Basisprincipes van licht en verlichting (2)

IP09 Impuls 10

30-08-2007

12:08

Pagina 1

Katern voor scholing, her- en bijscholing

10 Een uitgave van Intech Elektro & ICT en OTIB september 2007

inHoud 1

Elektrotechniek

Basisprincipes van licht en verlichting (2)

Basisprincipes van licht

5

en verlichting (2)

Fotowedstrijd ‘Zo moet het niet’

6

In het eerste deel van de serie over licht en verlichting kwamen de aard van het licht en daarmee het ontstaan van kleuren aan de orde, in dit deel worden de verschillen bij de lichtbronnen toegelicht.

Overzicht cursussen

Gloeilampen Bij de op een na oudste soort elektrische verlichting, de gloeilamp (afbeelding 1), gaat elektrische stroom door een dunne, hoogohmige wolfraamdraad (of spiraal), waarbij de draad wordt verhit tot deze gloeit. Om de gloeidraad of het filament, dat de eigenlijke benaming is, te beschermen tegen oxidatie bevindt deze zich in een luchtledige glaskolf

Capsuline PRO silver 12 V/20 W

Clickline (mains voltage)

Masterline TC 45 W Linear line PRO small

De opkomst van de elektrische stroomvoorziening, meer dan een eeuw geleden, zorgde voor een revolutie in de kunstmatige verlichting. De elektrisch opgewekte verlichting loste vanaf dat moment de vlam af als belangrijkste kunstmatige lichtbron. Sindsdien zijn er bij elektrische verlichting veel innovaties. Toen de eerste gloeilampen tegen het eind van de 19e eeuw ontstonden, bedroeg het lichtrendement 1) precies 3 lm/W. Bij de huidige hoogvolt gloeilampen bedraagt het rendement ongeveer 14 lm/W. In de jaren dertig en veertig van de afgelopen eeuw steeg het lichtrendement met de gasontladings- en tl-lampen tot ongeveer 30 tot 35 lm/W. Dit betekende een forse stijging en tegenwoordig gelden tl-lampen met lichtrendementen tot 100 lm/W als de meest economische bronnen voor wit licht. Een van de laatste innovaties zijn lichtbronnen met lichtdioden (tabel 1).

Spotline R63

PAR 38 Economy

Masterline ES 12 V/45 W

1. Voorbeelden van gloei- en halogeenlampen.

of in een kolf met een zogenoemde inerte gasvulling (gewoonlijk een mix uit stikstof en argon). De verdamping van de wolfraamatomen van de gloeidraad zorgt ervoor dat na verloop van tijd de binnenkant van de kolf zwart wordt en maakt de gloeidraad steeds dunner tot deze op de zwakste plek breekt waarmee de levensduur van de lamp is beeindigd.

Gasontladingslampen

Bij gasontladingslampen gaat de elektrische stroom door een gas tussen de beide elektroden, die aan de uiteinden van een gesloten glazen buis zijn aangebracht. Door de botsingen van vrije elektronen en gasatomen worden de gasatomen aangestoten en op 1) Lichtrendement van een lichtbron een hoger energieniveau gebracht. Deze = aangestoten atomen vallen vervolgens weer totale lichtstroom van een lichtbron terug op hun natuurlijke energieniveau en (in lumen) ten opzichte van het- toege geven daarbij de overtollige energie af in de voerde elektrische vermogen (in watt) 10 1

IP09 Impuls 10

30-08-2007

12:08

Pagina 2

Basisprincipes van lichten verlichting (2)

lamptype

lichtstroom [lm]

lichtrendement [lm/W]

kleurtemperatuur [K]

kleurweergaveindex Ra

vermogen [W]

gloeilamp/halogeen

60...48400

5...27

2700...3200

100

5...2000

lagedruknatriumlamp

1800...32500

100...203

1700

-

18...180

hogedruknatriumlamp

1300...90000

50...130

2000, 2200, 2500

10...80

35...1000

hogedrukkwiklamp

1700...59000

35...60

3400, 4000, 4200

40...60

50...1000

tl

200...8000

60...105

2700, 3000, 4000, 60...95 6500

5...80

compact tl

200...12000

50...85

2700, 3000, 4000, 80 6500

5...165

metaalhalogeen

5300...220000

75...140

3000, 4000, 5600

65...95

70...2000

keramische metaalhalogeen

1500...32000

68...95

3000, 4200

95...80

20, 35, 70, 150, 250

led

10...170

tot 50

3000, 8000

tot 95

0,1...3

10 2

2400

1800

1200

600

0

400

500

600

700

golflengte (nm)

2. Spectrale samenstelling (boven) en voorbeelden van SOX-E 18 W

lagedruknatriumlampen (rechts).

