Praktisk forsøk
Det praktiske forsøket ble gjort ved Trondheim Havn, der områdebelysningen har avstand mellom mastene og høyde tilsvarende Vanvikbakkan. Vi unngikk også trafikk og de sikkerhetstiltak slik arbeid normalt medfører.
Det ble etablert et rutenett på asfalten for å benytte de samme målepunktene ved de ulike lyskildene, og armaturen ved test. Det ble målt på tvers av veibanen, et punkt hver 0,5 m. Langsgående veikant på begge sider, per meter, med en total lengde på 25 meter. I tillegg ble det tatt målinger en diagonal av rutenettet. Vi benyttet Excel for å generere verdiene, og benyttet et fargefilter over tabellene for å visualisere resultatene.
Figur 12, Lysmåler LUX
Figur 13, Dokumentering av målepunkter
Målinger som ble gjort ved mast 12m:
- Eksisterende belysning, 250W HPS
- Ny tilsvarende lyskilde, 250W HPS
- Bytte av 250W lyskilde til LED 80W og 150W LED
- Ny lysarmatur LED, trinnet:
- 100%, 70%, 50%, 20%, 10%
Det ble logget følgende data:
- Strømtrekk (A)
- Spenning (V)
- Dimming (%)
- Lysbelysningsstyrke (lx)
- Lysspredning (fig. 14) på bakkeplan.
Forsøksområde: Trondheim havn Utstyr: Luxmeter, amperemeter, spenningstester, lyskilder og lysarmatur fra Fagerhult.
Tabell for visualisering av måleresultat:
Figur 14, Eksempel på Lux tabell, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 1
Sammenligning gammel og ny HPS-lyskilde
For å etablere et godt grunnlag og utgangspunkt, ble den lyskilden i eksisterende den veibelysningen testet først. Deretter ble det byttet til en ny HPS-lyskilde av samme merke og effekt.
Figur 5, Lux tabell for brukt høytrykks natrium-damp lyskilde 250W, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 1
Figur 15, Lux tabell for ny høytrykks natrium-damp lyskilde 250W, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 2
| Måling | Gammel: | Ny: | Enhet: |
|---|---|---|---|
| Spenning: | 217 | 217 | V |
| Strømtrekk: | 1,35 | 1,37 | A |
| Effekt: | 292,95 | 297,29 | W |
| E min | 2 | 2 | lx |
| E mid | 7,85 | 11,02 | lx |
| E max | 29 | 37 | lx |
Tabell 5, HPS lyskilder gammel og ny
I sammenligningen ser man at pærene har omtrent samme strømtrekk, men belysningsstyrken E mid er en del høyere. Det viser at den gamle lyskilden hadde et redusert lysutbytte i forhold til den nye lyskilden.
Lysspredningen er som forventet, omtrent den samme da reflektoren og armaturen er uendret.
Sammenligning HPS lyskilde og LED-lyskilde erstatninger
Figur 19, 250W høytrykks natrium-damp lyskilde
Figur 20, 150W LED pære
Figur 21, 80W LED pære
Forsøket sammenlignet en HPS-lyskilde med LED-kilde erstatninger med i E40-sokkel for eksisterende armatur.
I sammenligningen ble den nye HPS-lyskilden brukt som referanse til de to neste forsøkene, med LED-kildene. Målingene gav disse dataene:
Figur 17, Lux tabell for 80W LED pære, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 3
Figur 16, Lux tabell for ny høytrykks natrium-damp lyskilde 250W, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 2
Figur 18, Lux tabell for 150W LED pære, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 4
I forsøket ble ballasten for HPS-lyskilden i eksisterende armatur koblet bort. Slik fikk LED-kilden full spenning, og tomgangsstrømmen i ballasten ble fjernet.
| Målinger | Ny HPS lyskilde: | 80W LED pære: | 150W LED pære: | Enhet |
|---|---|---|---|---|
| Spenning: | 217 | 217 | 217 | V |
| Strømtrekk: | 1,37 | 0,35 | 0,83 | A |
| Effekt: | 297,29 | 75,95 | 180,11 | W |
| E min | 2 | 1 | 1 | lx |
| E mid | 11,35 | 5,63 | 9,87 | lx |
| E max | 37 | 19 | 35 | lx |
| Oppgitt Lumen pr Watt | 128 | 150 | 153 | Lm/W |
Tabell 6, HPS lyskilde, 80W og 150W lyskilde
I hovedsak er effektforbruket per lumen mindre ved LED-kildene.
