Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

belysning

Oprindelig forfatter HC Seneste forfatter Redaktionen

Belysning. Øjets følsomhedskurve (normalt dagslys) viser, at vores øjne er mest følsomme i det gul-grønne område og har aftagende følsomhed mod den røde og den blå-violette ende af spektret. Dagslyset og glødelampen har en kontinuert spektralfordeling, glødelampen dog forskubbet, således at der udsendes mere lys i den røde ende af spektret. Da glødelampen udsender alle dagslysets bølgelængder, har den fremragende farvegengivende egenskaber. Kompaktlysstofrøret har kun de spektrallinjer, som lyspulveret på glaskolbens inderside kan udsende, hvorfor de farvegengivende egenskaber bliver mangelfulde ved de bølgelængder, som lyskilden ikke udsender.

Belysning. Øjets følsomhedskurve (normalt dagslys) viser, at vores øjne er mest følsomme i det gul-grønne område og har aftagende følsomhed mod den røde og den blå-violette ende af spektret. Dagslyset og glødelampen har en kontinuert spektralfordeling, glødelampen dog forskubbet, således at der udsendes mere lys i den røde ende af spektret. Da glødelampen udsender alle dagslysets bølgelængder, har den fremragende farvegengivende egenskaber. Kompaktlysstofrøret har kun de spektrallinjer, som lyspulveret på glaskolbens inderside kan udsende, hvorfor de farvegengivende egenskaber bliver mangelfulde ved de bølgelængder, som lyskilden ikke udsender.

Mennesket modtager hovedparten af sine sanseindtryk gennem synssansen. Det menneskelige øje opfatter den del af det elektromagnetiske spektrum, som har bølgelængder mellem 380 og 760 nm. Denne del af spektret indeholder de rene lysfarver. Uden for det synlige lys' grænser ligger det infrarøde hhv. det ultraviolette lys, som påvirker os i form af varme hhv. som den del af strålingen, der gør os solbrændte. For at man kan se omgivelserne, må disse enten udsende lys eller være belyst, således at man kan opfatte det lys, der reflekteres derfra. Belysningen kan enten komme fra dagslyset eller fra den kunstige belysning.

Kunstig belysning omfatter først og fremmest elektriske lyskilder. Formålet hermed er fx at skabe forhold, hvorunder man kan fungere, selv uden tilstrækkeligt dagslys. Den kunstige belysning har fulgt med og til en vis grad også bidraget til industrialiseringen op gennem 1900-t. Kunstig belysning kommer almindeligvis fra et eller flere belysningsarmaturer, i daglig tale blot kaldet armaturer. En samling armaturer kaldes et belysningsanlæg.

Historisk udvikling

Den tidligste form for kunstig belysning er bålet efterfulgt af olielamper, talg- og vokskærter. Disse havde sammen med stearinlyset en effektivitet på ca. 0,1 lm/W eller 1-2 lm pr. lyskilde. Ved opfindelsen af lampeglasset i 1765 og lysestøbning i 1786 fik udviklingen et løft, idet man opnåede lyskilder, der var dobbelt så effektive, skønt de stadig ikke var anvendelige til arbejdsbelysning. Gaslys blev første gang taget i brug omkring 1800, og fra 1850 begyndte man i enkeltstående lamper at bruge petroleum i stedet for olie. Med disse lyskilder var effektiviteten steget til ca. 0,25 lm/W.

Annonce

Den første elektriske lyskilde var kulbuelampen, der blev opfundet af H. Davy omkring 1810. Kulbuelampen var, i forhold til tidligere lyskilder, meget bedre med en effektivitet på ca. 5 lm/W. Første gang, det elektriske lys blev præsenteret i Danmark, var i 1857, da kulbuelampen blev fremvist på Christiansborg Slots ridebane som et kuriosum. Kulbuelampen blev senere anvendt som arbejdslampe i forbindelse med bygge- og anlægsarbejder i København, men fik dog sin største udbredelse som lyskilde i fabrikshaller og som gadebelysning i de større danske købstæder i 1880'erne og 1890'erne.

