Lichttechniek

Wattage
Lichtsterkte
Lichtstroom
Lichtkleur
Kleurweergave-index
Verlichtingssterkte
Power factor
Harmonische vervuiling
UGR

Wattage

Het Wattage van een lichtbron wordt vaak onterecht aangezien als norm voor de uitstraling van het licht. In werkelijkheid is Wattage een meeteenheid voor het energieverbruik en zelfs dat is niet volledig, zolang geen rekening wordt gehouden met eventuele voorschakelapparatuur zoals aanwezig in TL buizen. Belangrijker is daarom de werkelijke lichtopbrengst.

Lichtsterkte

Onder de lichtsterkte van een lichtbron wordt verstaan het stralingsvermogen dat die bron per eenheid van ruimtehoek uitzendt, gecorrigeerd voor de spectrale gevoeligheid van het oog. De lichtsterkte van een bron geeft aan welk vermogen (energie per tijdseenheid) de bron in een bepaalde richting uitstraalt. Als men de lichtsterkte over de gehele openingshoek integreert, krijgt men de lichtstroom in Lumen.

De SI-eenheid voor de lichtsterkte is de candela (symbool: cd), een van de basiseenheden in het SI. Sinds 1979 luidt de definitie hiervan:

Een monochromatische lichtbron die licht met een frequentie van 540 × 1012 Hz (groengeel) uitzendt met een vermogen van 1/683 watt per steradiaal, heeft een sterkte van 1 candela. Voor andere frequenties wordt dit gecorrigeerd voor de lichtgevoeligheid van het menselijk oog.

Lichtstroom

De lichtstroom is een lichttechnische grootheid die uitgestraalde hoeveelheid licht per tijdseenheid aangeeft, gecorrigeerd voor de spectrale gevoeligheid van het menselijk oog. De lichtstroom kan worden gezien als het fotometrisch equivalent van het geleverde vermogen. De Lumen (symbool: lm) is de eenheid voor lichtstroom. De Lumen is een afgeleide eenheid uit het SI-stelsel. 1 Lumen is de lichtstroom van een puntlichtbron van 1 Candela door een ruimtehoek van 1 steradiaal. Meer algemeen: de lichtstroom in Lumen is gelijk aan het product van de grootte van de lichtsterkte van de bron in Candela vermenigvuldigd met de grootte van de ruimtehoek in steradiaal. Een Lumen is dan ook gelijk aan een cd sr.

Lichtstroom is een maat voor de totale hoeveelheid licht in een lichtbundel. Lichtsterkte is een maat voor de lichtdichtheid. Bekijkt men een deel van een lichtbundel dan heeft dat deel een kleinere lichtstroom (in Lumen) maar (in principe) dezelfde lichtsterkte (in Candela) als de hele bundel. De lichtstroom hangt af van het vermogen van de bron en van de kleur van het licht.

1 Lumen is ongeveer 4,09 × 10¹⁸ fotonen per seconde.

Een gloeilamp van 100 watt geeft een lichtstroom van ongeveer 1200 Lumen.

Lichtkleur (kleurtemperatuur)

De kleur van het licht wordt aangegeven in graden Kelvin. De Kelvin temperatuur van een verhitte staaf ijzer is de referentie voor de lichtkleur. Boven 5000 graden ligt de kleur bij blauw-wit, tussen 3000 en 5000 graden hebben we te maken met comfortable wit en beneden 3000 graden Kelvin krijgen we warmwit. Drie kwartier na zonsopgang is onze kleur wat geelachtig met een Kelvin temperatuur van 3000 graden. Tegen de middag wordt de lichtkleur bijna 5000 graden en na de middag kan dat oplopen tot 6500 graden Kelvin. Tegen zonsondergang daalt de kleurtemperatuur tot ruim 2000 graden Kelvin.

Ter illustratie:

Kleurtemperatuur licht

1200 Kelvin: kaarslicht
2000 Kelvin: zonsopkomst en zonsondergang
2800 Kelvin: wolfraam-gloeilamp (gewone lamp), zonsopkomst en zonsondergang
3000 Kelvin: koud wit, studiolamp, 3000-kleur TL lamp ("/830" is kleurweergave 80 en kleurtemperatuur 3000 K)
3200 Kelvin: halogeenlamp
3400 Kelvin: filmzon
3500 Kelvin: een uur na zonsopkomst
4000 Kelvin: daglicht wit, 4000-kleur TL lamp ("/840" is kleurweergave 80 en kleurtemperatuur 4000 K)
5000 Kelvin: daglicht wit, fototoestel-flitser
5600 Kelvin: standaard daglicht
6000 Kelvin: koud wit, middagzon
6500 Kelvin: Wit/Neutraal. Standaard waarde voor televisie of monitor
7000-10000 Kelvin: Zware bewolking of schaduw aan de noordzijde. Zonder direct zonlicht

Kleurweergave-index (CRI/Ra)

