More than Light – Lisäarvoa valosta

More than Light – Lisäarvoa valosta
Aika: 7.5.2013 klo: 9-13
Paikka: Micronova, Tietotie 3, Espoo
Ilmoittautuminen 30.4. mennessä. Mukaan mahtuu 70 ensiksi ilmoittautunutta. Seminaari on maksuton.
Lisätietoja: Eveliina Juntunen, VTT, eveliina.juntunen@vtt.fi; Eino Tetri, Aalto-yliopisto, eino.tetri@aalto.fi
Ohjelma
9:00 Seminaarin avaus , Liisa Halonen, Aalto Yliopisto
9:05 AthLEDics – käyttäjälähtöinen energiatehokas LED valaistus, Eveliina Juntunen, VTT & Eino Tetri, Aalto Yliopisto
9:30 Valaistus ja ympäristön elvyttävyys, Heli Nikunen, Aalto Yliopisto
9:50 Lighting connected! - Älykkyys tulevaisuuden valaistusratkaisuissa, Vesa Pentikäinen, VTT.
10:10 Uutta valoa –Tekesin terveiset alalle, Angelica Roschier, Tekes
10:30 – 12:00 tauko, näyttelyyn tutustuminen
12:00 Paneelikeskustelu – lisäarvoa valosta, puheenjohtaja Juhani Sandström, Hki, rakennusvirasto
- Heli Nikunen, Aalto yliopisto
- Vesa Pentikäinen, VTT
- Annukka Larsen, Jyväskylän kaupunki
- Olli Markkanen, Helsingin energia
- Henrika Pihlajaniemi, Arkkitehdit m3 Oy / Oulun yliopisto
13:00 tilaisuus päättyy
Käyttäjälähtöinen ledivalaistus
AthLEDics
•
AthLEDics-hankkeessa suunnitellaan, toteutetaan ja testataan ledivalaistusta
yrityslähtöisten pilottien avulla. Projektissa selvitetään käyttäjien tarpeita ja
demoasennuksilla tutkitaan, miten käyttäjät kokevat ledivalaistuksen. Ledit
tulevat olemaan markkinoiden energiatehokkain valonlähde jo aivan
lähivuosina, mutta niiden lopullinen läpilyönti ja sen kautta saavutettavat
energiansäästöt ja valaistuksen ympäristökuormituksen väheneminen ovat
riippuvaisia siitä, miten hyvin valaisimet vastaavat käyttäjien tarpeisiin.
•
Projektin tutkimusosapuolet ovat: Aalto-yliopiston Sähkötekniikan korkeakoulu,
VTT Optiset laitteet ja mittausratkaisut sekä Aalto-yliopiston Taiteiden ja
suunnittelun korkeakoulu
AthLEDics patnerit
Aalto-yliopisto
VTT
Tekes
Helvar Oy Ab
Helsingin kaupungin
rakennusvirasto
Jyväskylän kaupunki
Alppilux Oy
Ensto Finalnd Oy
Oy MTG-Meltron Ltd
Senaatti-kiinteistöt
YIT Kiinteistötekniikka Oy
Enerpoint Oy
Hella Lighting Finland Oy
Herrmans Oy Ab
Lumichip Oy
Oplatek Oy
Oy Sabik Ab
Valopaa Oy
TERVETULOA!
More than Light – Lisäarvoa valosta
7.5.2013
AthLEDics –
Käyttäjän tarpeisiin vastaava energiatehokas ledivalaistus
More than Light – Lisäarvoa valosta
7.5.2013
http://lightinglab.fi/athledics/
AthLEDicsKäyttäjän tarpeisiin vastaava energiatehokas ledivalaistus
Tavoite
Projektin tavoitteena oli kehittää
käyttäjän tarpeisiin vastaava
energiatehokas ledivalaistus.