Belysning. Lysfordelingskurve for en PH-5 lampe. Kurven viser, hvor kraftigt lampen lyser i forskellige retninger. I en given retning lyser lampen med en bestemt lysstyrke, der kan aflæses på kurven. Enheden for lysfordelingskurven er cd/1000 lm.

Belysning. Lysfordelingskurve for en PH-5 lampe. Kurven viser, hvor kraftigt lampen lyser i forskellige retninger. I en given retning lyser lampen med en bestemt lysstyrke, der kan aflæses på kurven. Enheden for lysfordelingskurven er cd/1000 lm.

Thomas Edisons første glødelampe, kultrådslampen, blev opfundet i 1879, og med en effektivitet på ca. 2 lm/W fik man den første lyskilde, der var praktisk anvendelig, og som gav lys nok til at arbejde ved.

I 1885 introduceredes auerlyset, som var den første luminescensstråler med en effektivitet på ca. 2 lm/W. Auerlyset blev populært som gadebelysning og benyttedes helt op til vore dage på steder, hvor det var besværligt at installere elektrisk lys. I 1891 blev acetylengasbelysning, bedre kendt som karbidlamper, præsenteret. Disse lamper blev bl.a. brugt til bil- og cykellygter. Den efterfølgende udvikling er først og fremmest sket inden for den elektriske belysning.

Edisons kultrådslampe udsendte et rød/gult lys, men kultråden fordampede hurtigt og fortættedes på indersiden af den lufttomme glaskolbe. Derudover var kultrådslampen meget følsom for rystelser. For at forbedre produktet blev kultråden i 1910 erstattet af en wolframtråd med højere smeltepunkt og lavere fordampning. Effektiviteten for wolframlampen var i starten ca. 9 lm/W. I 1913 fandt man på at fylde glaskolben med en inaktiv gas (kvælstof eller argon) for at begrænse fordampningen fra glødetråden og aflejringer på kolben. Samtidig blev der lavet spiralvikling af glødetråden, således at man fik en kort tråd med stor elektrisk modstand. Effektiviteten steg nu til ca. 11 lm/W, men den blev yderligere forbedret i 1934, hvor man fremstillede den første dobbeltspiralviklede glødetråd, hvilket er det princip, der anvendes den dag i dag. Effektiviteten for glødelampen er i dag kommet op på 20 lm/W for de store typer (2000 W) med en levetid på omkring 1000 timer. Glødelampens historie nærmer sig efter alt at dømme sit sidste kapitel.

I 2008 har Australien iværksat en plan for udfasning af den almindelige glødelampe. I 2009 har EU ligeledes besluttet, at der skal ske en total udfasning inden 2017. Udfasningen skyldes Kyotoprotokollen til begrænsning af CO2-udslip, hvor glødelampens ringe effektivitet og som følge deraf store energiforbrug er et oplagt sted at spare. LED-pæren er i øjeblikket den bedste erstatning af glødelampen.

Glødelampens opfindelse var startskuddet for den praktiske anvendelse af det elektriske lys, og omkring 1920 havde halvdelen af alle danske husstande elektrisk lys, heraf 80-90% af alle husstande i byerne. Først i 1940 var ca. 75% af landejendommene dog blevet sluttet til nettet. Den største gevinst måtte dog tillægges industrien, fordi det her blev muligt at arbejde i treholdsskift.

De første gasudladningsrør blev opfundet i slutningen af 1800-t. Rørene, som var fyldt med ædelgas og udsendte lys i klare farver, fik fællesbetegnelsen neonrør. Lysudbyttet var imidlertid ringe, og lyskilden kom derfor mest til sin ret i form af neonreklamer.

