TVVL Magazine April 2009 Nummer 4 (1)

OFFICIEEL ORGAAN VAN DE NEDERLANDSE TECHNISCHE VERENIGINGVOOR INSTALLATIES IN GEBOUWEN TVVL

APRIL 2009, JAARGANG 38, NR. 4

TVVL MAGAZINETVVL MAGAZINE

Jaargang 38 nr. 4 TVVL Magazine april 2009

Bezoe

k de T

VVL w

ebsite

:

www.t

vvl.nl

THEMANUMMER: LED-VERLICHTINGTHEMANUMMER: LED-VERLICHTING

LED-verlichting al groen genoeg?

Binnenverlichting met LEDs

OLED: de opvolger van LED staat al te trappelen

Platina partners 50 jaar TVVL:

Meercommercieelsucces met deretailoplossingenvan Daikin.

Buurtsuper of compleetwarenhuismetDaikin kunt u altijd de juiste klimaat-

oplossing bieden. Ons uitgebreide programma airconditioningsystemen voor

de retail heeft voor elke winkeltoepassing en elke wens het juiste systeem.

Stuk voor stuk fluisterstil enuiteraardenergiezuinig. Zelfsmetdewinkeldeuren

open dankzij de koppeling aan hoogrendement luchtgordijnen. Daarnaast

beschikt Daikin over systemen om airconditioning, luchtgordijn, CV-ketel en

eventueel ventilatie op elkaar af te stemmen, systemen voor luchtbehandeling

n systemen voor het koelen en vriezen van producten. Vergroot uw verkoop-

kansen en bel (088) 324 54 60. Of kijk opwww.daikin.nl/oplossingen.

Daikin maakt het u steeds comfortabeler.

Met Daikin slaagt uin elke winkel.

3TVVL MAGAZINEVerschijnt maandelijks

Redactieraad:Drs.ir. P.M.D. Kruijsse (voorzitter)Ir. J. AufderheijdeProf.dr.ir. J.L.M. HensenMw.dr. L.C.M. ItardJ.F.P.G. KerdlH.LodderG.J. LugtMw.drs. C. MulderA.J. de Weijert (eindredacteur)Prof.ir. W. ZeilerIng. F.J. Stouthart (nms. uitgever)

Redactie:Drs.ir. P.M.D. Kruijsse (voorzitter)Ir. J. AufderheijdeMw.drs. C. MulderA.J. de Weijert (eindredacteur)Ing. F.J. Stouthart (nms. uitgever)

Redactie-adres:TVVL: De Mulderij 123831 NV LeusdenPostbus 3113830 AJ LeusdenTelefoon redactie (033) 434 57 50Telefax redactie (033) 432 15 81Email [email protected] dienen nmaand voor verschijning teworden ingediend.

Uitgave en advertentie-administratie:Merlijn Media BVZuidkade 173Postbus 2752740 AG WaddinxveenTelefoon (0182) 631717Telefax (0182) 617815Email [email protected]

Traffic:Marilla van den EngEmail [email protected]

Abonnementen:Merlijn Media BVPostbus 2752740 AG WaddinxveenTelefoon (0182) 631717Telefax (0182) 617815Email [email protected] 102,-Buitenland 213,-Studenten 80,-Losse nummers 17,-Extra bewijsexemplaren 12,-

Het abonnement wordt geacht ge-continueerd te zijn, tenzij 2 maanden voor het einde van de abonnements-periode schriftelijk wordt opgezegd .

Advertentie-exploitatie:Merlijn Media BVRuud StruijkTelefoon (0182) 631717Telefax (0182) 617815Email [email protected]

Prepress:Pascal HermansYolanda van der Neut

Druk:Alfabase, Alphen aan den Rijn

ISSN:0165-5523

Merlijn Media BV, 2009

Niets uit deze uitgave mag worden verveel voudigd en/of openbaar gemaakt door mid-del van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. Publicaties ge-schieden uitsluitend onder verantwoording van de auteurs. Alle daar in vervatte informa-tie is zorgvuldig gecontroleerd. De auteurs kunnen echter geen verantwoordelijkheid aanvaarden voor de gevolgen van eventuele onjuistheden.

TVVL Magazine is het officile orgaan van de Nederlandse technische vereniging voor installaties in gebouwen, TVVL. De vereniging, opgericht op 26 mei 1959, heeft tot doel de bevordering van wetenschap en techniek op het gebied van installaties in gebouwen en vergelijkbare objecten. Als lid kun-nen toetreden personen, werkzaam (geweest) in dit vakgebied, van wie mag worden verwacht, dat zij op grond van kennis en kunde een bijdrage kunnen leveren aan de doelstelling van de vereniging. Het abonnement op TVVL Magazine is voor leden en begun stigers van de TVVL gratis. De contributie voor leden bedraagt 107,- per jaar. Informatie over de bijdrage van begunstigers wordt op aanvraag verstrekt.

4Inhoudsopgave

REVIEWED: Artikelen in TVVL Magazine zijn beoordeeld door gelijken. De uniformepeer review waarborgt de onafhankelijke en kwalitatieve positie van TVVL Magazine in hetvakgebied. Een handleiding voor auteurs en beoordelingsformulier voor de redactieraadleden(peer reviewers) zijn verkrijgbaar bij het redactie-adres.

EditorialProf.ir. W. Zeiler .................................... 4

LED-verlichting al groen genoeg?Ing. E. Horstman ................................... 6

Binnenverlichting met LEDsIng. R. Visser ....................................... 12

OLED: de opvolger van LED staat al te trappelenProf.ir. W. Zeiler .................................. 16

De opmars van LEDs in de sanitaire wereldH. Lodder ........................................... 24

Innovatiekracht activerenIr. R.M. van der Linden MBA, drs. S.R.J.van der Molen .................................... 30

LED-verwarming ir. E.A. Ansems, ir. M.G.D.M. Cox,prof.ir. W. Zeiler, prof.dr.ir. J.J.N. Lichten-berg .................................................. 42

LEDs in de nabije toekomst: de eco-nomie bepalendC. Staudt ............................................ 52 Diverse LED-toepassingenProf.ir. W. Zeiler .................................. 56

LEDs verbeteren de gezondheidT. Schoutens ........................................ 60

Begunstigerprofiel ......................... 41Berichten ........................................ 63Samenvattingen ............................... 64Productnieuws ................................ 66

Voorplaat:Ledverlichting in de douchegoot van een drempel-loze doucheruimte

OFFICIEEL ORGAAN VAN DE NEDERLANDSE TECHNISCHE VERENIGINGVOOR INSTALLATIES IN GEBOUWEN TVVL

APRIL 2009, JAARGANG 38, NR. 4

TVVL MAGAZINETVVL MAGAZINE

Bezoek

de TV

VL we

bsite:

www.t

vvl.nl

THEMANUMMER: LED-VERLICHTINGTHEMANUMMER: LED-VERLICHTING



OLED: de opvolger van LED staat al te trappelen

Platina partners 50 jaar TVVL:

Actueel katern................................. 35


Om de vraag: LED-verlichting al groen genoeg? goed te kunnen beantwoorden moet

men zich vooral niet blindstaren op enkele door de fabrikanten gegeven eigenschappen

van de LED-producten. Helaas blijkt dat niet alles al zo groen is rond de huidige LED-

verlichting als sommige fabrikanten ons willen doen geloven.

6

OLED: de opvol-ger van LED staat

al te trappelenWaren de laatste decennia van de vorige eeuw het silicon-tijdperk, nu is het tijdperk van de plastic elektronica aangebroken. De vierde

internationale editie van de Plastic Electronics Conference 2008 in Berlijn gaf een overzicht

van de stand van zaken.

16


In de afgelopen jaren heeft geen enkel ander lamptype zo veel in de belangstelling gestaan als de lichtgevende diode, meestal aangeduid

als LED. Deze bijzonder kleine lichtbron heeft in korte tijd een enorme ontwikkeling meege-

maakt. In dit artikel is een overzicht.

12

ED ITORIAL4

LED licht van de toekomst

De gloeilamp is verleden tijd, na ongeveer 125 jaar na de ontdek-king door Thomas Edison valt langzaam maar zeker binnen een decennium het doek. Australi heeft de klassieke gloeilamp al in de ban gedaan en vele landen volgen deze trend. De rol van de klas-sieke gloeilamp wordt overgenomen door LED. Sinds de ontwik-keling van rode LED in de begin jaren zestig heeft er een enorme ontwikkeling plaats gevonden. Op het gebied van duurzaam-heid en energiebesparing kan zo op het gebied van verlichting een belangrijke stap worden gezet. Het elektriciteitsverbruik van gloeilampen in huishoudens bedraagt circa 0,3 procent van het totale energiegebruik. Voor de opwekking van deze elektriciteit is nog circa 0,5 procent extra nodig zodat het totale energiegebruik door gloeilampen op nog geen procent uit komt [1]. Het is natuur-lijk goed om stil te staan bij het energiegebruik van gloeilampen, maar we moeten ons dus wel realiseren dat we het over een zeer beperkt deel van ons energiegebruik hebben.

- door prof.ir. W. Zeiler*

* Voorzitter afdeling Elektrotechniek, TU/e, Kropman Installatietechniek

Het artikel van Epko Hostman be-nadrukt dat LED een enorm bespa-ringspotentieel heeft. Maar door het ontbreken van goede vergelijkings-methoden wordt niet altijd de meest werkelijk besparende LED-technologie gepromoot. Innovatie is voor de eco-nomie van groot belang. Dit dient niet alleen gebaseerd te zijn op een techno-logy push maar ook meer beleidsmatig te worden ondersteund. Het artikel van Remco van der Linden gaat hierop gedetailleerd in. Rienk Visser schets in zijn artikel de mogelijkheden van regelbare en dyna-mische verlichting met LEDs. Een van de innovatieve toepassingsdomeinen is dat van de sanitaire techniek. De minuscule LED-lampjes zijn mooi in een interieurontwerp te verwerken, bijvoorbeeld in tegelwanden of vloe-ren. Van zwoel rood tot rustgevend groen of verfrissend blauw. Diverse fabrikanten verwerken LEDs in dou-che- en stoomcabines, regendouches en baden. Maar in zijn artikel schets Henk Lodder nog veel meer applica-

tiemogelijkheden. LED-oplossingen zijn vooral complementair aan, in plaats van concurrerend met, bestaan-de lichttechnologien. Smart lighting wordt meer en meer synoniem voor LED lighting; niemand vraagt om LEDs, maar om een nieuwe architec-tonische uitstraling, een mooier design of een veiligere auto. In de innovatieve trends naar meerwaarde kunnen LEDs al vaak een rol spelen. Hierbij gaat het dus om de vraag achter de vraag te zien, trends spotten en daarvoor producten maken [ 2 ].Zo kan LED-verlichting helpen in een winkel een omgeving te creren die bij een bepaald merk past als een goed maatpak van een Parijse coutu-rier. Ondanks de vergaande technische innovaties worden door velen nog steeds LEDs toegepast in bestaande armaturen. Dat voegt niets toe aan de beleving en creert dus ook geen meer-waarde. Een voorbeeld hoe het beter ED

ITO

RIA

L

kan is de automotive; zij integreren veel LED-verlichting in het auto-ontwerp, waardoor het een stijlelement wordt in plaats van een verlichtingsar-matuur.LED-verlichting gaat de wereld ver-overen [2 ]. Het is niet meer de vraag f deze lichtbron de gloeilamp gaat vervangen, maar wanneer. Naast licht en sfeer kunnen LEDs ook een rol spelen bij het opzetten van een hea-ling environment. Toine Schoutens geeft in zijn artikel de meerwaarde van LED-toepassing voor de gezond-heid. Het artikel van Carl Staudt van LEDNED gaat over de te verwachten marktontwikkeling van LED.Hierbij is de economische ontwikke-ling, zoals we nu zelf meer dan ooit beseffen van grote betekenis. Een van de bijzonder innovatieve toepassingen en product innovaties is het gebruiken van LED voor verwarming.Het artikel van Erwin Ansems schets deze ontwikkeling. Tot slot wordt stil gestaan bij enkele bijzondere LED-toepassingen. Natuurlijk houdt de ontwikkeling bij LED niet op. Het echte licht van de toekomst, OLED (Organic Light Emitting Diode). Dat bleek ondermeer op de LED2007 Conference & Showcase, die half

