Lichtbronnen In dit hoofdstuk worden de normaal verkrijgbaar en toegepaste lichtbronnen beschreven. We maken hierbij een onderscheid tussen temperatuurstralers zoals gloeilampen en halogeen(gloei)lampen, de gasontladingslampen (o.a. fluorescentie, natriumlampen) en de halfgeleiders w.o. LED’s. Vanwege de beperkte toepassing worden de menglichtlampen en de inductielampen hieronder niet verder omschreven. Voor exacte lampgegevens wordt verwezen naar de diverse verlichtingsfabrikanten.
Figuur 1 Classificatie van lichtbronnen
Temperatuurstralers Gloeilampen De gloeilamp produceert licht door elektrische verhitting van een draad (de gloeidraad) tot zo’n hoge temperatuur dat straling wordt uitgezonden in het zichtbare gebied van het spectrum. Hoe hoger de temperatuur van de gloeidraad, hoe meer uitgestraalde energie in het zichtbare gebied van het spectrum valt, en hoe groter het rendement van de lamp. De gloeidraad die gebruikt wordt in moderne gloeilampen is gemaakt van wolfraam. Wolfraam heeft een hoog smeltpunt en een lage verdampingssnelheid, waardoor hogere bedrijfstemperaturen mogelijk zijn en, dientengevolge, hogere lichtstromen dan met andere metalen. De specifieke lichtstroom kan worden vergroot door de gloeidraad te spiraliseren. Deze dubbel gespiraliseerde draad wordt in de normale gloeilamp toegepast.
Figuur 2 De Gloeilamp
Het glazen omhulsel, de ballon omsluit de gloeidraad en voorkomt op deze manier dat die in contact komt met de buitenlucht, de zuurstof waarin hij zou verbranden. Door de ballon te vullen met een edelgas wordt de verdamping van de gloeidraad verminderd; de bedrijfstemperatuur van de gloeidraad kan dan overeenkomstig worden verhoogd. De gassen die het meest gebruikt worden zijn argon, of een mengsel van argon en stikstof. Naarmate de druk van het gas hoger wordt, verdampt de gloeidraad minder snel, en nemen de specifieke lichtstroom en de levensduur toe. Energiebalans De energiebalans in een 100 W gloeilamp is schematisch weergegeven in onderstaande figuur.
Figuur 3 Energiebalans van een gloeilamp (100W)
1. Zichtbare straling – 5 W
2. Infrarode straling van de gloeidraad – 61 W 3. Verliezen tengevolge van convectie en conductie van gloeidraad naar de ballonwand – 34 W 4. Infrarode straling van de ballon – 22 W 5. Totale verliezen tengevolge van convectie en conductie van de ballon – 12W 6. Totale infrarode straling – 83 W Specifieke lichtstroom In theorie zou een gloeilamp die wordt bedreven op het smeltpunt van wolfraam (3653 K) en geen verliezen heeft tengevolge van convectie of conductie, een specifieke lichtstroom hebben van 53 lm/W. Echter, voor moderne gloeilampen met een nominale levensduur van 1000 uur, varieert dit momenteel bijvoorbeeld tussen 8 en 19 lm/W. Lichtkleur en kleurweergave In vergelijking met de zon (ca. 6000 K) is het licht dat wordt uitgestraald door deze lampen warm (Tk ~2800 K) voor het oog, en ziet het er bijna geel uit. De straling die wordt uitgezonden door de lamp omvat het totale zichtbare spectrum, zie onderstaande figuur. Dit betekent dat de kleurweergave, met een Ra van 100, ongeëvenaard is.
Dimmen Normale gloeilampen kunnen onbeperkt worden gedimd. Een gedimde lamp zal een lagere gloeidraadtemperatuur hebben, wat leidt tot een lagere kleurtemperatuur, een lagere specifieke lichtstroom en een langere levensduur. Het voordeel van een langere levensduur gaat echter ten koste van de specifieke lichtstroom en het rendement. Beneden ongeveer vijftig procent van de nominale bedrijfsspanning, is de lichtstroom van een gloeilamp te verwaarlozen, maar het energieverbruik daar en tegen is nog behoorlijk. Daarom wordt ten sterkste aanbevolen om dimmers te gebruiken die de lamp op dat punt uitschakelen.
Halogeengloeilampen De halogeengloeilamp was oorspronkelijk bedoeld voor speciale toepassingen, zoals ‘floodlighting’ (schijnwerperverlichting), studioverlichting en projectieverlichting, hij is inmiddels doorgedrongen in andere toepassingen toen kleinere lumenreeksen beschikbaar kwamen. Door de hoge temperatuur van de gloeidraad in een normale gloeilamp dampen wolfraamdeeltjes af en slaan neer op de ballonwand, wat leidt tot afzwarten. In halogeenlampen is een halogeen (bijvoorbeeld jodium, chloor, broom) toegevoegd aan de normale gasvulling. Ze werken volgens het principe van de halogeenregeneratiecyclus om afzwarten te voorkomen. De verdampte wolfraam verbindt zich met de halogeen en vormt een wolfraam- halogeenverbinding. In tegenstelling tot wolfraamdamp, blijft deze verbinding gasvormig. De temperatuur van de ballon is hoog genoeg (250°C) om condensatie te voorkomen. Als dit gas in de buurt komt van de gloeidraad wordt het door de hoge temperatuur afgebroken in wolfraam, wat weer wordt afgezet op de gloeidraad, en in halogeen, dat zijn regeneratieve cyclus weer hervat. Het grootste verschil met een normale gloeilamp, afgezien van de reeds genoemde toevoeging van een halogeen, betreft de ballon. Omdat de temperatuur van de ballon hoog moet zijn, zijn halogeenlampen veel kleiner dan normale gloeilampen. Het buisvormige omhulsel is gemaakt van speciaal kwartsglas dat bestand is tegen de hoge temperaturen die nodig zijn voor de werking van de halogeencyclus. De voordelen van halogeengloeilampen ten opzichte van normale gloeilampen zijn: – veel langere levensduur (~4000 uur); – hogere specifieke lichtstroom; – compacter; – hogere kleurtemperatuur (~3000 K); – geen of weinig lichtterugval naarmate ze ouder worden. Lamptypes Netspanningstypes Lampen met twee lampvoeten. Halogeengloeilampen voor aansluiting op het net en met een vermogen van 60 W of meer, zijn over het algemeen van het type met twee lampvoeten. Ze worden onder andere toegepast voor floodlighting, zowel professionele en huisverlichting, en algemene verlichting. Lampen met één lampvoet zijn geschikt voor gebruik in kleine, lichte armaturen. De heldere-glas-versie van deze lamp levert de scherp afgetekende bundel die nodig is voor verlichting van etalages en uitgestalde producten in het algemeen.
