LED openbare verlichting ontwikkelt zich revolutionair

4
26 ǀ Openbare Verlichting Verl chting Verl chting De wereld van de openbare verlichting zit in een belangrijke transitieperiode. Door de opkomst van de ‘light emitting diodes’ (LED) staat er nogal wat te veranderen wanneer het gaat om het verlichten van de openbare ruimte. Wat zijn de kenmerken van de nieuwe lichtbron? En welke problemen zijn er nog? Nico de Kruijter van ingenieursbureau De Kruijter Openbare Verlichting doet speciaal voor Inside Information Verlichting een boekje open over de LED in de openbare ruimte. Auteur: Nico de Kruijter, foto’s: Philips. Sinds de LED als lichtbron zijn intrede heeft gedaan in de openbare verlichting (OVL), gaat de ontwikkeling op dit gebied snel in de richting van een volwaardig alternatief voor de bestaande verlichtingsarmaturen. De ontwikkelingen op het gebied van prak- tische verlichtingskwaliteit volgen elkaar in hoog tempo op. In dit artikel geven we een impressie van de recente belangrijke ont- wikkelingen en wezenlijke verbeteringen. 1. Het strooilicht is weer terug In de openbare ruimte is het van belang om niet alleen het wegdek of het trottoir te kunnen zien, maar ook zicht te hebben op de ruimtelijke omgeving waarin men zich begeeft. Daarbij is het herkennen van personen, gezichten en objecten een we- zenlijk aspect van het zich veilig voelen in de ruimte. Met conventionele verlichtings- armaturen werd de ruimte automatisch meeverlicht, omdat deze verlichting minder scherp afgesneden bundels produceerde en daardoor een zekere mate van strooi- licht produceerde. Met de armaturen van de eerste generatie LED-technologie ver- dween dit strooilicht doordat men, door de kleine lichtbron, beter is staat was het licht nauwkeurig te bundelen naar de plaatsen waar het primair voor bedoeld was. Strooi- licht werd beschouwd als lichtvervuiling en verlies. In de praktijk werd echter al snel duide- lijk dat een aandeel strooilicht van groot belang is voor een kwalitatief goede ver- lichtingsinstallatie. De commissie die zich bezighield met het opstellen van de nieuwe aanbeveling ROV 2011 heeft gezocht naar de borging van de minimaal benodigde hoeveelheid strooilicht in de praktijk van de openbare verlichting. Daarbij diende, op grond van de ervaring, de minimale ‘LED

description

Led openbare verlichting wordt volwassen duidelijke verbetering van led openbare verlichting

Transcript of LED openbare verlichting ontwikkelt zich revolutionair

Page 1: LED openbare verlichting ontwikkelt zich revolutionair

26 ǀ Openbare VerlichtingVerl cht ingVerl cht ing

De wereld van de openbare verlichting zit in een belangrijke transitieperiode. Door de opkomst van de ‘light emitting diodes’ (LED) staat er nogal wat te veranderen wanneer het gaat om het verlichten van de openbare ruimte. Wat zijn de kenmerken van de nieuwe lichtbron? En welke problemen zijn er nog? Nico de Kruijter van ingenieursbureau De Kruijter Openbare Verlichting doet speciaal voor Inside Information Verlichting een boekje open over de LED in de openbare ruimte. Auteur: Nico de Kruijter, foto’s: Philips.

Sinds de LED als lichtbron zijn intrede heeft gedaan in de openbare verlichting (OVL), gaat de ontwikkeling op dit gebied snel in de richting van een volwaardig alternatief voor de bestaande verlichtingsarmaturen. De ontwikkelingen op het gebied van prak-tische verlichtingskwaliteit volgen elkaar in hoog tempo op. In dit artikel geven we een impressie van de recente belangrijke ont-wikkelingen en wezenlijke verbeteringen.

1. Het strooilicht is weer terugIn de openbare ruimte is het van belang om niet alleen het wegdek of het trottoir te kunnen zien, maar ook zicht te hebben op de ruimtelijke omgeving waarin men zich begeeft. Daarbij is het herkennen van personen, gezichten en objecten een we-zenlijk aspect van het zich veilig voelen in de ruimte. Met conventionele verlichtings-armaturen werd de ruimte automatisch

meeverlicht, omdat deze verlichting minder scherp afgesneden bundels produceerde en daardoor een zekere mate van strooi-licht produceerde. Met de armaturen van de eerste generatie LED-technologie ver-dween dit strooilicht doordat men, door de kleine lichtbron, beter is staat was het licht nauwkeurig te bundelen naar de plaatsen waar het primair voor bedoeld was. Strooi-licht werd beschouwd als lichtvervuiling en verlies.In de praktijk werd echter al snel duide-lijk dat een aandeel strooilicht van groot belang is voor een kwalitatief goede ver-lichtingsinstallatie. De commissie die zich bezighield met het opstellen van de nieuwe aanbeveling ROV 2011 heeft gezocht naar de borging van de minimaal benodigde hoeveelheid strooilicht in de praktijk van de openbare verlichting. Daarbij diende, op grond van de ervaring, de minimale

‘LED

Page 2: LED openbare verlichting ontwikkelt zich revolutionair

27Openbare Verlichting ǀ Verl cht ing

ontwikkelt zich revolutionair’‘LED

Page 3: LED openbare verlichting ontwikkelt zich revolutionair

Bij een toename van de temperatuur neemt de levensduur van de LED af.