Verbruik van elektriciteit in Nederland, 2006 [1]

- FIGUUR 1 -

februari 2007 in Eindhoven werd ge-houden [2]. Toch is LED de technolo-gie voor de directe toekomst

REFERENTIES1. Energiegebruik gloeilampen min-

der dan 1 procent, Webmagazine, maandag 4 juni 2007 9:30, http://

www.cbs.nl/nl-NL/menu/themas/industrie-energie/publicaties/artike-len/archief/2007/2007-90042-wk.htmcc

2. OLED licht van de toekomst, http://www.sign.nl/16271/Default.aspx?showobject=2199&showtarget=16281

ACO ShowerDrain

Drempelloze doucheruimtenzijn ook in 2009 een grotetrend. Wij bieden u eenuitgebreid inbouwvriendelijk douchegotenassortiment.De ShowerDrain in een echteblikvanger. Voor iederebadkamer vormen onze goteneen bron van inspiratie.

www.aco.nl

ACO ShowerDrain

VERL ICHT ING6


Hoewel dit artikel te denken zal geven, moet worden benadrukt dat LED-verlichting een enorm potentieel heeft. Maar momen-teel blijkt uit diverse praktijkmetingen dat veel van de toegepaste LED-lampen in de gebouwde omgeving veel betere kwaliteiten worden toegedicht dan dat ze werkelijk waar maken. Om de vraag; LED-verlichting al groen genoeg? goed te kunnen beant-woorden moet men zich vooral niet blindstaren op enkele door de fabrikanten gegeven eigenschappen van de LED-producten. Door middel van een integrale benadering van alle relevante eigenschappen en invalshoeken van LED-verlichting is gepoogd een beeld te schetsen van de werkelijkheid. Helaas zal men na het lezen van dit artikel moeten concluderen dat niet alles al zo groen is rond de huidige LED-verlichting als sommige fabrikan-ten ons willen doen geloven. Net als bij iedere innovatie dient ook dus een kader te worden gehanteerd om de voor- en nadelen op een rij te zetten om vervolgens gericht te kunnen werken aan nog betere producten.- door ing. E. Horstman*

* Beleidsmedewerker Technologie UNETO-VNI, bestuurslid afd. Elektrotechniek TVVL

LED-technologie wordt de laatste jaren al succesvol toegepast in allerlei indicatie toepas-singen, zoals waarschuwingslampjes, stoplichten, auto/audio en videotech-niek. Deze toepassingen hebben een indicatief karakter, ze signaleren iets of ze lichten op. Dit artikel gaat in op de relevante beoordelingsfactoren voor verlichtingstoepassing van LED-tech-nologie, als mogelijk alternatief voor algemene (binnen)verlichting. Tegen-woordig worden deze LED-producten voor verlichting, in het huidige streven om de energiebesparingsdoelstellingen te realiseren, sterk gepromoot. Maar helaas worden ze in veel gevallen veel beter voorgesteld dan de technische werkelijkheid aangeeft. Door de energiebespaartrend ontstaat er een enthousiasme waardoor het kritische vermogen is afgenomen. De stelling is gewoon: Alle LED-verlichting is groen. Dit is echter per product verschillend. Door dat er nog geen geharmoniseerde beoordelingscriteria

zijn rond de toepassingen van LED-verlichting wordt aan fabrikanten de ruimte geboden om minder goede producten op de markt te brengen , en efficiency-claims neer te leggen die zo-wel praktisch als wetenschappelijk niet eenduidig zijn onderbouwd. Specifiek zijn er bij sommige LED-producten rond de power quality problemen, waardoor werkelijk energiegebruik en schijnbaar energiegebruik geheel verschillend kunnen zijn. Hierdoor worden door consumenten verkeerde beslissingen genomen als ze werkelijk voor groen willen kiezen, daarom is het belangrijk om het licht erop te laten schijnen.

AANLEIDINGEN TOT KENNISOVER-DRACHT INSTALLATIESECTORDe ondernemersorganisatie voor de installatiebranche en de technische detailhandel Uneto-Vni, ondersteunt d.m.v. kennisoverdracht haar leden al geruime tijd met informatie over de power quality problemen. Deze

problemen zijn niet nieuw en speelde reeds eerder. Zo besloten ongeveer vijf-tien jaar geleden veel gebouweigenaren over te stappen van conventionele TL-verlichting naar energie-efficintere HF fluorescentie verlichting. Door de toename van deze niet-lineaire belas-tingen, ontstaan er allerlei secundaire power quality problemen elders in het net zoals overbelasting van de NUL geleiders, verstoorde productieproces-sen door harmonische vervuiling, hoge blindstromen etc. Zolang de cos n de verhouding tussen de watts en de VAs (de power factor PF) beperkt bleef, waren de power quality proble-men nog beheersbaar. Maar met de toename van elektronische toepassin-gen van de spaarlamp in de woning, zag men de problematiek van de power quality verder toenemen. Bij de voorbereiding van bijeenkomsten rond deze power quality problematiek wer-

Ing.

E. H

ors

tman

7TVVL Magazine 4/2009

LED-lamp huishoudelijke toepassing.

De verstoorde stroomcurve is capacitief verschoven t.o.v. de sinus van de span-ning.

Er is zeer een breed spectrum aan har-monische vervuiling meetbaar tot boven de 51e harmonische.

Het actieve vermogen (watt) komt over-een met het schijnbare vermogen (VA).

De stroomcurve volgt netjes de sinus van de spanning.

Er is geen harmonische vervuiling.

Het schijnbare vermogen (VA) is vele malen groter dan het actieve vermogen (watt). De PF is 0.05! en de cos is 0.04! Buiten het warmteverlies gaat er relatief veel vermogen verloren in het net.

Conventionele 60 watt gloeilamp.

Elektrische energie wordt omgezet in warmte en een deel in zichtbaar licht. Gloeilampen gedragen zich als lineaire belastingen, die nage-noeg geen netvervuiling veroorza-ken. Natuurlijke kleurweergave.

Elektrische energie wordt omgezet in warmte en een deel in zichtbaar licht. LED-lampen gedragen zich als niet-lineaire belastingen, die een hoge mate van netvervuiling veroorzaken. Lichtopbrengst en kleurweergave is gezien het vermo-gen minimaal

den er in opdracht van Uneto-Vni en de TVVL diverse verlichtende LED-producten onderzocht, de resultaten waren alarmerend en voor Uneto-Vni urgent genoeg om i.s.m. OTIB een vierdaagse power quality cursus te

ontwikkelen en tijdens workshops te proberen ca. 1.500 installateurs te be-hoeden voor de negatieve effecten van de LED-verlchtingstechnologie. Ook tijdens een bijeenkomst vanTVVL-Young waren de bezoekers ver-

rast door de praktisch gepresenteerde meetresultaten van de werkelijke eigenschappen van sommige LED-verlichtingsproducten. Ter illustratie enkele meetresultaten van de betere LED-lamp producten.

- FIGUUR 1 -

- FIGUUR 2

8 VERL ICHT ING

Inmiddels komen er steeds meer inno-vatieve producten op de markt, zoals dimbare LED-lampen en TL-LED-lampen met mooie koellichamen, men bedenkt telkens iets nieuws, maar nagenoeg alle actuele LED-produc-ten halen het wat betreft werkelijk groene karakter nog steeds niet in vergelijking met een conventionele spaarlamp of TL buis. Bij de LED-verlichtingsproducten die nieuw op de markt komen ontbreekt het helaas nog aan aandacht voor de power quality

De zr verstoorde stroomcurve is iets capacitief verschoven t.o.v. de sinus van de spanning.

Er is een breed spectrum aan harmoni-sche vervuiling meetbaar.

De stroom wordt aftapt op het hoogste en het laagste mo-ment van de sinus. Hierdoor worden de toppen van de sinus belast waardoor er flattopping ontstaat.

Vereenvoudigde weergave van een typische voeding van een PC-voeding of een LED-lamp. Bij sommige dimbare varianten worden de dioden geschakeld waardoor er zelfs even-harmo-nischen ontstaan.

Het schijnbare vermogen (VA) van 4 stuks TL-LED-lampen is iets groter dan het actieve vermogen (watt).De PF is 0.9 en de cos is 0.98.

TL-LED-lamp toepassingin utiliteitsgebouwen.

Elektrische energie wordt om-gezet in warmte en een deel in zichtbaar licht. TL-LED-lampen gedragen zich als zeer snel scha-kelende niet-lineaire belastingen, die een hoge mate van netvervui-ling veroorzaken. Lichtopbrengst is redelijk gezien het vermogen, kleurweergave is aan de koude kant en monochromatisch.

- FIGUUR 3 -

aspecten. Daarom zal nu een overzicht worden gegeven de invalshoeken die van belang zijn op de mogelijkheden van LED-verlichting zo optimaal groen verder te laten ontwikkelen.

Invalshoek 1 - De verstorende tech-nologieDoordat moderne, elektronische spaarlampen en LED-lampen voorzien zijn van zogenaamde schakelende ca-pacitieve voedingen ontstaat er onder meer netvervuiling. De belasting van

deze lampen op het net zijn niet line-air. Dit heeft onder meer tot gevolg dat de lamp zijn stroom aftapt op het hoogste en het laagste moment van de sinus. Hierdoor worden de toppen van de sinus belast waardoor er flattop-ping ontstaat. Dit betekent ook dat elders in de installatie sinussen worden aangeboden met een afgevlakte top. Motoren kunnen daardoor bijvoor-beeld gaan brommen waardoor er elders nog meer energieverlies optreedt door warmteontwikkeling.

- FIGUUR 4 -


Een hoog blindvermogen betekent bij lineaire belastingen niet per definitie dat de centrale meer kolen of gas moet gaan stoken. Maar zodra er niet-line-aire belastingen optreden, die bij deze vormen van moderne LED-verlichting steeds vaker tegenkomen, dan ontstaan er niet alleen (blind)stromen van 50 Hz, maar vaak een veelvoud daarvan. Deze harmonische stromen zorgen dat zaken als ongewenste opwarming en het brommen van transformatoren en motoren kunnen toenemen waardoor centrales in verhouding wel meer ko-len moeten gaan verstoken. Bovendien blijken veel LED-lampen, door hun niet-gecompenseerde schakelende voedingen, voor netvervuiling met

Zowel bij consumentenapparatuur, ge-bouwinstallaties, als bij LED-lampen dient er wegens het netvervuilingskar-rakter een eenduidige geharmoniseerde beoordelingsmethodiek/eerlijk labe-lingsysteem te komen zodat het werke-lijke energiegebruik van het complete systeem goed kan worden benaderd. Zolang men de energieprestatie van niet-lineaire producten blijft beoorde-len met achterhaalde meetapparatuur en meetmethoden dan is het kaf niet van het koren te onderscheiden.

Invalshoek 2 - EnergielabelDoor het ontbreken van geharmoni-

Willekeurige WTW-unit.

In de laagste toerenstand zou volgens de documentatie de stroom 75mA zijn, als men dit met een gewone ampre-meter of kWh meter benadert, klopt de bewering. Echter wanneer men een true RMS-meting of een power quality analyser, de werkelijke stromen en vermogens analyseert komt men op 350 % hogere waarden uit. Op de hogere toerenstand wordt het verschil geleidelijk aan minder tot 20 %.

Elektrische energie wordt omgezet in warmte en een deel in mechanische kracht om de ventilator aan te drijven. Gelijkstroom WTW-units gedragen zich als capacitief schakelende niet-lineaire belastingen, die eveneens netvervuiling veroorzaken, de gelijk-stroommotor is bij deze toepassing niet de boosdoener, maar de elektronica van wisselspanning, (net als bij LED-lam-pen) geregelde gelijkspanning maakt.

een hoge frequentie te zorgen, wat bij hogere belastingen in het netwerk tevens EMC-problemen kan veroor-zaken door antennewerking. Dit is vooral vervelend voor communicatie of beveiligingsnetwerken die in de buurt liggen.Overigens speelt energieverlies door schakelende voedingen niet alleen een rol bij LED-verlichting, maar bij veel meer elektrische apparaten waar elek-tronica vaak nodig is om de 50Hz si-nus van 230 V om te zetten. Circa tien jaar terug was de WTW-unit (warmte terugwinunit) in woningen voorzien van wisselstroommotor. Maar deze was energetisch gezien niet zuinig genoeg. Dus ging de industrie ertoe over om

gelijkstroommotoren in te zetten die energetisch een beter rendement zouden halen. Om van wisselspanning de juiste gelijkspanning te maken, voegde men een stukje elektronica toe. Hierdoor werd het kWh verbruik van elektriciteit in woningen lager. Maar zouden we het rendement van het totale elektrische energiesysteem mee-nemen, dan zou de besparing wel eens flink kunnen tegenvallen, dit blijkt ook uit een onderzoek dat Uneto-Vni en de TVVL uitvoerden. Naast het onderzoek aan de LED-lichtbronnen zijn ook steekproefsgewijs metingen uitgevoerd aan apparatuur van instal-laties in gebouw en consumenten apparatuur.