Udladningsrør med metaldamp, almindeligvis kviksølv eller natrium, giver derimod et væsentlig større lysudbytte. Kviksølv udsender størstedelen af sin stråling i den ultraviolette del af spektret og kun lidt lys i den synlige del. Derfor lægges der et eller flere lag lyspulver på indersiden af lysstofrør. Dette lysstof, der giver lysstofrøret sit navn, omdanner den ultraviolette stråling til synligt lys. Ved forskellig sammensætning af pulveret kan man få lysstofrør med forskelligt farvet lys til forskellige formål. I den almindelige belysning har lysstofrør været i brug siden sidst i 1930'erne. Lysstofrør har en effektivitet på 75-90 lm/W og en levetid på ca. 18.000 timer, hvilket er væsentlig bedre og længere end glødelampen, som dog er billigere i indkøb. Samtidig er lysstofrøret den mest fornuftige lyskilde til langt de fleste belysningsopgaver.

Kompaktlysstofrør (energisparepærer), der først blev lanceret som en konkurrent til glødelampen, har nøjagtig de samme fordele og ulemper som det almindelige lysstofrør, blot en anden udformning, som gør det muligt at anvende det i langt flere armaturtyper. Med høj effektivitet og lang levetid er kompaktlysstofrøret blevet mere og mere udbredt, men det kommer aldrig til at erstatte glødelampen helt, da mange kan lide hyggen og miljøet omkring glødelampens rød/gule skær, ikke mindst i hjemmets belysning.

Frem mod år 2000 skete der store fremskridt inden for de kompakte metalhalogenlamper. Ved at øge trykket i brænderrøret og reducere dimensionerne fås en lyskilde med et meget højt lysudbytte udgående fra et lille punkt, hvilket giver mulighed for at styre lyset optimalt. Især bilindustrien har taget de små udgaver af metalhalogenlamperne til sig som lyskilder i forlygterne.

Lysdioder eller LEDs er en helt ny type lyskilde, der egentlig er en halvlederkomponent, som udsender lys fra halvlederovergangen. De røde, gule og grønne lysdioder har været kendt siden 1970'erne. I 1994 udviklede S. Nakamura den blå lysdiode, der med en speciel coatning kunne give hvidt lys. Der var med denne lysdiode skabt grundlag for en lyskilde, der kunne afløse glødelampen. Nakamura modtog i 2014 nobelprisen for sin opdagelse. LED'en har ingen sårbare dele, hvilket er medvirkende til en levetid på op mod 100.000 timer. Effektiviteten for lysdioder, der er egnede til belysningsformål, er omkring 100 lm/W, dvs. lidt over effektiviteten for et lysstofrør. Lysdioden kræver god varmeafledning og er den eneste lyskilde, der lyser kraftigere, des koldere omgivelserne er. Det gør lysdioderne særdeles oplagte til brug udendørs og i køle- og fryserum.

Effektiviteten for LED’er til belysningsformål er omkring 100 lm/W, men under laboratorieforhold er der udviklet LED’er med den dobbelte effektivitet. I soklen på LED’er er indbygget kredsløb, der omdanner vekselspændingen fra elnettets 230 volt til en jævnspænding på omkring 3,6 volt. Hovedparten af LED’ens effektforbrug findes i dette kredsløb. Med forskellige belægninger på dioderne er det muligt at skabe et lys med en farvetemperatur på 2500 kelvin, hvilket er det samme som hos glødelamperne. Der er ingen tvivl om, at LED'en med sit lave effektforbrug vil blive en væsentlig faktor i nedsættelsen af den globale udledning af CO2.

En anden og nyere type lysdiode er Organic Light Emmitting Diode, OLED. Den væsentlige forskel fra den almindelige lysdiode er, at OLED er en lysende flade i modsætning til et lysende punkt i lysdioden. OLEDs bruges som bagbelysning i displayteknologi. Udviklingen er startet i Tyskland, og nu arbejdes der over hele verden på universiteter og i industrien på et fælles forsknings- og udviklingsprojekt, OLLA-projektet (Organic LED Lighting Application).

Belysning og enheder

Inden for belysningsteknikken benyttes fire begreber; lysstyrke, lysstrøm, belysningsstyrke og luminans. Den førstnævnte er en grundenhed i SI enhedssystemet; de tre andre er afledede SI enheder.