Projektissa kerättiin käyttäjäpalautetta
ledivalaistuksesta erilaisissa
käyttökohteissa ja palautteen
perusteella suunniteltiin ja toteutettiin
uutta teknologiaa hyödyntäviä
ledivalaisimia sisä- ja ulkokäyttöön.
http://lightinglab.fi/athledics
Lediteknologian avulla valaistuksen
laatua, säädettävyyttä ja
energiatehokkuutta voidaan parantaa
sisä- ja ulkovalaistuksessa
AthLEDics Käyttäjän tarpeisiin vastaava energiatehokas ledivalaistus
Tarve
•
Ledien käytön yleistymistä valaistuksessa rajoittaa
valaisimen kalliin ostohinnan lisäksi käyttäjien
negatiiviset kokemukset ledivalosta. Tällaisia
ongelmia ovat esim. häikäisy ja valon väri.
Ratkaisu
•
Projekti kehittää ledivalaistusta tavoitteenaan
energiatehokas ja laadukas ledivalaistus, joka vastaa
käyttäjien tarpeisiin ja jonka käyttäjät hyväksyvät.
Hyödyt
•
Lediteknologian avulla valaistuksen laatua,
säädettävyyttä ja energiatehokkuutta voidaan
parantaa sisä- ja ulkovalaistuksessa.
Hyötyjät
•
Projektin osapuolet voivat hyödyntää tietoa
kehitettäessä lediteknologiaan perustuvia valaisimia
ja niiden osia, ohjausjärjestelmiä ja
valaistusasennuksia.
•
Ympäristösyistä energian kulutuksen vähentäminen
hyödynnetään yhteiskunnallisesti.
AthLEDics partnerit









Tekes
Aalto-yliopisto
VTT
Helvar Oy
Helsingin kaupunki,
Rakennusvirasto
Jyväskylän kaupunki
Alppilux
Ensto Finland Oy
MTG-Meltron Ltd









Senaatti-kiinteistöt
YIT
Enerpoint Oy
Hella Lighting Finland Oy
Herrmans Oy Ab
Lumichip Oy
Oplatek Oy
Oy Sabik Ab
Valopaa Oy
More than Light – Lisäarvoa
valosta
Ohjelma
9:00 Seminaarin avaus, Liisa Halonen, Aalto-yliopisto
9:05 AthLEDics – käyttäjälähtöinen energiatehokas LED
valaistus, Eveliina Juntunen, VTT & Eino Tetri, Aalto-yliopisto
9:30 Valaistus ja ympäristön elvyttävyys, Heli Nikunen, Aaltoyliopisto
9:50 Lighting connected! - Älykkyys tulevaisuuden
valaistusratkaisuissa, Vesa Pentikäinen, VTT.
10:10 Uutta valoa –Tekesin terveiset alalle, Angelica
Roschier, Tekes
10:30 – 12:00 tauko, näyttelyyn tutustuminen
More than Light – Lisäarvoa
valosta
12:00 Paneelikeskustelu – lisäarvoa valosta, puheenjohtaja
Juhani Sandström, Hki, rakennusvirasto
- Heli Nikunen, Aalto-yliopisto
- Vesa Pentikäinen, VTT
- Annukka Larsen, Jyväskylän kaupunki
- Olli Markkanen, Helsingin energia
- Henrika Pihlajaniemi, Arkkitehdit m3 Oy / Oulun
yliopisto
13:00 tilaisuus päättyy
AthLEDics
käyttäjälähtöinen energiatehokas
LED valaistus
Eveliina Juntunen VTT, Eino Tetri Aalto
Sisältö
1. Sisävalaistus
2. Ulkovalaistus
3. Tulevaisuuden näkymiä
AthLEDics sisävalaistus
Tutkimuksen päätavoitteet:
•
Selvittää käyttäjien kokemuksia
LED valaistuksesta toimisto
ympäristössä.
•
Ideoida ja kehittää uusia
valaistustapoja ja valaisimia.
Toimistorakennus, Savon voima, Kuopio
Valon määrä ja laatu
•
•
Kysely 4/2011, vastauksia 53 kpl
Valaistusvoimakkuus työskentelyalueella
oli 500-700 lx. Tämä oli vastaajien
mukaan riittävä valaistustaso.