Figuur 4: Netspannings-halogeenlampen met twee lampvoeten voor horizontaal gebruik (boven) en voor gebruik in iedere stand (onder)
Laagspannings types
Naast de halogeenlampen die op normale netspanning branden bestaan er halogeenlampen die op 12 V of 24 V branden. Deze zijn nog compacter. Wel is hiervoor een transformator nodig die de normale netspanning omzet naar een laagvoltssysteem. Laagspannings-halogeenreflectorlampen zijn ingesloten in een uitwendige, parabolische reflector. De lamp en de reflector vormen een geïntegreerd geheel en verkrijgbaar in verschillende bundelbreedtes van ~10 º – 55 º. De spiegel kan aluminium zijn, of van het koudlichttype voor koudlichtspiegellampen waarbij het grootste deel van de warmte naar achter gestraald wordt.
Figuur 5 Koudspiegel, koudlicht halogeenreflectorlampen met heldere
Uit veiligheidsoverwegingen en om de lamp en de spiegel tegen aanraking te beschermen, zijn de meeste halogeenreflectorlampen van dit type voorzien van een lens. Deze lens kan helder zijn of gematteerd om een meer diffuse bundel te verkrijgen. Capsules zijn compacte, stevige lampen, in zowel heldere als gematteerde uitvoering. Ze zijn ook verkrijgbaar met een UV-blocker om de UVuitstraling te verminderen, ook wel aangeduid met UV-stop. Specifieke lichtstroom De halogeengloeilamp wordt gekenmerkt door zijn hoge lichtstroom (ongeveer 10 procent hoger dan die van een vergelijkbare normale gloeilamp) en zijn vrijwel constante lichtopbrengst gedurende de totale levensduur. Halogeenlampen zijn met ~24 lm/W weliswaar zuiniger dan gloeilampen, maar nog steeds wordt erg veel electrische energie omgezet in niet zichtbare, IR-straling (warmte). Lichtkleur en kleurweergave Halogeengloeilampen voor normale verlichtingsdoeleinden hebben een kleurtemperatuur tussen 2800 K en 3200 K. Deze lichtbron geeft daardoor een witter licht, en een overeenkomstig koelere lichtkleur, dan normale gloeilampen. De halogeengloeilamp, met een Ra van 100, heeft eveneens een uitstekende kleurweergave. Dimmen Halogeengloeilampen kunnen ook worden gedimd, maar onder een bepaald punt koelt de lamp zo veel af dat de regeneratieve halogeencyclus tot stilstand komt. Vanaf dat ogenblik gedraagt de halogeenlamp zich hetzelfde als een normale gloeilamp. In deze situatie zal de kleinere ballon echter sterk afzwarten. Verder bestaat er het risico dat vrije broom de toevoerdraden aantast. Daarom wordt langdurig dimmen van
halogeenlampen over het algemeen afgeraden. De laagspanningstypes hebben speciale dimapparaten nodig. De gloeilampen en de halogeenlampen zijn thermische stralers. Dit betekent dat de kleur van het licht gerelateerd is aan de temperatuur en dat het spectrum een continu spectrum is waardoor alle kleuren van het pallet weergegeven kunnen worden en ze beide een kleurweergave index van 100 kennen.
Gasontladingslampen Kwikontladingslampen De volgende paragrafen behandelen de ontladingslampen waarbij kwik in de ontladingsbuis is gebracht. Behandeld worden achtereenvolgens de lagedruk kwiklampen zoals de buisvormige fluorescentielampen (de meest bekende is de TL-lamp), de compacte fluorescentielampen en de nieuwste genatie hogedrukkwikontlading, de methaalhalidelampen. Buisvormige fluorescentielampen Om de gasontlading voort te brengen zijn de elektroden uitgevoerd als gloeidraad bedekt met emitterpasta van bariumoxide. Deze pasta maakt het mogelijk dat elektronen bij matig-hoge temperatuur uit de gloeidraad ontsnappen. Bij deze temperatuur gaat de gloeidraad veel langer mee dan die in een gloeilamp, en bovendien straalt hij niet zo veel waardeloze warmtestraling uit. Wanneer de ontsnapte elektronen die naar de andere kant van de buis worden versneld tegen een kwikatoom botsen, wordt dat kwikatoom in aangeslagen toestand gebracht. Als zo'n aangeslagen atoom terugvalt naar de grondtoestand wordt daarbij een foton uitgezonden. De vrijkomende fotonen hebben een energie in het ultraviolette deel van het elektromagnetische spectrum en zijn dus voor het menselijk oog onzichtbaar. Als deze hoog-energetische fotonen de fluorescentielaag aan de binnenkant van de buis raken worden de fosforen aangeslagen. Bij terugval naar de grondtoestand wordt er door deze stoffen zichtbaar licht uitgezonden. Door het mengsel van verschillende fosforen goed te kiezen, kan het geproduceerde lijnenspectrum voor het oog een wit aanzien hebben. Elk van de fosforen straalt slechts een gedeelte van de energie van het ultraviolet-foton uit als licht, de rest (het grootste deel) wordt omgezet in warmte.
Figuur 6 Principe werking van een buisvormige fluorescentielamp
De ballon van een normale fluorescentielamp is gemaakt van natronkalkglas met toevoegingen van ijzeroxide om de doorlating van kortgolvige straling te beperken. De ballondiameter en -lengte zijn genormeerd. De meest voorkomende diameters zijn 5/8 inch (16 mm), 1 inch (26 mm) en 1,5 inch (38 mm) exclusief de contactpinnen. Algemene aanduidingen hiervoor zijn respectievelijk T5, T8 en T12. De standaardisatie van de lamplengte is tot stand gekomen vanuit een behoefte van de armatuurindustrie die lengten wilde hebben die aansloten bij de afmetingen van de bouwmodulen. De meest voorkomende lamplengten zijn 2 ft (600 mm), 4 ft (1200 mm) en 5 ft (1500 mm). Hiervan afwijkend zijn de lengten van de nieuwe generatie T5- lampen met lengten van resp. 549, 1149 en 1449 mm. Hierdoor kan nog beter worden afgestemd op de afmetingen van de huidige bouwmodulen (systeemplafond afmeting 60*60 cm2).
