LED- revolutionen – en introduktion i ledbelysningens baksida

LED-produkter har efter glödlampans frånfälle blivit det i stort sett enda alternativet när man ska välja belysning. Med attribut som energieffektiv, miljövänlig och klimateffektiv har LED-belysning intagit en ledande roll i våra bostäder och samhälle. Framtiden kommer att erbjuda digitaliserade belysningsalternativ, integrerade med andra produkter och system.
Som normalkonsument har man dock bristfällig information om baksidorna.
För att förstå problematiken om negativa effekter är det bra att känna till några grundläggande begrepp


Antenneffekt
Närfält och fjärrfält
Svävning
Blått ljus
Reaktiv effekt


Antenneffekt
Enkelt beskrivet är antenneffekt när en elektrisk störning letar sej ut på elnätet, och där använder nätets koppar, och jordade föremål, som antenn för att avge störningen till omgivningen fritt genom luften.
I LED-baserade ljuskällor, avsedda att kopplas in i elnätet, finns en liten elektronisk krets som har till uppgift att bearbeta nätspänningens 230 volt till en spänning som kan driva den eller de ljusdioder som ger ljuset, vanligen ca 3 volt likspänning.
En sådan krets arbetar på höga frekvenser som producerar sk högfrekventa störningar, och brukar då benämnas olinjär eller switchad. Denna typ av högfrekventa störningar– eller strålning - låter sej inte lätt dämpas, de tränger igenom byggnadsdelar och är biologiskt påfrestande för människor, djur och växter.
LED-armaturerna är ofta kopplade på switchade dimmersystem som i tillägg utökar mängden högfrekventa störningar.

Störningarna benämns även smutsig el

Elsystemet i våra bostäder kommer alltså att fungera som en transportkanal, eller antenn. Genom sammankoppling mellan LED-utrustning och elnät kommer störningar att kunna vandra ut på elnätet och strålas ut i hela bostaden. Antenneffekten omfattar inte bara den egna bostaden utan kan även ta sej in hos närboende och grannar genom det galvaniskt sammankopplade elnätet.
Kraften i de utstrålade störningarna bli proportionell mot antalet LED-armaturer, effekten, samt vilken typ dimmersystem som tillämpas.


Närfält och fjärrfält

Strålning från LED-belysning kan delas in i två kategorier
1 Högfrekventa magnetfält som tränger igenom såväl byggnadsdelar som biologisk vävnad, de penetrerar exempelvis kroppen in i minsta cellstruktur.
2 Högfrekventa elektriska fält ger mer ytlig påverkan.

Närfält
I ett närfält befinner man sej intill en strålkälla och påverkas av både elektriska och magnetiska högfrekventa fält. Vanliga källor till strålning i närfältet är främst LED-belysning i bostäder och utomhus, men även fjärravlästa elmätare, solanläggningar, lågenergilampor, drivelektronik i värmepannor, hemelektronik, routers, vitvaror, tangentbord, bildskärmar, mobiltelefoners drivelektronik, induktionshällar, radioamatörer.
Kort sagt, elektriska produkter i vår närhet som innehåller ett kretskort har potential att avge både magnetiska och elektriska störningar.

Fjärrfält
En tumregel är att högfrekventa elektriska och magnetiska fält flyter samman efter ca 10 våglängder och bildar elektromagnetiska fält (EMF), då kan de betraktas som ett elektriskt fält där den magnetiska energin dämpats.
Exempel på strålkällor i fjärrfält är mobiltelefonins basstationer, FM/TV-sändare, militära sändare och satelliter.

Exempel
En tetramobil som arbetar på 390 Mhz, vågländen är då 76 cm. De magnetiska och elektriska fälten flyter samman i en elektromagnetisk våg efter ca 7-8 meter. När man då bär den intill kroppen blir man alltså penetrerad av både elektriska och magnetiska fält innan de hunnit övergå till en elektromagnetisk våg, sen tillkommer störningar som drivelektroniken i mobilen alstrar.
En annan sak är radioamatörer som ofta sänder på låga frekvenser för att uppnå bra räckvidd. Exempelvis tillåter PTS sändareffekter på upp till 200 W på 50 Mhz-bandet. Säkerhetsavståndet för att undkomma magnetfälten blir upp till 70 meter och radioamatörer kan således påverka ett helt bostadsområde.
Sänder dom på 1,8 Mhz blir den magnetiska påverkan upp till 2 km.
Vid 50 Hz är våglängden 625 mil, så för el och magnetfält som skapas i elsystemets 50 Hz är uttrycket fjärrfält inte tillämpbart. Här hamnar spisar (ej induktionshällar), potentialutjämningar, cirkulationspumpar, elpatroner, anslutningsrör till värmepannor, oskärmade elkablar, elcentraler, högspänningsledningar.
LED-lampan arbetar på ca 40 000 Hz vilket ger en våglängd på ca 7,5 kilometer, den hamnar alltså i avdelningen närfält, som ger både magnetisk och elektrisk bestrålning.