•
Värintoisto koettiin hyväksi ja
esineiden värit näyttivät luonnollisilta.
Valaisimen värintoistoindeksi oli noin 75.
Valon väri
•
Valaisimien värilämpötila oli noin 4300 K. Tämä aiheutti ristiriitaisia tunteita. 60 %
mielestä valon väri on miellyttävä (vaihtoehdot 5, 6 ja 7) ja vastakkaista mieltä oli 28 %
vastaajista (vaihtoehdot 1, 2 ja 3).
Käyttäjät tottuvat valaistukseen
•
Kysely toistettiin 2 vuoden kuluttua (1/2013, vastauksia 42 kpl). Yleisesti kaikkiin
kysymyksiin vastattiin positiivisemmin.
Kysely
Kouluarvosana
Kiitettävä
4/2011
7,8
42 %
1/2013
8,3
60 %
AthLEDics ulkovalaistus
Tutkimuksen päätavoitteet:
•
Selvittää käyttäjien kokemuksia
katuvalaistuksesta, ja hyödyntää kerätty tieto
pilot-valaisimen suunnittelussa.
•
Energiatehokkuuden kasvattaminen
LED teknologiaa ja sensorointia
hyödyntävän älykkään ohjauksen avulla.
•
Valaistuksen ohjaus ja jatkuva
tiedonkeruu hyödyntäen langatonta
kommunikointia.
Malminkartanon ulkoilualue, Helsinki .
AthLEDics StreetLight
•
Toteutus (valovirta, väri, valokeila)
perustuen Malminkartanolta
kerättyyn tietoon.
• Valaisimeen integroitu sensoreita
•
•
(lux, PIR), joita hyödynnetään
valaistuksen aktiivisessa
ohjauksessa.
Sensori ja mittaustietoa kerätään
jatkuvasti tutkimusta varten.
Valaisimia hallinnoidaan etänä,
langattomasti nettipohjaisen
käyttöliittymän kautta.
Ohjaustavat:
• Normaali
(ei ohjausta)
• Vakiovalotaso
• Käyttäjämääriin
mukautuva
Kerätty data:
• Energian kulutus
• Valaistustaso
• Lämpötila
• Jalankulkijoiden
määrä
StreetLight suoritusarvot
Luminaire
Power
Power Lumin.
Color
factor
flux Efficacy temp.
W
CRI
lm
lm/W
K
Ra
LED1_4K
38,4
0,92
2951
76,8
4219
67,9
LED1_3K
38,5
0,92
2066
53,6
2961
84,3
LED2_4K
33,8
0,94
2653
78,5
3975
69
SP2K
66,4
0,93
3571
53,8
1879
22,7
MM3K
63,9
0,93
3770
59
3304
71,5
AthL
30,5
0,9
2936
96
4613
82,3
•
•
18 … 44 % parantunut energiatehokkuus (lm/W) verrattuna kaupalliseen teknologiaan
(2011).
Yli 50 % valon säätö ilman hyötysuhteen menettämistä.
Käyttäjämääriin mukautuminen
Valaistustaso nousee
normaalille tasolle
kun jalankulkija
havaittu.
P = average (5 days) 32 W
P = average (5 days) 19 W
Kun tiellä ei kulkijoita
valaistus
himmennetty
Standard use mode
Presence detection mode
20
21
22
23
(viive 5 min)
24
01
02
03
04
05
06
Time
40% pienempi sähköteho käyttäjämääriin mukauttamalla.
07
Vakiovalotaso: Lumen vaikutus
Lumisateen jälkeen
teho tipahtaa ~ 33 W
 18 W
Valotaso
4 lux
Power [W]
Light reflected from the road [lx]
Snowfall [mm/h]
20
22
24
02
04
06
08
10
12
14
16
18
20
22
24
02
04
06
08
Time
45% pienempi sähköteho lumen vaikutuksesta
Säädata (http://ilmatieteenlaitos.fi/avoin-data)
Vakiovalotaso: Luonnonvalon vaikutus
Tehonkulutus laskee
luonnonvalon
lisääntymisen
ansiosta.