Lysstyrke måles i candela (cd) og er et udtryk for lyskildens intensitet i en bestemt retning, således som øjet opfatter den. Et stearinlys har i vandret retning nogenlunde lysstyrken 1 cd. Lysstyrken kan beskrives ved en lysfordelingskurve, der viser, hvordan lyset fra en lyskilde (fx et armatur) fordeler sig ud i alle retninger i rummet.

Lysstrøm måles i lumen (lm) og er et mål for den samlede mængde lys, en lyskilde udsender. En lyskilde med lysstyrken 1 cd i alle retninger udsender en lysstrøm på 4π lm.

Belysningsstyrke måles i lux (lx) som antallet af lumen pr. m2. Belysningsstyrke er altså et udtryk for, hvor meget lys der rammer en given overfladeandel, hvilket er et vigtigt begreb inden for belysningsteknikken. Belysningsstyrke er altid tilknyttet en flade eller et punkt.

Belysning. Sammenhængen mellem de forskellige lystekniske enheder kan anskueliggøres ved at betragte en enhedskugle med radius 1 m. I centrum placeres en lyskilde med en lysstyrke på 1 candela (cd), i praksis svarende til et stearinlys. Betragtes et overfladeudsnit af kuglens inderside på 1 m2, vil dette udsnit have en belysningsstyrke på 1 lux (lx). Lysstrømmen fra lyskilden i kuglens centrum til udsnittet på kuglens overflade vil være 1 lumen (lm).

Belysning. Sammenhængen mellem de forskellige lystekniske enheder kan anskueliggøres ved at betragte en enhedskugle med radius 1 m. I centrum placeres en lyskilde med en lysstyrke på 1 candela (cd), i praksis svarende til et stearinlys. Betragtes et overfladeudsnit af kuglens inderside på 1 m2, vil dette udsnit have en belysningsstyrke på 1 lux (lx). Lysstrømmen fra lyskilden i kuglens centrum til udsnittet på kuglens overflade vil være 1 lumen (lm).

Luminans måles i candela pr. m2 (cd/m2) og beskriver "lysheden", dvs. hvor meget synlig lys der udsendes fra en belyst flade i en given retning pr. fladeelement. Luminansen afhænger af fladens egenskaber, lysets styrke og iagttagerens placering. Luminansbegrebet benyttes i forbindelse med enhver lysende flade, altså også for lyskilder og dele af belysningsarmaturer.

Elektriske lyskilders effektivitet vurderes ud fra en betragtning af den udsendte lysmængde i forhold til den tilførte energi; enhed for effektivitet bliver derfor lumen/watt (lm/W). Hvis en tænkt lysgiver afgiver al sin tilførte energi som lys ved en bølgelængde på 555 nm, hvor øjet er mest følsomt, viser den sig at have en effektivitet på 680 lm/W. Hvis en tilsvarende lysgiver udsendte al sin tilførte energi som lys ved 490 nm eller 630 nm, ville den kun have en effektivitet, der var en fjerdedel så stor. Effektivitet er derfor ikke uden videre et mål for lyskildens "godhed". Teoretiske beregninger viser, at sollysets effektivitet er ca. 90 lm/W. Glødelamper har typisk værdier på 12-15 lm/W, lysstofrør på 75-90 lm/W og LED-pærer omkring 100 lm/W.

I dagligdagen er man ikke så meget interesseret i, hvor meget lys de forskellige lyskilder udsender, men derimod mere i, hvor meget lys der rammer den genstand, der skal belyses. Fx vil belysningsstyrken fra en almindelig 60 W glødelampe være ca. 60 lx i 1 m afstand. Konstrueres en reflektor til lyskilden fx i form af en bordlampe, vil der let kunne opnås 200 lx under lampen i 1 m afstand. Flyttes bordlampen lidt tættere på, fx til 70 cm afstand, vil belysningsstyrken stige til ca. 400 lx. Til sammenligning giver direkte sollys en sommerdag omkring 100.000 lx og fuldmånen ca. 0,1 lx.