SOX-E 36 W

SOX-E 35 W

lagedruknatri 200

150 hogedruknatri -

lm/w

vorm van straling. Daarbij worden de volgende klassen van lampen onderscheiden: • Lagedruknatriumlampen (afkorting SOX) stralen het grootste deel van hun energie, het karakteristieke gele natriumlicht, uit in het zichtbare gebied van het spectrum met golflengten van 589,0 nm en 598,6 nm (afbeelding 2). Hier wordt de zichtbare straling onmiddellijk door de ontlading van natrium opgewekt. Bij de ontsteking lijken natriumlampen eerst roodachtig. Dit wordt veroorzaakt door neon, dat ook een bestanddeel is van de gasvulling en dient om het ontladingsproces op gang te brengen. Deze lampen moeten voorzien zijn van een zeer efficiënte warmte-isolatie, omdat ze uit zichzelf maar weinig warmte produceren. Het lichtrendement is hoger dan bij alle andere lampklassen (afbeelding 3). • Hogedruknatriumlampen (afkorting SON) werken met een veel hogere gasdruk dan lagedruknatriumlampen, wat zorgt voor meer interatomaire wisselwerkingen en zo leidt tot een breder stralingsspectrum (afbeelding 4). Bij de white SON-lamp (SDWT) gaat het om een natriumlamp die onder zeer hoge druk werkt. De karakteristieke gele straling wordt volledig geabsorbeerd – het resultaat is een uitgesproken warmwit licht met een uitstekende weergave van rode, bruine en gele kleuraandelen. • Tl-lampen (TL-D, TL-5 enzovoorts): bij de hoofdzakelijk voor algemene verlichting ingezette tl- respectievelijk compact tllampen gaat het in principe om een gasontladingslamp voor kwikdamp onder lage druk (afbeelding 5). De binnenkant

spectrale prestatie (μW/5nm/lm)

Tabel 1. Kengetallen van enkele typische lichtbronnen

compact tl

tl 50

hogedrukkwik

3. Ontwikkeling van het gloeilamp

lichtrendement vanaf 1970.

o l-

alha

meta

100

halogeen

0 1940

1950

van de ontladingsbuis is met een mengsel van fluorescentiepoeder (ook fosforen genoemd) bekleed om de onzichtbare ultraviolette straling, die ontstaat door de ontlading van de kwikdamp, in licht om te zetten. Omdat er een rijke variatie aan

1960

1970

1980

1990

2000

fosforen is, zijn de lampen in een overeenkomstige keuze aan kwaliteitsklassen beschikbaar wat betreft lichtkleuren en kleurweergave. • Hogedrukkwiklampen (HPL(N)) die werken bij een druk van 200 kPa tot 1.500 kPa,

IP09 Impuls 10

30-08-2007

12:08

Pagina 3


Halogeengloeilamp

200 *SDW-T 100 W 150

100

50

0

400

500

600

700

golflengte (nm)

4. Spectrale samenstelling (boven) en voorbeelden van

SON 70 W

SON-T PLUS 250 W

SDW-TG 100 W (Mini WhiteSON)

400 PL-Q Pro 16 W/835 2P

*LTD840

PL-L 36 W/840 4P

100

PL-H 60 W/840/4P

PL-L 24 W/837 4P

200

PL-C 42 W/827/4P

300 PL-C 26 W/840/4P

400

500

600

700

golflengte (nm)

5. Spectrale samenstelling van een tl-lamp (boven) en voorbeelden van tl-lampen (midden) en compact tl-lampen (rechts).

‘TL’D ‘TL’D ‘TL’D ‘TL’D

Super/80 36 W/830 Super/80 36 W/840 /90 de Luxe 36 W/950 /90 de Luxe 36 W/965

‘TL’5 ‘TL’5 ‘TL’5 ‘TL’5

HE 35 W/827 HO 54 W/830 HO 24 W/940 HO 24 W/965

ECOTONE Ambiance 9 W

QL 85 W

0

ECOTONE Ambiance Pro 9 W


hogedruknatriumlampen (rechts).