Valotaso
4 lux
Power [W]
Light reflected from the road [lx]
04
04.30
Aurinko alkaa nousta
05
05.30
06
06.30
Time
62% pienempi sähköteho aamun sarastaessa (30 minuuttia)
Käyttäjäkysely
•
10/2011 vastauksia 46 kpl, Ei lunta
•
2/2013 vastauksia 23 kpl, Yhtenäinen
lumipeite
Valoa on riittävästi
10/2011
2/2013
Valon väri on miellyttävä
10/2011
2/2013
Valaistus ei häikäise
10/2011
2/2013
Piennar on riittävästi valaistu
10/2011
2/2013
Kouluarvosana
10/2011
2/2013
Vastaajia 23 kpl
10/2011
Valaisin
LED1_4K
LED1_3K
LED2_4K
MM3K
SP2K
10
2
3
Arvosana
4 Keskiarvo
1
1
7
2
4
7,2
7,5
7,7
8,0
7,3
2/2013
Arvosana
Valaisin
10
4 Keskiarvo
AthLEDics
3
0
8,2
LED1_4K
2
0
7,7
LED1_3K
LED2_4K
3
0
8,0
MM3K
3
0
8,0
SP2K
Uudenlaista dynamiikkaa
Idleply – A concept for the future of OLED lighting
http://moa.aalto.fi/2012/fi/maisterit/henrik-amberla/
AthLEDics DownLight – sähköisesti säädettävä
valokeila
Tulevaisuuden valaistus
Tulevaisuuden valaistus
Tulevaisuuden valaistus
Tulevaisuuden valaistus
Tulevaisuuden valaistus
Kiitos!
Restoration
Positive effect of visual contact on:
• Mood (Ulrich, 1979 and 1981)
• Physiological states (Parsons et al., 1998)
• Health (Ulrich, 1984)
• Recovery of Attentional Fatigue
(Berto, 2005; Hartig et al. 2003)
Psychophysiological stress recovery
theory and Attention restoration
theory
Nature – Urban
Valaistusyksikkö
Attention Restoration Theory
•
•
Long and intense concentration is
essential in modern society
Mental Fatigue (Kaplan & Kaplan, 1989)
• Irritation
• Difficulty in concentration
• Increased propensity of outbursts of
anger and violence (Kuo & Sullivan,
2001)
Valaistusyksikkö
Perceived restorativeness
•Perceived potential to be restored
• Fascination, Being Away, Extent,
Compatibility
•Scored with perceived
restorativeness scale, PRS
Valaistusyksikkö
What do Kaplan’s say about the restorative potential of
light?
Light as a source of fascination
Valaistusyksikkö
What do Kaplan’s say about the restorative potential of
light?
Light as a source of mystery
Valaistusyksikkö
What could be suggested?
Light connoting the presence of nature –
e.g. light reflected from the water or light
scattering through the leaves is restorative
Valaistusyksikkö
Fear of crime research – lighting and greenery
•Appletons prospect – refuge theory: to see without being seen (but
humans seem to have special relationship with light/fire)
•Greenery provides concealment and evokes fear
•Less fear is experienced in greener neighbourhoods
Valaistusyksikkö
Preference research in urban nightscapes and lighting
?
Focus has been in fear
Positive side needs attention
Valaistusyksikkö
Valaistusyksikkö
Light focuses attention
Appletons prospect – refuge theory: to see without
Valaistusyksikkö
Light focuses attention
Appletons prospect – refuge theory: to see without
Valaistusyksikkö
Light focuses attention
Valaistusyksikkö
Simulations evaluated with PRS
•
•
Valaistusyksikkö
Urban vs. Natural
Preference and
fear variables were
included
Results
4,5
Focus of light in
greenery increases
PRS and preference
and decreases fear
4
3,5
3
2,5
PRS
Pref.