I dette tilfellet var effekten på LED-kilden oppgitt til 150W, men målt til 180,11W. Her kan produsenten ha valgt å oppgi bare LED-effekten og ikke systemeffekten. Dette inkluderer driver og kjølevifte som er integrert i enheten. Selv ved E mid større for HPS lyskilden, ble det klart under forsøket at 150W LED-kilden gav en bedre opplevelse av lyset. Det er ikke bare belysningsstyrken som har betydning for opplevelsen av omgivelsene, men også Ra-indeksen og lystemperatur (kelvin).
HPS-lyskilden har enfargegjengivelse på Ra = 20 og fargetemperatur 2100 kelvin, der LED-kilden har Ra = 70 og fargetemperatur 4000 kelvin.
Figur 22, lysfarge skala, Hentet fra https://www.lysbutikken.no/kelvin_enkelt_forklart_pa_norsk
80W LED-kilden skuffet i testen da produsenten reklamerer med at dette er en ren erstatning for 250W HPS. Dette var ikke mulig å dokumentere i våre forsøk.
Figur 23, 150W LED pære i mast
Figur 24, 250W høytrykk natrium-damp pære i mast
Sammenligning ny HPS-lyskilde 250W og ny Fagerhult 180W LED-armatur
Figur 26, Lux tabell for ny høytrykks natrium-damp lyskilde 250W, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 2
Figur 22, Lux tabell for Fagerhult 180W armatur 100%, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 5
Det første man legger merke til når man sammenligner disse lyskildene, er den økte belysningsstyrken på LED-armaturen. Lysspredningen og lystemperaturen er også markant forandret.
| Målinger | HPS lyskilde: | Fagerhult 180W 100%: | Enhet |
|---|---|---|---|
| Spenning: | 217 | 217 | V |
| Strømtrekk: | 1,37 | 0,84 | A |
| Effekt: | 297,29 | 182,28 | W |
| E min | 2 | 4 | lx |
| E mid | 11,35 | 20,16 | lx |
| E max | 37 | 53 | lx |
Tabell 7, HPS lyskilde og Fagerhult 180W 100%
Lysspredningen på HPS-lyskilden er mer sentrert rett under armaturen. Der avtar belysningsstyrken i en sirkelform med avstanden ut fra senterverdien.
Linseteknologien i LED-kilden gjør at lyset blir formet som en kjegle ut fra senterverdi på den nærmeste kjørebanen. Det gjør at lyset fordeles jevnt utover kjørebanen. Ved bruk av denne armaturen vil en større lysmengde nå bort til skjæringspunktet mellom mastene, og det blir en overlapp i belysningsstyrken. Dette vil minimere mørke felt mellom mastene. Figur 18 viser de 20 linsene i Fagerhult-armaturen.
Effektforbruket på LED-armaturen er på 61% av 250W HPS lyskilden, og E mid er 77,62% større. Det vil si at effektiviteten er bedre på LED-armaturen, enn HPS lyskilden. I tillegg er fargegjengivelsen mye bedre på Fagerhult-armaturen og temperaturen på lyset er kjøligere. Det resulterer i at opplevelsen av området virker mer opplyst.
Figur 27, Linsene i Fagerhult 180W lyskilden.
