Metoder för att förutse bländning i utomhusbelysningen

Tänk dig att du är ute i skogen och campar med din kompis, det är natt och kolsvart ute och ni gör er redo att krypa in i tältet och sova. Kompisen har på sig sin nya pannlampa och står på knä rotande i packningen bredvid tälten. Du har varit och tvättat händerna i sjön och går på stigen upp mot tältet med mobilen som ficklampa. Kompisens pannlampa lyser ner i packningen och reflekteras upp på hans ansikte. Tillräckligt ljus faller också runt om för att du ska se omgivningen runt tältet. Plötslig kliver du på en gren som knäcks med en smäll. Kompisen tittar upp och du får ljuskäglan från pannlampan rakt i ögonen. Det enda du ser är en starkt lysande ljuspunkt, allt annat runtom är mörkt! Automatiskt kisar du men båda händerna är upptagna med saker så du kan inte ta upp handen för att skärma av ljuspunkten.

Kompisen muttrar – vad du skräms, och tittar ner i packningen igen. Bländningen från pannlampan försvinner men nu ser du bara en stor mörk fläck i synfältet där ljuspunkten från pannlampan tidigare varit. Långsamt kommer mer detaljer fram, först den belysta packningen och kompisens ansikte, efter några sekunder kan du börja se stigen och tältet igen. Kompisen tittar upp igen och undrar vad du väntar på. Den här gången är du beredd och har flyttat över alla saker till en hand, du kan lyfta den andra handen för att skärma av ljuset från pannlampan innan det träffar ögonen. Nu går det fortfarande att se stigen och tältet vid sidan av handen. Försiktigt går du de sista stegen fram till tältet, fortsätter in genom öppningen och kryper ner i sovsäcken. Innan du somnar hinner du tänka att du borde nog köpa en starkare pannlampa än kompisens. Utanför fortsätter kompisen sitt rotande i packningen under tystnad. Ljuset från pannlampan dansar över tältväggen i takt med huvudrörelserna.

Synsinnet ställer om

Människans synsinne är fantastiskt anpassningsbart. Det fungerar i allt från fullt solsken på dagen med en belysningsnivå på flera tusen lux ner till mitt i natten med svagt månljus på tiondelars lux. Det finns dock en begränsning, det går inte att gå direkt från dagsljus till månljus, synsinnet behöver tid att ställa om. Det går snabbare från mörker till ljus än tvärt om. Hur synsinnet är inställt brukar kallas adaptionsnivå, i beräkningar används ofta medelluminans som faktor för adaptionsnivån.

Under 2013 gjorde Trafikverket med hjälp av KTH tester på hur fort det gick för synsinnet att ställa om från dagsljus på 6 000 cd/m2 till innerbelysning i en tunnel på 2 cd/m2. Resultatet visade att omställningstiden varierade individuellt från 1 till 12 sekunder, tiden ökade också med åldern.

Syftet med testen var att verifiera hur infartsbelysning till tunnlar planeras och byggs. Infartsbelysningen till tunneln är till för att man ska kunna överblicka sin stoppsträcka in i tunneln under den tid synsinnet ställer om. När synsinnet är inställt på dagsljus uppfattas tunneln innanför mynningen som helt svart om det inte finns belysning som hjälper till. Infartsbelysningen behöver vara mer än 5–10% av den ljusnivå som ögat är anpassat till utanför tunneln för att motverka den här effekten. När synsinnet sen ställer om mot den lägre ljusnivån inne i tunneln ändras också tröskeln för vad som uppfattas som helt svart och infartsbelysningen kan trappas ner ju längre in man kommer.

