just den här lampan har ett R a -index på 93,2, vilket är väldigt bra. Enligt eu-reglerna för en sådan här led-lampa ska R a -index ligga över 80. LJUSKULTUR 4 / 14 31

3 EU-regler för LED-lampor och armaturer För att få säljas på eu:s inre marknad ska en elektrisk eller elektronisk produkt vara ce-märkt. Genom att ce-märka produkten intygar tillverkaren att produkten uppfyller de säkerhetskrav som finns i de europeiska produktdirektiven, exempelvis på elsäkerhet (lågspänningsdirektivet) eller kemikalieanvändning (RoHSdirektivet). För många produktgrupper, bland dem belysning, finns också krav på energieffektivitet, i enlighet med Ekodesigndirektivet som trädde i kraft Huvudsyftet med eu:s Ekodesigndirektiv är att fasa ut energikrävande produkter och ersätta dem med nya energisnålare tekniker. Till skillnad från de andra eu-direktiven införs kraven i Ekodesigndirektivet som produktspecifika eu-förordningar. Det betyder att krav för olika produktgrupper införs vartefter och att kraven är specifika för just den produktgruppen. Hand i hand med Ekodesigndirektivet går Energimärkningsdirektivet, som ställer krav på att produkter ska märkas med energi klass, för att göra det lättare för användare att välja energisnåla produkter. Regler för hembelysning först ut Resan mot energisnålare belysningsprodukter inleddes 2009 när förordningen 244/2009, som gäller regler för hembelysning, trädde i kraft. Energieffektivitetskraven i förordningen har skärpts i flera steg och har inneburit en successiv utfasning av glödlampan. De sista glödlampstyperna 40, 25 och 15 Watt fasades ut i september Förordning 244/2009 slutade dock inte att gälla när den sista glödlampan slocknade. Energieffektivitetskraven fortsätter att skruvas åt successivt och förordningen gäller för alla rundstrålande lampor för hushållsbruk, det vill säga även cfl, halogenlampor och led. Lampans effektivitet mäts som maximal elektrisk effekt för ett givet värde på ljusflödet, säger Mikael Pettersson. Gränsvärdena är olika för matta och klara lampor, kraven på matta lampor är tuffare eftersom man när förordningen kom ville möjliggöra övergång från glödlampor till halogen. Som exempel kan nämnas att en lampa som ger 800 lumen (ungefär som en 60 watts glödlampa), får enligt de första fem stegen i förordning 244/2009 dra 15 watt som matt och 51 watt som klar. I det sjätte steget får en klar lampa med samma ljusflöde bara dra 38 watt. Regler för alla LED-lampor Nästa steg i energieffektivitetsreglerna för belysning kom i september I och med att eu-förordningen 1194/2012 för riktade lampor, ljusdiodlampor och tillhörande utrustning trädde i kraft och nu gäller eu:s regler för energieffektivitet i praktiken för de allra flesta ljuskällor och armaturer. Förordning 1194/2012 definierar en riktad ljuskälla som en ljuskälla där 80 procent av ljusflödet ligger inom en fast rymdvinkel som motsvarar en kon med en vinkel på 120 grader, säger Mikael Pettersson. För en riktad ljuskälla räknar man fram ett energieffektivitetsindex Energy Efficiency Index (eei) som idag i steg 1 ska vara under 0,5 för det man kallar övriga lampor där led ingår. Värdet är oförändrat i steg 2 som kommer 1 september 2014, men kommer i steg 3, som är planerat till september 2016, att sänkas till 0,2. Mikael Pettersson är teknisk ljusexpert inom Intertek. Han har över 20 års erfarenhet av att arbeta med ljus- och mätteknik och är en flitigt anlitad föreläsare inom fotometri och ljusmätning. Funktionskrav på ljuskällor Ekodesignkraven på ljuskällor stannar dock inte vid energieffektivitet. En glödlampa må vara ineffektiv vad gäller lumen per watt, men den har andra kvaliteter, som till exempel god färgåtergivning och en varm färgtemperatur. Led-ljuskällor, däremot, var tidigare kända för att både ha en sämre färgåtergivning och ge ett kallt, närmast blått ljus. 32 LJUSKULTUR 4 / 14

4 Goniometern i Interteks ljuslabb i Kista använder en unik teknik som gör att den kan mäta armaturer som är upp till 1,85 m långa. I goniofotometern mäts ljusfördelning. Resultatet av mätningen blir en tredimensionell fil som visar hur ljuset från lampan faller. För att komma tillrätta med detta ställer förordning 1194/2012 även krav på funktion, där färgåtergivning och färgtemperatur ingår bland parametrarna. Trots att rundstrålande ledlampor omfattas av den tidigare förordningen 244/2009 är de undantagna från just funktionskraven i den, säger Mikael Pettersson. Funktionskraven på alla led-ljuskällor återfinns i stället i 1194/2012. Exempel på funktionskrav som ställs på led-lampor är livslängd, bibehållet ljusflöde, starttid, färgåtergivning (R a -index) och det som på engelska kallas colour consistency (konsekvent färgåtergivning). Konsekvent färgåtergivning är en lite olycklig översättning av begreppet colour consistency eftersom det egentligen inte handlar om färgåtergivning utan om färgen på ljuset från lampan, säger Mikael Pettersson. Med colour consistency menas att om man köper 20 lampor av samma sort ska färgen på ljuset inte skilja mellan lamporna. Detta visas med en så kallad MacAdams-ellips, där varje steg i ellipsen representerar den minsta färgskillnad det mänskliga ögat kan uppfatta. Enligt eu:s regler får detta värde inte överstiga sex steg. Dessutom får skillnaden inte bli större med tiden. Krav på driftstid Just med tiden är en viktig parameter i det här sammanhanget. Sedan 1 mars 2014 ställs krav på lampornas livslängd, den så kallade lamplivslängdsfaktorn. Lamporna ska klara timmars driftstid och andelen som ska klara kravet skiljer sig för olika typer av lampor. För led-lampor gäller att 80 procent av lamporna som testas ska överleva timmar påslagna med minst 80 procent av ljusflödet intakt. Detta kallas lampans ljusflödesbibehållningsfaktor. Att man valt just timmar som gräns är något av en kompromiss, säger Mikael Pettersson. Från myndigheternas sida hade man velat ha en ännu längre driftstid, men det är ohållbart att testa en lampa i flera år innan den får släppas ut på marknaden. Redan timmar är en mycket lång tid i en bransch med så snabb teknikutveckling. En testcykel börjar således med att ingångsvärden på totalt ljusflöde i lumen, färgkoordinater (cie-koordinater) färgtemperatur och energieffektivitet mäts. Sedan görs mätningarna om efter timmar. Testerna på ljuskällor görs på tjugo exemplar medan man för armaturer testar fem exemplar. Men det är inte nog med det, tio exemplar av en ljuskälla ska dessutom testas med LJUSKULTUR 4 / 14 33

5 switch, det vill säga slås på och av gånger med 30 sekunders intervall. Hittills har labbet i Kista testat omkring 200 olika produkter sedan funktionsreglerna för led trädde i kraft i september i år. Torbjörn Andersson är teknisk chef inom elsäkerhet för belysningsprodukter på Intertek. Han är ordförande i den svenska tekniska kommittén TK 34 inom SEK Svensk Elstandard och ledamot i den internationella tekniska kommitté inom IEC som bland annat har tagit fram den nya utgåvan av armaturstandarden IEC Ljusfördelningsmätningar I ljuslabbet har Mikael Pettersson gått vidare till en annan testutrustning. I goniofotometern en stor stålrigg med en snurrande platta täckt med ett svart plastskikt med små hål liknande en bikaka mäts en lampas eller en armaturs ljusfördelning. Genom att vrida dels objektet som mäts runt sin egen axel, dels goniometerns platta får man fram ljusfördelningen som en tredimensionell fil. Informationen kan sedan användas av arkitekter och ljusdesigners för att exakt se hur en viss ljuskälla lyser upp ett utrymme. Till goniometerns rigg finns också kopplad en spektroradiometer som mäter en ljuskällas färg enligt cie 1931 i olika vinklar. En glödlampa lyser med samma färg i alla betraktningsvinklar. Det gör inte led. Därför mäter vi ljusets färg som funktion av betraktningsvinkel. Man strävar efter hög så kallad färglikformighet, det vill säga att ljusets färg inte skiljer sig så mycket mellan vinklarna. I Ekodesignförordningarna finns inga krav på vare sig ljusfördelning eller ljusets färg i olika vinklar. Det här är dock information som många av Interteks kunder är intresserade av eftersom arkitekter och ljusdesigners använder sig av den i sitt ljussättningsarbete. Däremot är det för att tillämpa ekodesignreglerna på ett korrekt sätt viktigt att känna till en ljuskällas eller armaturs spridningsvinkel. Detta eftersom reglerna skiljer sig, inte bara beroende på om ljuskällan är riktad eller rundstrålande, utan också beroende på hur stor spridningsvinkeln är. Elsäkerhetsregler i förändring En trappa upp från Mikael Petterssons labb sker Interteks elsäkerhetsprovning av belysningsprodukter. Även inom det området har ledlampans intåg fått effekter på hur ljuskällor och armaturer bedöms. Torbjörn Andersson är teknisk expert inom elsäkerhet för belysningsprodukter på Intertek och aktiv i det internationella standardiseringsarbetet inom området. Vi är inne i en period där det händer mycket inom både armaturer och komponenter med hänsyn till led-tekniken, säger han. Tidigare i år kom en ny utgåva av den armaturstandard som används som utgångspunkt för att visa överensstämmelse med eu:s lågspänningsdirektiv. I den nya utgåvan av iec , som täcker in generella krav och tester för belysningsarmaturer oavsett ljuskälla, finns ett antal ändringar just relaterade till led. En del av dessa ändringar har att göra med beröringsskydd där det