Het type en de samenstelling van het fluorescentiepoeder is de belangrijkste factor die het karakter van het licht van de fluorescentielamp bepaalt. Door het fluorescentiepoeder wordt de kleurtemperatuur (en daarmee de lichtkleur), en in hoge mate het lichtrendement van de lamp vastgelegd. Met drie groepen fosforen wordt een reeks van lampen gemaakt die een breed scala van kleureigenschappen hebben. De zogenaamde standaard fosforen hebben een emissiespectrum dat vrijwel het gehele visuele gebied bestrijkt. Daarmee ontstaan lampen met een tamelijk goed rendement maar met een matige kleurweergave. Door de toepassing van de driebanden-fosforen is aangetoond dat dit niet langer het geval is, en dat nu lampen gemaakt kunnen worden die een zeer goede kleurweergave combineren met een hoog lichtrendement. Dit is mogelijk geworden door fosforen te gebruiken die zeldzame aarden bevatten en die een emissiepiek hebben bij drie gedefinieerde golflengten (blauw, groen en rood) die gelijk verdeeld zijn over het visuele spectrum. Dit zijn de zogenaamde driebanden-lampen, behorend tot de ‘800-serie’ van Philips. De laatste ontwikkeling is de introductie van de zogenaamde multifosfor-lamp. Deze lampen bevatten een mengsel van fosforen dat zo gekozen is dat vrijwel het gehele visuele spectrum bestreken wordt. Van de fluorescentielampen hebben zij de hoogst mogelijke kleurweergave bij een nog steeds hoog lichtrendement. De multifosfor-lampen behoren tot de ‘900- serie’ van Philips. Het vulgas in een fluorescentielamp bestaat uit een mengsel van verzadigde kwikdamp en een inert buffergas. De meest gebruikte buffergassen zijn argon en krypton. Onder normale omstandigheden bevindt het kwik zich zowel vloeibare als in dampvorm in de ontladingsbuis. De hoogste lichtopbrengst wordt verkregen bij een kwikdampdruk van ongeveer 0,8 Pa en een druk van het buffergas van ongeveer 2500 Pa (0,025 atmosfeer). Onder deze omstandigheden wordt ongeveer 90% van de stralingsenergie uitgezonden in de 254 nm UV-band.
400
500
600
700
(nm)
Figuur 7 Spectrum van 3 banden fluorescentielamp
Een klassieke tl-buis kan niet zonder meer op het lichtnet aangesloten worden, maar vereist een aantal extra componenten in de vorm van een starter bestaande uit een
neonbuis met twee bi-metaal-elektroden en een ontstoringscondensator, en een smoorspoel ofwel voorschakelapparaat. Beide zijn doorgaans verwerkt in de armatuur waarin de tl-buis geplaatst moet worden. Als er spanning op een met starter en smoorspoel geschakelde tl-buis gezet wordt, komt er voldoende spanning over het neonbuisje met bi-metaal te staan om het te laten ontsteken. Door het gloeiende gas worden de bi-metaal-elektroden warm en trekken tegen elkaar aan, waarmee het neonlampje kortgesloten (en dus gedoofd) wordt. De elkaar rakende bi-metaal elektroden schakelen de stroom door de gloeidraden in. De gloeidraden dienen om de emissiepasta op te warmen. Doordat het neonlampje in de starter inmiddels gedoofd is, koelen de bi-metaal elektroden af, ontkoppelen, en de stroom door de gloeidraden stopt. Dit proces zal zich herhalen totdat de tl-buis is ontstoken. Ten gevolge van de zelfinductie van de smoorspoel in het voorschakelapparaat ontstaat er op het moment van uitschakelen een spanningspiek die de tl-buis doet ontbranden. Die spanningspiek bedraagt ongeveer 1000 volt. Eenmaal ontstoken blijft de tl-buis branden, daar de elektroden door het ionenbombardement van de gasontlading en de stroom die door de de elektroden loopt op temperatuur blijven. Tegenwoordig worden er vaak elektronische voorschakelapparaten toegepast. Deze zijn lichter en geven een beter rendement en flikkervrije ontsteking. Zo'n voorschakelapparaat zorgt zowel voor de start van de lamp als voor de stroombegrenzing van de werkende lamp. De lichtopbrengst is onmiddellijk na inschakelen nog niet optimaal. Gedurende de eerste paar minuten neemt de hoeveelheid licht nog sterk toe. Lamptypen Lampen met voorverwarmde elektroden. Deze lampen worden veruit het meest toegepast in landen met een netspanning van 220/240 Volt. Deze lampen hebben een schakeling nodig die de elektroden voorverwarmt en een gloeiontlading voor het ontsteken van de lamp. Beide functies kunnen ook worden verenigd in een elektronische starter. Verscheidene typen zijn hiervan op de markt. Standaardlampen. Dit waren de oorspronkelijke buisvormige fluorescentielampen. De lamp had een diameter van 38 mm (T 12) en was beschikbaar van 20 W tot 125 W. Momenteel komt dit type lamp vrijwel niet meer voor. Vervangingslampen. Deze energiebesparende lampen met een diameter van 26 mm (T 8) waren bedoeld om de 38 mm lampen met ongeveer dezelfde lichtopbrengst in bestaande installaties te vervangen. De lampvermogens variëren van 15 W tot 70 W. Hoogfrequentlampen. Deze lampen zijn speciaal ontwikkeld voor bedrijf op hoogfrequent elektronische voorschakelapparaten. De lamp lijkt op de 26 mm vervangingslamp. De lampvermogens variëren van 16 W tot 50 W. Miniatuurlampen. Deze lampen hebben een diameter van 16 mm (T 5). Wattages lopen van 4 W tot 13 W. Ontwikkelingen op het gebied van elektronische voorschakelapparaten hebben het inmiddels mogelijk gemaakt deze reeks van T 5 lampen uit te breiden naar lampen waarvan de lichtopbrengst ongeveer overeenkomt met die van de al bestaande 26 mm lampen. De genormeerde lengte is losgelaten, zodat zowel door de kleinere diameter als door de beter aan de praktijk aangepaste
lengte meer ontwerpvrijheid voor de armatuurbouwers ontstaan is. Daarnaast is het lamprendement gestegen tot boven de 100 lm/W Speciale lampen. Dit zijn fluorescentielampen met een speciale vorm (zoals cirkelvormige en U-vormige lampen), de gekleurde lampen (waarin speciale fluorescentiepoeders toegepast worden, soms in combinatie met een pigment coating om ongewenste golflengten uit te filteren), en reflectorlampen die een witte reflectorlaag hebben. Eigenschappen van fluorescentielampen De energiebalans Figuur 8 toont de energiebalans van een 26 mm (T8) fluorescentielamp van 36 W, kleur 82, die in stilstaande lucht van 25 °C brandt.
Figuur 8 Energiebalans van een 36W fluorescentielamp, kleur 820
1. Vermogen in de ontlading – 30,1 W 2. Thermische verliezen in de elektroden – 5,9 W 3. Visuele straling uit de ontlading – 1,2 W 4. UV-straling uit de ontlading – 22,5 W 5. Thermische verliezen in de ontlading – 6,5 W 6. Visuele straling vanuit de fluorescerende laag – 8,8 W 7. UV-straling – 0,2 W 8. Infrarood straling – 13,5 W 9. Totale visuele straling – 10 W 10. Infrarood straling en overige warmteverliezen – 25,8 W De lichtstroom als functie van de omgevingstemperatuur De lichtstroom van een fluorescentielamp bereikt een maximum bij een omgevingstemperatuur van 25 °C (de ‘TL’ bij circa 35 °C) in stilstaande lucht. Wanneer de omgevingstemperatuur lager dan 15 °C wordt neemt de lichtopbrengst snel af, terwijl bij temperaturen boven 25 °C de
hoeveelheid ook afneemt maar veel minder snel dan onder de 15 °C.
