Led verlichting E-BOOK. Kwaliteitsbepaling op basis van kennis. Dit e-book wordt u aangeboden door: Sterk In Led BV Pascalweg 23f 4104 BE Culemborg

Transcriptie

1 E-BOOK Led verlichting Dit e-book wordt u aangeboden door: Sterk In Led BV Pascalweg 23f 4104 BE Culemborg Auteur: Harm Blokvoort

2 Inhoudsopgave 0. Introductie 3 1. Begrippenlijst 4 2. Basis, wat is licht? 6 3. Kwaliteitsbepaling 8 4. Kleur en kleurechtheid Led en warmte Drivers Retrofit of nieuw armatuur? Slim aansturen van led verlichting Normen Toekomstvisie 24 2

3 0. Introductie Auteur: Harm Blokvoort Over de auteur: Dit e-book is geschreven door Harm Blokvoort, eindverantwoordelijke voor de verkoop groot zakelijk bij Sterk In Led B.V. Ondanks het commerciële belang is getracht dit document zorgvuldig en onafhankelijk op te stellen met als doel kennisoverdracht. Als aanvulling op dit e-book zijn er white papers en kennis video s beschikbaar die men kan gebruiken bij de aanschaf van led verlichting en de fabrikant keuze. Deze kennis wordt beschikbaar gesteld via sterkled.nl Doel van dit e-book: Doel van dit e-book is om de meest voorkomende vragen en antwoorden over led verlichting bijeen te brengen in combinatie met een stuk basiskennis en kwaliteitsbepaling. Dit boekt helpt u bij het maken van een beslissing op basis van kennis en feiten. Doelgroep: Dit e-book is geschreven voor eindgebruikers in de industriële sector, retail- en automotive gerelateerde branches. Met name voor facilitair management, (gebouw)eigenaren en technische dienst als een aanvulling op het gebied van kennis over led verlichting. Bronvermelding: In dit e-book is gebruik gemaakt van diverse (online)bronnen. De bronvermelding staat, indien nodig, onder de afbeelding. Volledigheid: Nieuwe ontwikkelingen binnen de led technologie volgen elkaar in snel tempo op, waardoor het benoemen van de laatste stand van zaken niet altijd mogelijk is. Bij voldoende technologische vooruitgang wordt dit e-book herschreven en als herziene versie uitgebracht. 3 Meer informatie? info@sterkinled.nl

4 1. Begrippenlijst Lumen/Watt verhouding - lm/w Geeft de efficiency van een lamp aan. Hoe hoger deze waarde des te minder stroom er nodig is om licht te maken. Let er wel op dat deze waarde wordt bepaald van de lichtbron of armatuur als geheel, de led zelf heeft een hogere waarde. Er is altijd verlies door bijvoorbeeld drivers en optieken. Zo zijn er leds met 180lm/W, maar gemeten vanuit de lichtbron nog 140lm/W over hebben. Fabrikanten zijn verplicht de waarde van de lichtbron of het armatuur te vermelden. Armatuur heeft hier voorrang op lichtbron omdat led armaturen als geheel worden beoordeeld. Power Factor PF De power factor geeft de relatie aan tussen het opgenomen vermogen en het vermogen dat men gebruikt om de led te laten functioneren. Er is namelijk nog een verlies in de led chips en aan drivers. Een ledlamp van 100Watt heeft bijvoorbeeld een PF van De driver heeft in dit geval 5W nodig om te functioneren, wat neerkomt op 95W led vermogen en 5Watt driver vermogen. Blindstroom Het demagnetiseren van een spoel en het opladen van de condensatoren noemt men het schijnbaar vermogen. Dit vermogen wordt niet opgenomen in de driver of de led maar gaat via de nullijn retour. Dit verstaan wij onder blindstroom, belangrijk om rekening mee te houding bij retrofit. Zeker aangezien bij oudere panden de nuldraad dunner uitgevoerd kan zijn, hetgeen bij te veel blindstroom kan leiden tot kortsluiting (en dus ook tot brand). Blindstroom is met name bij led tubes een veel voorkomend probleem, omdat daar vaak de bestaande magnetische ballast blijft zitten. Deze is ontwikkeld voor fluorescentie (TL) en niet voor led. Retrofit Het vervangen van een conventionele lichtbron naar led met behoud van armatuur. We vervangen dan alleen de lichtbron, eventueel met aanpassingen aan het armatuur. Sommige partijen noemen dit renovatie, de basis blijft echter hetzelfde. UGR: Unified Glare Rating, ofwel de verblindingswaarde. Dit is een berekende waarde voor de mate van verblinding van armaturen en van grote waarde als het om comfort gaat. SDCM / McAdam Standard Deviation Color Matching (SDMC) is een maatstaaf voor onderling kleurverschil bij verlichting. De kleurtolerantie wordt uitgedrukt in verschillende Mac-Adam stappen. DALI Dali staat voor Digital Addressable Lighting Interface en wordt toegepast in lichtmanagement. In een netwerk of stand-alone oplossing krijgt ieder armatuur een eigen adres. Daarmee is iedere lamp individueel benaderbaar en aan te sturen (aan uit dimmen). DALI bestaat uit een 2-draads aansturing welke los van de voedingen loopt en is uit te breiden met onder andere bewegings- en lichtsensoren. 4