Förutom ljusstyrkan och relationen till omgivningsljuset och kontrast påverkar även avståndet och vinkeln risken för bländning

Vi uppfattar kontraster

Hur synligt något är mot omgivningen brukar beskrivas som vilken kontrast ett föremål har mot bakgrunden. Synsinnet klarar av att uppfatta ett visst spann av kontraster. Blir skillnaden för liten flyter föremålet ihop med bakgrunden. Beroende på vilken ljusnivå synsinnet är inställt på ändras också behovet av ljus för att uppfatta kontrastskillnad mellan föremål och bakgrund. Ett föremål med luminansen 1 cd/m2 får mot 2 cd/m2 i bakgrundsluminans en skillnad på 50% (1:2) men samma 1 cd/m2 mellan bakgrund och föremål vid 10 cd/m2 bakgrundsluminans ger bara 10% skillnad (9:10). Ju mindre procentuell skillnad desto svårare är det att uppfatta föremålet mot bakgrunden.

Det är i det här sammanhanget man ska förstå bländning i vägbelysningen. Det behöver alltså inte vara en belysningsarmatur som skapar bländningen, den kan också komma från skärmar, belysta eller lysande skyltar samt starkt belysta ytor intill vägen, allt som lurar synsinnet att ställa in sig på en högre ljusnivå.

Vinkeln spelar roll

Förutom styrkan på det som bländar i relation till omgivningsljus och kontrastskillnad mellan objekt mot bakgrund, spelar också avståndet mellan det bländande och det man vill se roll. Ju närmare synobjektet, desto mer bländning. Värst är det om en ljusstark bländkälla ligger mellan eller precis bredvid dig och det du vill se, precis som med pannlampan i inlednings­exemplet. Ju mer perifert bländkällan ligger desto mindre spelar den roll.

”En bländande armatur på 3,5-metersstolpar påverkar mer än om den sitter på tio meters höjd”

Det här gör att risken för bländning från gatu- och parkarmaturer ökar ju lägre stolpen är. En bländande armatur på 3,5-metersstolpar påverkar mer än om den sitter på tio meters höjd och är längre ifrån till exempel ansiktet på den mötande som du vill bedöma avsikten på. Det gör att man behöver tänka till mer kring bländning och armaturers ljusfördelning i situationer med låg ljuspunktshöjd. Det blir väldigt tydligt med räckes- eller låghöjdsbelysning när man inte tagit hänsyn till att vägen svänger eller ändrar nivå.

I bländningsberäkningar för vägbelysning (TI) finns en reduceringsfaktor för vinkeln mellan bländkällan och blickriktningen. Beräkningsmodellen är dock kopplad till vägbelysningsberäkningen och den förenklade geometri som är avsedd för vägbelysningsarmaturer på stolpar. Att använda TI-beräkningen till andra former av anläggningar kan ge svårtolkade resultat.

Ett dynamiskt system

Det är lätt att fastna i att tänka sig vägbelysningen som en statisk situation, framför allt eftersom beräkningen sker mot en fast och förenklad geometri. Men även om armaturer och stolpar är statiska skapas ett dynamiskt system när människor rör sig igenom ­anläggningen.

2005 gjorde Trafikkontoret i Stockholms stad en – för den tiden – stor utvärdering av LED-armaturer. Tio olika modeller köptes in för utvärdering. Tre armaturer i rad av vardera modellen monterades längs en 1 kilometer lång parkväg i Akalla. Ett flertal olika grupper bjöds in att promenera sträckan och intrycken samlades in.

Mätningar visade att armaturerna klarade av att ge en relativt bra ljusnivå på parkvägen, ofta med ovanligt jämn fördelning av ljuset mellan stolparna. Men alla som besökte anläggningen var överens om en sak: att de flesta LED-armaturerna var fruktansvärt bländande. Från håll var de bra avskärmade, det gick knappt att se att de lös, men när man gick där och kom närmare stolpen var det i ett visst läge som att någon sparkade till en i ögat med ljus.

Orsaken? Avståndsoptimering.

