34

Openbare Verlichting

Inside Information Verlichting

Is de LED-euforie terecht?

35

Openbare Verlichting

Inside Information Verlichting

De nieuwe LED-verlichting is het helemaal. Producenten, adviseurs, media en overheid zijn lovend over LED-toepassing op het gebied van openbare verlichting. Gesteld wordt de nieuwe technologie een lange levensduur heeft en energie bespaart. Maar is die euforie wel terecht? Hoe zit het met bijvoorbeeld de (onderhouds)kosten en de lichtkwaliteit? En heeft dimmen in de praktijk zin? Nico de Kruijter, directeur van een onafhankelijke ingenieursbureau op het gebied van de openbare verlichting, geeft tekst en uitleg. Auteur: Nico de Kruijter.

Het gebruik van sterk gebundeld licht met een spreiding in

de lengterichting, heeft een ongunstige bijwerking op het

rijcomfort van weggebruikers. Zo kunnen de sterke wisselingen

van verlichtingssterkte hinder opleveren op het dashboard.

De afgelopen jaren is LED-verlichting geïntroduceerd als hét alternatief voor de conventionele verlichting. In een kort tijdsbestek heeft er een snelle ontwikke-ling plaatsgevonden en volgen verschil-lende uitvoeringen elkaar in hoog tempo op. De hoeveelheid licht per eenheid van energie (Watt) neemt toe. De Kruijter Openbare Verlichting is als onafhankelijk ingenieursbureau openbare verlichting de laatste jaren betrokken geweest bij meerdere onderzoeken, adviezen en

implementaties van LED-projecten. Van-uit deze ervaring en kennis binnen de huidige stand van de techniek geven we een objectieve beoordeling over deze ontwikkelingen.

Een LED is een licht emitterende diode bestaande uit twee halfgeleidermate-rialen, die elk op hun eigen energie-niveau elektronenbanen hebben. Bij de overgang van een hogere naar een lagere energiebaan verliest het elektron

energie. Elk elektron dat door de LED stroomt, produceert licht. Bij dit proces zijn er op zich weinig of geen onder-delen die slijten. En toch heeft ook de LED een beperkte levensduur. Dit heeft te maken met het feit dat bij het proces warmte vrijkomt, die de eigenschap-pen van het diodemateriaal negatief beïnvloedt. Als de warmtehuishouding rond de LED goed geregeld is, zal de lichtbron (bij een beperkte temperatuur-stijging) langer meegaan.

36

Openbare Verlichting

Inside Information Verlichting

Om het geproduceerde licht over een ruimte te kunnen verspreiden, is het no-dig LED-lichtbronnen met aanvullende optische elementen uit te rusten. Met de huidige LED-armaturen voor openbare verlichting wordt het licht met behulp van een geschikte lens verspreid over het te verlichten gebied. Op dit moment kan, door het goed richten van het licht en het afkappen van stooilicht, 20 procent ener-gie bespaard worden. De lens bestaat uit een kunststof omhulling met lenswerking, die is aangebracht op een keramische ondergrond. Deze wordt geplaatst over de lichtbron. Door de beide lenzen goed op elkaar af te stemmen, kan de ruimtelijke uitstraling van licht naar wens worden beïnvloed en de lichtstroom gericht wor-den. De huidige verlichtingsnormen gaan uit van een verlichtingsbeeld met een be-paalde mate van gelijkmatigheid binnen het te verlichten gebied. De conventionele verlichting met fluorescentielampen in combinatie met een spiegeloptiek leveren een minder scherp gebundeld en meer rondom verstrooiend lichtbeeld op.

Licht wordt geleverd vanuit op afstand van elkaar geplaatste lichtpunten. De lichtsterkte is het grootst bij de licht-bron en neemt af naarmate de afstand tot de lichtbron toeneemt. Tussen twee lichtpunten ontstaat een lichtbeeld dat, bewegend van het ene naar het andere lichtpunt, langzaam in sterkte afneemt tot het midden tussen de twee punten en daarna weer langzaam toeneemt. Bij toepassing van de fluorescentielampen ontstaan door de meer verstrooiende spreiding van licht van nature vloei-ende veranderingen in lichtsterkte tus-sen de lichtpunten. Door de gebundelde lichtstroom vanuit de LED-lichtbronnen ontstaan daarentegen scherpere licht-sterktewisselingen in het te verlichten gebied. Dat betekent dat objecten in de openbare ruimte de kans lopen, afhanke-lijk van hun plaats in de ruimte, geheel of gedeeltelijk te worden verlicht. Ook

zijn personen en objecten vanaf een be-paalde hoogte minder goed ofwel slechts gedeeltelijk zichtbaar. Binnen de aanbe-veling voor openbare verlichting 2011 wordt hier aandacht aan besteed; de aanbeveling geeft grenswaarden aan.

Door de snelle ontwikkelingen zijn de lenzen van de eerste generatie LED’s vaak niet bruikbaar voor de nieuwere generatie. Doordat de afmeting van het lichtgevend oppervlak is vergroot of het huis niet aansluit bij de opdeklens, ont-staat er een ander lichtbeeld dan waar-voor de lens was ontwikkeld. Dit soort processen hoort bij alle nieuwe ontwik-kelingen van de openbare verlichting.