5 DIALux Een tekenprogramma waarmee alle lichtberekeningen gemaakt kunnen worden die nodig zijn voor een lichtontwerp zodat een onderbouwd advies aan de eindgebruiker gegeven kan worden. Laat een DIALux ontwerp altijd maken door een gecertificeerde ontwerper, deze certificaten worden door DIAL uitgegeven na het succesvol afronden van een opleiding. Dat geeft meer zekerheid dat het ontwerp ook daadwerkelijk klopt met de op te leveren situatie. CRI (Color Rendering Index) - CQS (Color Quality Scale) De CRI is een index voor het bepalen van hoe natuurgetrouw kleuren worden weergegeven door het licht van een lamp, met als referentiewaarde een halogeen- of gloeilamp. Als alternatieve opvolger van de CRI is er de CQS, waarbij een aantal verbeteringen zijn doorgevoerd voor het bepalen van de kleurkwaliteit. Met de CQS kan men beter onder- en oververzadiging per basiskleur weergeven. Kelvin - K Kleurtemperatuur van de lichtbron wordt uitgedrukt in Kelvin (K). Warm wit is 2700K en daglicht rond de 6500K. COB-led De COB-led (Chip On Board) is een hoogvermogen led, bestaande uit 1 printplaat met daarop hele kleine maar felle leds die bijna niet met het blote oog waarneembaar zijn. Voordeel is dat deze heel veel licht geven, nadeel is de levensduur door grote warmtestroming in de led. SMD-led De SMD-led (Surface Moutend Device) is 1 led op een printplaat, kan in midpower of lowpower zijn en is minder gevoelig voor warmteontwikkeling dan een COB-led. E-VSA Elektronisch voorschakelapparaat, herkenbaar door het ontbreken van een starter bij tl-verlichting. C-VSA Conventioneel voorschakelapparaat, herkenbaar aan de losse starter bij tl-verlichting. EIA subsidie In 2017 mag u 55,5% van de investering aftrekken van de fiscale winst. Netto voordeel 13,5%. Niet op led tubes, enkel op armaturen met minimaal 100 lm/w en aanvullende eisen voor lichtmanagement. Vraag uw belasting adviseur om advies. Vraag altijd de testrapporten van de fabrikant op! 5 Meer informatie? info@sterkinled.nl