2
Fear
1,5
1
0,5
0
Natural 1
Urban 1
Valaistusyksikkö
Natural 2
Urban 2
Natural 3
Urban 3
On site experiments
• Both quantitative
and qualitative
data
• Photometric data
served as a
reference
Valaistusyksikkö
On site experiments
PRS may be connected with the perception of
• Pleasant colour quality (warmness)
• Appropriate brightness (many ’too bright’ comments)
• Pleasant and safe lighting
NOTE CONTEXT: time of day, season, function
What is natural artificial light?
Valaistusyksikkö
On site experiments/ free descriptions
Descriptions
BRIGHT neg.
Pointless (2)
Unusual
Unnatural
Artificial
White (2)
Blue
Cold (3)
Pale
Harsh (3)
Glary
Grim
BRIGHT pos.
Good
Pleasant
Safe
DIM pos.
Calm
Cosy
Traditional
Soft (2)
Atmospheric
DIM neg.
Blurred
DARK
Unpleasant
Bleak
On site experiments/ free descriptions
Feeling of safety (unfamiliar areas)
(familiar areas)
1950’s neighbourhood
Functions
Park
Surroundings of service centre
Calming down
Kids to play
Bicycling
Daytime
TOO BRIGHT
Night time and dark season
BRIGHT
DIM
DARK
Brighness and colour in relation to function
?
?
?
?
?
Valaistusyksikkö
?
Valaistusyksikkö
Thank You!
Contact: heli@vhn.fi
Peer reviewed publications:
NIKUNEN, H. & KORPELA, K.M. (2009). Restorative Lighting Environments - Does the Focus of
Light Have an Effect on Restorative Experiences? Journal of Light and Visual Environment, 33,
37-45.
NIKUNEN, H. & KORPELA, K.M. (2012). The effect of scene contents and focus of light on
perceived restorativeness, fear, and preference in nightscapes. Journal of Environmental
Planning and Management, 55, 453-468.
NIKUNEN, H., PUOLAKKA, M., RANTAKALLIO, A., KORPELA, K. & HALONEN, L. Perceived
restorativeness and walkway lighting in near home environments. Accepted for publication in
Lighting Research and Technology.
NIKUNEN, H., PUOLAKKA, M., RANTAKALLIO, A., KORPELA, K. & HALONEN, L. Lighting
promoting safety and creating a sense of pleasantness in suburban environments after dark.
Accepted for publication in Journal of Lighting Engineering.
Valaistusyksikkö
Lighting connected
Athledics Research Seminar, Helsinki 7.5.2013
Vesa Pentikäinen, Team Leader
Dr. Janne Aikio, Principal Scientist
VTT Technical Research Centre of Finland
15/01/2014
2
15/01/2014
3
Smart Lighting enhancing people’s living and work
 More than light
• Guiding with light
• Connecting people and places
• Well-being with light
 Energy efficiency & comfort
• Automatisation
• Task based optimal lighting
• Energy saving solutions
15/01/2014
More Than Light
Well-being
with light
• Circadian rythm control,
• Refreshment and relaxation
• Health / Well-being
Guiding
with light
• Active lighting for orientation
• Intelligent control
Connecting
people and
places
• Lighting as a part of social media and
communication UI
• Transferring moods, feelings, and
indicating happenings
4
15/01/2014
Energy efficiency & comfort
Automatisation
• Tackle increased complexity:
• Easy Installation & Configuration
• Cost efficient maintenance
• Automatic usage
Task based
optimal lighting
• Comfort & energy efficiency via smart
scene setting
• Context / activity recognition
• Adaptive lighting solutions
Energy saving
solutions
• Energy efficiency & comfort via smart
scene setting
• Reliable presence / context detection
• Energy usage monitoring & control
5
15/01/2014
Presence detection with multiple sensors
 Energy autonomous sensor platform
 Sensor fusion test example: 1) One person in a meeting room
6
15/01/2014
7
Presence detection with multiple sensors
 Energy autonomous sensor platform
 Sensor fusion test example: 2) Several persons in a meeting room
15/01/2014
Context algorithms for mobile phones
8
15/01/2014
People flow & Activity sensing
 Activity / task / context sensing opens the road for enhanced
comfort & more energy savings
 Vision: adjust lighting precisely for the tasks
 First wave with depth sensors
 People position and flow
 Postures & gestures
 Second wave with sensor fusion
9
15/01/2014
3D Sensing in scene interpretation
 Opportunity: Low cost depth sensors are
quickly revolutionizing the computer vision field,
but much of the industry is still treating them as
novelties, or are having trouble making the leap
into 3D sensing from traditional 2D image
analysis.
