Półprzewodnikowe źródła światła oraz Internet rzeczy pozwalają na oświetlanie pomieszczeń światłem dziennym
Światło dzienne ma kluczowe znaczenie dla ludzkiego zdrowia, samopoczucia i produktywności. Tymczasem trzy czwarte populacji Europejczyków żyje dzisiaj w miastach, gdzie na skutek szybko zachodzących procesów urbanizacji i rosnącej gęstości zaludnienia buduje się wielopiętrowe budynki, które ograniczają dostęp do światła dziennego. Członkowie finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu ELLIOT postanowili zająć się tym problemem i opracowali ekosystem połączonych ze sobą i ustandaryzowanych, spektralnie regulowanych urządzeń oświetleniowych, pozwalających na oddawanie światła zbliżonego do naturalnego światła dziennego, uwzględniając także jego zmiany w ciągu dnia. „Jest to pierwsza opłacalna technologia, dzięki której jesteśmy w stanie naśladować dowolne widmo, łącznie z perfekcyjną imitacją światła słonecznego w pomieszczeniach i przestrzeniach o ograniczonym dostępie światła dziennego”, opowiada dr Josep Carreras, koordynator projektu oraz założyciel i dyrektor ds. technologii firmy Ledmotive Technologies.
Opracowanie źródła LED
Badacze wykorzystali niezależnie kontrolowane, wąskopasmowe diody elektroluminescencyjne (LED) jako podstawę do zbudowania źródła światła – LED-owego odpowiednika konwencjonalnej lampy, pozwalającej na uzyskanie dowolnego rodzaju światła. Technologia ta rejestruje, przetwarza i odtwarza dowolne widmo światła w czasie rzeczywistym, niezależnie od tego, czy światło to jest naturalne, sztuczne czy dostosowane do konkretnego celu. Istnieje również możliwość zaprogramowania źródła światła w taki sposób, by wywierało pozytywny wpływ na zdrowie i produktywność w różnych sytuacjach. „Dzięki naszym wielokanałowym źródłom LED możliwe jest imitowanie dowolnego widma światła (np. światła słonecznego), podczas gdy inne technologie wykorzystujące diody czerwone, niebieskie i zielone pokrywają zaledwie część widma”, tłumaczy Carreras. „To sprzyja synchronizacji z ludzkim naturalnym rytmem dobowym, poprawiając czujność, wydajność i nastrój, a także wspomagając radzenie sobie z reakcjami organizmu na zmiany pór roku”. Z tego powodu badacze zaprojektowali i skonstruowali siedmiokanałowy, moduł LED wytwarzający światło o różnej długości fali, który obejmuje widzialny zakres bez luk w rozkładzie widmowym energii, zapewniając dokładność spektralną na niespotykanym dotąd poziomie oraz sześciokrotne obniżenie kosztów w porównaniu do wcześniejszych prototypów. Opracowali również przyjazną dla użytkownika platformę IoT, która nie tylko kontroluje widmo światła, ale pełni także funkcję strony społecznościowej, dostarczającej narzędzia projektantom oświetlenia i innym użytkownikom końcowym.
Szeroki zakres zastosowań
System oświetlenia został przetestowany w różnych scenariuszach, w tym w badaniu pilotażowym przeprowadzonym w biurach firmy ARUP Consulting Engineers w Londynie. Za pomocą spektroradiometru co sekundę mierzono światło dzienne na zewnątrz. Urządzenie mierzyło zarówno częstotliwość, jak i amplitudę światła emitowanego ze źródła światła i imitowało je we wnętrzu budynku w czasie rzeczywistym. Umieszczony na dachu budynku spektrometr IoT mierzył światło na zewnątrz i przekazywał dane do systemu oświetleniowego Ledmotive za pośrednictwem chmury, wpływając bezpośrednio na oświetlenie wewnątrz budynku. Jak twierdzi Carreras: „subtelne zmiany widma na zewnątrz przekładały się na subtelne i płynne zmiany widma wewnątrz budynku dzięki instalacji biurowej uważanej za pierwszą tego typu na świecie, w ramach której strumień światła dziennego, którego parametry są ustalane na podstawie pomiarów wykonanych przy pomocy spektrometru, jest doprowadzany do wnętrza budynku”. Z tego też powodu projekt ELLIOT toruje drogę dla nowej ery oświetlenia cyfrowego, umożliwiając pełne dostosowanie widma nawet przez użytkowników nie będących ekspertami z myślą o szerokim zakresie zastosowań rynkowych, takich jak oświetlenie antropocentryczne dla poprawy zdrowia i produktywności oraz oświetlenie sadów, sklepów czy muzeów. „Spodziewamy się, że projekt będzie miał istotny wpływ na przemysł oświetleniowy, dzięki opracowaniu technologii imitacji prawdziwego światła dziennego”, podsumowuje Carreras.
Słowa kluczowe
ELLIOT, oświetlenie, światło dzienne, widmo, Internet rzeczy (IoT), źródło światła, spektrometr, spektroradiometr