Armaturens optik var gjord för att stolparna skulle kunna sättas på så långa stolpavstånd som möjligt. Istället för att ha en någorlunda jämn nedåtriktad fördelning låg i princip allt ljus mellan 60 till 75 grader från vertikalen, med maximum strax över 70 grader. Fram till tio meter från stolpen var armaturen i princip helt avskärmad, två till tre steg senare längs parkvägen klev man in i armaturens maximala ljusstyrka. Effekten blev precis som att titta rakt in i en smalstrålande strålkastare eller kraftig pannlampa i en mörk skog.

Värst är det när bländkällan ligger nära det du vill se.

Bländningsberäkning för vägbelysning

”Det finns flera standardiserade metoder för att kravställa bländningen i en anläggning men det gäller att ha koll på vad de är avsedda för och vilka begränsningar som finns.”

Det finns flera standardiserade metoder för att kravställa bländningen i en anläggning men det gäller att ha koll på vad de är avsedda för och vilka begränsningar som finns. Metoderna för vägbelysning utgår från standardserien SS-EN13201. I Trafikverkets VGU finns lämpliga kravnivåer, men själva beräkningsmetoden finns att hämta i standarden. Dagens ljusberäkningsprogram för vägbelysning baserar sig på standarden och ljusberäkningen plockar fram det mesta man behöver av information relaterat till bländning.

Threshold increment (fTI) översätts till tröskelvärdesökning på svenska. Det kan förenklat sägas vara ett mått på hur mycket bländningen från vägbelysningsarmaturerna minskar ett objekts kontrast mot vägytan. Metoden beräknar en summerad luminans för alla armaturer i synfältet som sen sätts i relation till vägytans medelluminans och betraktarens ålder. Beräkningen är specifik för vägbelysningssituationer och har en rad förenklingar och begränsningar. Om man beräknar en M-klass i belysningsberäkningsprogrammet kommer man också att få ut ett värde för TI. Vissa program ger också TI vid C-klass, men där måste man hålla koll på att beräkningen bygger på blickriktningar och observatörspositioner i M-klassen som kanske inte är relevant för situationen man beräknar. TI-beräkningen förutsätter att man också uppfyller krav på ljusnivå och jämnhet för vägen.

Luminous intensity class (G*-klass) översätts till avskärmningsklass i VGU 2022. I VGU 2024 kommer namnet ändras till ljusstyrkeklass som stämmer bättre överens med belysningsberäkningsprogrammen och den engelska benämningen. Metoden utgår från armaturens ljusfördelning och sätter maxvärden på hur mycket ljus i cd/klm som får stråla ut från armaturen över vinklarna 70, 80 och 90 grader från vertikalen, ju högre siffra i klassningen desto mindre ljus i de sektorerna. Benämningen går från G*1 till G*6. Något att hålla koll på är att klasserna bygger på värdena i armaturens ljusfördelningskurva (cd/klm), inte på faktiskt mängd ljus ut ur armaturen i den riktningen (cd). En G*6-armatur kan ge mer bländning än en G*1-armatur beroende på placering, omgivningsljus och faktiskt ljusflöde ut ur armaturerna. Klassen kan också påverka stolpavstånden, ju mer avskärmad, desto kortare avstånd får man ut. Det är något att tänka på så att kravet inte blir omöjligt att uppfylla eller extremt begränsande om man ska byta armaturer i en befintlig anläggning med lite längre stolpavstånd.

Glare index class (D-klass) översätts som bländningsklass baserat på bländtalsindex i VGU. Trots namnet är det här den sämsta metoden att bestämma bländningen i en anläggning, framför allt med dagens teknik och sätt att bygga. Beräkningen kommer från en tid då park­armaturer bestod av opala glober eller hinkar. Tänk stora lysande vita ytor. Metoden utgår från armaturens maximala ljusstyrka vid 85 grader från vertikalen i relation till armaturens lysande yta i den ljusriktningen, tillsammans ger de ett bländtalsindex. Ju större lysande yta och ju mindre ljusstyrka desto lägre bländtalsindex. Klasserna går från D0-D6, ju högre siffra desto lägre bländtal. Den här metoden är i det närmaste irrelevant för att jämföra armaturer med dagens teknik och sätt att bygga belysning, i VGU 2024 kommer metoden plockas bort men den finns såklart fortfarande beskriven i Europastandarden.

