Projekt inom Belysningsprogrammet EELYS

Smart Illumination in Living Environment (SMILE)

Projektet "Smart Illumination in Living Environment (SMILE) fokuserar på protokoll för att kontrollera bostadsljus som syftar till att ge en sund, bekväm, intelligent och hållbar belysning för livsmiljöer. Målet med projektet är att förbättra användarnas välbefinnande och samtidigt optimera energianvändningen.

Projektet genomförs genom laboratoriestudier av olika belysningsprotokoll för de smarta belysningsprodukter som finns på marknaden. Flera protokoll och deras underkomponenter testas i olika arkitektoniska utrymmen. Genom smart mätning bestäms sömn- och vakenkvalitet samt belysningens energianvändning.

Dessutom kommer energi- och trivselsdata för boende i lägenheter samlas in och analyseras. Detta för att analysera användningen och upplevelsen av smarta belysningsprotokoll hos genomsnittliga människor. Datan samlas i samarbete med svenska bostadsföretag och en energileverantör.

Utveckling, anpassning och optimering av belysningsprotokoll föregås av en inventeringsstudie av testbäddsplatser, följd av en pilotstudie med ett mindre antal lägenheter. Sista steget är en fullständig årslång fältstudie med stor provstorlek.   Projektet kommer ge information om avancerade tekniska belysningslösningar och olika protokoll och vilken effekt de har på människors välbefinnande och byggnadens energianvändning.

Naturkraft - må gott på mötesplatser ute i naturen

Projektets syfte är att utvärdera kombinationen av solenergi, behovsstyrd energieffektiv belysning och lagring via nätet för motionsspårstillämpning. Projektet ska även undersöka brukarnas beteende och intressenternas förhållningssätt till samarbetsformen.  

Inom projektet installeras en solcellsanläggning i anslutning till ett motionsspår med LED-belysning och med möjlighet att lagra överskottsenergi på elnätet. Data om energiproduktion, energianvändning och lagring av energi samlas in. Dessutom ska en beteendestudie genomföras beträffande användningen.  

Syftet är att testa fram ett modulärt (man kan välja olika armaturer, storlekar på solpark och lagringssätt), säkert, smart och lokalt energisystem som möjliggör att idrottsföreningar och kommuner får bra belysning på sina anläggningar, samtidigt som de kan spara energi och få intäkter från överskottsenergi som produceras under den ljusa delen av året.  

Målet är också att öka medvetenhet hos projektdeltagare och allmänhet om effektiv energianvändning och skapa mervärden genom att sprida kunskap och ge förslag till samhället för framtidens motionsanläggningar.    

Ultraeffektiv RGB-belysning baserad på nanotrådsteknik

Dagens LED-belysningssystem domineras av fosforkonvertering av det blå ljuset från den primära LED-en, vilket direkt leder till energiförluster på cirka 30 procent eller 2TWh per år i Sverige.  

För att undvika fosforkonvertering behövs direktverkande lysdioder som emitterar i hela spektret, från blått via grönt ut till rött (RGB). Denna teknik möjliggör hög ljuskvalitet (CRI), hög effektivitet vid alla ljustemperaturer och samtidigt dynamisk ”Human Centric Lighting” (HCL) vilken anpassas efter individer och arbetsmiljö för att samspela med naturligt solljus.  

Den största tekniska begränsningen är idag avsaknaden av effektiva gröna LED-chip. Den värmeutveckling som uppstår innebär även att dagens LED-lampor kräver stora kylflänsar med onödig materialåtgång. Utmaningen att tillverka effektiva gröna LED-chip är ett högprioriterat forskningsområde hos såväl företag som inom akademisk forskning.  

