Vårda väl

Riksantikvarieämbetet april 2014

LED-belysning
Under lång tid har glödlampan varit vår främsta konstljuskälla med sitt varma sken. En nackdel med glödlampor är dock att de är mycket ineﬀektiva som ljuskällor – bara 2–3 procent av energin går ut som ljus, resten blir värme. Detta är anledningen till att EU beslutat om att fasa ut glödlampan1 till förmån för mer energieﬀektiva alternativ. Den teknik som växer fram snabbast och som betraktas som den mest energieﬀektiva tekniken för framtiden är LED (Light Emitting Diode). LED-belysning används sedan några år tillbaka i museiutställningar runt om i världen.
ED-tekniken utvecklas i mycket snabb takt, men det är fortfarande stor spridning i kvali­ teten på produkterna på marknaden. Nya mätstan­ darder är under framtagning för att krav ska kunna ställas på den nya belysningsteknologin. Det är där­ för viktigt att söka information från olika håll inför ett större inköp och att prova belysningen på plats eller på det föremål som ska belysas. Prova med den belysningsnivå som ska användas och eventuell ljusreglering. Lampor med liknande färgtemperatur (Kelvin) och färgåtergivningsindex (Ra) kan ge ljus som upplevs ganska olika.
Vad är LED? LED är en ljuskälla som består av ett halvledarchip

L

som lyser då en elektrisk ström leds genom det. Ljusdioden avger ett ljus inom ett, jämfört med glödlampan, smalare våglängdsområde. Legeringen av halvledarmaterialet bestämmer våglängden på ljuset från chipet. Vita LED åstadkoms vanligen genom att en blå LED förses med ett lyspulver som omvandlar det blå ljuset till vitt ljus. Ett annat sätt att åstadkomma vitt ljus är genom att använda en blandning av färgade dioder. Tekniken kallas ofta RGB-teknik då röda, gröna och blå dioder används, men ibland används fler färger än så.

LED-belysning används sedan några år tillbaka i museiutställningar runt om i världen. Foto: Christer Åhlin, Statens historiska museum.

1. För mer information om utfasningen av glödlampan se Energimyndighetens hemsida: http://energimyndigheten.se

1

LED-armaturen

Det finns idag två parallella utvecklingsspår för LED-bestyckade armaturer. Dels renodlade LEDarmaturer där ljuskälla och armaturhus är inte­ grerade, och dels så kallade retrofit- eller ersätt­ ningslampor, där LED-modulen tar form av en konventionell ljuskälla med exempelvis E27- eller GU10 -sockel för att kunna monteras i befintliga armaturer. Nackdelen med retrofit-lösningar är att de inte garanterar fullgod kylning av ljuskällan vil­ ket kan medföra försämrad verkningsgrad och kor­ tare livslängd än utlovat. Samtidigt har integrerade lösningar nackdelen att en större del av konstruk­ tionen måste bytas då livslängden är förbrukad.
Ljuskvalitet

Energieﬀektivitet och underhåll LED-belysning är betydligt mer energieffektiv

Ljusfärgen eller färgtemperaturen beskrivs i Kelvin (K) för värmestrålare (t. ex. glödlampor) och korre­ lerad färgtemperatur (CCT) för övriga ljuskällor (om de inte har en färgtemperatur som exakt motsvarar en glödtråd). Låg färgtemperatur ger ”varmt” ljus medan hög färgtemperatur ger ”kallt” blåaktigt ljus. För att beskriva färgåtergivning används Ra (Rendering Average) eller CRI (Colour Rendering Index). Detta är ett mått på hur väl en ljuskälla återger färger jämfört med ett referensljus och anges som ett tal som är högst 100. Glödljus och dagsljus har per definition Ra 100. Museer har ibland som krav att Ra ska vara minst 90. Det är dock väl känt att metoden inte alltid ger ett perfekt mått på färgåtergivningen och en del anser att den inte passar för LED-belysning 2. Därför är det vik­ tigt att prova sig fram beroende på tillämpning. Vid tillverkning av LED-chip kan egenskaper som färgtemperatur och ljusflöde skilja sig åt från chip till chip. Därför använder sig tillverkare av ett sorterings­ system, så kallad binning. Toleranserna för denna sorte­ ring kan variera. Höga krav på toleranserna är speciellt viktigt om det finns många ljuskällor nära varandra och det är lätt att jämföra ljuskällorna med varandra. För att beskriva färgtoleranser använder man MacAdams ellipser 3 och anger toleransen med en­ heten SDCM (Standard Deviation of Color Match­ ing). Ett lågt värde är att föredra om man har höga krav på jämn färgkvalitet. Ljuskvaliteten kan även påverkas av arbetstem­ peratur och ålder. Detta bör leverantören kunna redogöra för.

än glöd-, halogen- och ofta lågenergilampor och LED-lampors verkningsgrad förbättras hela tiden. Allmänt kan man säga att störst energibesparing uppnås vid riktat ljus i små mängder. LED med hö­ gre färgtemperaturer (kallare ljus) är ofta något mer energieffektiva än LED med lägre färgtemperatur (varmare ljus). Det förekommer olika sätt att beskriva verk­ ningsgraden på LED. Be leverantören om mät­ resultat för den slutliga armaturen så att jämförelse kan göras med alternativa produkter eller med den nuvarande installationen. LED-lampor har lång livslängd, de håller – försiktigt antaget – 15 gånger längre än glödlam­ pan (även om livslängden ofta sägs vara 50 gånger längre än glödlampans). En LED-lampa slutar inte tvärt att lysa så som en glödlampa utan förlorar successivt ljusflöde. Man brukar ange livslängden enligt tiden för L70. Det innebär beräknad driftstid fram till dess att 70 procent av det initiala ljusflödet återstår. Värdet anges för en specifik omgivnings­ temperatur, oftast 25°C, om det är varmare förkor­ tas livslängden. Ett annat problem är att LED-lampans färgspek­ trum kan ändras över tid, och det finns heller inga lagkrav på beständighet. Ofta blir lampan blåare med tiden vilket påverkar både färgtemperatur och färgåtergivning. Av den anledningen kan det behövas en regelbunden kontroll av både ljusflöde och färgåtergivning. Det är mycket svårt att förutsäga en LED-lampas beräknade livstid eftersom en konkret mätning av till exempel 15 000 timmar motsvarar 20 månaders mätning. Att stressa fram en åldringsprocess med till exempel hjälp av höjd värme ger svårförutsägbara in­ dikationer. Som tumregel kan sägas att LED-livstiden halveras för varje temperaturhöjning på 10 grader. Den långa livslängden bidrar till minskat under­ håll och färre lampbyten som dels kostar pengar och dels utgör en risk för skador på såväl personal som museiföremål. För att beräkna drift- och underhållskostnader och besparingspotentialen i ett enskilt fall kan man räkna ut livscykelkostnaden. På Energimyndighetens hemsida kan man läsa mer om detta. 4 Man kan också ta hjälp av leverantören.

2. En alternativ metod att ange färgåtergivningen är Color Quality Scale (CQS) som har börjat användas av några tillverkare. 3. En MacAdams-ellips anger hur långt en färgkoordinat kan ﬂytta inom CIE-diagrammet utan att det blir märkbart för ögat. 4. Se hemsidan: http://energimyndigheten.se/sv/Foretag/Energieﬀektivisering-i-foretag/Belysning/Bestallare-upphandlare/Livscykelanalys-LCC/ 2

Vid köp av produkter som utlovar mycket lång livslängd är garantin viktig. Garantin görs upp med leverantören vid inköp. Spara kvitton och fakturor och märk utrustningen med första bruksdatum.
Hur påverkas föremålen?

Allt ljus påverkar ljuskänsliga museiföremål och den finns ingen ”säker” belysningsnivå. En fördel med LED-lampor ur bevarandesynpunkt är att de avger väldigt lite UV. UV-strålning ska undvikas vid belys­ ning av ljuskänsliga föremål och detta innebär alltså att man inte behöver använda UV-filter. IR-strålningen (värmestrålningen) i ljusrikt­ ningen är också liten, vilket gör att man undviker för varm och torr luft vid föremålet, som kan orsaka mekaniska skador såsom sprickor på före­ mål. På vissa museer kan man också få ett minskat behov av kylning i byggnaden och på så sätt spara
Exempel på hur spektralfördelningen kan se ut för olika ljuskällor

ytterligare energi. Man ska dock vara observant på att viss värme alstras i LED-komponenten och denna måste ledas bort för att lampan ska fungera och dess livslängd inte förkortas. Det är viktigt att LED-belysning har god kylning. En ljuskällas spektralfördelning visar hur mycket ljus som avges vid olika våglängder (se diagrammen nedan). Till skillnad från glödlampor som har ett kontinuerligt spektrum, kan spektralfördelningen hos LED-lampor se olika ut. Genom att studera en lampans spektralfördelning kan man säga en hel del om ljusets karaktär såväl som hur mycket skadlig strålning som avges. Allmänt sett är strålning med kortare våglängder mer energirikt och potentiellt mer skadligt än långvågig strålning. Men förhål­ landet mellan våglängd och skada är inte linjärt, olika ämnen är känsliga för strålning av olika våglängder.