De kleurweergave-index (CRI of Ra-waarde) geeft weer wat het effect is van een lichtbron op de kleurweergave van objecten. Dit wordt vergeleken met de kleurweergave van dezelfde objecten bij daglicht. De kleurweergave-index loopt van 0 t/m 100. Een CRI van 100 is gelijkwaardig aan daglicht en geeft de meest optimale kleurweergave van het object. Een kleurweergave van 100 is bij LED in theorie wel mogelijk, maar dit gaat ten koste van de efficiëntie. LED lichtbronnen van goede kwaliteit hebben veelal een kleurweergave van 80-90. Hoe hoger de Ra-waarde, hoe beter het licht uit de LED lichtbron. De Ra-waarde wordt bepaald door zes referentiekleuren te vergelijken met een andere lichtbron (bijvoorbeeld de zon of een gloeilichtbron). Het verschil in die meting is de afwijking vanaf 100. Bij een grote afwijking zien we kleuren anders dan ze in werkelijkheid zijn. Blauw is dan bijvoorbeeld niet helder blauw, maar een beetje grijs. We kennen in Europa geen harde eisen voor de minimale Ra-waarde. Er zijn echter wel minimale eisen voor openbare gebouwen en werkplekken. In de praktijk betekent het dat op bijna alle locaties een minimale waarde van Ra 80 is gesteld.

Verlichtingssterkte

De verlichtingssterkte of illuminantie is de op een oppervlak invallende lichtstroom per oppervlakte-eenheid. De SI-eenheid is W/m2. Het meten van de verlichtingssterkte is van belang voor bijvoorbeeld werkplekken. De lux (symbool lx) is een eenheid van verlichtingssterkte: 1 lux is de lichtsterkte voortgebracht door 1 candela op een oppervlak loodrecht op de lichtstralen op een afstand van 1 meter van de bron.

De lux stemt dus overeen met de verlichtingssterkte die men heeft wanneer iedere vierkante meter van het beschouwde oppervlak een lichtstroom van één lumen ontvangt. Het aantal lux wordt bijgevolg gevonden als het quotiënt van de totaal ontvangen lichtstroom, uitgedrukt in lumen, en de grootte van het verlichte oppervlak uitgedrukt in vierkante meters; derhalve is 1 lux = 1 lumen/m².

Power Factor

Voor grootverbruikers zoals voetbalstadions en ziekenhuizen is de Power Factor van belang. Dit geeft de relatie aan tussen het netto en schijnbaar vermogen. Het meest ideale is dat beide waardes zoveel mogelijk gelijk zijn en de verhouding het getal 1 benadert. Wordt het getal aanzienlijk kleiner, dan betekent dit dat er sprake is van een groot reactief vermogen dat gebruikt wordt voor de op- en afbouw van magnetische velden en ladingen in de voeding. Deze extra stromen kunnen vereisen dat de kabels dikker gemaakt moeten worden. Een lage Power Factor betekent dus dat er grote stromen aanwezig zijn die de gevoelige apparatuur kunnen beschadigen.

Harmonische vervuiling

Vooral bij het gebruik van bepaalde micro-electronica, wordt slechts een bepaald deel van de sinus (golfbeweging van wisselstroom) uit het net gebruikt. Diverse apparaten gebruiken verschillende delen van deze sinus. Zolang er gebruik gemaakt wordt van diverse verschillende apparaten, dan levert dit over het algemeen geen problemen op. Indien er echter veel apparaten tegelijk aan staan die hetzelfde deel van de sinus benutten en de rest van de sinus dus onbenut laten, zullen andere apparaten in hetzelfde electra net daar last van hebben. Vooral apparaten met bewegende delen zoals PC's met een ventilator/harde schijf kunnen hier slecht tegen en gaan hieraan snel defect. LED's werken op gelijkstroom en zijn dus zelf geen veroorzaker van harmonische vervuiling. In de aansturing van LED's (omvorming van wisselstroom naar gelijkstroom, dimfunctionaliteit, kleuraansturing etc.) wordt echter gebruik gemaakt van diverse componenten die, afhankelijk van het merk en type, wel harmonische vervuiling kunnen veroorzaken. Er zijn diverse LED-producten op de markt die veel harmonische vervuiling veroorzaken. Wij hebben echter producten waaraan met zorg is gewerkt om de harmonische vervuiling tot een minimum te beperken.

UGR

De UGR-waarde (Unified Glare Rating) is de waarde die de mate van onbehaaglijke verblinding aangeeft.

Hoe lager deze waarde is, hoe minder lichthinder gebruikers (vermoedelijk) zullen ervaren. De gemiddelde waarde ligt tussen de 15 en 30. Het toepassen van de juiste verlichting verdiend veel aandacht omdat dit van grote invloed is op de productiviteit en het functioneren van de mens. De lichtkleur en lichtsterkte moeten goed genoeg zijn om de werkzaamheden goed te kunnen uitvoeren, maar mag niet zorgen voor verblinding of schittering. Dit kan vermoeidheid en op den duur zelfs ziekte veroorzaken.

Verblinding kan veroorzaakt worden op twee manieren; direct of indirect. Bij directe verblinding moet je denken aan een lichtbron die in je ogen of gelaat schijnt, terwijl bij indirecte verblinding sprake is van reflectie van de lichtbron op een reflecterend oppervlak.

In de norm NEN-EN 12464-1 zijn de richtlijnen voor het visuele comfort vastgelegd voor diverse ruimtes. Hier volgen enkele gangbare voobeelden:

Tekenkamers: <16
Kantoren: <19
Entree ruimtes: <22
Bedrijfshallen, trappen en liften: <25
Gangen: <28