Τρίτη, 30 Μαΐου, 2023

ΑρχικήΣαλόνι ΦωτισμούΤο παρόν και το μέλλον των LED στον οικιακό φωτισμό

Το παρόν και το μέλλον των LED στον οικιακό φωτισμό

Τα φωτιστικά και οι λαμπτήρες τεχνολογίας LED ήρθαν για να μείνουν. Τα πλεονεκτήματά τους είναι πολλά και οι εφαρμογές τους όσες και οι ανάγκες: Από το φωτισμό εξωτερικών χώρων και οδών, μέχρι τα κτίρια του τριτογενούς τομέα και τον οικιακό φωτισμό.

Άρθρο του κ. Παναγιώτη Α. Κονταξή*

Τα φωτιστικά LED είναι μικρά σε μέγεθος, εξαιρετικά ανθεκτικά, και μπορούν να κατασκευαστούν σε διάφορα χρώματα και μορφές. Είναι ενεργειακά αποδοτικά και διαρκούν πολύ περισσότερο από τις περισσότερες σύγχρονες πηγές φωτισμού. Επίσης, είναι φιλικά προς το περιβάλλον, καθώς δεν περιέχουν υδράργυρο και δεν εκπέμπουν υπέρυθρη (IR) ή υπεριώδη (UV) ακτινοβολία. Παράγουν λίγη θερμότητα και η διάρκεια ζωής τους δεν επηρεάζεται από τη συχνότητα ενεργοποίησης / απενεργοποίησής τους.

Αν και τα LED παραμένουν πιο ακριβά από τις αντίστοιχες συμβατικές πηγές φωτός, η τιμή τους μειώνεται σταθερά, καθώς το κόστος των υλικών που απαιτούνται για την κατασκευή τους έχει μειωθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια.

Θα πρέπει, όμως, να γίνει αναφορά σε εκείνα τα τεχνικά χαρακτηριστικά που τα καθιστούν κατάλληλα για τον οικιακό φωτισμό, καθώς επίσης και στον ανθρωποκεντρικό φωτισμό (Human Centric Lighting) που συνδέει τις δυνατότητες των LED με τη μεγιστοποίηση της δημιουργίας ενός υγιούς και ανθρωποκεντρικού –από πλευράς φωτισμού– περιβάλλοντος για τους κατοίκους των σπιτιών.

Γενικές αρχές φωτισμού κατοικιών

Ο σωστός σχεδιασμός φωτισμού στις κατοικίες περιλαμβάνει την τεχνική των επιπέδων φωτισμού (layered lighting). Η εν λόγω τεχνική περιλαμβάνει τρία επίπεδα: το επίπεδο του περιβάλλοντος χώρου (ambient lighting), το επίπεδο του φωτισμού εργασίας (task lighting) και το επίπεδο του φωτισμού έμφασης (accent lighting).

Οι φωτισμοί εργασίας και έμφασης περιορίζουν το φωτισμό του περιβάλλοντος χώρου, οδηγώντας σε μείωση της εγκατεστημένης ισχύος χωρίς να διακυβεύεται η ασφάλεια ή η οπτική άνεση. Στην πραγματικότητα, αυτή η πολυεπίπεδη προσέγγιση του φωτισμού βελτιώνει την οπτική άνεση μειώνοντας την αντίθεση, και ως εκ τούτου το αποτέλεσμα είναι πιο ελκυστικό, καθώς παρέχει ποικιλία και οπτικό ενδιαφέρον.

Ο φωτισμός του περιβάλλοντος χώρου θα πρέπει να παρέχει ένα ικανοποιητικό επίπεδο φωτεινότητας χωρίς να προκαλεί αντανακλάσεις. Τα περισσότερα δωμάτια επωφελούνται από την ύπαρξη μιας κεντρικής πηγής φωτός περιβάλλοντος με τη μορφή φωτιστικού οροφής, χωνευτών φώτων, επιτοίχιων φωτιστικών ή πολυελαίου. Σε ορισμένους χώρους, όπως π.χ. σε αποθήκες, ο φωτισμός περιβάλλοντος μπορεί να είναι η μόνη πηγή που χρειάζεται.