- FIGUUR 5 -

seerde beoordelingscriteria voor toe-passingen van LED-verlichting wordt aan fabrikanten de ruimte geboden om minder optimale producten op de markt te brengen, en efficiency claims neer te leggen die praktisch geen bete-kenis hebben. Daarbij komt dat veel LED-lichtbronnen buiten de Europese richtlijnen vallen voor het toekennen van een energielabel. De richtlijnen 92/75/CE en 98/11/CE zijn alleen van toepassing voor lichtbronnen met een vermogen > 4W. Veel LED-bronnen hebben een kleiner vermogen waar-door zij buiten deze richtlijn vallen. Hierdoor kunnen producten gemak-

kelijk door de keuring komen. Bij grootschalige toepassingen zal de som van de producten (het systeem) van-zelfsprekend niet voldoen.

Invalshoek 3 Efficiency.Op dit moment ligt de geclaimde maximale efficiency van witte LEDs rond de 60 a 73 lm/W. Deze waarden zijn echter gemeten in gecontroleerde laboratoriumomgevingen. Vooral door de invloed van de omgevingstempera-tuur zullen deze waarden in de prak-tijk lager zijn. De huidige fluorescentie lichtbronnen presteren met 100 tot 105 lm/W aanzienlijk beter, bij een

10 VERL ICHT ING

betere lichtkwaliteit. De vraag is of het op dit moment wenselijk is om voor basisverlichting de fluorescentie lichtbronnen te vervangen door LED-lichtbronnen. Een eerlijkere cofficint voor efficiency zou (als tussenoplos-sing) zijn: Lm(full-RGB)/VA

Invalshoek 4 - Warmte

Met koellichamen wordt de overtollige warmte zo veel mogelijk afgevoerd.

- FIGUUR 6 -

Ongeveer 87 % van het opgenomen vermogen van een LED-lichtbron wordt omgezet in warmte. Deze warmteontwikkeling vindt plaats op een zeer klein oppervlakte en dient te worden afgevoerd via een koellichaam. De warmteontwikkeling heeft de nega-tieve effecten op onder meer: A) lichtstroom (licht output): Da-

tasheets van fabrikanten geven de lichtstroom in lumen/watt weer. Deze lichtstroom wordt door de fabrikanten gemeten bij een temperatuur van 25 C binnen 30 ms na ontsteking van de bron. De normale bedrijfstemperatuur ligt echter een stuk hoger. (Adjunction temperatuur is typisch tussen de 60 en 75 C). Bij deze tempera-turen is de lichtstroom van een witte LED nog 85 % van de in de datasheet genoemde lichtstroom. Voor een gele LED is dit nog maar 50 %;

B) levensduur: De levensduur van een LED-lamp wordt negatief ben-vloed door de hoge temperaturen. Bijkomend probleem is dat de hui-dige uitdrukking van levensduur is gebaseerd op een percentage uitval van de lichtbronnen. Een LED-lamp zal niet geheel uitval-len, maar steeds minder licht gaan produceren. Er is geen wereldwijd genormaliseerde methode om de levensduur van een LED-lichtbron te bepalen. Nagenoeg alle LED- lampen en TL-LED-lampen die tijdens het Uneto-Vni onderzoek werden gebruikt zijn meerdere

- Opwarming van beveiligings-toestellen, wat zal leiden tot onnodige uitschakeling van smeltveiligheden en installatieau-tomaten;

- Verder is het de verwachting dat er ook EMC-technische proble-men ontstaan door toepassing van hoogfrequente voedingen. Voor compact fluorescentie lampen is reeds bekend dat deze door de geringe fysieke afme-tingen voorzien zijn van slechte

keren vervangen. Bij navraag bij de fabrikanten, geeft 85 % aan geen harde garanties voor de (geclaim-de) levensduur te willen geven;

C)

Invalshoek 5 - EnergiegebruikBij de bestaande methoden wordt de efficiency van een lichtbron uitgedrukt in lumen/watt. Indien we de gehele energieketen van opwekking tot eind-verbruiker bekijken, is deze methode minder geschikt voor LED-lichtbron-nen om de volgende redenen:A) Power-factor: Een LED-lichtbron

neemt een beperkt (watt) vermo-gen op uit het net. Het blind-vermogen is echter vele malen groter. Er zijn spotmetingen gedaan waarbij het blindvermogen een factor 20 hoger ligt dan het werkelijk (watt) vermogen. Bij LED-lichtbronnen zijn er zeer grote variaties in power factor (tus-sen de 0,04 en 0,9). Grootschalige toepassing van LED-verlichting met een slechte power-factor zal leiden tot een aanzienlijke toename van blindstroom componenten in het energienet. Afhankelijk van de negatieve net-benvloedbaarheid van de harmonischen moet dit vermogen van de efficiency van de lamp worden afgetrokken.

B) Harmonische stromen: Door toe-passing van elektronische drivers in de LED-bronnen worden er veel harmonische stromen in het net gecreerd. Dit kan leiden tot: - Opwarming van kabels en trans-

formatoren, hetgeen waarschijn-lijk resulteert in transportverlie-zen in het energieleverend net;

B randgevaar: De LED-lampkanzichzelf in een vervuilende omgeving tot ontbranding bren-gen. De behuizingen zijn over het algemeen gemaakt van niet-halo-geenvrije/gemakkelijk brandbare kunststoffen.

EMC-filters. Tegenwoordig krijgt Uneto-Vni steeds meer vragen binnen over communi-catiestoringen in brandmeldin-stallaties bij utiliteit gebouwen die algemeen voorzien zijn van TL-LED-lampen.

Invalshoek 6 - KleurweergaveVoor de toepassing van een juiste lichtbron is de kleurweergave van een lichtbron een zeer belangrijke factor. Kleurweergave heeft een grote invloed op het menselijk welzijn en op de ervaring van het kunstlicht, zie onder meer het artikel van Toine Schoutens in dit themanummer. Het technisch rapport CIE177:2007 Colour rendering of white LED light sources heeft reeds aangetoond dat de huidige genormeer-de techniek om de kleurweergave van een lichtbron te bepalen niet geschikt is voor witte LED-lichtbronnen. Dat wil zeggen dat er op dit moment geen genormeerde beoordeling van kleur-weergave mogelijk is bij toepassing van witte LED-lichtbronnen.

Invalshoek 7 - Praktische inzetbaar-heidEen LED-lamp heeft een zeer gebun-delde lichtuitstraling (punt lichtbron). Bij vervanging van bijvoorbeeld een fluorescentie lichtbron door LED-ver-lichting wordt het effect van het arma-tuur optiek (de spiegels) tenietgedaan omdat de lichtuitstraling geheel anders is. Dit zal vrijwel zeker resulteren in problemen met de gelijkmatigheid van de lichtverdeling. Ook bestaat er een grote kans op (laser) verblindingseffec-ten. Verder moet men er rekening mee houden dat lichtgevende LED veelal niet op bestaande dimmers kunnen worden aangesloten. Voor ontwerpers van verlichting hebben LEDs wel het voordeel dat ze worden bevrijd van de beperkingen van lichtbronnen. In tegenstelling tot de traditionele lampen kunnen deze LEDs vrijwel onmiddellijk worden in- en uitgescha-keld (minder dan 100 ns),zelfs bij een bedrijfstemperatuur van bv. 40 C.

Invalshoek 8 - Milieu versus afvalVaak wordt een lichtgevende LED als zijnde milieu vriendelijk beschouwd, omdat deze geen kwik bevat. Een LED bevat inderdaad geen kwik, echter komen er wel stoffen als Arsenicum en Fosfor voor in een LED. De milieu ef-fecten hiervan dienen nader te worden


onderzocht. Dit is in het bijzonder in de consumentenmarkt van belang, omdat er geen gecontroleerde afvalver-werking voorhanden is in deze markt. Met gecontroleerde afvalverwerking worden vergelijkbare systemen be-doeld, zoals we in de bedrijfsmatige sector zien, waar gebruikte fluorescen-tiebuizen separaat worden verwerkt. Een vergelijkbare problematiek speelt voor spaarlampen in de consumenten-markt. Er zijn schattingen dat80 % van de spaarlampen, met daarin vervuilend kwik, via de normale huis-vuil afvalstroom in het milieu terecht komt. Bij een gloeilamp is recycling, door het zeer geringe aantal grondstof-fen, juist erg eenvoudig.

CONCLUSIEDe stelling of: LED-verlichting al groen genoeg is dat wil zeggen of dat LED-lampen nu al energie-efficinter zijn dan fluoricentielampen en langer meegaan waardoor ze milieuvriende-lijker zouden zijn is bij de integrale benadering, rekening houdende met alle invalshoeken, duidelijk nog niet aangetoond. Verder zijn LED-lampen doorgaans behoorlijk duur en zwaar; veel zwaarder dan een gloeilamp. Bij de LED-lamp zit dit vooral vaak in de kunststoffen voor de bol en in het benodigde aluminium voor de koelplaat en de condensator. Fabri-kanten zouden de LED-lamp zodanig technisch kunnen aanpassen dat deze

net zo weinig blindvermogen en har-monische vervuiling genereert als een gloeilamp. Maar dan zou het gewicht naar verwachting nog eens verdub-belen. Het is in dat geval noodzakelijk om een power factor corrector in de LED-lamp te integreren, en deze bestaat vooral uit koper (duur) en aluminium. Een andere optie is het toevoegen van meer slimmere elek-tronica. Beide opties zouden die lamp een stuk duurder maken en zorgen bovendien dat er nieuwe, moeilijk te scheiden grondstoffen aan het product worden toegevoegd die recycling lasti-ger maken. Wanneer grootschalige acties van (goedbedoelde/onwetende) gemeen-ten, loterijen en milieuorganisaties spaar en LED-lampen weggeven zonder te kijken naar de kwaliteitscri-teria van de LED-lampen op dit punt nemen deze problemen alleen maar in omvang toe. Het is belangrijk gericht beleid te voeren om er voor te zorgen dat de beoogde groene kwaliteit daadwerkelijk zal worden gerealiseerd. Dit maakt nog eens duidelijk dat een beleidsmatig kader van groot belang is bij de introductie van innovatieve producten. Iets waar het artikel ven Remco van der Linden in dit thema-nummer verder op in gaat.

REFERENTIES1. ISSO instructieboek power quality

2009; www.isso.nl

2. OTIB cursus power quality voorde installateisector 2009;www.powerquality.nl

3. Power Quality: Implications at the Point of Connection PROEF-SCHRIFT 2007, Dr. Ir. J.F.G. Cobben; http://www.senternovem.nl/mmfiles/Power_Quality_Im-plications_at_the_Point_of_Con-nection_Proefschrift_JFG_Cob-ben_tcm24-230557.pdf

4. CopperBelelux Harmonischen ef-fectieve waarde 3.2.2; http://www.copperbenelux.org/files/lpqi-_harmonischen_3.2.2_ndl.pdf

5. CopperBelelux Harmonischen oorzaken en gevolgen 3.1; http://www.copperbenelux.org/files/lpqi-_harmonischen_3.1_ndl.pdf

6. CopperBelelux Kosten 2.1; http://www.copperbenelux.org/files/lpqi-_kosten_2.1.pdf

7. SenterNovem quick scan LED-verlichting in huishoudens & u ti liteitsbouw; http://www.senter -novem.nl/mmfiles/Quick%20scan%20LED%20verlichting%20utiliteit%20vs3.05_tcm24-288842.pdf

8. ISSO/Uneto-Vni onderzoek LED/Spaarlampen in de utiliteit 2007

9. Laborelec Feiten en Mythes over verlichting; http://ingenieur.kahosl.be/projecten/groenlicht/Labore-lec_Feiten%20en%20Mythes%20over%20verlichting.pdf

VERL ICHT ING12

Regelbaar en dynamisch


Sinds de introductie van de eerste gloeilampen door Edison voor commercile toepassingen heeft nog geen enkele nieuw ontwik-kelde lamp zon grote aandacht gekregen als die van de LEDs. Na de ontdekking van het feit dat het mogelijk is om diodes onder bepaalde voorwaarden licht te laten opwekken, duurde het nog tot 1962 voordat de eerste rode LEDs verkrijgbaar waren. Deze werden destijds voornamelijk als signaleringslampjes toegepast.