Figuur 9 Lichtopbrengst van een fluorescentielamp als functie van de omgevingstemperatuur
De specifieke lichtstroom De specifieke lichtstroom van fluorescentielampen, uitgedrukt in systeemrendement, wordt in sterke mate bepaald door het gebruikte voorschakelapparaat en de overige elektrische componenten. De twee factoren die naast de gebruikte fosforen de specifieke lichtstroom van de lamp zelf bepalen, zijn de omgevingstemperatuur en de netspanning. De specifieke lichtstroom is afhankelijk van het type en de uitvoering en bedraagt momenteel maximaal 104 lm/W. Naast het lamprendement dient men rekening te houden met energieverliezen door randapparatuur (VSA e.d.). Vandaar dat men vaak in lampen catalogi spreekt van systeemverliezen. Invloed van de omgevingstemperatuur. Net zoals met de lichtopbrengst het geval is, neemt de specifieke lichtstroom van buisvormige fluorescentielampen af wanneer de omgevingstemperatuur boven of onder de optimale waarde ligt. Echter, omdat ook het door de lamp opgenomen elektrisch vermogen snel afneemt bij stijgende temperatuur, neemt de specifieke lichtstroom minder snel af dan de lichtstroom van de lamp Invloed van de frequentie van de netspanning.Wanneer fluorescentielampen worden gebruikt met een (elektronisch) hoogfrequent voorschakelapparaat neemt de specifieke lichtstroom van de lamp met ongeveer 10% toe. Kleureigenschappen en specifieke lichtstroom Buisvormige fluorescentielampen zijn beschikbaar in verschillende combinaties van lichtkleur, kleurweergave en specifieke lichtstroom zodat hiermee een groot aantal toepassingsgebieden afgedekt kan worden. Afname van de lamplichtstroom Gedurende het werkzame leven van een fluorescentielamp zal de lichtstroom afnemen. Na 8000 uur zal de lichtstroom, afhankelijk van het type, nog ongeveer 70% tot 90% van de initiële waarde hebben. De langzame afname van de effectiviteit van de fluorescentiepoeders is de belangrijkste oorzaak van deze terugval in lichtstroom. Wanneer mengsels van verschillende fluorescentiepoeders in een lamp zijn gebruikt, kan het soms gebeuren dat oudere lampen enigszins van lichtkleur verschillen van nieuwe lampen. Een andere, minder belangrijke, oorzaak van de terugval in lichtstroom is het afzwarten van de lampuiteinden in de buurt van de elektroden door verdamping van het emittermateriaal van de elektroden.
1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0
2000
4000
Halogeen/gloeilamp
6000
8000
10000 12000 14000 16000 18000 20000
Fluorescentie
Natrium
Halogeen-metaaldamplampen
Figuur 10 Overzicht lichtafname over de tijd diverse lamptypen [TNO, 2003]
Lampschakelingen Fluorescentielampen hebben een negatieve weerstandskarakteristiek en moeten dus gebruikt worden met een voorziening (voorschakelapparaat, VSA) om te voorkomen dat de elektrische stroom onbeperkt blijft oplopen. Als voorschakelapparaat wordt tegenwoordig vaak een hoogfrequent electronisch voorschakelapparaat toegepast. Het voordeel hiervan ten opzichte van de conventionele (spoelen en weerstanden) zijn: – een hogere specifieke lichtstroom van lamp en systeem; – geen lampflikkeren en stroboscopische effecten; – onmiddellijk starten van de lamp zonder de noodzaak van een afzonderlijke starter; – een hogere levensduur van de lamp; – uitstekende mogelijkheden om de hoeveelheid licht te regelen; – het is niet nodig om de arbeidsfactor te corrigeren; – eenvoudiger bedrading in de armatuur; – lagere temperaturen in de armatuur doordat minder warmteverliezen optreden; – geen brom of andere resonantiegeluiden; – een lager gewicht; vooral voor de hogere lampvermogens; – kunnen ook worden gebruikt in gelijkspanningsnetten. Dimmen Elektronisch dimmen. Met een dimbare hoogfrequent elektronisch voorschakelapparaat kan de lampstroom teruggeregeld worden tot ongeveer 1% van de nominale waarde. Het dimmen wordt in deze schakeling bereikt door de frequentie van de lampstroom te verhogen. Het voorschakelapparaat zorgt tevens voor de stroom die nodig is om de elektroden te verhitten terwijl de lamp in de dimstand wordt gebruikt. Een lamp die is aangesloten op een dergelijk voorschakelapparaat wordt gestart op de nominale lampspanning en -frequentie. Direct na het ontsteken van de lamp wordt
automatisch het vooraf ingestelde dimniveau bereikt. Dit alles gebeurt zo snel dat het nauwelijks waarneembaar is. Compacte fluorescentielampen Een bijzondere categorie fluorescentielampen wordt gevormd door de compacte fluorescentielampen. De werking en eigenschappen van deze lampen komen in hoge mate overeen met die van de buisvormige fluorescentielampen zoals beschreven in de vorige paragraaf.