Ο φωτισμός εργασίας συμπληρώνει το φωτισμό του περιβάλλοντος χώρου και μεγιστοποιεί την απόδοση τοποθετώντας το φως πιο κοντά στο σημείο που χρειάζεται, επιτρέποντας στους χρήστες να το ανάβουν μόνο όταν χρειάζεται. Ένα επιτραπέζιο φωτιστικό, για παράδειγμα, παρέχει επιπλέον φως για ανάγνωση. Ο φωτισμός κάτω από τα ντουλάπια στην κουζίνα κάνει την προετοιμασία του φαγητού πιο ασφαλή και ευκολότερη. Ο φωτισμός εργασίας πρέπει να είναι αρκετός, τόσος ώστε να αποτρέπει την καταπόνηση των ματιών και να διευκολύνει τις εργασίες.

Όσον αφορά το φωτισμό έμφασης, τα φωτιστικά ράγας, τα κατευθυντικά φωτιστικά (spot lights) και τα επιτοίχια φωτιστικά είναι καλές επιλογές. Αυτά τα φωτιστικά μπορούν να αναδείξουν αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά και έργα τέχνης ή να φωτίσουν στοιχεία εσωτερικού αρχιτεκτονικού σχεδιασμού.

Τα φασματικά ρυθμιζόμενα (spectrally tunable) προϊόντα LED για το σπίτι γίνονται όλο και πιο προσιτά, προσφέροντας νέες επιλογές για φωτισμό έμφασης. Για παράδειγμα, με το πάτημα ενός κουμπιού, οι χρήστες μπορούν να φωτίζουν προσωρινά τους τοίχους με φως διαφορετικών αποχρώσεων.

Χαρακτηριστικά LED οικιακής χρήσης

Όπως είναι γνωστό, οι φωτεινές πηγές τεχνολογίας LED υπερτερούν έναντι των άλλων φωτεινών πηγών, σε όλα σχεδόν τα τεχνικά χαρακτηριστικά. Οι τιμές της φωτεινής απόδοσης (lm/W) έχουν ξεπεράσει τα 130 lm/W, ενώ η διάρκεια ζωής είναι τρεις φορές περισσότερη από τις αντίστοιχες CFL.

Ίσως, όμως, το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των φωτεινών πηγών LED για οικιακές εφαρμογές να είναι η συσχετισμένη θερμοκρασία χρώματος (Correlated Colour Temperature), η οποία υποδεικνύει πόσο «ζεστό» ή «ψυχρό» είναι το φως που εκπέμπεται από μια δεδομένη πηγή.

Η CCT (ή «χρώμα του φωτός») μετριέται στην κλίμακα Kelvin (K). Οι πηγές φωτός με χαμηλό CCT (2.700 – 3.000K) εκπέμπουν φως που είναι ζεστό στην όψη (κοντά στο κίτρινο), ενώ πηγές με υψηλότερες τιμές CCT (4.000 – 6.500K) παρέχουν φως με πιο ψυχρή χρωματική εμφάνιση (κοντά στο μπλε). Η επιλογή της θερμοκρασίας χρώματος μιας φωτεινής πηγής LED σχετίζεται άμεσα με την εφαρμογή του φωτισμού, δηλαδή με την εργασία που θα επιτελείται.

Απαιτήσεις – λύσεις φωτισμού

Ο φωτισμός του περιβάλλοντος χώρου παρέχεται από το γενικό φωτισμό του δωματίου, ενώ οι επιμέρους περιοχές τονίζονται οπτικά από τον συμπληρωματικό φωτισμό (εργασίας και έμφασης) για συγκεκριμένες ζώνες. Αυτά τα δύο συστατικά είναι απαραίτητα για φωτισμό που δεν είναι μόνο λειτουργικός, αλλά δημιουργεί επίσης την αίσθηση της ευεξίας, που με τη σειρά του κάνει καλό στην υγεία.