Lyset bør altså, bl.a. ved brug af reflektorer, flyttes derhen, hvor det skal bruges. Ulempen ved kraftigt styrede armaturer er, at det giver store spring i belysningen. Det er typisk for små armaturer, at de giver store variationer i belysningen, hvorimod armaturer med stor udstrækning giver en mere jævn belysning. Afstanden til armaturerne, der benyttes, og de omgivelser, i hvilke belysningsanlægget anvendes, har stor indflydelse på belysningsanlæggets udformning. Det er derfor ikke muligt at give nogen retningslinjer for, hvilke armaturtyper eller lyskilder der skal benyttes under hvilke forhold. Der må i hvert enkelt tilfælde udføres beregninger, der tager højde for alle de ovennævnte forhold.

Belysningsstyrken

Belysningsstyrken aftager med kvadratet på afstanden mellem lyskilden og den belyste genstand. Om en genstand opfattes som lys eller mørk afhænger ikke udelukkende af lyset, der reflekteres af genstanden, men også af den reflekterede andel fra genstanden i forhold til den reflekterede andel fra baggrunden. Øjet tilpasser sig efter en tid til en middelværdi af luminanserne (fladernes lyshed) og vurderer herefter de indbyrdes forhold som værende lyse og mørke. Under normale forhold vil flader med en luminans, som er 10 gange over middelluminansen eller mere, fremtræde som hvide eller svagt farvede, hvorimod flader med en luminans på under 1/10 af middelluminansen fremtræder som sorte. Evnen til at se små detaljer, skelne konturer, se farvenuancer o.l. er stærkt afhængig af det korrekte belysningsniveau. Ved for kraftig belysning eller forkert placerede armaturer vil lyse detaljer kunne virke blændende. Er belysningen for svag, reduceres kontrasten, så farvenuancer og detaljer forsvinder.

Indendørs arbejdspladsbelysning, værksteds- eller kontorbelysning er bedst, hvis belysningsstyrkerne forholder sig i forholdet 10:3:1, hvilket vil sige, at det primære arbejdsområde skal have 10 gange og det sekundære 3 gange så høj belysning som den laveste værdi i lokalet. Fx er det ønskeligt, at der i et kontor er 500 lx på skriveunderlaget, 150 lx på skrivebordet og 50 lx i resten af kontoret. På denne måde vil man kunne opfatte en nuanceret belysning i hele lokalet og se forskel på lyse og mørke flader. Bevæger man sig fra et lokale ind i et andet, er det ikke tilrådeligt, at belysningsniveauet varierer mere end en faktor 25, hvis blændingsgener skal undgås.

Ved dimensionering af et bestemt belysningsniveau skal der både tages hensyn til lokalernes beskaffenhed og til personernes synsevne. Når man bliver ældre, og synet svækkes, kan man benytte briller for at korrigere linsen i øjet, men man kan ikke korrigere nethindens nedsatte lysfølsomhed; dette kan kun opvejes ved en kraftigere belysning. Med udgangspunkt i en 20-årigs synsevner må det påregnes, at den dobbelte belysningsstyrke er nødvendig for en 40-årig og den seks-dobbelte for en 60-årig.

Belysning og farve

Det menneskelige øje opfatter lys med forskellige bølgelængder som lys med forskellige farver. Solen, som er den vigtigste lyskilde, udsender lys i et kontinuert spektrum fordelt inden for øjets følsomhed. Der er en overvægt af gult og grønt indhold, der er ca. to gange kraftigere end rød og blå. Lys, der er sådan sammensat, defineres som hvidt lys. Lys med en anden spektral sammensætning kan også opfattes som hvidt lys, fx ved blanding af de såkaldte komplementærfarver (blåt og gult eller rødt og grønt). Generelt opnås en ny lysfarve ved at blande to eller flere farver.