Figuur 11 Voorbeelden van compact fluorescentielampen met geïntegreerd VSA
Compacte fluorescentielampen zijn ontwikkeld voor die toepassingen die traditioneel het domein van de gloeilampen waren. Deze lampen combineren een hoog lichtrendement en goede kleureigenschappen met een laag energieverbruik en een lange levensduur. Typisch is een levensduur van 8.000 tot 12.000 uur in vergeleken met een levensduur van 1.000 uur van een gloeilamp. Er zijn twee basistypen beschikbaar: lampen met een schroef- of bajonetfitting en ingebouwd voorschakelapparaat en eventuele starter en lampen met een speciale lampvoet waarvoor nog een extern voorschakelapparaat nodig is voor de stroomstabilisatie. Compacte fluorescentielampen met een schroef- of bajonetfitting Deze lampen bestaan uit een fluorescentiebuis met een kleine diameter die in een compacte vorm is gebracht door buigen, vouwen of door de buizen aan elkaar te smelten middels een brugverbinding. De voorzieningen nodig voor het starten van de lamp en de stabilisatie van de lampstroom zijn in deze lamptypen geïntegreerd. Deze voorzieningen bestaan of uit een miniatuur smoorspoel in combinatie met een gloeiontlading voor het starten van de lamp of uit een volledig elektronisch voorschakelapparaat. Bij een aantal typen is de ontladingsbuis ingebouwd in een buitenballon ter bescherming van de ontladingsbuis en voor een eventuele betere verdeling van de helderheid van de ontladingsbuis. De lampvermogens zijn zo gekozen dat de lichtstroom van de betreffende compacte fluorescentielamp zoveel mogelijk overeenkomt met de lichtstroom van de gloeilamp die erdoor vervangen kan worden. Naast het energetische voordeel ten opzichte van de gloeilamp kleven er nog enkele nadelen aan de compacte fluorescentielampen namelijk
1. Ze in deze vorm niet dimbaar zijn 2. De kleurweergave vrij goed is (Ra ~ 80) maar nog niet zo goed als de gloeilamp (Ra 100) 3. Vaak aan /uit schakelen gaat ten kosten van de levensduur 4. Initiële kosten (aanschaf) zijn hoger maar verbruikskosten lager Compacte fluorescentielampen met speciale lampvoeten Onderstaande types worden meestal toegepast in utiliteitsbouw, b.v. in downlight armaturen. Doordat de lamp losgekoppeld is van de starter/voorschakelapparatuur hoeft slechts de lamp vervangen te worden en niet alle randapparatuur. Daarnaast zijn er meerdere kleurtypen en vermogens leverbaar dan bij bovenstaande compacte fluorescentielampen. Deze lamptypen zijn voorzien van een 2-pins lampvoet of van een 4-pins lampvoet. De lampen met een 2-pins lampvoet (ook genoemd 2p) hebben een voorschakelapparaat voor de stabilisatie van de lampstroom nodig, maar hebben in de voet al een ingebouwde glimlicht-starter. Lampen met een 4-pins lampvoet (4p) hebben naast een voorschakelapparaat nog een externe starter nodig, tenzij ze gebruikt worden met een elektronisch voorschakelapparaat. De 4 pins- uitvoeringen bieden de mogelijkheid om te dimmen, afhankelijk uiteraard van het type lamp (hoogfrequent dimbaar) en de voorschakelapparatuur.
Figuur 12 Compact fluorescentie waarbij aparte VSA nodig is
Hogedrukgasontladingslampen Methaalhalidelampen Metaalhalidelampen zijn hogedruk gasontladingslampen, gevuld met onder andere metaalhalides. Het zijn de opvolgers van hogedrukkwiklampen, die zonder toepassing van fluorescerende stoffen een blauwachtig licht uitstralen. Metaalhalidelampen zijn relatief compact, en bestaan uit een binnenballon van kwarts glas of keramiek, bijvoorbeeld aluminiumoxide, waarin de eigenlijke gasontlading plaatsvindt, en een buitenballon, van glas als bescherming en om de UV straling van de gasontlading, die door de binnenballon wordt doorgelaten te absorberen Deze lampen zijn bij het brede publiek minder bekend, alhoewel zij zeer verbreid worden toegepast, meestal in professionele toepassingen. Voor verlichting in tankstations, etalageverlichting, verlichting in grotere winkels, van sporterreinen en hoge (fabrieks)hallen is in veel gevallen hogedrukgasontlading in de vorm van metaalhalidelampen. Deze lampen geven vrijwel wit licht. In de meeste toepassingen zal de leek geen verschil zien met de beter bekende halogeenlampen. Werking Halogeniden zijn zouten die zijn opgebouwd door de verbinding van een metaal met een van de elementen uit de groep halogenen. Het meest gebruikte halogeen in metaalhalogeenlampen is jodium soms in combinatie met broom of chloor. De halogeniden zijn gedeeltelijk verdampt als de lamp zijn normale bedrijfstemperatuur heeft bereikt. In het hete centrum van de ontladingsboog valt de halogenidedamp uiteen in geïoniseerde halogeniden en metalen. De spectrale energieverdeling van het licht van metaalhalogeenlampen is opgebouwd uit de straling van die geïoniseerde metalen. Iedere combinatie van de gebruikte metalen levert een andere lichtkleur. In principe kunnen zo’n 50 verschillende metalen worden gebruikt, zodat het duidelijk is dat verschillende producenten van lichtbronnen ook verschillende metaalhalogeenlampen op de markt hebben gebracht. Metaalhalidelampen, worden, net als andere gasontladingslampen, gevoed door middel van een voorschakelapparaat. Door het voorschakelapparaat wordt de stroom door de lamp geregeld. Verder moet de gasontlading in de lamp gestart worden. Oudere lampen hadden daar een zogenaamde probestart voor, een soort hulpelektrode in de lamp. Modernere lampen hebben die vaak niet meer. Er is dan een zogenaamde pulsstarter nodig, die zolang de lamp niet ontsteekt korte spanningspieken met een duur van ongeveer een microseconde, en een hoogte van enkele kilovolts opwekt. Ook worden tegenwoordig wel elektronische voorschakelapparaten gebruikt. Zoals bij elke gasontladingslamp, worden ook bij de metaal halide lamp licht opgewekt, doordat van in de lamp aanwezige gasmoleculen elektronen worden aangeslagen. Bij het terugvallen naar de oorspronkelijke baan, wordt er licht uitgestraald. Bij Metaalhalidelampen wordt een groot deel van de straling direct als zichtbaar licht uitgestraald. Door een juiste keuze van de verschillende metaalhalidezouten in de lamp kan vrijwel wit licht verkregen worden. Het opwarmen van metaalhalidelampen duurt enkele
minuten. In de opwarmfase gaan de metaalhalides in gasvorm over en stijgt de druk in de lamp zeer sterk, aan het begin geven de lampen nog weinig licht. De meeste metaalhalidelampen kunnen in warme toestand niet worden herstart. Na een korte onderbreking van de netspanning dooft de lamp, pas na enkele minuten afkoelen kan deze weer gestart kan worden. Een uitzondering hierop vormen speciale “hot restrike” lampen. Deze hebben een speciale constructie, zodat ze de extreem hoge onsteekspanning van 30 kiloVolt kunnen verdragen, nodig voor warme start. Levensduur en rendement Metaalhalidelampen kunnen een levensduur van 20 000 branduren bereiken. Gedurende de levensduur neemt echter de lichtopbrengst sterk af. Deze kan met conventionele voorschakelapparaten dalen tot de helft van de oorspronkelijke waarde. Met elektronische voorschakelapparaten kan dit beperkt blijven tot 80%. Een typisch rendement van een nieuwe lamp is 104 lumen/Watt, vergelijkbaar met fluorescentielampen. Het vulgas De ontladingsbuis. De ontladingsbuis is gevuld met een mengsel van inerte gassen (neon-argon of argon-krypton), een zeer precieze dosis kwik en een mengsel van halogeniden waarvan de samenstelling afhankelijk is van het lamptype. Als de ontladingsbuis gevuld is met een mengsel van neonargon, moet de buitenballon worden gevuld met neon, waarvan de druk gelijk is aan de druk van het neon in de ontladingsbuis. De buitenballon kan worden gevuld met stikstof of vacuüm gezogen zijn in die lampen waarvan de ontladingsbuis is gevuld met een mengsel van krypton en argon. Lamptypen Zoals al eerder gemeld is er een grote variëteit aan metaalhalogeenlampen beschikbaar. Afhankelijk van de halogeniden, kwartsbuis en lampvoet resulteert dit in een typische kleurtemperatuur, kleurweergave en lichtstroom.