tidigare fanns absoluta krav på att en vanlig användare aldrig oavsiktligt ska kunna komma i kontakt med spänningsförande kretsar i en komplett produkt. För led-armaturer ställs inte samma krav, eftersom ljuskällan ofta inte är avsedd att bytas ut på samma sätt som andra ljuskällor. Därför har man infört olika begrepp som relaterar till om ljuskällan endast kan bytas ut av specialist eller om den inte är utbytbar alls. Andra förändringar handlar bland annat om isolationsavstånd och ledningsarea för installationskabel. Angående isolationsavstånd har man exempelvis infört krav på isolationsbarriärer mellan aktiva sekundärkretsar och berörbar yta beroende på vilken typ av isolation som används i matningskretsen. Vad gäller ledningsarea kan man enligt den nya utgåvan av standarden i vissa fall acceptera en tunnare installationskabel än tidigare. Ytterligare en säkerhetsaspekt på led-ljuskällor är risken för så kallade blåljusskador (Blue light hazard). Blåljusskador är skador på näthinnan som kan uppstå genom exponering av strålning på vissa våglängder. Den fysiska ljuskällan i en typisk led-lampa är en halvledare som vid en viss spänning avger blått ljus. Själva ljuskällan omges av ett gult fosforescerande skikt som gör att ljuset lampan avger upplevs vitt för ögat. Trots detta kan ljus 34 LJUSKULTUR 4 / 14

6 källan avge stark strålning i den blå delen av spektrat, mellan 400 och 500 nm, något som kan vara skadligt för ögat. Numera ställs krav på att ledprodukter ska klassificeras utifrån risken för blåljusskador, säger Torbjörn Andersson. För att vägleda tillverkare och testlabb gav den internationella standardiseringsorganisationen iec nyligen ut en så kallad Teknisk Rapport iec/tr beskriver koncept för mätmetoder och utvärdering av de krav som ställs på belysningsprodukter för att eliminera risken för blåljusskador. Det har också funnits en del tekniska frågetecken kring förordningarna och hur mätningarna praktiskt ska gå till. Båda ekodesignförordningarna för belysning pekar till viss del mot standarden iec/en för prestanda hos led-ljuskällor, men förordningarna innehåller dessutom krav som inte återfinns i standarderna och vice versa. Det har inte varit en helt enkel resa, säger Mikael Pettersson och ler. Men efter en mycket god dialog med Energimyndigheten och belysningsbranschen har vi kommit fram till en modell som fungerar. Goniometern i Interteks Ljuslabb i Kista. Oklarheter i kraven Mikael Pettersson och kollegorna på Interteks belysningslabb har nu jobbat med ekodesignkraven i förordning 1194/2012 i ett par år. Det finns fortfarande en del oklarheter i reglerna som gör det svårt för branschen, menar han. Bland annat får labbet många frågor om huruvida en produkt faktiskt omfattas av förordningarna eller inte. I dagligt tal säger man att ekodesignförordningen 1194/2012 gäller för led-lampor, men egentligen gäller den för alla riktade ljuskällor och relaterad utrustning. Det innebär att till exempel riktade halogenoch lågenergilampor också omfattas, precis som drivdon till dem och de armaturer de sitter i. Gränsvärdena för både energieffektivitet och funktion skiljer sig dock beroende på vilken typ av ljuskälla det handlar om. Förordningen gör heller ingen skillnad på ljuskällor för rumsbelysning och andra ljuskällor, vilket kan göra det svårt för exempelvis dekorationsbelysning att klara kraven. Det blir också allt vanligare att ljuskällan sitter fast monterad i armaturen och i ett sådant fall ska hela armaturen provas efter reglerna för ljuskällor. Med den här typen av produkters korta livscykel är det inte helt ovanligt att en armatur är omodern innan livslängdsprovningen är slutförd. CE-märkning och marknadskontroll CE-märkning bygger på självdeklaration, det vill säga att tillverkaren själv garanterar att produkten uppfyller kraven i applicerbara direktiv. Myndighetsövervakningen sker i stället genom marknadskontroll att ansvarig myndighet tar in ett visst antal produk ter varje år för dokumentationskontroll och provning. I Sverige hanteras marknadskontroll enligt Lågspänningsdirektivet av Elsäkerhetsverket och enligt Ekodesigndirektivet av Energi myndigheten. Energimyndigheten har bland annat ett eget ljuslabb där ett antal belysningsprodukter testas varje år. Funktionskrav i förordning 1194/2012 Ljuskällor Lamplivslängdsfaktor, ljusflödesbibehållning, starttid, effektfaktor, färgåtergivning etc. Drivdon Effektförbrukning i standby och vid nollast, samt verkningsgrad. Armaturer Eventuell medlevererad ljuskälla ska vara kompatibel med en av de två högsta energiklasserna enligt energimärkningsförordningen 874/2012, som armaturen enligt sin märkning är förenlig med. LJUSKULTUR 4 / 14 35