Lys kan ligeledes karakteriseres ved en farvetemperatur, som er den absolutte temperatur (målt i kelvin), et perfekt sort legeme skal opvarmes til for at udsende lys med samme farvetemperatur som den betragtede lyskilde. Almindeligt dagslys har ved middagstid en farvetemperatur på ca. 5000-6000 K, en glødelampe ca. 2700 K.

Når øjet opfatter, at en genstand har en bestemt farve, er det egentlig den spektrale sammensætning af det reflekterede lys, som opfattes. Belyses genstanden af en kunstig lyskilde med en anden spektral farvesammensætning end dagslysets, vil der også komme en anden spektral farvesammensætning på det lys, som reflekteres fra genstanden. Derfor er opfattelsen af en genstands farve afhængig af den lyskilde, der belyser genstanden. Fx indeholder en almindelig glødelampes spektralfordeling ikke ret meget blåt lys; som følge deraf reflekteres der ikke så stor en andel af blåt lys fra en genstand, belyst med en glødelampe, som fra den samme genstand, belyst af dagslys. De blå farver kan derfor virke mørkere, når de belyses med en glødelampe, end når de belyses af dagslys. Dette kan udnyttes i fx udstillings- og teaterbelysning, hvorimod det ved almindelige belysningsanlæg normalt er et krav at komme så tæt på dagslysets egenskaber som muligt.

Armaturtyper til elektriske lyskilder

De første armaturer blev udviklet i forbindelse med Edisons opfindelse af kultrådslampen. Et belysningsarmatur tjener flere formål: At beskytte lyskilden imod udefra kommende påvirkninger, at afskærme lyskilden samt at fastholde en eventuel reflektor, som styrer lyset derhen, hvor det skal bruges. Armaturet huser fatningen og det øvrige elektriske forkoblingsudstyr. I almindelighed inddeles armaturer i seks hovedgrupper.

246852.801.pngDirekte nedadlysende; armaturer, der sender alt lys ned mod den flade, der skal belyses. Lokalet vil fremtræde med et forholdsvis mørkt loft. Effekten kan fx benyttes til at få et lokale til at virke mindre højloftet.
292534.801.pngFortrinsvis nedadlysende; armaturer, der sender omkring 80% af lyset ned mod den flade, der skal belyses. Armaturer af denne type benyttes, hvis man ønsker at udjævne forskellen i lysstyrke mellem de lysende armaturer og det bagved liggende loft. Typen kan ligeledes benyttes, hvis bygningen har en loftstruktur, som man af arkitektoniske årsager ønsker at fremhæve.
292535.801.pngEnsartet lysende; armaturer af rispapirslampe-typen, der udsender lige meget lys i alle retninger. Armaturet er velegnet til at få gangarealer, indgangspartier og mødelokaler til at fremstå lyse og behagelige. Ofte virker lokaler subjektivt lysere med denne armaturtype end en måling vil vise.
292536.801.pngOp- og nedadlysende; armaturer, der ofte benyttes med to tændinger, således at brugeren kan variere belysningen efter opgaven, fx i et kontor, hvor der både tegnes med CAD-anlæg og i hånden.
292537.801.pngFortrinsvis opadlysende; armaturer, der benyttes i forbindelse med belysning af it- arbejdspladser for at begrænse generende reflekser i computerskærme. For at opnå et godt belysningsanlæg kræves der et lyst loft, da 80% af lyset reflekteres på loftet, før det når den flade, der skal belyses.
292538.801.pngDirekte opadlysende; armaturer, der benyttes på steder, hvor man ønsker fuldstændig jævn belysning uden reflekser, fx i bankers arbitrageafdelinger, hvor der er mange computerskærme, eller i kontrolrum på kraftværker, hvor reflekser i instrumenter skal undgås. Den største ulempe ved disse armaturer er en "gråvejrsfornemmelse", der ofte resulterer i utilfredse brugere.
Illus.: Jens Landorph og Klaus Meedom/Louis Poulsen & Co. A/S

Referér til denne tekst ved at skrive:
Henrik Clausen: belysning i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 19. august 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=45581

Underemner