Sammenligning av trinnløs dimming Fagerhult 180W
Figur 30, Lux tabell for Fagerhult 180W armatur 100%, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 5
Figur 29, Lux tabell for Fagerhult 180W armatur 70%, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 6
Figur 28, Lux tabell for Fagerhult 180W armatur 50%, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 7
Figur 31, Lux tabell for Fagerhult 180W armatur 20%, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 8
Figur 32, Lux tabell for Fagerhult 180W armatur 10%, Hentet fra Vedlegg 3, tabell 9
| Målinger | Fagerhult 180W, 100%: | Fagerhult 180W, 70%: | Fagerhult 180W, 50%: | Fagerhult 180W, 20%: | Fagerhult 180W, 10%: | Enhet |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Spenning: | 217 | 217 | 217 | 217 | 217 | V |
| Strømtrekk: | 0,84 | 0,59 | 0,45 | 0,26 | 0,2 | A |
| Effekt: | 182,28 | 128,03 | 97,65 | 56,42 | 43,4 | W |
| E min | 4 | 3 | 2 | 2 | 1 | lx |
| E mid | 20,16 | 15,12 | 11,93 | 5,04 | 2,40 | lx |
| E max | 53 | 40 | 30 | 13 | 7 | lx |
Tabell 8, Fagerhult 180W oversikt over dimmeområdet
På 100% belysningsstyrke ser vi at armaturen trekker 182,28W mot sine oppgitte 180W. Dette gir et veldig godt lysutbytte med en E mid tilsvarende 20,16 lux.
Under 20% belysningsstyrke blir forholdet mellom effekt og belysningsstyrke betraktelig dårligere, ref. fig. 29. Ut ifra tabellen ser man et skjæringspunkt ved lavere verdier enn 20%, som gir et større dropp i E mid.
Resultatene er forholdsvis linjære i resten av dimmeområdet, mellom 20% og 100%.
Figur 33, Illustrasjonsbilde av Trondheim havn. Foto: Daniel Mork
Drøfting av måleresultater
Forsøk 1
- Ved utskifting av eksisterende 250 W HPS lyskilde til ny 250 W HPS lyskilde, oppnår vi et bedre lysutbytte. Dette konkluderer vi med er på grunn av flere faktorer. Den ene er smuss og skitt på eksisterende lyskilde, og en viss degradering av selve lyskilden over tid. MEW 3 kravene har ikke vært oppfylt tidligere, og heller ikke ved den nye lyskilden.
Forsøk 2
- Ved utskifting av 250 W HPS lyskilde til 80 W / 150 W LED lyskilde, er det fortsatt ikke mulig å opprettholde det eksisterende lysutbyttet. Det er heller ikke her mulig å oppfylle MEW 3 kravene.
Forsøk 3
- Ved utskifting fra 250 W HPS til Fagerhult LED-armatur, oppnår vi en bedre belysningsstyrke. Denne løsningen oppfyller også MEW 3 kravene.
- Den har et hvitere lys med bedre fargegjengivelse, Ra \>80. Fordeler med økt fargegjengivelse er som tidligere beskrevet, trafikantenes opplevelse av langt flere detaljer i trafikkbildet, og omgivelsene. Dette kan bidra til kjappere respons og trygge beslutninger.
Vurdering
Effektforbruket vil reduseres med LED, da disse lyskildene trekker 100-170 W mindre enn eksisterende HPS-lyskilde. LED-armaturen trekker 115 W mindre. Levetiden på LED-kilden er vesentlig bedre med en estimert levetid på 50 - 100 000t, der en tradisjonell HPS-lyskilde har 36 000t.
Ut ifra de praktiske forsøkene ser vi at det kun er Fagerhult sin lysarmatur, som er egnet ved dette veistrekket. De andre LED-kildene bør i utgangspunktet ikke benyttes da de gir mindre gjennomsnittlig belysningsstyrke enn den eksisterende. Men det er fylket som setter føringer, og eventuelt gir dispensasjoner for denne vegbelysningen i henhold til Statens vegvesens Håndbok V124.