Lysbasert kommunikasjon - OWC

De nye lyskildene får en helt annen betydning når de får flere funksjoner

LED-belysning er i ferd med å bli en moden industri. Nå gir lyskildene også helt nye muligheter.

Med nett via lyssignaler får man høyere kapasitet og alt holder seg innenfor det rommet man befinner seg i. Det øker sikkerheten betydelig.
Med nett via lyssignaler får man høyere kapasitet og alt holder seg innenfor det rommet man befinner seg i. Det øker sikkerheten betydelig. (Foto: Singify)

LED-belysning er i ferd med å bli en moden industri. Nå gir lyskildene også helt nye muligheter.

Nå er vi inne i den tiden av året hvor sollyset ikke har så mye å bidra med. Det har vi lært oss å leve med, selv om vinterdepresjoner til en viss grad skyldes lysmangel. Spesielt de blå bølgelengdene i lyset er bra å få tatt inn – i tillegg til tran, da.

Heldigvis har vi sett en lysrevolusjon de siste årene, og den har gått raskt. Vi har endelig fått en lyskilde som både er veldig effektiv, robust og med muligheter andre lyskilder ikke er i nærheten av. Vi snakker selvfølgelig om LED – Lys Emitterende Dioder. På få år har teknologien modnet raskt og bredt seg ut i alle kriker og kroker som trenger lys, både inne og ute. Fra LED-blitsen/lommelykta i mobiltelefonen til belysning langs veiene og på idrettsanlegg.

Her ser vi på litt av det som skjer innendørs. 

Ut med glødelampa – og sparepæra

Den gode gamle glødelampa som lyser fordi en wolframtråd blir hvitglødende, er med et par unntak faset ut fordi de er for lite energieffektive. Nå blir også halogen-spotlamper faset ut, fordi det finnes fullgode LED-baserte alternativer.

De første lyskildene som for alvor erstattet glødelampene var modifiserte lysstoffrør formet som glødelamper. Fordelen var at de var svært energieffektive, men problemet var at det tok litt tid fra de ble skrudd på til de oppnådde nominell lysstyrke. Dessverre trengte de litt kvikksølv får å kunne tenne.

I dag er det ikke mange slike igjen. De er rett og slett valset ned av billige LED-lamper, og det har gått raskt.

I 2012 kom Philips med den første lyspæra som ga et lysutbytte på 806 lumen, det samme som en 60 watt glødelampe. Den brukte bare 12 watt. Problemet var at den kostet hundrevis av kroner, og selv med en oppgitt levetid på 25.000 timer skulle det litt til for å friste kjøperne.

Takbelysning er godt egnet til å plassere sensorer som overvåker sikkerhet og miljø, og som kan spare energi. LED-lys bruker så lite strøm at den kan leveres via Cat6 Ethernet. Foto: Rasmus Degnbol

Men utviklingen har gitt oss to effekter. For det første har prisene falt voldsomt. I dag får man LED-pærer som ikke er så mye dyrere enn glødelamper var for noen år siden, selv om det nok kan lønne seg å investere litt mer i kvalitet for å sikre levetiden.

Den andre effekten har vært utviklingen av virkningsgraden til lysdiodene. I dag bruker en pære med lysutbytte på 806 lumen mellom 8,5 og 10 watt, og vi er ikke i mål. Teoretisk burde det være mulig å komme ned mot halvparten av dette strømforbruket.

Norsk øy: Her gir sensorer nytt liv til folk og omgivelser i de mørkeste månedene

  Foto: SIDDHARTH SIVA/Singify

To typer hvitt lys

Det er to måter å lage hvitt lys med lysdioder på. Det mest vanlige er å bruke blå lysdioder som belegges med det vi litt upresist kaller fosfor. Rollen til fosforet er å konvertere en del av det blå lyset til grønne, gule og røde frekvenser. Til sammen gir det et sammensatt spekter som blandes til hvitt lys.

Den andre måten er å bruke tre eller flere monokrome lysdioder slik som blant annet Philips gjør i mange av sine Hue-lyspærer. Ved å variere lysstyrken til de enkelte lysdiodene, kan fargen på lyset kontrolleres i teoretisk millioner av valører. Mange av Hue-pærene i dag bruker fem ulike monokrome lysdioder.

Lavt energiforbruk

Det lave energiforbruket til lysdioder har åpnet helt nye muligheter for belysning i kontorer og andre bygninger. De bruker så lite strøm at de kan forsynes over POE (Power Over Ethernet) i stedet for en egen strømkabel. Allerede her ligger et stort potensial for innsparing. Trekker man en Cat 6-kabel kan den i tillegg til å overføre høyhastighets data, også levere inntil 60 watt med strøm. Det er nok til å drive mange lyspunkter.

Plusshus: Slik når lysdesignerne byggherrenes skyhøye energikrav (Ekstra)

Men dette handler ikke bare om å lyse opp lokaler. Kablene kan også drive sensorer og sende data via svitsjer som kan ligge skjult i himlingen, og som tåler både varme og støv.