Exempel på hur spektralfördelningen kan se ut för olika ljuskällor. Kurvorna är normaliserade så att alla visar samma upplevda belysningsstyrka.

3

Ljusstyrning

Ordlista

Eftersom all exponering för ljus påverkar ljuskäns­ liga föremål och skadorna är beroende av den totala ljusdosen är det allra viktigaste att belysningen inte är på när ingen ser. Ljusstyrning, till exempel närvarostyrning, så att belysningsnivån ökar när en besökare närmar sig en monter, skonar inte bara föremålen utan kan också bidra till sänkt energi­ förbrukning. Styrsystem kan också användas för att förändra ljusfärgen. Vid nyinstallation är det bra att redan från början tänka på ljusstyrningen, då det kan krävas extra kabeldragning. Ett alternativ är styrning som sker över existerande kraftledningar, så kallad PLC (Power Line Communication). Ta hjälp av en expert på området så att ni kan titta på helheten i lokalen.
Riskhantering

Belysning: Mäts i lux (lumen per m2) och är en fotometrisk enhet som är viktad enligt ögats spektrala känslighet. Färgtemperatur: Mäts i Kelvin (K). Låg färgtempera­ tur ger ”varmt” ljus medan hög färgtemperatur ger blåaktigt ”kallt” ljus. För icke termostrålare såsom lysrör och LED används korrelerad färgtemperatur, CCT (Correlated Colour Temperature). LED: Light Emitting Diode, på svenska ljus­ emitterande diod. Ra: Färgåtergivning. Ra är ett mått på hur väl en ljuskälla återger färger jämfört med ett referens­ ljus. Anges som ett tal mellan 0 och 100 där 100 motsvarar dagsljus eller ljuset från en halogen­ lampa. Det är väl känt att Ra-index inte ger ett perfekt mått på färgåtergivningsförmågan. Kallas även CRI (Colour Rendering Index).
Litterartur och länkar

Att ljussätta museiföremål är en balansakt där hän­ syn måste tas till besökarna såväl som till föremå­ len. Museiföremål har olika ljuskänslighet. Kun­ skap om föremålens ljuskänslighet är viktigt för att kunna ta beslut om belysningen. Utöver föremålens ljuskänslighet och besökarnas visuella tillgänglighet bör man även beakta ljusnivån, exponeringstiden och ljuskällans spektralfördelning. För en fördjupad diskussion om hantering av riskerna med ljus på museer, se Stefan Michalski: Light, Ultraviolet and Infrared.
Ersättningsljuskällor i kulturhistoriska miljöer

Detta blad ingår i en serie för råd om vård och förvaltning av kulturarvet. Bladet är utarbetat i samarbete med Riksutställningar och Energimyndigheten. Artikeln är licensierad med CC BY där inget annat anges.
 www.creativecommons.se/om-cc/licenserna/
 RIksantikvarieämbetet Box 1114, 621 22 Visby Tel: 08-5191 8000. Fax 08-66 07 284 E-post: vardaval@raa.se www.raa.se

4

Publicerat mars 2013. Första uppdatering april 2014.

Vid ersättning av glödljus är ljusets färg, intensitet och förmåga att skapa kontraster viktig för den arkitektoniska och rumsliga gestaltningen. Utveck­ lingen av energieffektiva alternativ till glödlampan går mycket fort. Numera finns det till exempel både halogen- och LED-ersättningslampor som liknar glödlampan och passar till ljuskronor och andra äldre armaturer. En visuell utvärdering på plats är att rekommendera.

Belysningsbranschens tidning och webbplats: www.ljuskultur.se Druzik, J., Michalski, S. 2011. Guidelines for selecting solid-state lighting for museums. Canadian Conservation Institute & The Getty Conserva­ tion Institute. www.getty.edu/conservation/ our_projects/science/lighting/lighting_compo­ nent8.html Fallstudier från U.S. Department of Energy, varav flera från museer som bytt till LED-belysning: www1.eere.energy.gov/buildings/ssl/gatewayde­ mos_results.html Michalski, S. 2011. Light, Ultraviolet and Infrared. www.cci-icc.gc.ca/caringfor-prendresoindes/ articles/10agents/chap08-eng.aspx (2014-03-31) PAS 198:2012 Specification for managing environme­ ntal conditions for cultural collections. 2012. British Standards Institution, London.