PL E-T Professional 15 W



Bij het streven om de verdamping van de gloeidraad te elimineren en daarmee de levensduur van gloeilampen te verlengen zijn diverse methoden ontwikkeld waarvan de wolfraam-halogeenlamp tot nu toe een van de succesvolste is. De vulling van deze gloeilamp bevat een halogeen (broom) dat zich met wolfraamatomen verbindt die door de verhitte gloeispiraal worden verdampt. Omdat de glaskolf van een dergelijke lamp zich veel dichter bij de gloeispiraal bevindt, daalt de temperatuur van de vulling niet onder 250 °C en dat verhindert de condensatie van de verbinding. In plaats van zich op de binnenkant van de kolf af te zetten, beweegt de wolfraam-halogeenverbinding zich in een kringloop tot het wolfraam weer op de gloeispiraal neerslaat. Bij de gloeispiraal wordt de verbinding wegens de daar heersende temperatuur van 2.800 °C… 3.000 °C in haar bestanddelen verdeeld, de wolfraamatomen blijven op de gloeispiraal achter, de halogeenatomen worden in de gasvulling vrijgegeven en zo ontstaat een nieuwe halogeencyclus. In verband met het relatief geringe volume en de 200 sterkte van de kwartswand werken 150 halogeenlampen bij hoge druk, waardoor de verdamping van de 100 gloeispiraal nog verder wordt gereduceerd. Dit maakt bovendien 50 hogere temperaturen mogelijk, wat een 45 procent hoger lichtrende0 400 500 600 700 ment oplevert in vergelijking met golflengte (nm) gewone gloeilampen. Spectrale samenstelling

bevatten kwikdamp die in een kwartsontladingsbuis (ook ‘burner’ genoemd) is opgesloten (afbeelding 6). Er is vastgesteld dat bij deze druk hoofdzakelijk straling binnen het zichtbare gebied van het spectrum wordt opgewekt (in tegenstelling tot de kwiklamp voor lage druk die hoofdzakelijk onzichtbare ultraviolette straling opwekt). De ontladingsbuis, die een blauwachtig wit licht uitstraalt, bevindt zich in een buitenkolf van glas. De binnenkant van deze buitenkolf kan met een fluorescentiepoeder worden bekleed – dat dient hoofdzakelijk voor de opwekking van straling in het rode gebied. Op die manier kan de kleurweergave worden verbeterd. • Metaalhalogeenlampen (MHN) ontwikkelden zich uit de hogedrukkwiklampen en wel door toevoeging van andere metalen aan het ontladingsgas in de vorm van halogeenzouten. Dit heeft geleid tot een aanzienlijke verbetering van het lichtrendement en de kleurweergave (afbeelding 7). • Keramische metaalhalogeenlampen (CDM), een van de nieuwere ontwikkelingen (afbeelding 8), beschikken over een ontladingsbuis die niet uit kwartsglas maar uit een keramisch materiaal bestaat. Door de toepassing van keramisch materiaal werkt de lamp enerzijds met een hogere ontladingstemperatuur en anderzijds levert dat een stabielere burnergeometrie op. Beide hebben gezorgd voor een aanzienlijke SDW-T 100 W verbetering van de kleureigen(WhiteSON) schappen en de kleurstabiliteit gedurende de levensduur.

Softone 6yr

10 3

IP09 Impuls 10

30-08-2007

12:08

Pagina 4



600 *HPL-Comfort 125 500 400 300 200 100 0

400

500

600

700

HPL-R 125 W

HPL-N 125 W

golflengte (nm)

6. Spectrale samenstelling (boven) en voorbeelden van hogedrukkwiklampen (onder).

200 *HPI-T 400 W

50

0

HPI T-PLUS 250 W

100

400

500

600

MNH-T 70 W

150 HPI PLUS 250 W


Een relatief nieuwe aanwinst op het gebied van verlichting zijn de vastestoflichtbronnen die zijn gebaseerd op de techniek van lichtgevende diodes (led’s) (zie ook Impuls 2, december 2006). Voor de productie worden zogenoemde halfgeleiderkristallen gebruikt. Bij de doorgang van elektrische stroom wekken deze monochromatische straling op (= straling met nagenoeg één golflengte, bijvoorbeeld die van de kleur rood). De led-techniek bestaat al vele jaren, maar op grond van het geringe rendement en de kleuring van het licht bestonden lange tijd slechts weinig toepassingsgebieden, zoals bij signaalaanduiding in bedienings- en storingspanelen en bij verkeerslichten. Ondertussen is het ook mogelijk met led’s wit licht te maken wat nieuwe mogelijkheden biedt voor toepassingen bij accent- en algemene verlichting. De belangrijkste kenmerken zijn een lange levensduur, robuuste constructie, klein formaat en weinig onderhoud (afbeelding 9). Van huis uit kunnen led’s uitsluitend monochromatische kleuren uitzenden. Dat betekent dat voor de


Led – vastestoflichtbronnen

MNH-TD 250 W

700

golflengte (nm)

MNH-SA 1800 W

7. Spectrale samenstelling (boven) en voorbeelden van MNH-LA 2000 W

metaalhalogeenlampen (onder).