Bländningsberäkning för övriga utomhusytor

En annan bra standard att använda för utomhusbelysning är SS-EN12464 del 2, som handlar om belysning för arbetsplatsen utomhus. I standarden finns förutom en mer universell bländningsberäkningsmetod också tabeller för begränsning av störande ljus från anläggningar (obtrusive light).

Glare rating (GRL) översätts som bländtal i VGU. Metoden baseras på samma grundförutsättning som TI, luminansen från samtliga armaturer i synfältet viktas beroende på vinkel mot betraktelseriktningen, summeras och jämförs med bakgrundsluminansen på ytan man betraktar. Metoden skiljer sig från TI (som ger en procentsats) i att den redovisas som ett värde i en skala, ju högre värde ju mer bländning. Många utomhusytor har ett gränsvärde mellan 45 och 55 beroende på aktivitet. Metoden är också beräkningsintensiv då den räknar fram åtta värden på GRL per mätpunkt, det är inte något större problem med dagens beräkningsprogram men desto jobbigare att handräkna. Metoden är lämplig att använda i situationer där det inte finns någon fast bestämd betraktelseriktning utan personer rör sig fritt på ytan. Sen är själva skalan tyvärr svår att förstå och relatera till för att jämföra vad som är en bra eller dålig anläggning.

Obtrusive light översätts som störande ljus eller ljusföroreningar på svenska. Standarden har en tabell med gränsvärden för maximalt tillåtet ljus från ljusinstallationer utomhus. Den här tabellen är särskilt bra för kommuner att använda i olika bygglovsärenden eller klagomål på belysning om man inte har några egna riktlinjer att luta sig mot.

I tabellen finns värden på vilken belysningsstyrka anläggningen maximalt får ge på fastigheter. Den går att använda om någon klagar på att en armatur lyser in i huset och stör vid frukostbordet. Åk ut på plats, fram med luxmätaren och mät vid fönstret vad den vertikala belysningsstyrkan blir från belysningsanläggningen. Värdet på luxmätaren går direkt att jämföra med tabellen i Europastandarden och ni har något att relatera till i diskussionen. På samma sätt finns maxvärden på luminans från belysta eller lysande fasader och skyltar som kan användas i relation till bygglov eller diskussioner om störande ljus för omgivningen.

Tabellen är uppdelad efter Environmental zone (E1 till E4) vilket närmast kan översättas till nivå av omgivningsljus på svenska. Direktöversättningen miljözoner kan lätt misstolkas, syftet är inte att ställa miljökrav, utan att beskriva vilket omgivningsljus som finns. Ju högre siffra desto mer ljus från omgivningen, E1 motsvarar områden som är obebyggda och normalt mörka. E4 är som i shoppingdistriktet mitt i en storstad, fullt med skyltfönster och starkt belysta ytor.

Tabellen är också uppdelad i pre och post curfew, vilket direkt översatt till svenska betyder före eller efter utegångsförbud. Tanken är att man efter en viss tid på kvällen ändrar så att belysningsanläggningen lyser mindre för att minska störningen på omgivningen. I Sverige idag finns inte några centrala bestämmelser om utegångsförbud eller tidpunkter för utomhusbelysning, men av tradition har olika kommuner ändå haft tidpunkter för nattsänkning eller nattsläckning av anläggningarna. Främst för att spara pengar. I kommande VGU 2024 införs tider för när belysningsanläggningarna ska vara släckta eller dämpade till en lägre nivå, vilket kan användas som referens för pre eller post curfew om man inte har en egen inom kommunen.

Stolpens höjd och ljuskäglans vinkel är viktiga aspekter att ta hänsyn till.

Publicerad den 26 september 2024

Ur Ljuskultur Nummer 3, 2024