Räckvidd
Högfrekventa magnetfält som kommer direkt från en LED-lampa avtar med kvadraten på avståndet. Det betyder att ca 4-6 meter från lampan är magnetfälten så låga att de inte går att mäta. I en bostad är det dock vanligt att man har LED nära kroppen.
När det gäller antenneffekt kan elektriska störningar från LED vandra 100-tals meter i elnätet

Svävning
Uttrycket svävning kommer från ljudbranschen och avser två ungefär lika starka toner som ligger nära varandra i frekvens. Ljudet uppfattas som en enda ton som regelbundet ökar och minskar i styrka. Det är denna styrkevariation som kallas svävning. Ju mindre frekvensskillnad mellan tonerna, desto långsammare blir svävningen.
LED-belysning installeras ofta i flertal, vilket innebär att antalet svävande frekvenser ökar. Detta utgör grund för icke önskvärda frekvenser i våra bostäder. Svävning är även vanligt i varuhus och allmänna utrymmen med led/lågenergilampor, T5 armaturer etc.

Exempel
Två ledarmaturer sitter med några meters mellanrum, enligt specifikation oscillerar (svänger) de på 40 000 Hz. I verkligheten kommer de inte att hålla exakt den frekvensen utan det blir skillnader på grund av att elektroniska komponenter har en viss tolerans.
Anta att den ena ledarmaturen oscillerar på 49 995 Hz och den andra på 50 005 Hz, då kommer en tredje frekvens på 40 005 – 39 995 = 10 Hz att skapas.
Elektroniskt skapade låga frekvenser är förrädiska då hjärnan använder sådana för kommunikation med nervsystemet, alltså en obehörig typ fjärrstyrning av nervbanorna som på intet sätt främjar hälsan.
Sen tillkommer avstånd kontra styrka på magnetfält, ju närmare ljuskällan man är desto kraftigare blir den magnetiska komponenten.
Att gå in i en modern butik med 100-tals olinjära belysningsarmaturer innebär exponering för mängder svävande frekvenser.

Två glödlampor som arbetar med 50 Hz nätspänning oscillerar i takt och skapar inga problem med svävning.

Blått ljus
LED-produkter är utformade för att göra våra liv enklare och bättre men innehåller samtidigt en högre andel blått ljus än traditionella glödlampor.
Vitt LED-ljus är i grunden blått som maskerats med olika typer fosfor för att efterlikna det vita ljuset. Varmvitt ljus är blått ljus maskerat med gul eller orange fosfor.
Skillnaderna i ljusets spektrala sammansättning innebär att vi nu utsätts för avsevärt mycket mer blått ljus än tidigare, något vi inte är designade för.
Forskare har kommit fram till en del intressanta resultat.
LED-ljus, inklusive det från skärmar och surfplattor, dämpar melatoninproduktionen och orsakar sömnstörningar, vilket får konsekvenser speciellt för barn.
Regelbunden exponering, särskilt efter solnedgången, kan orsaka omställning av kroppens inbyggda biologiska klocka och strukturera om sömnmönstret. Detta kan få långtgående konsekvenser i privatlivet och på jobbet i form av kronisk trötthet och utmattning av binjurarna.

Vid studier på exponering för vanliga glödlampor (230 volt halogen) finns inga av dessa problem rapporterade.

Reaktiv effekt
En fördel med LED-produkter är att de förbrukar mindre energi än glödlampan. Det stämmer, och används med all rätt som argument till konsumenterna, elräkningen blir lägre.
Men det finns en hake.
Led-lampan är en olinjär switchad belastning, vilket innebär att den orsakar en så kallad fasförskjutning vid normaldrift. Fasförskjutning betyder att spänning och ström inte kommer i fas utan kommer att förskjutas relativt till varandra.
Detta skapar magnetfält som nämnts tidigare, men kommer även att belasta elnätet med reaktiv effekt som vi inte betalar för, men som nätägarna måste producera. Det är således bara en tidsfråga innan elbolagen kan komma att höja elpriserna för att kompensera ökad förbrukning av reaktiv effekt.

Sammanfattning
Det är en bra ide att försöka komplettera bostadens belysning med dekorationslampor där man använder glödlampor. Vissa typer glödlampor finns att få tag på, exempelvis ugnslampor som med fördel kan användas som kvällsbelysning. Man kan då hålla delar av LED-belysningen släckt. Finns det drivdon som matas med en fas kommer störningar att alstras dygnet runt, då är enda sättet att bryta säkring i elcentralen.

Bänkarmaturer i LED och T5 utförande kan byggas om till glödljus.

Till början

gem
Rencke El och Mätteknik, Hyacintgatan 2, 653 45 Karlstad. Tel 070-453 01 01
Organisationsnummer: SE610921711401                    Innehar F-skatt