- door ing. R. Visser PLDA*

* Grontmij|Technical Management in Amersfoort, verlichtingsontwerper en adviseur

In de hierop volgende dertig jaar kwamen ook LEDs in diverse an-dere kleuren beschikbaar en ruim tien jaar geleden ook witte. In eerste instantie waren de vermogens van deze zeer kleine lichtbronnen zeer gering. Door de ontwikkeling van hogere vermogens en door een steeds verder toenemend lichtrendement worden steeds meer mogelijkheden geboden om ze voor decoratieve en functionele toepassingen in ruimten te kunnen gebruiken. Omdat ze relatief gemakkelijk en snel in lichtsterkte zijn te regelen, bieden ze tal van mogelijkheden om kleur en intensiteit af te kunnen stemmen op plaatselijke omstandigheden en om dynamische effecten te bereiken.

BINNENVERLICHTING MET LEDSIn eerste instantie werden vooral gekleurde LEDs gebruikt voor in het bijzonder decoratieve toepassin-gen. Door rode, blauwe en groene te mengen, kan een zeer groot scala aan kleuren worden gerealiseerd. Deze vorm van lichtmenging wordt wel aangeduid als RGB-regeling. Hiermee kunnen plaatselijk, bijvoorbeeld in koven, of door aanlichting objecten, plafond of wanden in een bepaalde kleur worden gezet. Door onderlinge wisselingen in intensiteit kunnen ook dynamische effecten worden bereikt. Hiermee kan een ruimte steeds op zeer verschillende wijze worden ervaren.

Aangenomen wordt dat dit ook psychologische effecten tot gevolg kan hebben en mensen hierdoor in zekere mate kunnen worden benvloed. Een andere mogelijkheid is om trans-parante elementen door te lichten, bijvoorbeeld glas en transparante kunststoffen. Door het oppervlak hier-van te bewerken of door ze te voorzien van een speciale folie kunnen bepaalde gedeelten in meer of mindere mate oplichten.In principe kan door menging van ge-noemde kleuren ook wit licht worden gemaakt. Dit witte licht levert echter slechte kleurweergave-eigenschappen op en kan dus niet worden gebruikt voor functionele verlichting. Hier-voor komen witte LEDs veel beter in aanmerking. Deze werden hiervoor in eerste instantie echter ook nauwelijks toegepast, omdat ze ook hiervan de kleurweergave-eigenschappen niet voldoende goed waren.

Dat de kleurweergave bij toepassing van een combinatie van rode, groene en blauwe LEDs niet goed kan zijn blijkt uit de volgende figuur. Hierin is te zien dat de betreffende LEDs elk afzonderlijk slechts een zeer klein deel van het spectrum uitstralen. Indien ze gezamenlijk worden gebruikt missen nog grote gedeelten van het spectrum. Hierdoor kunnen dan ook nooit alle voorwerpkleuren goed weer worden gegeven. Door toevoeging van amber-

en oranjekleurige LEDs kan dit al in zekere mate worden verbeterd. Ook komt uit de figuur naar voren dat witte LEDs ook niet alle kleuren van het spectrum in gelijke mate uitstra-len. De witte lijn laat zien dat vooral blauw goed vertegenwoordigd is.

Spectrale samenstelling van diverse kleuren LEDs en een witte LED. In zwart is de ooggevoeligheids-kromme weergegeven.

- FIGUUR 1 -

Hierdoor geeft de betreffende LED een koelwit licht dat vooral bij relatief lage verlichtingsniveaus veelal niet als prettig wordt ervaren. Doordat inmiddels ook LEDs met een veel warmer licht verkrijgbaar zijn, worden de mogelijkheden om ze ook voor functionele binnenverlichting te gebruiken steeds groter.Voor de meest gangbare witte LEDs kan worden gekozen uit kleurtempe-

Ing.

R.

Vis

ser

TVVL Magazine 4/2009

raturen van 2.700 K tot 6.500 K, een range die overeenkomt met die van de standaardfluorescentielampen.Hierbij moet nog wel steeds rekening worden gehouden met de kleurweer-gave-eigenschappen, aangezien deze nog lang niet voor elk type goed te noemen zijn. Het is dus belangrijk bij de keuze van LEDs om na te gaan welke kleurweergave-index Ra van toepassing is. Door warm- en koelwitte LEDs te combineren en ze afzonderlijk te regelen, kan de kleurtemperatuur worden aangepast aan de omstandig-heden. Dit kan bijvoorbeeld zijn door af te stemmen op gewenste indruk van objectkleuren of het verlichtingsniveau van binnenvallend daglicht.

NOG ENKELE EIGENSCHAPPEN VAN LEDS OM REKENING MEE TE HOUDEN Naast de hiervoor genoemde eigen-schappen is het belangrijk om met nog een aantal eigenschappen van LEDs rekening te houden, zoals:- vermogen;- warmteafgifte;- levensduur;- energie-efficintie;- lichtbundel;- dimmen;- kosten.Het vermogen van LEDs is relatief ge-ring en in de praktijk niet meer dan 3 watt. Om een bepaald verlichtingsni-veau te realiseren is het daarom nodig om een aantal ervan te combineren. In de meeste armaturen en LED-lampen is dit ook goed te zien. Een veelal prettige eigenschap van LEDs is, dat in de lichtbundel geen IR- en UV-straling voorkomt. Aan de achterzijde ervan is dit echter wel het geval. Het is belangrijk dat deze warmte op een goede wijze wordt afgevoerd. Hoe warmer de LED kan worden, des te minder licht komt eruit en korter de levensduur wordt. In het geval dus meerdere LEDs in een armatuur worden toegepast is een goede koeling ervan van groot belang.

Was deze in eerste instantie nauwelijks beter dan die van gloeilampen, de energie-efficintie van LEDs wordt in toenemende mate beter. Inmiddels zijn al uitvoeringen met een rendement van ongeveer 75 lumen/watt verkrijg-baar. In laboratoria zijn al veel hogere rendementen mogelijk gebleken.

Een belangrijk feit waar in de praktijk rekening mee moet worden gehouden, is dat er thans verschillende generaties LEDs op de markt worden gebracht. Bij het ontwerp en de aanschaf van LED-armaturen is het dus zeer be-langrijk om te weten wat de energie-efficintie van de toegepaste LEDs is om teleurstelling bij toepassing in de praktijk te voorkomen.

In het algemeen hebben LEDs een zeer lange levensduur. Afhankelijk van uitvoering en vermogen worden waar-den 25.000 tot 50.000 uur opgegeven. In sommige gevallen is zelfs sprake van 100.000 uur. Belangrijk is echter niet alleen om te weten hoe lang ze kunnen branden, maar ook wat de afname in lichtstroom is tijdens het gebruik. Deze is afhankelijk van het type LED en dient door de fabrikant te worden opgegeven. In het bijzonder voor func-tionele toepassingen is dit nodig om rekening te kunnen houden met de eventueel vereiste praktijkverlichtings-sterkte. Dit is de gemiddelde verlich-tingssterkte die voor het uitvoeren van bepaalde visuele taken ten minste vereist is tijdens het gebruik van de LEDs.

LEDs en LED-armaturen hebben veelal een zeer gerichte lichtbundel. Hierdoor zijn ze ook zeer geschikt voor accentverlichting. Bij toepassing ervan voor algemene verlichting moet hiermee voldoende rekening worden gehouden, om te voorkomen dat er te grote helderheidsverhoudingen in een ruimte ontstaan. Door de zeer geringe afmetingen is vooral bij LEDs met nauwe licht-bundels de lichtintensiteit zeer hoog. Daarom is het zeer belangrijk om LED-armaturen zodanig te plaatsen, dat geen verblindingshinder op kan treden.

In principe zijn LEDs relatief ge-makkelijk te dimmen. Waar echter rekening mee moet worden gehouden is dat de kleurtemperatuur niet veran-dert, zoals dit bij gloei- en halogeen-lampen wel het geval is. Hierdoor kan bij lage verlichtingsniveaus een minder prettige sfeer ontstaan.Door combinatie van witte met amberkleurige en rode LEDs kan dit worden voorkomen.Dimmen van LEDs gebeurt meestal op basis van zogenaamde pulsbreedte

modulatie. Hierbij gaat het licht steeds heel snel achter elkaar aan en uit. Al hoewel dit voor het oog niet waar-neembaar zou zijn, komt het toch voor dat mensen hiervan last ondervinden, vooral bij bewegingen.

De kosten voor LED-verlichting zijn in het algemeen nog relatief hoog. Het is daarom zinvol om eerst na te gaan voor welk doel LEDs kunnen worden toegepast en wat de eventuele voordelen zijn met bijvoorbeeld geen warmte- en UV-straling in de licht-bundel, geringer energiegebruik en geringere onderhoudskosten.

TOEPASSINGEN IN DE PRAKTIJKWinkels en uitgaanInmiddels biedt de markt tal van mogelijkheden om LEDs te kunnen toepassen en om deze te regelen of dynamisch te gebruiken. Voor verschillende sectoren van de utiliteit kunnen ze heel divers zijn. Winkels bieden ze bijvoorbeeld de mogelijkheid om wanden en of plafonds in kleur af te stemmen op de seizoenen. Daarnaast kunnen dyna-mische accenten om extra aandacht vragen. Zeer opvallend is de toepassing van dynamische LED-panelen. Afhan-kelijk van het aantal toegepaste rood, groen en blauw lichtgevende LEDs op een bepaald oppervlak en de afstand kunnen niet alleen decoratieve, maar ook zeer realistische beelden en teksten zichtbaar worden gemaakt (zie fotos 1). Dit zijn mogelijkheden die ook in de horeca kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld in bars.

Toepassing van RGB-LEDpanelen.

- FOTO 1A EN B -

14 VERL ICHT ING

Ook in de entreegebieden kan dynamische verlichting op een at-tractieve wijze worden gebruikt. Dit kan bijvoorbeeld door aanlichting van wanden in langzaam wisselende kleuren, maar ook door een balie van kleur te laten veranderen. Dit verhoogt bovendien de attentiewaarde (zie fotos 2 en 3).

Fotos van de dynamische LED-lichtwanden in het Worldtrade Center.

- FOTO 2A EN B -

Fotos van de entreebalie van het WTC met dynamische LED-verlichting.

- FIGUUR 3 A T/M C -

In de duurdere hotels wordt ook steeds meer gebruik gemaakt van de mogelijkheden om de sfeer te kun-

nen veranderen. Dit onder andere in conferentieruimten, maar ook in de hotelkamers. De gasten kunnen dan bijvoorbeeld de verlichting afstemmen op het gebruik van de ruimte. Niet alleen door de intensiteit te verande-ren, maar ook door het gebruik van gekleurd licht voor bijvoorbeeld een intieme sfeer, om televisie te kijken of een bijzondere sfeer in bad of in de douchecabine (zie fotos 4).

Fotos Philips met hotelkamer.

- FOTO 4 A EN B -

Minder sensationeel, maar meer bedoeld om energie te besparen en het onderhoud van de verlichting te beperken zijn meer functionele toepassingen. Zo zijn bijvoorbeeld bij de renovatie van Theater Tuschin-ski in Amsterdam in de grote zaal alle gloeilampen in de decoratieve armaturen vervangen door LEDs. Eis van Path was echter dat dezelfde sfeer gehandhaafd moest blijven, ook bij het dimmen van het licht. Om dit te kun-nen bereiken zijn printplaten met een combinatie van witte en amberkleurige LEDs toegepast. Bij het dimmen worden eerst de witte LEDs gedimd en daarna de amberkleurige LEDs.Hetzelfde principe is ook toegepast voor de speeltafelverlichting in het Holland Casino in Breda (zie fotos 5).