LUXEON Rebel Reliability Datasheet RD07 (11/07) 12

LUXEON Rebel Lifetime Predictions, Continued

Figures 13 and 14 show the expected (B10, L70) lifetimes at a 90% confidence level for AlInGaP (ie Amber, Red�orange, andRed) LUXEON Rebel as a function of junction temperature and thermal pad temperature, respectively.

(B10, L70) lifetimes for AlInGaP Luxeon Rebel

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Junction Temperature (C)

350mA

700mA

500mA

600m

400mA

Figure 13. Expected (B10, L70) lifetimes for AlInGaP LUXEON Rebel.

Junction Temperature (C)

Life

tim

e (H

our

s)

(B10, L70) lifetimes for AlInGap LUXEON Rebel

(B10, L70) lifetimes for AlInGaP Luxeon Rebel

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Thermal Pad Temperature (C)

350mA

700m

400mA

500mA

600mA

Figure 14. Expected (B10, L70) lifetimes for AlInGaP LUXEON Rebel.

Thermal Pad Temperature (C)

Life

tim

e (H

our

s)

(B10, L70) lifetimes for AlInGap LUXEON Rebel

LUXEON Rebel Reliability Datasheet RD07 (11/07) 12

LUXEON Rebel Lifetime Predictions, Continued

Figures 13 and 14 show the expected (B10, L70) lifetimes at a 90% confidence level for AlInGaP (ie Amber, Red�orange, andRed) LUXEON Rebel as a function of junction temperature and thermal pad temperature, respectively.

(B10, L70) lifetimes for AlInGaP Luxeon Rebel

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Junction Temperature (C)

350mA

700mA

500mA

600m

400mA

Figure 13. Expected (B10, L70) lifetimes for AlInGaP LUXEON Rebel.

Junction Temperature (C)

Life

tim

e (H

our

s)

(B10, L70) lifetimes for AlInGap LUXEON Rebel

(B10, L70) lifetimes for AlInGaP Luxeon Rebel

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Thermal Pad Temperature (C)

350mA

700m

400mA

500mA

600mA

Figure 14. Expected (B10, L70) lifetimes for AlInGaP LUXEON Rebel.

Thermal Pad Temperature (C)

Life

tim

e (H

our

s)

(B10, L70) lifetimes for AlInGap LUXEON Rebel

28 ǀ Openbare VerlichtingVerl cht ingVerl cht ing

hoeveelheid strooilicht van conventionele verlichtingsarmaturen als referentie. Al snel werd duidelijk dat de minimale verti-cale verlichtingssterkte op ooghoogte een belangrijke parameter is, die vastgelegd diende te worden. Na wat proefberekenin-gen bleek dat conventionele verlichting in het uiterste hoekje van het openbaar ge-bied, verticaal op ooghoogte, een minimale waarde had die boven de 0,5 lux uit kwam. Deze waarde bepaalt dan ook de grens-waarde voor verlichting in woongebieden. Of er met een verticale waarde van 0,5 lux voldoende zicht is, was tot dan niet duide-lijk. De insteek was dat de LED-verlichting minstens een gelijk comfort moet bieden als conventionele verlichting. Uit de eer-ste lichtberekeningen bleek echter dat de minimale verticale verlichtingssterkte bij de meeste LED-verlichtingsarmaturen niet boven de 0,01 lux uitkwam.Nu, begin 2013, zien we een enorme ver-betering in het uitgestraalde lichtbeeld van de huidige – derde – generatie LED-verlichtingsarmaturen voor de openbare verlichting. De verticale verlichtingssterkte is nagenoeg gelijk aan die van de oude conventionele armaturen. Het is dan ook interessant om te volgen hoe fabrikanten experimenteren en door blijven ontwikke-len. In de eerste generatie LED-armaturen werd vooral geëxperimenteerd met speci-fieke lenstechnieken of alleen met de kale LED, zonder enig fotometrisch hulpmiddel. Met een dergelijke configuratie is een mi-nimale hoeveelheid energie benodigd om zonder strooilicht alleen de grondopper-vlakte, conform de eisen uit de norm, aan te lichten. De tweede generatie armaturen ging uit van het concept de LED met of zonder lens toe te passen en het opge-wekte licht via reflectie door een plaatje aluminium of een aluminium vorm uit te stralen. Hierbij kon het uitgestraalde ver-lichtingsbeeld door de vorm van de reflec-

Page 4: LED openbare verlichting ontwikkelt zich revolutionair

29Openbare Verlichting ǀ Verl cht ing

tor naar wens worden beïnvloed om het openbaar gebied voldoende aan te lichten. Deze variant kostte veel energie, maar had als voordeel dat er weer strooilicht in het openbaar gebied kwam. Op één uitzonde-ring na: de facettenspiegel. Deze spiegel was zo ontwikkeld dat elk bundeltje op een bepaald plekje op de grond terecht kwam. Door de hoge polijstfactor van de spiegel vond er, tijdens de reflectie via de spiegel, geen verstrooiing van het licht plaats en dus ook geen strooilicht. De derde ge-neratie – zoals ik het maar noem – is de versie met lenstechnologie, gevolgd door een gematteerde of gezandstraalde licht-kap. De strakke afgesneden bundel uit de heldere lens wordt door de matte lichtkap enigszins verstrooid, waardoor het beno-digde strooilicht ontstaat. De laatste variant die mij onder ogen kwam is een lens voor-zien van gematteerde delen in de gebieden waar strooilicht vereist is.