200 *CDM 942 70 W 150

100

50 CDM-RIII 35 W/830 24o

0

400

500

600

700

golflengte (nm)

8. Spectrale samenstelling (boven) en voorbeelden van

CDM-T 35 W

opwekking van wit licht twee of meer kleuren met elkaar moeten worden gecombineerd. Een van de oplossingen om wit licht met led’s te maken bestaat uit een optische menging van de afgegeven straling – of door rode, groene en blauwe halfgeleiderchips samen te brengen in één enkele lichtdiode of door afzonderlijke, zeer dicht bij elkaar geplaatste rode, groene en blauwe led’s. Een andere methode maakt gebruik van led’s die blauw licht uitstralen en die voorzien zijn van een fosforlaag. Deze laag zet een deel van het blauwe licht om in langgolvig, zichtbaar licht en dat levert uiteindelijk samen wit licht op. 10 4


keramische metaalhalogeenlampen (rechts).

CDM-TC 70 W

CDM-TD 150 W

CDM-R PAR20 35 W

CDM-TP 70 W

200

150 Luxeon Emitter

Luxeon Star

Luxeon Star

100

50 Luxeon Line

0

400

500

600

700

golflengte (nm)

9. Spectrale samenstelling van een led (links) en voorbeelden van led’s (rechts).

Luxeon Ring

Luxeon Star/O

IP09 Impuls 10

30-08-2007

12:08

Pagina 5

fotowedstrijd

overzicht cursussen

Fotowedstrijd ‘Zo moet het niet!’ Onder het motto 'Zo moet het niet' gaat Intech Elektro en ICT op zoek naar foto's van slecht of foutief uitgevoerde installaties. Inzenders van wie de foto's worden geplaatst in Intech kunnen rekenen op een technisch handboek van Isso ter waarde van maar liefst 245 euro. Het handboek bestaat uit twee delen en bevat ruim 1.400 pagina’s aan technische kennis. Vermeldt u alstublieft kort en bondig welke fouten te zien zijn op de foto en uiteraard ook uw naam en adres. Mail of stuur uw foto's naar: Redactie Intech Elektro en ICT ‘Zo moet het niet’ [email protected] Postbus 188 2700 AD Zoetermeer

Dit was een beveiliging van een generator. Waar is

Deze verdeelkastjes hingen overal in het veld op de

de afscherming?

kwekerijen.

Bijna alle verdelers in Equador ontberen afscher-

Tja, een dag zonder radio is niets, dan maar op deze

ming. Dat geldt ook voor deze hoofdverdeler. Er zit

manier aansluiten.

Prijswinnaar van deze maand Bart Sarneel, engineer E bij GTI West Utiliteit in Capelle aan den IJssel, is deze maand de winnaar van de fotowedstrijd. Dit keer niet met foto’s uit eigen land, maar uit Equador. Volgens de inzender kunnen ze in dat land nog een hoop leren van onze normcommissies. Sarneel ontvangt het handboek Installatietechniek van Isso. Van harte gefeliciteerd namens de redactie!

wel een deur aan, maar die wordt niet gebruikt

Maatschappelijk verantwoord ondernemen Om op het actuele onderwerp MVO (maatschappelijk verantwoord ondernemen) in te kunnen spelen heeft OTIB in samenwerking met Uneto-VNI een cursus MVO ontwikkeld, genaamd MVO-Blikopener. Deze cursus is bedoeld voor leidinggevenden, bedrijfsleiders en ondernemers die belangstelling hebben in het onderwerp MVO en die strategische invloed kunnen uitoefenen in hun bedrijf. Door de cursus krijgt de ondernemer meer inzicht in het onderwerp MVO. Dit gebeurt door praktijkvoorbeelden en best practices. Zo krijgen ondernemers inzicht in de voordelen van MVO voor de interne en externe bedrijfsvoering. Deze