Fotos Holland Casino in Breda.

- FOTO 5 A EN B -

KantorenVoor algemene verlichting kantoorver-lichting komen LEDs vooralsnog niet in aanmerking, of een opdrachtgever zou hier veel geld voor over moeten


hebben. Wel bieden LEDs mogelijk-heden om wat vormgeving betreft sterk af te wijken van de armaturen die veelal worden toegepast. Ook is in principe biodynamische mogelijk, waarbij kleurtemperatuur en verlich-tingsniveau gedurende dag zodanig veranderen, dat de biologische klok zo optimaal mogelijk wordt gestuurd.Philips heeft onder andere vorig jaar tijdens de beurs Light & Building in Frankfurt hier een mooi voorbeeld van laten zien. Door deze uitvoering wordt verblindingshinder in alle kijkrichtin-gen voorkomen (zie foto 6).

Foto DayWave van Philips.

- FOTO 6 -

GezondheidszorgIn de gezondheidszorg is steeds meer belangstelling voor biologisch dynami-sche verlichting, zowel voor het per-soneel als voor patinten. Zo bieden diverse ziekenhuizen lichttherapie voor mensen die last hebben van winter-blues of winterdepressie.In operatie- en behandelruimten wordt steeds meer gebruik gemaakt van mogelijkheden om de omgeving in een bepaalde kleur licht te zetten, af-hankelijk van de aard van de operatie, behandeling of onderzoek (zie foto 7).

MuseaLED-verlichting biedt inmiddels steeds meer mogelijkheden voor toepassing in musea. Dit komt onder andere omdat er LEDs beschikbaar zijn met steeds betere kleurweergave-eigenschappen en diverse kleurtempe-raturen. Daarnaast zijn er inmiddels tal van armaturen waarmee accentver-lichting mogelijk is. Door ze regelbaar te maken, kan de verlichting steeds opnieuw op eenvoudige wijze wor-den aangepast aan nieuwe exposities. Doordat geen UV- en IR-straling in de lichtbundel aanwezig is, hoeven geen filters te worden toegepast, zoals dat bij de meeste andere lichtbronnen wel nodig is.Inmiddels hebben een aantal fabri-kanten spots op de markt gebracht, waarbij kleurtemperatuur en verlich-tingsniveau kunnen worden ingesteld. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld bij objecten met veel warme kleuren, deze beter tot hun recht komen door ze te accentueren.De fotos 8 en 9 laten hiervan een aantal voorbeelden zien.

Foto Philips.

- FOTO 7 -

Spot van het fabrikaat Regent met PAL-technologie . Kleurweergave-index Ra is groter dan 90. Kleurtemperatuur regel-baar van 2.700 6.500 K. Verlichtings-niveau regelbaar van 1 100 %.

- FOTO 8 A EN B -

LED-spot Tempura van Zumtobel. Met witte LEDs kleurtemperatuur regelbaar van 2.700 6.500 K. Ook met RGB-kleurregeling.

- FOTO 9 -

WoningenLED-verlichting wordt langzamerhand ook toegepast in woningen. Een lamp waarmee de kleur van de omgeving naar wens kan worden ingesteld, type LivingColors van Philips heeft inmid-dels veel succes.

LED-lampen die de gloeilamp kunnen vervangen zijn nog maar zeer beperkt verkrijgbaar. Op een recent gentro-duceerde versie na zijn ze echter niet dimbaar. Ook moet goed worden gelet op de vergelijking met een gloeilamp die op de verpakking staat aangegeven. In diverse gevallen komen de lichtstro-men van de vergeleken lampen niet met elkaar overeen. Dit kan leiden tot teleurstelling, mede ook omdat de kleurweergave-eigenschappen min-der goed zijn. Ook moet rekening worden gehouden met de afwijkende lichtverdeling, omdat de lamp minder licht naar achteren uitstraalt. Redenen genoeg voor de fabrikanten om op zeer korte termijn LED-lampen op de markt te brengen, waarmee dezelfde sfeer kan worden bereikt als met gloei-lampen. Vooral ook bij dimmen.

Volgens Sir Richard Friend, diede conferentie opende, is deplastic elektronica veel betergeworden dan ooit gedacht. SirRichard Friend is hoogleraar aan deUniversiteit van Cambridge en geldtals pionier op het gebied van molecu-laire halfgeleidende materialen. Hijheeft gezorgd voor revolutionairenieuwe inzichten in de elektronischeeigenschappen van deze materialen enheeft de basis gelegd voor de ontwik-keling van onder andere polymereLEDs, transistoren en zonnecellen.Hij is tevens oprichter van de bedrij-ven Cambridge Display Technologiesen Plastic Logic. Wegens zijn verdien-sten op het gebied van de plastic elek-tronica ontvangt hij in 2004 de Holst-award van de TU/e. Als ondernemerrichtte hij Plastic Logic op dat in sep-tember vorig jaar zijn productiefacili-teit in Dresden in bedrijf nam omflexibele schermen op bijna A4-for-maat te maken. De eerste productenworden medio dit jaar op de marktverwacht. Het is de combinatie vaneen zoekende markt in wording incombinatie met wetenschap die plasticelektronica fascinerend maakt. Speci-aal de nieuwe mogelijkheden die doorgeprinte plastic elektronica ontstaanzijn ongekend.

De micro-elektronica maakt sinds dejaren zestig vooral gebruik van anorga-nische materialen, zoals silicium, ger-manium, galliumarsenide, aluminiumen koper. Er is echter ook onderzoekgedaan naar eigenschappen van orga-

nische materialen voor toepassingen inde elektronica, zoals het geleidend ver-mogen en de lichtemissie. Een con-creet gevolg van dit onderzoek zijnOLEDs (organic light-emitting diode,in het Nederlands: organische lichtemitterende diode), bestaand uit eenorganisch materiaal dat, afgeslotenvoor lucht en water, ingeklemd zit tus-sen twee laagjes, een anode en eenkathode [1]. Het organisch materiaalin OLEDs licht op wanneer er span-ning op de twee buitenste laagjeswordt gezet. Het grote voordeel is datelk molecuul van deze laagjes licht kangeven [2]. Een OLED is een lichtbronin de familie van de halfgeleiderlicht-bronnen. Deze familie bestaat daar-naast uit onder meer anorganischeLEDs en lasers [3]. Terwijl een LEDeen relatief felle puntbron is, is eenOLED juist een grotevlakken straler.Lichtgevende polymeren, plastic zon-necellen en flexibele beeldschermenzijn hierdoor mogelijk als product enin middels zijn er de eerste commer-cile toepassingen OLED-beeldscher-men alweer enkele jaren op de markt.

POLYLED VERSUS SMOLEDDe emitterende laag van een OLEDbestaat uit een speciaal type polymeerof kleine moleculen, op basis vankoolwaterstofverbindingen. Wereld-wijd vindt veel onderzoek plaats naarde verdere ontwikkeling van organi-sche halfgeleidende materialen, hunelektronische eigenschappen en aan-trekkelijke toepassingen [3].

Er bestaan twee typen OLEDs: poly-mere en sm (small molecule) OLEDs.De verschillen tussen smOLED enPolyLED zit vooral in de manier waar-op de organische moleculen wordenverwerkt. smOLEDs zijn kleine orga-nische moleculen (moleculair gewichtis typisch 100): small molecule OLED[4]. Het smOLED bestaat uit kleine,speciaal ontwikkelde molecuul struc-turen op basis van iridium of anderemetalen. Deze materialen moetenonder vacum bij hoge temperaturenworden opgedampt om OLEDs tekunnen maken [1] omdat een oplos-sing met smOLED moleculen te wate-rig is om te kunnen inktjetten [4]. Deeenvoudigste versie van een smOLED-display bestaat uit aantal organischelagen (2 tot 4) tussen een metaal laag(aluminium) en een doorzichtige elek-trode: ITO (Indium Tin Oxide). Hetlagenpakket vormt een diode dat naarvoren licht genereert door recombina-tie van elektronen en gaten. Poly-LEDs zijn langere organische ketensmet een grotere moleculaire gewicht(typisch 100.000). De PolymereOLEDs bestaan uit lange polymeer-ketens waaraan verschillende kleurenchromoforen zijn gekoppeld. Ze zijnoplosbaar en daardoor met natte

16 VERLICHTING

Waren de laatste decennia van de vorige eeuw het silicon tijdperk, nu is het tijdperk van de plastic elektronica aangebroken. De vierde internationale editie van de Plastic Electronics Conference 2008 in Berlijn gaf een recent overzichtvan het onderzoek, en waar de wetenschappers mee bezig zijn om de vooruitgang te bevorderen.

-door prof.ir. W. Zeiler*

De opvolger van LED staat al te trappelen

OLED

*Voorzitter afdeling Elektrotechniek TVVL, TU/e,Kropman Installatietechniek

Pro

f.ir

. W

. Z

eile

r

TVVL 04 2009:TVVL_Magazine 08 04 2009 15:05 Pagina 16

methoden (spincoating, inkjets of zelfs(zeef )drukprocessen onder atmosferi-sche druk te gebruiken. Een ander ver-schil tussen PolyLED en smOLED isde stack. Bij een smOLED bestaatdeze uit een gaten injectie, een gatentransport, een emissie en een elektro-nen injectielaag [4]. Een standaardOLED-stack van kleine moleculenbestaat meestal uit meerdere lagen vanorganische verbindingen gesandwichttussen twee elektrodes, de anode en dekathode, zie figuur 1 [5].

De kathode injecteert elektronen in deemissielaag, terwijl de anode die juistafvangt. Een andere manier om defunctie van de anode te beschrijven isdat de anode elektrongaten in hetmateriaal achterlaat en dus als hetware gaten injecteert. Dat lukt niet indezelfde laag als de emissielaag endaarom zit er meestal een aparte gelei-derlaag tussen de anode en de emissie-laag. In sommige OLED-typen zit erook een geleiderlaag tussen de kathodeen de emissielaag, om de injectie vanelektronen te vergemakkelijken [5].

Wanneer er een spanning tussen ano-de en kathode wordt aangebracht,beginnen de gaten in de richting vande negatief geladen kathode te bewe-gen en de elektronen juist in de rich-ting van de positieve anode. Ze komenelkaar meestal tegen in de emissielaag,omdat gaten in organische stoffen veelmobieler zijn dan elektronen. Als eenelektron een gat tegenkomt, vult hij deelektrondeficinte plek op. Daarbijkomt energie vrij, in veel gevallen alseen foton licht dus, zie figuur 2.

De kleur van het geproduceerde lichthangt voor een belangrijk deel af vande intrinsieke eigenschappen van degebruikte verbindingen. Voor iederekleurschakering zijn er verschillendeorganische stoffen beschikbaar. Voorwit licht is een mix van verschillendekleuren materiaal nodig [5]. Bij eenPolyLED vindt het elektrische trans-port plaats binnen de emissielaag en iser alleen een gateninjectielaag nodig.Voordeel hiervan is dat men minderhoge spanningen nodig heeft voor eenPolyLED (lager energiegebruik) en

men het product met minder proces-stappen kan maken. Nadeel is dat voorde emissielaag meer parameters moetworden geoptimaliseerd. Dit verklaarddeels waarom smOLED verder is in deontwikkeling van materialen [4].

OLED is een jonge technologie. Heteerste lichtgevende organische LED(OLED) is aangetoond in 1987 doorKodak. Twee jaar later kwam er voorhet eerst licht uit een Polymeren LED.In 1997 zette Pioneer het eerste pro-duct op de markt: een autoradio meteen monochroom OLED scherm. Tus-sen de ontdekking en het eerste com-mercile product zat dus maar tienjaar [4]! De eerste golf van toepassingbetrof displays, de tweede toepassings-golf betrof verlichting en de huidigederde golf van toepassingen gaat rich-ting zonnecellen en OLED opto-elec-trische toepassingen, zie figuur 3 [6].

De ontwikkeling van LED en OLEDworden ook wel de vierde generatieverlichtingsystemen genoemd, ziefiguur 4 [6].


Schematisch weergave stack van een OLED-lamp met een geleidingslaag tussen de emissielaag en de anode [5].

- FIGUUR 1 -

Het licht emitterende principe van LED-verlichting, Source: Novaled AG[6].