 Aim: exploiting low cost depth sensors
(~100EUR commodity hardware) for
environment sensing and understanding
together with other sensor modalities. Practical
applications and smart/novel use of depth data.
1.
Software: methods and tools
2.
Algorithms for analyzing the
environment
3.
Prototypes and demonstrations
4.
from commodity hardware to
industrial applications
10
15/01/2014
11
People Tracker
 Depth sensor enables accurate monitoring of the environment
 3D view can extract reliably information, such as presence, location and
activities of people
 VTT has created people tracker and counter that can monitor and analyze
people flows and count people
Multiple sensors
Registered PCs (top
view)
Generated depth map
(top view)
Tracks
15/01/2014
Tracking & lighting
HUEDemo_v01_HD.mp4
12
15/01/2014
13
Freedom of Design
Any shape for light emitting surfaces, solar cells, touch
sensors, microfluidic channels etc. with printing
• Arbitrary shapes, any size, decorative design
• Flexible, thin and light-weight
• Various colours, transparency
• Scalability, customising
Organic Photovoltaic
for energy harvesting
Copyright VTT
Organic Light
Microfluidic channels
Emitting Diodes
in product package
15/01/2014
14
Vision of integrating solar cells with interior design features
as energy source in room/office environment
Copyright VTT
15/01/2014
15
Turn any surface to smart User Interface
Wallpapers, construction elements or furniture can
become User Interfaces
• Proximity sensing for wide-area user interfaces
• Hidden/visible UI elements for every surface - also
conformal
• Thin modular structure for quick installation and
configuration
• IoT compatibility – App and cloud connected
Capacitive sensors – Resistive sensors –
Transparency
touchless
Courtesy FP7 FLEXIBILITY
Copyright VTT
Force sensors –
robustness
15/01/2014
16
Flexible Signage and lighting
Indicators and backlighting elements to be integrated to
thin, flexible and conformal end products
• Interactive packaging and point-of-sale products
• Gaming and entertainment applications
• Interactive graphical products such as posters with
user interfaces
• Smart cards and smart labels
• Consumer electronics and interior design products
Flexible OLEDs
Copyright VTT
LED chips on flex
Hidden indicator lights
15/01/2014
17
New Product Concepts: Printable functionalities for truly
autonomous, intelligent lighting and signaling systems
Light-emitting autonomous road signs
• Flexible multifunctional road-signs or info panel
including light emitting alfa-numeric letters, batteries,
RF, PV cell, photodiode and CPUs
• Reduced installation and maintenance costs
• Increased power safety and energy autonomy
• Improved intelligence and communication
Road-sign vision
Courtesy Solari
Copyright VTT
LED chips on flex
Priam consortio
18
15/01/2014
New Product Concepts: Printable functionalities for truly
autonomous, intelligent lighting and signaling systems
Autonomous exterior systems:
Conformable lighting module for TAILLIGHT including
light, Solar cells and batteries
• Reduced plastic consumption and volume
• Increased power safety and energy autonomy
• Improved intelligence and communication by
integrated functionalities
• Safety during parking/driving
HMSL –High Mounted Stop Lamp
RCL –Rear Combination Lamp
Courtesy Fiat
Prototype of HMSL
LED chips on flex
on Rear Window (FIAT)
Copyright VTT
Priam consortio
15/01/2014
Conclusions
 Smart lighting analysed
 Energy efficiency & Comfort
 More than lighting
 Sensing & actuation




Sensing
Context interpretation
Smart scene setting
Adjustable lighting
 Sensor fusion: Reliable presence detection
 Depth sensors: Activity detection
 Printed intelligence: Design & Cost efficiency
Copyright VTT
19
15/01/2014
VTT creates business from technology
20