I det här projektet samarbetar aktörer från universitet och forskningsinstitut för att genom grundforskning utforska och verifiera en ny nanotrådsbaserad teknik för att tillverka helt relaxerade InGaN-substrat med potential att möjliggöra högeffektiva gröna och röda LED-chip i InGaN. Idén motsvarar hur blåa LED idag nått en effektivitet uppemot 80 procent. Detta är en disruptiv teknik som vid positivt utfall har potential att bli framtidens standard för RGB-lampor baserade på halvledande LED-chip.  

I projektet ska vidare grundforskning utföras för att utvärdera om tekniken kan tas vidare till industriell forskning eller experimentell utveckling i samarbete med företag. I projektet arbetar Lunds Universitet (LU) med epitaxi-processen för att undersöka under vilka villkor olika kompositioner av Indium kan tillföras materialet. RISE bidrar i projektet med tillverkning, paketering och karakterisering av LED-chip.    

Tiofaldig ökning av energieffektiviteten hos bakgrundsbelysning i LCD

Projektledare: Sergiy Valyukh, Linköpings Universitet
Projektperiod: 2019-01-01 till 2020-12-31

Projektets mål är att utveckla en tunnfilmsbaserad icke-absorberande och polariserande stråldelare med fördefinierade spektralegenskaper som motsvarar RGB- (eller CMYK-) färgfilter. Den mönstrade strukturen hos stråldelaren kommer att ersätta färgfiltren i traditionella typer av sådana polarisatorer. Projektet ska även föreslå en ny optisk design för LCD-skärmar, där det flytande kristallskiktet placeras mellan två polariserande stråldelare.

I detta fall kan energieffektiviteten hos belysning bli nära 100 procent. En annan ambition är att föreslå transflektiv optisk design, det vill säga den genererade färgen kommer att baseras på både omgivande ljus och bakgrundsbelysning.

För att hitta de bäst lämpade strukturerna för polariserande stråldelare med fördefinierade spektrala egenskaper som motsvarar färgfiltrens spektrala egenskaper, används datasimuleringar. Flera typer av strukturer kommer att undersökas. lager bestående av uniaxiella material skikt av uniaxiella material som växlar med lager av isotropa material där brytningsindexet för det isotropa materialet sammanfaller med ett av det uniaxiella materialets brytningsindex lager av biaxiella material och lager av material med brytningsindexgradienter.

De optimala strukturerna baseras på regelbundna arrangemang av de optiska axlarnas orientering eller tjockleksavvikelserna. Särskild uppmärksamhet ges till kompositionerna av AlInN som kan realiseras i form av nanospiraler. Vidare undersöker projektet metoder för tillverkning av mönstrade arrangemang av dessa strukturer.

Högeffektiva belysningssystem för användardriven energibesparing

Projektet stödjer det svenska deltagandet i IEA SHC Task 61/EBX Annex 77 ”Integrerade lösningar för dagsljus och elektrisk belysning”, där det övergripande syftet är att främja integrationen av dagsljus- och elektriska belysningslösningar för att hitta fördelarna med högre brukarnöjdhet och samtidigt uppnå energibesparing.

Det svenska bidraget syftar till att visa goda exempel på hur användarna, i större grad än systemet, kan medverka till energibesparing. Aktiviteterna inom Task 61 är fördelade på fyra underkategorier:

• Subtask A: Kunskap om krav för visuella och icke-visuella egenskaper hos ljuset för att olika aktiviteter ska kunna genomföras. Det slutliga syftet är att ta fram samlad information om kraven hos olika typer av brukare, så kallade personas.
• Subtask B: Marknadsgenomgång av tillgängliga tekniska lösningar för belysningsintegrering.
• Subtask C: Undersökning av arbetsflöden och mjukvaruverktyg för integrerad design, inkluderande nya funktioner hos mjukvaror som avancerad dygnsrytm (cirkadisk) design via spektrala himmelsmodeller.
• Subtask D: Inspiration till förändring genom goda fallstudier. Projektet samlar först in tillgänglig vetenskaplig kunskap i relation till integrerad belysningsdesign och dess potentiella energibesparing.  

Mer information om projektet finns på projektets hemsida.