voordelen uiten zich niet alleen in imagoverbetering, maar vooral ook in kostenbesparing, productiviteitsverhoging, verhoging van de arbeidstevredenheid en motivatie van de eigen medewerkers. Gedurende de cursus krijgt de cursist de kans zijn bedrijfsplannen te toetsen aan de meetlat van maatschappelijke verantwoordelijkheid. Verder zal hij de kans krijgen, onder andere via een aantal huiswerksessies, de doelstellingen van het bedrijf aan te passen zodat ze in lijn staan met het gedachtegoed van MVO. Inmiddels heeft een pilot van de cursus plaatsgehad en die is zeer succesvol verlo-

pen. De aanwezige ondernemers hebben de cursus als zeer leerzaam ervaren. Zij gaven aan nieuwe ideeën te hebben opgedaan en een beter idee te hebben gekregen van de waarde van MVO. De cursus MVO-Blikopener is beschikbaar bij de OTIb cursusadministratie. De cursus neemt vijf dagdelen in beslag en wordt eens in de twee weken gegeven. Voor meer informatie kunt u contact opnemen met de cursusadministratie op 034 843 73 33, per email [email protected] of kijken op www.otib.nl. 10 5

IP09 Impuls 10

30-08-2007

12:09

Pagina 6

onderwerp

onderwerp

onderwerp

Cursusaanbod verlichting Er is een groot aantal cursussen op verlichtingsgebied. Een greep uit het aanbod. Basiscursus Verlichting 560

Verlichting Applicaties Kantoren, Industrie,

Noodverlichting en vluchtrouteaanduiding

Voor wie? U bent werkzaam als leidinggevend

MKB-bedrijven

Voor wie? Monteur laagspanningsinstallaties.

monteur, werkvoorbereider, technicus of pro-

Voor wie? U bent werkzaam als leidinggevend

Waar? www.booa.nl, www.isso.nl,

jectleider en wilt meer rendement uit het klan-

monteur, werkvoorbereider, technicus of pro-

www.obex.nl en www.kenteq.nl

ten- en fabrikantencontacten halen teneinde

jectleider.

als vertrouwenspersoon te worden gezien

Waar? www.cursusloket.nl

Verkeer

praktijk beter te kunnen scoren en door

Verlichting Applicaties Ondergrondse

Verkeersmaatregelen (VM5)

kennis het zelfbewustzijn te versterken binnen

Ruimten, Parkeergarages en Agrarische

Voor wie? Voorbereidend, uitvoerend en toe-

het bedrijf.

Bedrijven

zichthoudend personeel.


Voor wie? Leidinggevend monteur, werkvoor-

Waar? www.elsevieropleidingen.nl

en Energiebesparing

binnen uw vak, met licht en verlichting in de

bereider, technicus of projectleider.

Lichtberekeningen en normen


Lichtberekening Dialux Basis en

Verlichting Applicaties Onderwijsgebouwen,

CAD

Sportgebouwen, Sociale Instellingen en

import/export, functie 571

Lichtreclame en aanlichten gebouwen Neoninstallaties: montage en voorschriften

Voor wie? (Aankomend) tekenaar, (leiding-

Ontwikkelingen

gevend) monteur, werkvoorbereider, technicus

Voor wie? leidinggevend monteur, werkvoorbe-

niek en medewerker installatiebedrijf.

of projectleider.

reider, technicus of projectleider.

Waar? www.sbkadvies.nl en www.cursuslo-



ket.nl

import/export, functie 572

Verlichting Applicaties Winkels,

LED Verlichting

Voor wie? (Aankomend) tekenaar, (leiding-

Gezondheidszorg, Horeca en Culturele

Voor wie? Constructeur lichtreclamebedrijf,

gevend) monteur, werkvoorbereider, technicus

Gebouwen

monteur lichtreclamebedrijf en ontwerper

of projectleider.


lichtreclamebedrijf.



Waar? www.cursusloket.nl en www.mikrocen-

Verlichting Norm


trum.nl


Verlichting Applicaties Projectmarketing,

Verlichting Applicatie Woning & Tuin,


Berekenen en Meten van Verlichting, Norm

Terreinen en het Aanlichten van Gebouwen

NEN-EN


Lichtberekening Dialux Basis en

NEN-EN

LED

Voor wie? Gediplomeerde

VBMO

elektrotech-

CAD

12464-2


Binnenverlichting

12461-1 en Nood- en

Vluchtwegverlichting




Energieprestatienormering (EPN)


Voor wie? Ontwerper, projectleider en installateur.


Waar? www.otib.nl en cursussen.nen.nl

10 6

Basisprincipes van licht en verlichting (2)

Recommend Documents