- FIGUUR 2 -

De ontwikkeling van de toepassingsgebieden van OLED-tech-nologie Source: Samsung, Kodak, GE, Philips Lighting[6].

- FIGUUR 3 -

De ontwikkeling van het kunstlicht, nu de vierde generatie systemen [6].

- FIGUUR 4 -


Het rendement van de lampen neemtdoor de technologische ontwikkelin-gen meer en meer toe, zie figuur 5 [6].

De combinatie van ontwikkeling vannieuwe verbeterde productie methodesen hogere rendementen van de lampenzelf zorgt er voor dat er steeds anderegebruiksmogelijkheden ontstaan. Deroadmap voor de ontwikkeling vanOLED-verlichting geeft dit dan ookaan. De komende vier tot vijf jaar ont-staan er een hele reeks aan nieuweapplicaties, zie figuur 6 [6].

Hierdoor zal natuurlijk ook de marktflink groeien, de verwachtingen zijnniet gering een groei van ongeveer 30tot 50 % in de komende jaren, metpas na 2013 een mogelijk te verwach-ten stabilisatie op een omzet niveauvan 6 miljard dollar. Het is duidelijkdat hoewel deze doelstellingen iets ver-laat kunnen worden bereikt hetmarktpotentieel enorm is, zie figuur 7.

OLEDs hebben heeft zeer interessantemechanische eigenschappen. Er is

slechts een dun laagje organische stofnodig om een beeldscherm te vormen.Een beeldscherm hoeft hierdoor nietdikker te zijn dan enkele millimeters.Indien men dit laagje inklemt tussentwee flexibele lagen kan men ook eenbuigzaam of oprolbaar beeldschermmaken. Niet alleen de flexibiliteit isvan belang, maar door het lagegewicht kan men ook draagbare ofjuist extreem grote beeldschermenmaken [2]. Op dit moment wordenOLED-schermen vooral nog in kleine-re apparaten toegepast, maar naarmatede productiekosten zullen verminde-ren, wordt de weg geplaveid voorsteeds grotere en dunnere OLED-monitoren of bijvoorbeeld flexibeleelectronische kranten [7], zie figuur 8.Deze laatste heten FOLED (FlexibeleOLED)-beeldschermen. Door hetgebruik van dunne flexibele materia-len kan het gewicht van beeldscher-men sterk reduceren. Bovendien kun-nen de beeldschermen in allerleigewenste vormen gebogen worden.Ook zal het gebruik van deze flexibelematerialen de massaproductie van

beeldschermen mogelijk kunnenmaken door middel van een continurolproces (vergelijkbaar met bijvoor-beeld het drukken van een krant), watde kosten beduidend lager zal maken.

Heel belangrijk voor de echte door-braak van OLED is dus de ontwikke-ling van nieuwe productie technieken.In figuur 9 wordt de te verwachtenontwikkeling van productiemethodenvoor OLED weergeven.

Deze nieuwe ontwikkeling dienenenerzijds te leiden tot een sterkereductie van de kosten van OLEDs,zie figuur 10 en anderzijds ook weernieuwe toepassingen mogelijk temaken. Te denken valt hierbij in eersteinstantie aan grote OLED tv-scher-men en displays, zie figuur 11 waarinde stapsgewijze product vergroting isaangegeven.

LevensduurZoals bij alle nieuwe ontwikkelingenzjjn er natuurlijk nog wel een aantalproblemen die dienen te worden opge-

18 VERLICHTING

Ontwikkeling van de efficiency van de verschillende verlichtingssystemen en OLED efficiency (R&D)[6].

- FIGUUR 5 -

Roadmap OLED Lighting [6].

- FIGUUR 6 -

Markt verwachting OLED-signalering en verlichting, source:IDTechEx [6].

- FIGUUR 7 -

Flexibel OLED als de elektronische krant van de toekomst [7].

- FIGUUR 8 -


lost. Een groot nadeel van de huidigestand van zaken in de OLED-techno-logie is de beperkte levensduur vanOLED-producten. Het halfgeleider-materiaal dat wordt gebruikt is gevoe-lig voor lucht, vocht en stof, die degra-datie en donkere vlekken veroorzaken.Zo degraderen OLEDs na verloop van

tijd, iets dat overigens bij de meestelichtbronnen het geval is. Hierdoorneemt de lichtintensiteit af. De levens-duur van een LED en een OLEDwordt meestal uitgedrukt in de tijd,waarna de lichtintensiteit afgenomenis tot 50 % van de oorspronkelijke uit-gangsintensiteit. Thans worden al

levensduren van meer dan 1.000 uur(voor witte polymere OLEDs) enmeer dan 10.000 uur (voor witte klei-ne moleculen OLEDs) bereikt in hetlaboratorium. De levensduur van eenOLED-display is met circa vier jaaraanzienlijk minder dan die van eenLCD display [2]. Recente ontwikke-ling is dat Toshiba en Panasonic eennieuw membraan hebben ontwikkeld,hiermee claimen ze bij OLED-televi-sies een verdubbelde levensduur totbijna 60.000 uur. Ter vergelijking; degemiddelde LCD-televisie heeft eenlevensduur van 50.000 uur [3]. Als wekijken naar de te verwachten techno-logische ontwikkeling, zie de in tabel1 weergeven technologie roadmap,dan zien we een stapsgewijze verbete-ring van de levensduur van de markt-producten van 20.000 uur naar50.000 uur in de komende vier jaar [8].

Het verdere onderzoek voor verbeterdeOLED-technologie richt zich op nieu-we technologien als: top emittingOLEDs (TOLEDs) [2]. Een conven-tionele OLED heeft een bottom emit-ting structuur waar de elektrischecomponenten (anode, kathode enpolymeersubstraat) zich bevinden aan


Roadmap ontwikkeling productie proces OLED [6].

- FIGUUR 9 -

Beoogde kosten reductie van OLED-verlichting volgens USDC (U.S. Display Consortium) 2001 [6].

- FIGUUR 10 -

Verwachte ontwikkeling van de grootte van OLED-elementen [6].

- FIGUUR 11 -

Roadmap OLED-ontwikkeling [8].

- TABEL 1 -

TOLED met een transparante kathodeop een glazen substraat. [1]

- FIGUUR 12 -

Property Units 2004 2007 2010 2013

Energy efficiency % 5 12,5 20 30

Efficacy lm/W 20 50 80 120

Color rendering index CRI 75 80 85 90

Life from 2.000 cd/m2 hours 10 K 20 K 40 K 50 K

Panel width in 14 40 40 >40

Panel thickness mm 2,0 1,0 0,5 0,5

Panel weight gm/cm2 0,5 0,25 0,1 0,1

Fabrication costs $/sq m 120 60 40 30

Technology Roadmap (USDC)(Diffuse lightning)


n kant van de OLED. Hierdoorwordt het licht enkel van n opper-vlak uitgezonden. Een top emittingdevice (TOLED) wordt gemaakt meteen ondoorzichtige of transparantebasis en heeft een relatief transparanteelektrode, zodat licht ook door het mate-riaal aan de andere kant kan schijnen.Voor toepassingen kan men bijvoor-beeld denken aan autoruiten met inge-bouwde beeldschermfunctionaliteit [2].

OLED VerlichtingOSRAM heeft een van de eersteOLED-lamp aan de wereld voorge-steld in april 2008 [9]. De Early Futu-re, zoals de lamp heet, bestaat uit tienlosse leds van 132 bij 33 millimeter,zie figuur 13. Die aparte plaatjes zijnbovendien enorm dun. Het bedrijfverwacht ze op termijn te kunnenimplementeren in bijvoorbeeld auto-ruiten of plafonds [9]. Maar ook ande-re fabrikanten hebben inmiddels lam-pen op de markt gebracht zoals Konica Minolta, zie figuur 14.

Als het aankomt op innovatieve ver-lichting dan is er coolen er is justplain briljant [10]. Makoto TojikisArchimedes Dream valt onder de laat-ste catogerie. De gloeiende lint kande-laar is verlicht door OLEDs en stalzeker de show op menig verlichtings-beurs in het afgelopen jaar, zie figuur 15.

VERDERE ONTWIKKELINGENOsram Opto Semiconductors maaktehalf maart 2008 een nieuw recorddoor de demonstratie van een OLED-lamp die zowel efficinter is als langermeegaat dan zijn voorgangers. Het isvooral de combinatie van die tweeeigenschappen die de prestatie bijzon-der maakt. Meestal betekende een ver-lenging van de levensduur namelijkeen lagere efficintie en vice versa. Delamp haalt 46 lumen uit een watt, bijeen initiele helderheid van duizendcandela per vierkante meter. Dit bijeen levensduur van vijfduizend uur en

dan begint een OLED-lamp te con-curreren met de gloeilamp of de ietsmodernere en betere halogeenlamp.Ter vergelijk de levensduur van degloeilamp is zon duizend uur, de effi-cintie varieert met het wattage vanongeveer 12 tot 14 lumen per watt.De halogeenlamp doet het zon twee-duizend uur met een efficintie vancirca 25 lumen per watt, zie figuur 16[5].

Verder onderzoekHet belangrijkste aspect bij het onder-zoek zijn foliesystemen zogenaamdeflexibele OLEDs. Dit moet leidennaar lichtgevende folies die gewoon opeen rol kunnen worden gemaakt. Dezelichtgevende folies kunnen vervolgensop wanden en plafonds wordengebruikt voor de verlichting. Alleen ishet beschermen van de lichtgevendelagen, die gevoelig zijn voor vochtinwerking nog een probleem. Tochbestaan dergelijke benodigde barrire-lagen al, bijvoorbeeld in de voedings-

20 VERLICHTING

De Early Future OLED-lamp [9]

- FIGUUR 13 -

KONICA MINOLTA OLED lamp, Efficiency: 64 lm/w.

- FIGUUR 14 -

Mokoto Tojikis OLED-lamp Archimedes Dream.

- FIGUUR 15 -

Osram OLED record lamp.

- FIGUUR 16 -


industrie waar het onder andere wordtgebruikt voor bijvoorbeeld een chips-zak. Maar voor de OLEDs zijn lagennodig die nog een factor duizend min-der vocht doorlaten dan de huidigebarrirelagenlagen. Een tweede uitda-ging betreft de verdere reductie vanproductiekosten van OLED-verlich-ting. Wanneer men OLEDs als ver-lichtingsproduct op rol op de marktwil brengen, zal dit tegen een veellagere prijs dienen te gebeuren. Deontwikkeling richt zich daarom daar-bij op kostenefficintere productiecon-cepten, zoals die van het drukken vaneen krant. Een grote rol OLEDs diedoor een machine gaat waardoor hetin de toekomst lukt om veel meermeters te verkopen dan met de pro-ductie processen van displays.

OLEDs zijn bij diverse bedrijven enuniversiteiten op diverse plaatsen in dewereld in ontwikkeling [1]. In China,Japan en de VS zijn ook al grootschali-ge onderzoeksprojecten opgestart. Bij-na alles aan de OLED moet nog naderworden onderzocht, getest en verderontwikkeld. Men staat nog aan debasis en is bezig uit te vinden wat debeste materialen zijn om OLEDs meete maken, wat het langste meegaat enhoe je het mooiste licht krijgt. Verderkijkt men naar de applicatiemogelijk-heden en naar de elektrische aanstu-ring. Ook de energie-efficintie kannog verder omhoog. Onderzoekersvan de universiteit van Michigan zijner in geslaagd het rendement te verho-gen door gebruik te maken van eenrasterlaag getst in siliciumdioxide die,in combinatie met uit polymeren ver-vaardige microlenzen, het gevangenlicht uit de OLED geleiden. De licht-opbrengst kan hierdoor worden ver-hoogd tot ongeveer 78 lumen perwatt. Momenteel wordt deze techniekgemplementeerd door het in New Jer-sey gevestigde bedrijf Universal Dis-play. Zij verwachten de lichtopbrengstbinnen afzienbare tijd te kunnen ver-dubbelen tot ruim 150 lumen perwatt [1].