Figuur 13 Voorbeeld van de spectrale samenstelling van een metaaldamplamp
Tabel 1 Eigenschappen van verschillende typen metaalhalogeendamplampen
Brandpositie. De kleurkwaliteiten van metaalhalogeenlampen zijn in hoge mate afhankelijk van de temperatuur van de koudste plaats van de ontladingsbuis. Daarom is voor de meeste metaalhalogeenlampen in de documentatie een beperking in brandposities aangegeven. Wanneer hiervan afgeweken wordt zal dit niet alleen kunnen leiden tot aanzienlijke verschuivingen in de lichtkleur maar ook tot een kortere levensduur van de lamp. Herstarten Afhankelijk van de snelheid waarmee de lamp afkoelt duurt het 5 tot 20 minuten voordat de lamp weer gestart kan worden. In sommige toepassingen (zoals stadionverlichting) is het onacceptabel dat de lampen na een korte spanningsonderbreking (bijvoorbeeld door een onderbreking in de netspanning) niet weer onmiddellijk aangaan. Hiervoor zijn starters ontwikkeld die een
spanningspiek van 30 tot 60 kV afgeven en die in serie met bepaalde typen metaalhalogeenlampen geschakeld kunnen worden.
Natrium ontladingslampen Lagedruk natriumlampen Er is in principe een sterke overeenkomst tussen de lagedruk natriumlamp en de lagedruk kwiklamp (fluorescentielamp). Het verschil is echter, dat bij de lagedruk kwiklamp fluorescentiepoeders nodig zijn om de ultraviolette (UV)-straling uit de ontlading om te zetten in zichtbare straling, terwijl de ontlading van een lagedruk natriumlamp direct zichtbare straling produceert. Werking van lagedruk natriumlampen De ontladingsbuis van een lagedruk natriumlamp heeft in het algemeen een U-vorm en is geplaatst in een vacuüm getrokken buisvormige buitenballon die aan de binnenzijde is bedekt met een laagje indiumoxide. Het natrium bevindt zich in gecondenseerde vorm in kuiltjes die zich in de wand van de ontladingsbuis bevinden. In een brandende lamp wordt de wand van de ontladingsbuis op de vereiste temperatuur (260 °C) gehouden door het vacuüm in de buitenballon en de indiumoxide laag die fungeert als selectieve infrarood (IR)-reflector. Deze maatregelen zijn nodig het natrium te laten verdampen met zo min mogelijk warmteverliezen, zodat een zo hoog mogelijke lichtstroom wordt verkregen. Het gas neon dat zich in de ontladingsbuis bevindt dient ervoor om de ontlading te laten starten en om voldoende warmte voor de verdamping van het natrium te produceren. Het neon veroorzaakt de rood-oranje gloed gedurende de eerste minuten na het aanschakelen van de lamp. Daarna vindt een geleidelijke verdamping van het metaal natrium plaats waarbij het karakteristieke monochromatisch licht, met de zogenaamde natrium D-lijnen met golflengten van 589 nm en 589,6 nm, geproduceerd wordt.
400
500
600
700
(nm)
Figuur 14 Spectrum lagedruk natriumlamp
Het aanvankelijk door het neon geproduceerde licht wordt bij de lamp in vol bedrijf sterk onderdrukt doordat de energieniveaus voor excitatie en ionisatie van natrium veel lager zijn dan van neon. De nominale waarde van de lichtstroom wordt ongeveer tien minuten
na het inschakelen van de lamp bereikt. Na een kortstondige spanningsonderbreking ontsteekt de lamp onmiddellijk weer omdat de dampspanning zeer laag en het aangebrachte spanningsverschil groot genoeg is om de ontlading weer te starten. Lagedruk natriumlampen bereiken een specifieke lichtstroom van 200 lm/W en hebben een lange levensduur. Zij worden daarom vooral toegepast in die gebieden waar de kleurweergave minder belangrijk is en waar vooral het herkennen van contrasten een rol speelt, zoals bijvoorbeeld op snelwegen, in havens en op rangeerterreinen. De lagedruk natriumlamp is beschikbaar in vermogens van 18 W tot 180 W.
Figuur 15 Constructie van een lagedruk natriumlamp
Hogedruk natriumlampen Door de veel hogere dampdruk in de ontlading zijn de eigenschappen, in het bijzonder de eigenschappen van het uitgestraalde licht, van hogedruk natriumlampen (of SONlampen) totaal verschillend van die van lagedruk natriumlampen. Hogedruk natriumlampen stralen hun energie uit in een groot deel van het zichtbare deel van het spectrum. Daarom hebben zij in vergelijking met de lagedruk natriumlampen ook zeer acceptabele tot goede kleurweergave eigenschappen. De lampen hebben een specifieke lichtstroom die kan oplopen tot 130 lm/W en een kleurtemperatuur van rond de 2000 K in het algemeen, en in bijzondere uitvoeringen tot 3000 K. Ze worden in toenemende mate gebruikt in alle mogelijke typen buitenverlichting en voor industriële verlichting met name in hoge hallen. Speciale typen (witte SON) worden ook gebruikt voor decoratieve verlichting en accentverlichting.
Halfgeleiders, LED’s ‘Light emitting diodes’, meestal aangeduid als LED’s, zijn halfgeleiders die licht kunnen geven. Dit is mogelijk als een stroom wordt geleid door een kristal dat is geimpregneerd met een nauwkeurig bepaalde hoeveelheid ander materiaal. De ontdekking van het principe hiervan wordt door sommige literatuurbronnen toegeschreven aan H.J. Round in 1907, in andere is sprake van 1923. De eerste commerciële LED’s kwamen niet eerder beschikbaar dan in 1964. Werking en samenstelling De werking van een halfgeleider is gebaseerd op het fenomeen dat zekere kristallijne materialen, als ze worden geïmpregneerd (gedoteerd) met een nauwkeurig bepaalde hoeveelheid van een ander materiaal (‘impurity’), een structureel overschot of tekort aan elektronen vertonen. Hierbij is sprake van een n-type halfgeleider als er sprake is van een overschot, en van een p-type als er sprake is van een tekort. Het ontbreken van elektronen in een p-type halfgeleider, waar deze zouden moeten zijn in de kristalroosterstructuur, wordt een ‘gat’ genoemd.