Het gebruik van sterk gebundeld licht met een spreiding in de lengterichting, zoals dat nodig is voor wegen met een verkeersfunctie, levert een interessante energiebesparing op, maar heeft een ongunstige bijwerking op het rijcomfort van weggebruikers. Dit komt doordat het gebundelde licht voor een deel gericht is tegen de rijrichting van de weggebrui-kers in. Het gevolg hiervan is dat tijdens de rit de lichtsterkte niet geleidelijk toe- en afneemt van lichtpunt naar lichtpunt maar plotselinge overgangen vertoont van zeer lage naar zeer hoge lichtsterkte. Dat veroorzaakt lichthinder in de vorm van lichtflitsen in het oog van de be-stuurder. Daarnaast kunnen de sterke wisselingen van verlichtingssterkte ook hinder opleveren op het dashboard. De huidige wijze van het berekenen van verblinding en hinder bij wegen met een verkeersfunctie stamt uit de periode 1965 - 1975. Dit statische model zou uitge-breid moeten worden met een dynami-sche component, namelijk de toename van lichtsterkte als functie van de tijd, om te grote variaties in lichtintensiteit die tijdens het autorijden ontstaan, binnen veilige grenzen te houden; randvoor-waarden voor de dashboardgelijkmatig-heid zou geen overbodige luxe zijn.

Naast verblinding door LED-verlichting in verkeersfuncties ontkomt ook de woon-omgeving niet aan negatieve effecten van de sterke lichtbundeling. Bij toepas-sing van LED-verlichting is te zien dat het lichtgevend oppervlak van het arma-tuur steeds kleiner wordt en daardoor de lichtintensiteit per oppervlakte-eenheid

hoger, met als gevolg dat bewoners meer hinder kunnen ondervinden van de verlichting dan vroeger. Binnen de huidige aanbevelingen voor lichthinder worden twee parameters gegeven om de mate van hinder te bepalen. Dit is in de eerste plaats de hoeveelheid uitstralend licht dat op een gevel terechtkomt en in de tweede plaats de lichtstroom die het oog van de bewoner treft. Deze beide parameters komen bij LED-verlichting lager uit dan de gangbare fluorescentie- of lagedruknatriumverlichting. Hieruit zou men kunnen concluderen dat de hinder ook geringer is maar dat blijkt in de prak-tijk niet zo ervaren te worden.

De nieuwe LED-technologie is zonder veel rendementsverlies goed te dimmen. Dit kan met behulp van separate of cen-trale dimapparatuur en de besturing kan worden gerealiseerd door tussenkomst

van internet of een GSM-signaalover-dracht. De huidige LED-verlichting voor wegen met een verkeersfunctie is in energieverbruik niet of nauwelijks zuini-ger dan de conventionele variant. Door dimmen van de verlichting kan energie worden bespaard en dat gebeurt dan ook bij de huidige LED-projecten. Voor-beelden hiervan zijn de N59 en de A44. Hier wordt zelfs gedimd naar 20 procent, waardoor energiebesparingen mogelijk zijn tot 50 procent. De wegen waar deze verlichting is toegepast, hebben veelal een wegdek van ZOAB (zeer open asfalt beton). Uit onderzoek van De Kruijter in 2004 en 2005 blijkt dat de berekende verlichtingsniveaus in de praktijk vaak niet worden gehaald. Er wordt met 1 candela per vierkante meter (gereflec-teerd licht) gerekend en in de praktijk blijkt dat er ternauwernood 0,6 candela per vierkante meter wordt gehaald. Na

‘LED leidt tot scherpere lichtsterkte wisselingen‘

‘LED-verlichting is nu nog duurder over de totale levensduur’

37

Openbare Verlichting

Inside Information Verlichting

het dimmen naar bijvoorbeeld 20 pro-cent blijft er dan nog 0,12 candela per vierkante meter aan lichtniveau over, dat via het wegdek reflecteert. Deze waarde is veel te laag is om nog iets te kunnen zien. Het dimmen zou een positieve bij-drage kunnen leveren op de visuele ge-leiding als de lichtgevende oppervlakken van de armaturen zichtbaar zouden zijn, maar deze worden in de meeste gevallen verborgen achter een vlakke glazen ruit, hoog in het armatuur.

Bij een vergelijk tussen LED- en conven-tionele verlichting wordt in het kader van energiebesparing dikwijls alleen gefocust op het energieverbruik van de lichtbron. Voor een juiste vergelijking is dit onvol-doende, hiervoor dient naar de totale in-stallatie te worden gekeken. Daarbij dient te worden voldaan aan de lichttechnische richtlijnen voor openbare verlichting. Per installatie kan door een TCO (Total Costs of Ownership)-analyse een werkelijke ver-gelijking gedurende de totale levensduur worden gemaakt. Uit berekeningen tot nog toe blijkt dat onder andere door hoge initiële aanschafkosten van LED-armatu-ren (die een factor drie tot vier hoger zijn dan bij conventionele verlichting) alsmede de geringe levensduur LED-verlichting veel duurder uitkomt. Het mag duidelijk zijn dat we er nog niet zijn met de nieuwe LED-verlichting voor het openbaar gebied. Maar de ontwik-keling gaat snel. LED-verlichting heeft toekomst en met verder onderzoek en ontwikkeling kan het uitgroeien tot een volwaardige vervanger van onze huidige conventionele verlichting, waarmee het milieu beter af zal kunnen zijn. Op het moment is dit echter nog niet het geval.

www.dekruijter.nl

Ook in de woonomgeving is toepassing van LED-verlichting

nog niet zonder problemen.