Αυτό σημαίνει ότι ένα μόνο φωτιστικό δεν αρκεί για να παρέχει σωστό φωτισμό σε ένα δωμάτιο. Ο καλός σχεδιασμός φωτισμού εξαρτάται από τη σύνθεση διαφορετικών πηγών φωτός, οι οποίες πρέπει να είναι τοποθετημένες σε διαφορετικά σημεία του χώρου, δημιουργώντας ατμόσφαιρα και διαφορετικές ζώνες για διάβασμα, εργασία ή χαλάρωση.

Η έλευση, όμως, των LED ώθησε τον λεγόμενο «σωστό φωτισμό» ένα στάδιο παραπέρα, καθώς εκτός από τα σημεία τοποθέτησης των φωτεινών πηγών υπάρχει δυνατότητα για μία πληθώρα επιλογών όσον αφορά τη θερμοκρασία χρώματος της πηγής, αλλά και για ρύθμιση της θερμοκρασίας χρώματος κατά τη διάρκεια της ημέρας, μεγιστοποιώντας την ευεξία και κατ’ επέκταση την υγεία των χρηστών.

Στο σπίτι λαμβάνουν χώρα διάφορες δραστηριότητες (φαγητό, διάβασμα, παρακολούθηση τηλεόρασης, εργασία, χαλάρωση κλπ.). Ο φωτισμός πρέπει να ανταποκρίνεται στις ανάγκες των δραστηριοτήτων και, επομένως, είναι σημαντικό να είναι γνωστές οι απαιτήσεις.

Το σαλόνι και η τραπεζαρία είναι χώροι όπου γίνονται φιλικές ή και οικογενειακές συναντήσεις, και πρέπει να παρέχουν την απαραίτητη χαλάρωση στους χρήστες. Το σημαντικό χαρακτηριστικό αυτών των χώρων είναι η ατμόσφαιρα. Ζεστή ατμόσφαιρα δημιουργείται με θερμό φωτισμό, κι επομένως, είναι κατάλληλο το θερμό λευκό (2.200 – 3.300K).

Λόγω της ποικιλομορφίας των δραστηριοτήτων που λαμβάνουν χώρα σε αυτά τα δωμάτια (για παράδειγμα βραδιές παιχνιδιών, ποτά, δείπνα, παρακολούθηση τηλεόρασης / ταινιών, ανάγνωση ενός βιβλίου κ.λπ.), αυτά τα δωμάτια είναι πολυλειτουργικά και έχουν και κάποιες επιπλέον απαιτήσεις. Για παράδειγμα, η παρακολούθηση τηλεόρασης είναι μια δραστηριότητα με αυξημένες απαιτήσεις σε φωτισμό.

Δύο σημεία θα πρέπει να προσεχθούν σε αυτή τη δραστηριότητα. Το πρώτο είναι η τοποθέτηση φωτισμού στο πίσω μέρος της οθόνης, ώστε να αυξηθεί ο φωτισμός του περιβάλλοντος, να μετριαστεί η αντίθεση και να μειωθεί η καταπόνηση των ματιών. Το δεύτερο είναι ότι ανάλογα με το είδος του προγράμματος (ταινία, ποδοσφαιρικός αγώνας κλπ.), η ένταση του φωτισμού και η θερμοκρασία χρώματος της πηγής θα πρέπει να διαφέρει. Για παράδειγμα, σε έναν ποδοσφαιρικό ή άλλο αγώνα, θα πρέπει να υπάρχει περισσότερο φως μπροστά από την οθόνη και η θερμοκρασία χρώματος θα πρέπει να είναι αυξημένη, σε τιμές που μπορεί να φτάσουν ακόμα και τα 5.000Κ.