Figuur 16 Schematische weergave van de werking van lichtdiode
In het geval dat verontreinigingen van het p-type en van het n-type vanaf twee kanten worden verspreid in hetzelfde halfgeleiderkristal, dan ontstaat een raakvlak of overgangsgebied waar de beide typen elkaar ontmoeten, de p-n-overgang. Over deze overgang zal een potentiaalsprong ontstaan als gevolg van de uitwisseling van elektronen en gaten van de p-zone naar de n-zone en omgekeerd, tot een evenwicht is bereikt. Indien nu een gelijkspanning wordt aangelegd over het kristal, met de p-zijde aan de positieve kant en de n-zijde aan de negatieve kant, zullen gaten overgaan naar de nzijde en elektronen naar de p-zijde, tegen de potentiaalsprong in. Op de plaats van de overgang, ontmoeten gaten en elektronen elkaar, waarbij een aantal zullen combineren. De energie die zo vrij komt wordt uitgezonden in de vorm van fotonen. Indien bij deze recombinatie de energie binnen bepaalde grenzen vrijkomt, zijn de fotonen in principe zichtbaar. In dit geval is een lichtgevende diode verkregen. Deze wijze van opwekken van licht wordt elektroluminescentie genoemd. Er zijn echter diverse materialen beschikbaar met behulp waarvan zichtbare straling kan worden opgewekt in velerlei kleuren en inmiddels ook met een zodanig breed spectrum dat wit licht wordt uitgestraald. Zo worden galliumfosfiet (GaP) en galliumarsenidefosfiet (GaAsP) reeds geruime tijd voor commerciële toepassingen gebruikt. Door het type doteerstof te veranderen, of in het geval van GaAsP-diodes, de arsenicumfosforverhouding, kunnen verschillende lichtkleuren van groen tot dieprood worden verkregen. Met nieuwere typen, zoals de GaN-dioden, zijn ook violette en blauwe lichtkleuren mogelijk en door blauwe LED’s te voorzien van een speciale coating, die het blauwe licht in andere kleuren van het spectrum omzet kan zelfs ook wit licht worden gerealiseerd.
Tabel 2 Overzicht typen LED's en enige eigenschappen
Een LED bestaat in de praktijk uit een zeer kleine chip van p-n-materiaal, over het algemeen niet groter dan 0,25 tot 1 mm2. Voor controlelampjes wordt veelal een oppervlakte van 1 mm2 gebruikt of voor lichtgevende karakters, bestaande uit zeven segmentjes op een enkel schijfje en lengte van 3 mm. De overgangslaag, waarin het licht wordt opgewekt, ligt een paar duizendste van millimeters onder het oppervlak van de diode. De halfgeleiderchip is gemonteerd op een ondergrond met aansluitdraden, die als geheel is ingekapseld in een transparante hars. De top van de capsule is meestal helder en lensvormig om het licht te richten of juist diffuserend om het licht te verspreiden. Ook kan achter de LED een kleine reflector zijn aangebracht, waardoor verschillende uitstralingshoeken mogelijk zijn. De capsule heeft veelal een doorsnede van zo’n 3 mm (T1) tot 5 mm (T1 3/4). De schijnbare afmetingen van het lichtgevende oppervlak zijn daardoor dus veel groter dan het lichtgevende deel van de LED zelf.
Figuur 17 Diverse LED uitvoeringen
Figuur 18 Opbouw van een LED
1 – lens, 2 – halfgeleiderchip, 3 – transparante hars, 4 – aansluitdraad Door drie verschillende LED’s in een capsule op te nemen, een rode, een groene en een blauwe, worden zogenaamde RGB of fullcolour LED’s verkregen. Door deze met geavanceerde elektronica te sturen kunnen in principe miljoenen verschillende kleuren worden verkregen.
Figuur 19 Ultraviolette GaN LEDs
Witte LED’s Een combinatie van rood, groen en blauwe LED’s kunnen wit licht maken, hoewel tegenwoordig dit principe voor witte LED’s nauwelijks wordt gebruikt. De meeste witte LED’s zijn een modificatie van blauwe LED’s; GaN-gebaseerd, InGaN-actieve-laag LED’s zenden licht uit met een golflengte tussen de 450-470 nm. Deze InGaN-GaN structuur is bedekt met een gelig fosfor poeder. De LED-chip straalt het blauwe licht uit waarvan een deel, efficiënt omgezet wordt in een breder spectrum met een piek rond de 580 nm. Omdat geel licht de rode en groene receptoren in het oog stimuleert wekt de resultante mix van blauw en geel licht, een witte indruk. [Nichia, 1996]. Door de spectrale karakteristieken van de diode zullen vooral rode en groene objecten minder goed worden weergegeven dan een full-spectrum lamp. Verschillende varianten en de variatie in de dikte van de fosfor maken het mogelijk om verschillende kleurtemperaturen te creeeren van warm wit tot koel wit. Het spectrum van een witte LED laat duidelijk blauw licht zien, direct afkomstig van de GaN-LED (max. ~465 nm) en het gelige licht veroorzaakt door het fosfor poeder met een breder spectrum ( 500-700 nm). Witte LEDs kunnen ook gemaakt worden op een analoge wijze als de fluorescentielampen. Hierbij maakt men gebruik van ultraviolette LED’s waarbij een coating wordt aangebracht van een mengsel van europium-gebaseerde rood en blauw uitstralende fosfor plus groen uitstralend koper en een aluminium doped zinksulfide. Het ultraviolette licht heeft echter een negatieve invloed op diverse LED onderdelen waardoor oa de levensduur wordt verkort. Deze methode is minder efficiënt als bovenstaand gebruik van de blauwe LED en meer energie wordt omgezet tot warmte
maar het licht heeft betere spectrale eigenschappen en een betere kleurweergave. Beide methodes geven een vergelijkbare helderheid. De nieuwste methode om witte LED’s te maken, maakt geen gebruik van fosfor maar is gebaseerd op homoepitaxaially gegroeide zink selenide (ZnSe) op een ZnSe substraat dat gelijktijdig blauw licht uitstraalt van het actieve gebied en geel licht van de substraat.