Het door de EU mede-gefinancierdeproject OLLA (Organic LEDs forLighting Applications) is hier eenvoorbeeld van. Gezocht wordt naardiepblauwe of breedbandig-witteOLED-materialen die een langerelevensduur hebben, een hoge efficin-tie hebben en dat met een lage prijs

combineren. Commercieel verkrijgba-re witte LEDs hebben een rendementvan ca. 50 lm/W. Witte LEDs hebbenin de laboratoria thans het rendementvan een spaarlamp (ongeveer 50lm/W). Daarmee is het rendementvan de gloeilamp (ca. 12 lm/W) en dehalogeenlamp (ca. 20 lm/W) metOLED-lichtbronnen al ruimschootsgepasseerd [1]. Verwacht wordt datOLEDs voor verlichting al rond 2010op de markt zullen verschijnen [1] .Ongeveer 60 % van de lichtopbrengstgaat verloren in de organische laag vande OLED door terugkaatsing in hettransparante omhulsel. De volgende generatie lichtbronnenzal eruit zien als platte, lichtgevendetegels. Een OLED (Organic LightEmitting Diode) is bijzonder energie-efficint en vrijwel overal toepasbaar.In het Europese KP6 project OLLAworden alle mogelijke aspecten vandeze technologie onderzocht, ontwik-keld en getest [11]. OLLA liep van2004 tot 2008 en telt 24 deelnemersuit acht landen: tien industrile part-ners, zeven universiteiten en zevenonderzoeksinstituten. Bijzonder is dattwee grote lichtfirmas van Europa,Philips en Osram, hun krachten bun-delen. Philips nam zelfs het initiatieftot het project. Anders dan een spaar-lamp ziet een OLED eruit als een plat-

te, lichtgevende tegel. Het licht iszacht en diffuus en kan wordengedimd. Hierdoor kan in de toekomstbij een kantoor, vrij eenvoudig eenOLED in het plafond wordengeplaatst. Plafondtegel eruit, lichttegelerin. Voor toepassing thuis kan mendenken aan systemen waarbij men sochtends wakker wordt in fris licht-blauw licht, en s avonds bijvoorbeeldeen wijntje drinkt bij gezelliger geellicht. De partners in OLLA willen deOLED-technologie verder ontwikke-len tot een betaalbaar product datalgemeen kan worden toegepast inverlichting. OLED heeft wat datbetreft een goede uitgangspositie: min-stens zo zuinig als een spaarlamp eneen tien keer langere levensduur daneen gloeilamp [11].

De eerste mijlpaal die OLLA op zijnnaam mocht schrijven was een proto-type vrij van indiumtinoxide (ITO).ITO wordt gebruikt als transparantegeleidende laag op het glas. Dat ishandig omdat de beeldschermindus-trie de vraag naar het vrij zeldzameindium sterk heeft opgekrikt, waar-door de prijzen exorbitant zijn geste-gen. Het is daarom wenselijk eengoedkoper alternatief voorhanden tehebben, in plaats van nog een indium-afhankelijke industrie op te zetten.


Prestatie perspectief LED en OLED, Source: Philips Research, Hans Nikol, OLED AsiaMarch 2004 [6].

- TABEL 2 -

Status and Outlook White LEDsCost of Ownership Calculation

Flux Eff. Bright-ness CRI Lifetime Cost

[lm] [lm/W] [Mcd/m2] [khrs] [$/Mlmh]*

Incandes. 60W 900 15 10 100 1 7,2

Halogen 50W 1.000 20 20 100 2 6,3

TL 54W 4.900 90 0,015 80 24 1,2

CFL 11W 550 50 0,010 80 10 3,1

UHP 200W 7.000 35 1.000 85 5 5,7

Luxeon 2002 125 25 3 75 60 6,0

OLED 2010 [m2] 3.000 50 0,001 80 10 3,0


Het ITO-vervangende polymeer wasbovendien goedkoper te verwerken,wat de kostprijs lager maakt[5].

OLLAs tweede prestatie van formaatwas een OLED-lichtbron met een effi-cintie van 25 lumen per watt in com-binatie met een levensduur van vijf-duizend uur. Dat is al twee keer zoefficint als de normale gloeilamp. Tervergelijking: een jaar eerder warendeze cijfers nog enkele duizendenuren en 10 lumen per watt. Het uit-eindelijke doel is echter nog een stukambitieuzer. Zowel de efficintie als delevensduur moeten nog een factortwee hoger, zodat de OLEDs met 50lumen per watt en tienduizend levens-uren de spaarlamp benaderen [5].

Op prijs kunnen concurreren is nuttigvoor een nieuwkomer op de markt, zietabel 2, maar de extra style features zijnessentieel. En juist daar heeft OLEDveel te bieden. Zo is er bijvoorbeeldeen raamlamp die als hij uit staat eentransparantie heeft van 55 procent enaandoet als rookglas. Maar staat hijaan dan geeft de lamp wit licht af. Ditkan mooi en bijzonder werken voorscheidingswanden, daken of plafondsdie overdag nauwelijks te zien zijn,maar s avonds en s nachts licht geven.Een andere toekomstbelofte vanOLED, zijn lampen op een flexibel

substraat, dus bijna universeel vorm-baar biedt bijna oneindige designmogelijkheden [5].

Het Fraunhofer Instituut voor fotoni-sche microsystemen liet een voorbeeldzien van een andere functionele inter-actie met de mens: een aanraakgevoeli-ge OLED die met handbewegingenkan worden aan- en uitgezet, ziefiguur 18 [12]. In de toekomst komendaar mogelijk nog kleurveranderin-gen-op-indicatie bij.

Een interessante vondst, maar interes-santer is hoe deze verder wordt uitge-werkt. Volgens Ed van den Kieboom,de Nederlandse oprichter van de Plas-tic Electronics Foundation ontbreektnog de aansluiting met de eindgebrui-kers in dit veld. Dit terwijl de organi-sche elektronica zoveel toepassingsmo-gelijkheden heeft; sensoren, batterijen,slim textiel, RFID-labels - je kunt hetzo gek niet bedenken [12]. KortomOLED zijn de toekomst maar die toe-komst begint nog niet morgen, demorgen is nog aan LED.

LITERATUUR / REFERENTIES1. http://nl.wikipedia.org/wiki/Oled.2. Wijngaart A.van, 2005, Singapore

heeft het licht gezien in OLED, twanet werk, 20-4-2005,

http://www.twanetwerk.nl/default.ashx?DocumentID=4169.

3. http://w3.tue.nl/nl/diensten/cec/pers_en_media/persberichten/2004/20_10_2004_sir_richard_friend_over_plastic_elektronica/.

4. Rijswijk, T. van, 2005, PolyLEDTV: een (toekomst)droom? VENI-blad, het verenigingsblad van deVereniging van EindhovenseNatuurkundig Ingenieurs. Mei2005, jaargang 12 - nummer 2.

5. Gerven, P. van, 2008, Oled-techno-logie niet alleen voor schermpjes, 25april 2008, http://www.bits-chips.nl/nieuws/bekijk/artikel/oled-technologie-niet-alleen-voor-schermpjes.html#colmns.

6. Amelung J., Scholles M., 2007,OLED Lighting, Fraunhofer Insti-tute for Photonic Micro systems,26 juni 2007, 04-scholles2752.pdf.

7. Kouwenberg B., 2003, De werkingvan OLED-beeldschermen naderbekeken, X-bit Labs, zaterdag 24mei 2003,http://tweakers.net/nieuws/27118/de-werking-van-oled-beeldscher-men-nader-bekeken.html.

8. Leo, K. ,Organic Light-EmittingDiodes: New Opportunities for Dis-plays and Lighting Institut fr Ange-wandte Photophysik, TU Dresdenund Fraunhofer-Institut fr Photo-nische Mikrosysteme, Dresden,15.09.2004.

9. http://www.inhabitat.com/2008/04/21/osram-oled-lamp-ingo-mau-rer/April 21, 2008http://www.inhabitat.com/2007/05/29/organic-led-lamp-by-makoto-tojiki/.

10.Pilloton E., 2007, ORGANICLED LAMP BY MAKOTO TOJI-KI, May 29, 2007.

11.OLLA: Werken aan een platte gloei-lamp, http://www.senternovem.nl/projectengalrij/overzicht/innovatie/olla.asp.

12.Gerven, P. van 2008, Organischeelektronica mist aansluiting eindge-bruiker Bits&Chips, 12 november2008.

22 VERLICHTING

Het Fraunhofer Instituut voor fotonische microsystemen presenteerde op de PlasticElectronics Conference 2008 een OLED-lamp die op aanraking reageert [12].

- FIGUUR 18 -


Powered by Rucon

Rucon is veelal onzichtbaar overal aanwezig. Het resultaat en het effect van onze ventilatie-

systemen vindt u terug in de vele toepassingen binnen de utiliteitsbouw, industrie, woningbouw,

scheepsbouw en parkeergarages. Dat heeft niet alleen te maken met onze gedegen kennis en

jarenlange ervaring of met het gegeven dat wij vrijwel alle bekende Europese merken vertegen-

woordigen! Nee, vooral de wijze waarop wij vanuit ieder speci ek probleem voor een project-

matige benadering kiezen, zodat ieder werkgebied en iedere klant een eigen optimale oplossing

krijgt aangedragen, geeft ons een duidelijke voorsprong. Niet zo verwonderlijk dat in steeds meer

parkeergarages gekozen wordt voor de kracht van Rucon!

Rucon Ventilatoren B.V., Postbus 263, 3840 AG Harderwijk. T 0341- 439100 I www.rucon.nl

Rucon, ventilatoren voor elke toepassing

VERL ICHT ING24

De opmars van LEDs in de sanitaire

wereldDe opkomst van het LED-lampje heeft vele nieuwe mogelijkheden gebracht. Zo zijn deze minuscule lampjes mooi in een interieur-ontwerp te verwerken, bijvoorbeeld in tegelwanden of vloeren, want alle kleuren van de regenboog kunnen ermee worden ge-mengd. Van zwoel rood tot rustgevend groen of verfrissend blauw. Diverse fabrikanten verwerken LEDs in douche- en stoomcabi-nes, regendouches en baden. Maar ook keukenkranen en zelfs het hedendaagse toilet moet inmiddels aan LED-verlichting geloven.- door H. Lodder*

* Deerns Raadgevende ingenieurs BV - Rijswijk, Senior Specialist en Redactie-raad TVVL Magazine

Een Light Emitting Diode oftewel LED is een lampje vari-erend in doorsnede van 0,5 tot 9 mm. Door een groot aantal super-heldere LEDs in een lampfitting te plaatsen, krijgen we wat wij noemen een LED-lamp. Als losse variant worden deze al vele jaren in onze huishoudelijke apparaten toegepast. Denk maar aan de rode lampjes in digitale wekkers en stand-by functies van televisies en radios.LEDs zijn duurzaam, uitermate sterk en gebruiken veel minder energie dan een gewone lamp. Daarnaast heeft de LED nog vele andere voordelen:- kleine en compacte lichtbron;- lange levensduur;- hoge lumen output;- energiezuinig en efficint;- mogelijkheid tot dimmem / knip-

peren;- schokbestendig;- geen UV, geen IR;- laag voltage, hoge veiligheid;- geen kwik, dus beter voor het

milieu;- gesatureerde kleuren, geen filters

nodig;- dynamische effecten mogelijk;- onmiddellijke opstart, ook bij lage

temperaturen;- lage onderhoudskosten.

Naast de vele voordelen bestaan nog steeds enkele euvels:- (nog) relatief duur;- warm-witte LEDs nog niet vol-

doende efficint voor algemene verlichting;

- temperatuurgevoeligheid voor licht-opbrengst, lumenbehoud en kleur;

- onderlinge kleurafwijkingen door de huidige fabricagetechniek;

- voor functionele toepassingen: afname van de lichtstroom tijdens gebruik (mede afhankelijk van kleur);

- mogelijke warmtehuishouding;- is nog in volle ontwikkeling;- er zijn veel goede, maar helaas ook

slechte producten op de markt. De consument moet dus opletten bij aankoop.