2. SpiegelstandenNaast een benodigde hoeveelheid strooi-licht is het, voor wegen met een verkeers-functie, gebruikelijk om verschillende weg-situaties – een enkele rijstrook, meerdere rijstroken, opstelplaatsen bij kruisingen, et cetera – met één verlichtingsarmatuur te verlichten. Met de conventionele armaturen is het mogelijk om met hetzelfde armatuur verschillende wegconfiguraties te verlichten door de lichtbron binnen dezelfde spiegel op een andere positie te plaatsen. Daarmee verandert de karakteristiek van de uitstraling van het armatuur. Met LED-verlichting wordt dit bereikt door verschillende lenzen te ge-bruiken per armatuur. Bij vervanging dient

hetzelfde armatuur weer besteld te worden, met de juiste lens op de juiste plaats. Dit houdt in, dat er een administratie moet worden bijgehouden van waar wat geplaatst is. Of je kunt kiezen voor één type lens voor de meest voorkomende situatie en genoe-gen nemen met het feit dat er hierdoor in bepaalde gevallen meer verlicht wordt dan nodig is. Een andere oplossing: extra licht-masten bijplaatsen bij een bredere weg. Dé oplossing is nog niet in zicht en zal zich de komende periode wel aandienen.

3. Behoudfactor De geïnstalleerde hoeveelheid licht zal door veroudering van componenten in de loop van de tijd afnemen. In de lichtbere-keningen wordt uitgegaan van een situatie waarin ook aan het einde van de levensduur van de lichtbronnen de installatie voldoet. Dit houdt in, dat de installatie aan het begin meer licht produceert dan strikt nodig is. Bij LED-verlichting heeft men hierop iets gevonden en dat ‘constant lumen output’ (CLO) wordt genoemd. Dit betekent dat het armatuur in het begin op bijvoorbeeld 70 procent vermogen is ingesteld en gaande-weg wordt opgeregeld naar 100 procent. Maar de vraag is over welke periode dit zal plaatsvinden. En bovendien: wat is de in-vloed en praktische betekenis van vervuiling van lichtkap van het armatuur?De LED heeft als eigenschap dat deze blijft branden, hoe oud deze ook is. De produ-cerende fabrikanten hebben besloten dat de LED aan het einde van zijn levensduur is wanneer de lichtopbrengst gedaald is tot 70 procent van de beginwaarde. De levensduur is echter sterk afhankelijk van de hoeveel-

heid stroom door de LED en de wijze van koeling. De grafiek (zie afbeelding links) laat de relatie zien tussen de bedrijfstemperatuur (Tc), de stroom door de LED en de lichtaf-name in uren. Die lichtafname wordt in vak-termen ook wel de ‘behoudfactor’ genoemd. Omdat veel leveranciers deze informatie niet ter beschikking stellen, is het moeilijk een vergelijk te maken en te bepalen met welke behoudfactor gerekend moet worden.

4. LichthinderDe afmetingen van de lichtbronnen zijn in de laatste decennia enorm verkleind, met alle gevolgen van dien. Waar in het begin de lichtbron nog 1.000 millimeter lang was bij de lage druk natriumlamp en 100 mil-limeter bij de hoge druk natriumlamp, is hij nu nog maar 5 millimeter. Met een aantal lichtbronnen bij elkaar bij de LED blijft de hoeveelheid uitgestraald licht nagenoeg gelijk. Dit betekent dat dezelfde hoeveel-heid geproduceerd licht in een veel kleinere lichtbron wordt opgewekt. Dat levert een lichtbron op met een sterk geconcentreerde hoeveelheid licht op een klein oppervlak. De huidige aanbevelingen en berekenings-methoden houden hier geen rekening mee en gaan rekenkundig uit van een puntbron en berekeningen op basis van rekenme-thoden en ervaringen uit de jaren ‘60 en ‘70. De verblinding of mate van lichthinder, de kijkhoek, het omgevingslicht en de lichtstroom van het armatuur worden wel meegenomen in dit model, maar het licht-gevend oppervlak, de blauwe piek in het spectrum, de verstrooiing en de scherpte van de afgesneden bundel niet. Dit kan ook niet, omdat dit zich nooit eerder heeft voor-gedaan. Hier zal dan ook in de loop van de jaren meer onderzoek naar gedaan moeten worden om hier een passend rekenmodel voor te ontwikkelen.

www.dekruijter.nl

‘Het is interessant om te zien hoe fabrikanten experimenteren’