Eigenschappen en prestaties De typische LED’s zijn ontwikkeld om bij niet meer dan 30-60 milliwatt electrische stroom te functioneren. Rond 1999 werd de power LED geïntroduceerd, die in staat was om bij continu gebruik op 1 Watt te functioneren. De grote voordelen van LED verlichting is het hoge rendement, gemeten als lumen/W. Witte LED’s werden snel efficiënter dan gloeilampen. In 2002 kwamen de 5 watt LED’s beschikbaar met een rendement van 18-22 lm/W. Ter vergelijking; de standaard 60-100 watt gloeilamp heeft een rendement van ~15 lm/watt en de standaard fluorescentie buis zit tegenwoordig rond de 100 lm/W. In 2006 werd een prototype van een witte LED gedemonstreerd met een rendement van 131 lm/W bij 20 mA. De planning is dit in 2008 een rendement van 145 lm/W haalbaar moet zijn. Opgemerkt moet worden dat high-power (> 1 Watt) LED’s nodig zijn voor lichttoepassingen. Typische werkzame stroomsterktes beginnen bij 350 mA. Het hoogste rendement van dit type wordt geclaimed op 115 lm/w (350mA). LED’s werken bij een zeer lage gelijkspanning en een relatief hoge stroom in relatie tot hun afmetingen. De bedrijfsspanning van een enkele LED is in het algemeen 1 tot 3 V met een stroomsterkte van 10 tot 100 mA. De luminantie van een rode LED was oorspronkelijk zo’n 3500 cd/m2 bij een lichtsterkte van 0,5 tot 25 millicandela’s. Met betrekking tot de lichtsterkte worden tegenwoordig waarden aangegeven van 600, 900 en 4000 cd voor LED’s met een uitstralingshoek van totaal respectievelijk 60°, 45° en 20°. Alhoewel de efficiëntie van de omzetting van elektrische energie in licht in de overgangslaag bijna 100 procent is, wordt een groot deel hiervan teniet gedaan door absorptie en interne reflecties en was het uiteindelijke lichtrendement van LED’s tot ongeveer 1980 niet meer dan 0,2 tot 4 lm/W. Voordelen van LED-gebruik - Hoog rendement en daardoor laag energieverbuik - Zeer lange levensduur 35 000 – 50 000 uur - Voor het maken van kleur zijn geen kleurfilters nodig waardoor de efficiëntie hierdoor niet afneemt - Het licht kan op de LED gebundeld worden waardoor externe armaturen/reflectoren overbodig worden. - Bij dimmen verandert de lichtkleur niet, in tegenstelling tot b.v. gloeilamp - Frequent aan/uit schakelen beïnvloed te levensduur niet, in tegenstellling tot b.v. fluorescentie verlichting en andere gasontladingslampen - Kunnen moeilijk kapot vallen. - Zeer snelle opstarttijd (nanoseconden) - Zeer kleine afmeting - Bevat geen kwik(damp) zoals fluorescentie
-
Bij toepassing van fullcolour LED’s die zijn opgebouwd uit een blauwe, een rode en een groene chip kunnen in principe verschillende kleurtemperaturen worden gerealiseerd indien de chips afzonderlijk kunnen worden aangestuurd.
Nadelen LED-gebruik - LED’s zijn momenteel nog duurder in de initiele aanschaf. - De lichtstroom is afhankelijk van de omgevingstemperatuur bij lagere temperaturen dan die waarvoor de lichttechnische gegevens standaard zijn aangegeven 25 °C) neemt de lichtstroom toe en bij hogere temperaturen af. Bijvoorbeeld bij –20 °C is de lichtstroom ongeveer 70% hoger en bij een omgevingstemperatuur van 80 °C is de lichtstroom gereduceerd tot de helft. - De juiste stroom is zeer belangrijk voor de werking van de LED. - Geen full spectrum licht als van een zwarte straler waardoor de kleurkwaliteit minder is (typische Ra wit licht 70-80). - Met betrekking tot de kleurtemperatuur van witte LED’s kan worden opgemerkt dat deze thans nog relatief hoog is en wel van zo’n 3500-10 000 K. - LED is geen puntbron met continue bundel - Onduidelijk wat de invloed op het oog is van de blauwe en witte LED’s Over de lichtstroomafname tijdens het gebruik zijn vooralsnog geen eenduidige gegevens voorhanden. Dat komt mede omdat dit afhangt van het type LED. Voor de meest gangbare typen wordt aangegeven dat de lichtstroom de eerste 10.000 uur wordt gereduceerd met 10 tot 30% en daarna al dan niet nog verder afneemt. Maar bijvoorbeeld voor het oudere type AlGaAs-LED’s wordt een veel sterkere afname aangegeven, en wel met ongeveer 50% na 15.000 tot 40.000 branduren. Toepassingsmogelijkheden Het relatief geringe lichtrendement en het tamelijk monochromatische karakter van de eerste generaties LED’s heeft de toepassing voor algemene verlichtingsdoeleinden tot nu toe in de weg gestaan. Er is inmiddels een breed toepassingsgebied voor meer specifieke doeleinden ontstaan, met name door hun unieke eigenschappen met betrekking tot heldere kleuren, geringe afmetingen, geringe stroomverbruik en lange levensduur. Bovendien zijn thans ook LED’s beschikbaar met een veel breder spectrum, waardoor deze wit licht geven met relatief goede kleurweergave-eigenschappen. Vooral hierdoor zijn de mogelijkheden voor meer algemene toepassingen aanmerkelijk toegenomen. Literatuur • • • • •
Handboek Verlichtingstechniek, SDU 2006 Philips Correspondence Course Lighting Application, deel 14: Special Radiators and Applications, hoofdstuk 7: Electroluminescent light sources Wikipedia- LED http://www.lumileds.com/pdfs/DS56.pdf Halbleiterlichtquellen in Linien- und Flächenform – U. Fischer en R. Haback – Tagungsband Licht ‘98 in Bregenz, blz. 69-73, september 1998
• • • • • • • •
•
Energy Efficiency and LED’s – Kathleen Daly en Andrew Bierman – IAEEL newsletter, blz. 4-6, no. 2, 1999 LED’s: From indicators to illumination? – Andrew Bierman – Lighting Futures, Vol. 3, no. 4, december 1998 Signaling the future – John Bullough – Lighting Futures, Vol. 3, no. 4, december 1998 Figuur 1.5-99: LED’s als lampmodules voor ‘achterverlichting’ van transparante panelen Lumen, Licht und Leuchtdioden – Michael Hoss – deel 1 in Licht (D) 10/1999 en deel 2 in Licht 11-12/1999 Mit Leuchtenden Augen – Leuchtdioden leiten den Weg auf einer Brücke im Duisburger Innenhafen – Licht (D) 1-2/2000 Innovativ beleuchten – LED-Einsatz für die UV-freie Beleuchtung strahlungsgefährdete Kulturgüter – Licht (D) 1-2/2000 Neue Beleuchtungsideen mit LED – LED als Leuchtmittel eröffnen neue Möglichkeiten u.a. für die Fluchtweg- und Akzentbeleuchtung – Licht (D) 12/2000 Satinosa – Die Entwicklung extrem flacher, mit Leuchtdioden gleichmässig ausgeleuchteter Schilder – Udo Fischer – Licht (D), 4/2000
BIJLAGE Overzicht lichtbronnen en eigenschappen overzichtlichtbronnen.pdf