VERLICHTINGSPLANLED-verlichting kan veel invloed hebben op de sfeer in een ruimte. Verlichte plekken en een zekere mate van contrast worden in het algemeen als prettig ervaren. Een goede dosering van diverse contrastverhoudingen is belangrijk. Gelijkmatige verlichting werkt versuffend en te grote of te felle lichtcontrasten zijn onprettig, omdat ze een vermoeid gevoel in de ogen geven als gevolg van het veelvuldig

openen en sluiten van de iris.Bij het ontwerp van een badkamer ligt de nadruk dikwijls op de indeling van het sanitair en de keuze van tegels. Het resultaat van dat creatieve proces wordt echter pas zichtbaar door een goed verlichtingsplan. Een dergelijk verlichtingsplan bestaat uit de keuze en op de juiste plaats aanbrengen van de basis- en sfeerverlichting.Basisverlichting is vooral functio-nele verlichting. Een voorbeeld van functionele verlichting is de scheer- en cosmeticaspiegel van de firma Emco die ook met LED-verlichting (4,5 watt) verkrijgbaar is. (zie foto 1) Bij sfeerverlichting gaat het niet om

Een voorbeeld van functionele verlichting.

- FOTO 1 -

H.

Lodder


de lichtopbrengst, maar om de sfeer die de verlichting in de badkamer schept. Kleuren werken motiverend of ontspannend, opwekkend of kalme-rend, verwarmend of verkoelend. Met slimme schakelingen kunnen LEDs voor schitterende kleureffecten zorgen. Wanneer de LED-installatie bijvoor-beeld aangesloten is op een geluids-installatie, volgt het kleurpatroon de tonen of maten van de muziek. Hiermee kunnen spectaculaire accen-ten worden aangebracht, zoals een ver-lichte golfbeweging in diverse kleuren door de gehele badkamer. Bij plaatsing van de LED-lampen in een bij uitstek natte ruimte als de badkamer verdient het veiligheidsaspect natuurlijk veel aandacht. De IP-waarde (International Protection) van verlichtingsproducten geeft aan in welke mate zij bestand zijn tegen stof, vaste voorwerpen en water. Hoe hoger het tweede cijfer van deze waarde, hoe waterdichter het product.

DOUCHE OF BADDe opkomst van het LED-lampje heeft inmiddels ook bijgedragen aan nieuwe mogelijkheden in de he-dendaagse badkamer, zoals o.a. het therapeutisch douchen. De douche zorgt hierbij niet alleen voor lichaams-reiniging, maar biedt daarnaast ook de mogelijkheid om het douchewater te voorzien van gekleurd licht voor chro-motherapie (chromos is het Griekse woord voor kleur) en sfeer. Het dage-lijkse leven is hectisch en de besloten-heid van baden/of slaapkamer is vaak de enige plaats om je terug te trek-ken. Steeds vaker zien we inte rieurs waarbij de slaap- en badkamer n geheel vormen, bedoeld om optimaal tot rust te komen. Een ouderwets bad of douche is tegenwoordig niet meer voldoende. En ook wat kleur betreft, is de badkamer niet meer als vanouds. De veilige basiskleuren wit en lichtgrijs nemen steeds verder af en het aanbod van baden bedmeubelen groeit qua vormgeving steeds meer naar elkaar toe. Als het geheel maar licht en luchtig is en warmte uitstraalt. Mensen willen tegenwoordig dezelfde bad-kamer als in een luxe hotel. Op deze wijze is de laatste jaren de regendou-che erg populair geworden. Dit zijn douchekoppen die zowel aan de wand als aan het plafond kunnen worden gemonteerd en waaruit de naam zegt het al een tropische regenbui stort.

Douchen is hot. Om ruimte te win-nen wordt vaker het bad opgeofferd voor een inloopdouche. En met een dergelijk handige afvoergoot tussen de badkamer- en douchevloer, voorkom je dat de hele baden/of slaapkamer blank komt te staan.Onderzoek in de leeftijdsgroep van 21 tot 65 jaar geeft aan dat iets meer dan de helft van de Nederlanders (57 procent) liever een douche neemt dan dat ze in bad gaan. Tien procent van de mensen gaan weer liever in bad dan douchen en eenderde kiest voor een combinatie van beiden. Vrouwen blijken iets vaker een badmens te zijn dan mannen, zij krijgen van badderen een ontspannen gevoel. Mannen geven vaker dan vrouwen de voorkeur aan een douche en waarderen het active-rende effect.

THERAPEUTISCH DOUCHENMet de Hansaclear Lux maak je van iedere douchebeurt een beleve-nis. Bovendien ben je verzekerd van een dagelijks portie lichttherapie. De gentegreerde LED-verlichting in de

douchekop zorgt voor verlichting van binnenuit in een kleur naar wens. Opwekkend rood voor een verkwik-kende ochtenddouche bijvoorbeeld, rustgevend groen voor een ontspannen avond, of toch liever spannend oranje, violet of pink? Met n druk op de knop kunnen afzonderlijke kleuren uit het gehele regenboogspectrum worden gekozen. De lichtfunctie wordt door een kleine accu in de greep gevoed, die slechts zelden opgeladen hoeft te worden, aldus Piet Pirovano, directeur van Hansa Nederland.

Therapeutische douche.

- FOTO 3 -

Door de accu in de oplader te plaatsen is deze weer snel klaar voor gebruik. De transparante douchekop, ter groot-te van een cd, zorgt overigens niet alleen voor de verlichting, maar maakt ook de waterbeweging zichtbaar. De Hansaclear Lux is verkrijgbaar in een twee-straalse uitvoering. Via de simpel met n hand te bedienen scroll-omstelling kunnen de verschillende stralen (naaldstraal en zachte straal) worden ingesteld.

CHROMOTHERAPIEDe hoofddouche van de HansaCo-lourshower is voorzien van LEDs

IP-waarde: Bescherming: Benaming:

X0 Geen --

X1 Druppelend water --

X2 Druppelend water bij een schuine stand tot 15 --

X3 Sproeiend water Regenwaterdicht

X4 Opspattend water Spatwaterdicht

X5 Waterstralen Spuitwaterdicht

X6 Stortzeen --

X7 Onderdompeling Waterdicht

X8 Verblijf onder water Drukwaterdicht

Tabel met IP-waarden.

- TABEL 1 -

Regendouche.

- FOTO 2 -

26 VERL ICHT ING

die het hele kleurenspectrum voor chromotherapie bieden. Zo kan het douchewater worden verlicht met een kleur naar keuze, voor een weldadige werking op lichaam en geest. Zo wordt in ziekenhuizen bijvoorbeeld blauw licht gebruikt bij babys die onvoldoende leverfunctie hebben. In totaal biedt de HansaColourshower acht kleuren en gewoon wit licht, voor douchen met een extra dimensie. De gewenste kleur is eenvoudig in te stellen, via het verlichte bedieningspa-neel. Ook kan worden gekozen voor n van de vier voorgeprogrammeerde lichtprogrammas: Fire, Sweep, Wave en Ice. Elk van deze programmas is erop gericht het energie-evenwicht te herstellen. In combinatie met weldadig warm water maakt de HansaColour-shower van een gewone doucheruimte een echte wellnessruimte.

water door de interne turbine stroomt. Niet alleen leuk en handig, maar ook nog eens goed voor het milieu door geen extra energie te gebruiken. De handdouche is bovendien waterbespa-rend en heel eenvoudig te installeren. Hij past op de meeste doucheslangen, maar de waterdruk moet wel tussen de 1,5 en 5 bar zijn. En hoe groter de waterdruk hoe helderder de LED-verlichting gaat branden.

1.200 mm. De LEDs kunnen vlot en waterdicht in de douchegoot worden gentegreerd, ook al is deze reeds geplaatst. Twee compacte, herlaad-bare modules met LEDs worden aan onderkant van het rooster geklikt. De pinnetjes waarmee ze worden vastge-zet, klemmen het rooster ook mooi in de douchegoot. Elke batterij heeft vier LEDs die naar binnen in de douche-lijn schijnen. De LED-modules zijn gekeurd om in combinatie met water te gebruiken. Zodra er voldoende water in de douchegoot vloeit, sluit zich de stroomkring aan de contacten van de modules en de LEDs lichten op. Sluit men de douchekraan en het water verdwijnt, dan zullen de LEDs na enkele minuten opnieuw uitdoven. Aan een gemiddelde van vijftien mi-nuten doucheplezier per dag gaan de batterijen een half jaar mee, alvorens ze te herladen met de meegeleverde batterijlader. Beschikbaar in verschil-lende kleuren: blauw, rood en groen. Maar de meest exclusieve uitvoering is de Regenboog. Een zacht, veran-derend kleurpalet brengt hierbij een stijlvolle en rustgevende sfeer in de badkamer.

Chromotherapeutische douche.

- FOTO 4A T/M C -

Handdouche reageert op watertempera-tuur.

- FOTO 5A -

Buiten de douchekopverlichting met temperatuurcontrole zijn er meerdere uitvoeringen, waaronder de regenboog douchekopverlichting. Deze verandert iedere zeven seconden van kleur.

- FOTO 5B

INLOOPDOUCHESInloopdouches zijn in en maken deel uit van elk hedendaags badkamerin-terieur. De firma ACO voegt daar een extra designelement aan toe: een luxe douchegoot met LED-verlichting. Top Showerline is de naam van deze luxueuze douchegoot die een vlotte, doeltreffende afwatering in de inloop-douche combineert met een prachtig staaltje design. Je kunt kiezen voor een betegelbaar inlegrooster of voor n van de zes designroosters, volledig in lijn met de rest van de badkamer-inrichting. De douchegoot heeft een breedte van 84 mm en is beschikbaar in lengtes varirend van 700 tot

LED toegepast in inloopdouches.

- Foto a en b -

IN WANDEN EN VLOERENNaast het toepassen van LEDs in douchegoten is het ook mogelijk om vloeren en wanden een hele nieuwe di-mensie te geven. Stenen vloeren ogen soms sierlijk, soms elementair. De firma Eyeleds heeft hiervoor een in-novatief LED-lichtsysteem ontwikkeld voor tegel- of natuurstenen vloeren en wanden. Zij bieden uitgebreide keu-zemogelijkheden, flexibiliteit en niet

LOSSE HANDDOUCHEEen dergelijke variant van firma Or-tano (distributeur van de patenthou-der) is inmiddels ook als losse hand-douche verkrijgbaar. De douchekop verlichting geeft met gekleurd licht de temperatuur van het water aan. Groen bij koud water, blauw en paars bij warm water en rood wanneer het water heet is. De verlichting zit boven aan de douchekop en kleurt de gehele waterstraal. Dit geeft een spetterend effect in de badkamer. Het apparaat gebruikt geen batterijen of elektrici-teit, maar wordt aangedreven zodra


in de laatste plaats een groot voordeel, want de tegelzetter kan zlf de verlich-ting in n werkgang met het aanbren-gen van de vloer installeren. Dit instal-latiegemak heeft alles te maken met de extreem vlakke inbouwdiepte (slechts 6,5 mm) van de verlichting. Hierdoor is het mogelijk LEDs toe te passen in wanden vloertegels met een dikte vanaf 7 mm. De gebruikskosten zijn zeer gering. Het stroomverbruik van het ronde model bedraagt bijvoorbeeld slechts 0,3 watt. Doordat de LEDs tegenwoordig een levensduur kunnen bereiken van 100.000 uur heeft men na installatie praktisch geen omkijken naar de verlichting en zijn de onder-houdskosten feitelijk verwaarloosbaar. Mochten zich desondanks problemen voordoen, dan is een individueel arma-tuur eenvoudig te vervangen zonder dat daarvoor de vloer hoeft te worden opengebroken. Naast het creren van decoratieve accenten is LED-verlichting ook uitermate geschikt als orintatie- en markeringslicht. Wan-neer u bijvoorbeeld in het donker de badkamer betreedt, bieden de LEDs voldoende orintatielicht zodat het in-schakelen van de algemene verlichting overbodig wordt.

WASTAFELKRANEN

De nieuwste automatische wastafel-kraan van KWC ONO is voorzien van een LED lightpin die na aanra-king automatisch aan en uit schakelt na 60 seconden of wanneer de tempe-ratuur onder de 38 C komt. Wan-neer de watertemperatuur boven de 45 C komt, dan begint de lightpin als waarschuwing rood te knipperen. Deze wastafelkraan maakt water tot een visuele belevenis. Het hele spec-trum van koud tot heet verandert mee met de werkelijke watertempera-tuur van blauw, via paars naar rood.

gevaar is dat er hierdoor oxidatie in het drinkwater terecht kan komen.

LED toegepast in

TVVL Magazine April 2009 Nummer 4 (1)

Documents

Transcript of TVVL Magazine April 2009 Nummer 4 (1)