Η κουζίνα έχει δύο κύριες λειτουργίες, την προετοιμασία του φαγητού και το γεύμα. Το γεύμα είναι και μια βασική δραστηριότητα, πέραν αυτών που αναφέρθηκαν στην προηγούμενη παράγραφο, της τραπεζαρίας. Συνεπώς, αν και ο χώρος προετοιμασίας του φαγητού είναι χώρος εργασίας, ο χώρος της τραπεζαρίας χρειάζεται μια πιο χαλαρή ατμόσφαιρα. Συνεπώς, θα πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα μεταβολής της θερμοκρασίας χρώματος στην περιοχή των 2.700 – 5.000Κ. Αυτό μπορεί να γίνει με την ύπαρξη πολλών φωτεινών πηγών LED με διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος ή με πηγές LED των οποίων μπορεί να ρυθμιστεί η θερμοκρασία του χρώματος (βλέπε ανθρωποκεντρικό φωτισμό).

Γενικά, οι χώροι εργασίας και τα γραφεία στο σπίτι είναι τομείς όπου οι χρήστες πρέπει να συγκεντρωθούν και να μη βρίσκονται σε διάθεση χαλάρωσης. Το ψυχρό λευκό (4.000K) επιτρέπει στους χρήστες να εργάζονται με τον κατάλληλο ρυθμό.

Το υπνοδωμάτιο είναι κυρίως ένας χώρος χαλάρωσης, όπου ο φωτισμός δεν παίζει ρόλο κατά τη βασική του λειτουργία (τον ύπνο), αλλά είναι σημαντικός για άλλες δραστηριότητες. Οι χρήστες ντύνονται, μπορεί να διαβάσουν ένα βιβλίο, ή ακόμα και να δουν τηλεόραση. Το θερμό λευκό (2.200 – 3.000K) είναι κατάλληλο για τις περισσότερες δραστηριότητες, ενώ για την τηλεόραση ισχύουν αυτά που αναφέρθηκαν σε προηγούμενη παράγραφο.

Στο μπάνιο υπάρχουν δύο επίπεδα φωτισμού: ο γενικός φωτισμός για δραστηριότητες όπως είναι το ντους, και ο ειδικός φωτισμός για δραστηριότητες όπως είναι το ξύρισμα, το μακιγιάζ κλπ. Ο γενικός φωτισμός μπορεί να είναι στην περιοχή του θερμού λευκού (2.700 – 3.000K), ενώ ο ειδικός φωτισμός θα πρέπει να είναι στην περιοχή του ψυχρού λευκού (4.000K) για προφανείς λόγους.

Ανθρωποκεντρικός φωτισμός

Το φως δεν ικανοποιεί μόνο οπτικές απαιτήσεις, αλλά πάντα είχε συναισθηματικό και βιολογικό αντίκτυπο στους ανθρώπους. Ο ανθρωποκεντρικός φωτισμός (Human Centric Lighting – HCL) έχει ως επίκεντρο της προσοχής τον άνθρωπο ως μονάδα, και στόχος του είναι να παρέχει το φως που είναι κατάλληλο για τις ατομικές συνθήκες διαβίωσης και εργασίας του χρήστη σε οποιαδήποτε στιγμή της ημέρας και του έτους.

Το φως έχει διαφορετικά αποτελέσματα κατά τη διάρκεια της ημέρας από ό,τι τη νύχτα. Το σύστημα του τεχνητού φωτισμού θα πρέπει να το λαμβάνει αυτό υπόψη και επομένως να προσφέρει επιλογές για την προσαρμογή του.

Οι επιλογές προσαρμογής αποτελούν προϋπόθεση για καλό φωτισμό, ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις για καλή οπτική ποιότητα. Ο τρόπος φωτισμού ενός χώρου τον ενισχύει και τον αναδεικνύει, καθώς η εντύπωση του δωματίου αλλάζει από το φυσικό στο τεχνητό φως.