Diode

  • En lysdiode er det som ligger i navnet: En halvlederdiode som sender ut lys.
  • Det sentrale i en slik halvlederdiode er den såkalte P-N-overgangen. I denne overgangen finnes på hver sin side krystaller av silisium som er dopet.
  • P-siden, den positive, har et underskudd av elektroner, men N-siden, den negative, har et overskudd. Det betyr at strømmen bare kan gå den ene veien.
  • Slike P-N-overganger er sentrale både i dioder, transistorer, solceller og lysdioder.
  • På en måte er lysdioder det motsatte av solceller. De sender ut fotoner (lyspartikler) når det går strøm gjennom dioden, mens solceller får det til å gå strøm når de treffes av fotoner.
  • Inne i en diode sendes det også ut fotoner, men de kommer ikke ut av materialet. I en lysdiode er materialet åpent for lys slik at fotonene, altså lyset, kommer ut.

I tillegg til selve lyskilden har man sensorer som fanger opp om det er dagslys i rommet i tillegg til vanlig lux-måling, måler romtemperaturen, luftfuktigheten, CO2-nivået, om det er folk i rommet (presense). De kan til og med telle omtrent hvor mange det er med en IR-sensor som lager et såkalt heatmap.

Sensorene gjør det mulig å styre belysningen mye bedre, men de gjør også at man kan spare mye på ventilasjon ved å skru den ned, eller helt av når det ikke er folk i rommet. Ventilasjon er mye mer energikrevende enn belysning, så å styre den effektivt er et svært godt ENØK-tiltak. En slik sanntids oversikt over hvor det er folk i bygget øker også sikkerheten om noe skulle skje. Dessuten kan man se om det er mennesker i rommet som ikke skulle vært der.

Innendørs posisjonering

LED-belysning fra himlingen gjør at man kan utstyre rommene med en teknologi som kanskje kan beskrives som en form for innendørs-GPS.

Foto: Phillips

Innendørs navigasjon er en anvendelse av det som kalles VLC (Visible Light Communication), som er kommunikasjon i det synlige lysspekteret. Ved å bruke hvert lyspunkt som et slags fyrtårn kan kameraet på en mobiltelefon fange opp den unike ID-en det har, og vise posisjonen i et kart over lokalet som lastes ned til en app i mobilen. Den enkleste måten å bruke det på er å finne frem i bygg, men det er også store muligheter for å hjelpe kunder til å finne varene i en handleliste, og sende dem tilbud når de går forbi varehyller. Teknologien gir en nøyaktighet på rundt 30 centimeter, og viser også orienteringen (hvilken vei mobilen peker).

Behovet for lys og ventilasjon kan også tilpasses individuelt. Avhengig av hvem som er i rommet kan mobilen styre slike innstillinger etter generelle behov og individuelle innstillinger. For eksempel ved at lyset slås på når du nærmer deg forskjellige rom og at ventilasjonen starter når du er i rommet. I Norge har Atea tatt i bruk slik teknologi på Sola, og de skal installere det på hovedkontoret. Det er bare fantasien som begrenser hvordan VLC kan utnyttes.

Lysbasert bredbånd

I dag bruker en pære med lysutbytte på 806 lumen mellom 8,5 og 10 watt. Teoretisk burde det være mulig å komme ned mot halvparten av dette strømforbruket

VLC kan sees på som en undergruppe av en bokstavelig talt mye bredere måte å bruke de nye lyskildene. For de kan utnyttes til mye mer enn å lyse opp tilværelsen vår. Mens VLC-signaler moduleres inn i det synlige spekteret fra 390 til 750 nm, er det mye mer spekter og ta i den delen øyet ikke oppfatter. Spesielt i de høyere bølgelengdene som vi kaller det nær infrarøde spekteret fra 750 til 1600 nm. Det vil se den delen av det infrarøde spekteret som er nærmest det synlige. All slik lysbasert kommunikasjon kalles OWC (Optical wireless communications) – enten den er i det ultrafiolette spekteret fra 200 til 280 nm, det synlige- eller infrarøde spekteret.

LiFi

En måte å utnytte OWC på er gjennom det som er kalt LiFi, altså lysvarianten av WiFi. Ved å modulere lys i stedet for radiobølger kan man oppnå ganske imponerende hastigheter. Det trengs heller ikke direkte siktelinje mellom mobilen og lyskilden, refleksjoner er nok. Teoretisk er kapasiteten til LiFi enorm. Det kan man se på hvordan lys i fiberkabler fullstendig utklasser kobberkabler i overføringskapasitet. I praksis er lett å få plass til rundt 70 Mbit/s i LiFi.

Det er jo beskjedent i forhold til WiFi, men lys har en annen viktig fordel: Det går ikke gjennom tak og vegger, noe som er viktig for sikker trådløs kommunikasjon. Dessuten kan alle lyspunktene enkelt blir til en lys-ruter. Airbus jobber med å bygge dette inn i et fly. Fungerer det som planlagt vil det betyr mye større kapasitet fordelt på mange flere soner rundt om i flyet.

Apple har allerede lagt inn støtte for LiFi i operativsystemet, og det er ventet av andre kommer etter.

Lysets hastighet: Lifi er en toveis høyhastighets trådløs teknologi som skiller seg fra Wifi. Lifi bruker bølger i lysspekteret, mens Wifi bruker radiobølger. Lifi skal gi et mer pålitelig nettverk, sikrere kommunikasjon og være mer skalerbart. Foto: Singify

Kilde: Leder for Signify i Norge, Tord Christensen 

Kommentarer (4)

Kommentarer (4)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå