Led openbare verlichting wordt volwassen duidelijke verbetering van led openbare verlichting

1. 26 ǀ Openbare VerlichtingVerl chtingVerl 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

2. 27Openbare Verlichting ǀ Verl chting
ontwikkelt zich
revolutionair’

3. 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, and
Red) 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)
Lifetime(Hours)
(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)
Lifetime(Hours)
(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, and
Red) 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)
Lifetime(Hours)
(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)
Lifetime(Hours)
(B10, L70) lifetimes for AlInGap LUXEON Rebel
28 ǀ Openbare VerlichtingVerl chtingVerl chting
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-

4. 29Openbare Verlichting ǀ Verl chting
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. Spiegelstanden
Naast 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. Lichthinder
De 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’