Κατά τη διάρκεια της ημέρας απαιτείται πιο διεγερτικό αποτέλεσμα, κάτι που πρέπει να αποφεύγεται κατά το βράδυ, για να σταθεροποιείται ο κιρκάδιος ρυθμός. Επομένως, ο φωτισμός θα πρέπει να επιτρέπει μια δυναμική μετάβαση μεταξύ διαφορετικών σεναρίων φωτισμού, από το πρωί, όλη την ημέρα, έως το βράδυ και κατά το βράδυ. Σε πολλές περιπτώσεις, υιοθετείται η προσέγγιση του έντονου φωτισμού παρόμοιου με το φως της ημέρας κατά τη διάρκεια της ημέρας, και του θερμού – λευκού φωτισμού, με μειωμένα επίπεδα φωτεινότητας το βράδυ.

Στο σχήμα 1 παρουσιάζεται ένα γενικό παράδειγμα των απαιτήσεων φωτισμού, σε κατανάλωση και θερμοκρασία χρώματος, για μια τυπική ημέρα σε μια κατοικία.

Επίλογος

Όσοι κάθονται μπροστά στην οθόνη του υπολογιστή το βράδυ, μπορεί να μην κοιμούνται καλά, καθώς το φως της οθόνης έχει μεγάλη αναλογία μπλε φωτός, το οποίο έχει διεγερτική δράση (υπάρχουν ρυθμίσεις που προσαρμόζουν το ζεστό – λευκό φωτισμό φόντου για την οθόνη το βράδυ). Θα ήταν καλύτερα ένα πιο χαλαρωτικό ζεστό – λευκό φως το βράδυ.

Το έντονο ψυχρό – λευκό φως το πρωί μάς βοηθά να ξυπνήσουμε και να ξεκινήσουμε τη μέρα πιο γρήγορα. Ο δυναμικός φωτισμός βοηθά στον έλεγχο και στο θετικό επηρεασμό του ατομικού μας ρυθμού ύπνου – αφύπνισης, χρησιμοποιώντας διαφορετικούς λαμπτήρες και φώτα.

Ο ανθρωποκεντρικός φωτισμός είναι το επόμενο βήμα. Υπάρχουν ήδη λαμπτήρες και φωτιστικά τεχνολογίας LED, για οικιακές εφαρμογές, με δυνατότητα ρύθμισης τόσο της φωτεινής τους ροής, όσο και της θερμοκρασίας χρώματος.

Για την αίσθηση ευεξίας στο σπίτι είναι απαιτείται το σωστό φως την κατάλληλη στιγμή.

Σχήμα 1

Βιβλιογραφία

https://edis.ifas.ufl.edu/publication/FY1049

https://www.led-professional.com/resources-1/articles/quality-and-health-aspects-of-led-lamps-for-the-european-residential-lighting-market

https://cltc.ucdavis.edu/sites/default/files/files/publication/2019-Residential-Lighting-Guide-Web-Final.pdf

https://www.energy.ca.gov/sites/default/files/2020-06/2019_EnergyCode-Residential_Lighting_ada.pdf

https://www.seai.ie/publications/SEAI-Energy-Efficient-LED-Lighting-Guide.pdf

– licht.wissen No. 14 “Ideas for Good Home Lighting“

– licht.wissen No. 17 “LEDs: Basics – Applications – Effects“

– licht.wissen No. 21 “Guide to Human Centric Lighting (HCL)”

https://www.ledlightingsupply.com/blog/led-lighting-statistics-to-know-in-2022

*Ο κ. Παναγιώτης Α. Κονταξής είναι λέκτορας εφαρμογών στη μονάδα Τεχνολογίας Φωτισμού του Ερευνητικού Εργαστηρίου Κτιριακών και Βιομηχανικών Ενεργειακών Συστημάτων του Τμήματος Ηλεκτρολόγων & Ηλεκτρονικών Μηχανικών, στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής.

ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ

ΔΗΜΟΦΙΛΗ ΑΡΘΡΑ