6 2. Basis, wat is licht? Wanneer zien we licht? Licht is een straling die pas zichtbaar wordt op het moment van reflectie. Dat kan reflectie door stofvocht- of vuildeeltjes in de lucht zijn, maar ook vaste materie zoals stoelen, beeldschermen en kleding. Zo kunnen we in stoffige lucht lichtstralen waarnemen, de stofdeeltjes reflecteren het licht van een lamp wat wij waarnemen als lichtstralen. Verschillende lichtbronnen We onderscheiden drie soorten lichtbronnen: - De warmtestralers, ook wel zwarte stralers genoemd, zijn onder andere de zon, gloei- en halogeenlampen. - De gasontlading lampen zijn fluorescentie (tl-verlichting), kwik- metaalhalide- en natriumlampen. - De fosforstralers, beter bekend als de led, een halfgeleider welke licht uitstraalt als daar een elektrische stroom doorheen loopt. De keuze van een lichtbron wordt bepaald door het doel, wet- en regelgeving en wensen van de eindgebruiker. Vanzelfsprekend wordt led de standaard, mede door het uit faseren van andere lichtbronnen. De goede efficiency en toepassingsmogelijkheden dragen bij aan de populariteit van led. Verschillen tussen Lumen, Lux en Luminantie Steeds meer worden lichtbronnen uitgedrukt in de eenheid Lumen, waar men voorheen gewend was aan een wattage. Dit komt doordat bij traditionele verlichting de verhouding tussen Lumen en Watt gelijk was, en niet gebonden aan een merk of soort lamp. Lumen is de lichtsterkte die een lichtbron uitstraalt en is niet zichtbaar. De straling die van een lamp afkomt tot die een oppervlak raakt, bijvoorbeeld een bureau, noemt men lichtintensiteit en wordt in Candela weergeven. De hoeveelheid licht dat op het bureau komt wordt gemeten in Lumen per m 2, oftewel Lux (1 Lux = 1 Lumen per m 2 ). De verlichtingssterkte wordt gemeten met een Luxmeter. Luminantie is de straling van het bureau tot ons oog, de eenheid is Candela per m 2. Deze wordt gemeten met een spectrometer en/of luminantie meter. Lumen, Lux en luminantie met waarneming. Bron: Wikipedia. Feit Vluchtweg verlichting is altijd in het groen, omdat daar de piek van de ooggevoeligheid curve ligt. We nemen dit zowel in donkere als licht omgeving goed waar. 6

7 Lichtspectrum Licht is een straling, de zichtbare straling van licht is uit te zetten in een grafiek die loopt van 380 tot 760 nanometer. Vóór het zichtbare gedeelte is Uv-straling aanwezig, na het zichtbare deel infrarode straling. ` Bron: Wikipedia. In het lichtspectrum van een lichtbron is te herleiden hoeveel van welke straling er aanwezig is. Dat kan belangrijk zijn om de hoeveelheid blauw licht te bepalen, deze kan in te grote concentraties schadelijk zijn voor de ogen. Ook kan men in een spectrale test de dominante kleur van een lichtbron zien en onder andere de CRI- en voor specifiek led de CQS-waarde bepalen. Lichtspectrum van een led lamp bij een spectrum meting. 7 Meer informatie? info@sterkinled.nl

8 3. Kwaliteitsbepaling LB-normering De LB-normering zien we steeds vaker bij specificaties van lampen staan. Dit geeft een goede indruk van de kwaliteit, in zowel lichtterugval als uitval van leds. De L-waarde geeft aan hoeveelheid de lichtterugval is na levensduur. Een L70 na uur geeft aan dat er na uur nog 70% licht over is. Een L90 na uur geeft aan dat er na uur nog 90% licht over is, kwalitatief een stuk beter. Naast de L-waarde is ook de B-waarde van belang. Waar de L-waarde de hoeveelheid lichtterugval na een bepaalde tijd weergeeft staat de B-waarde voor het percentage dat daarvan af mag wijken. Dat kan bijvoorbeeld door de uitval van leds. Een L70B50 na uur, een veel voorkomende specificatie, geeft aan dat er na branduren 70% lichtsterkte over is van de nieuwwaarde en maximaal 50% wijkt daarvan af. De B-waarde gaat uit van een worst-case scenario. Indien de B-waarde niet vermeld is hanteren we B50. Rekenvoorbeeld Armatuur met LM op L70B50 na uur. 70% behoud = LM. 50% mag slechter presteren = 4.900LM output na levensduur. Dat is een terugval van 65%! Hetzelfde armatuur met L80B10 na uur. 80% behoud = LM. 10% mag slechter presteren = LM over. Dat is een terugval van 28%. Opvolger van de LB-norm Er wordt momenteel in Duitsland gewerkt aan de LBC-normering, die gaat nog een stap verder dan de LB norm en is bedoeld om fouten bij het maken van lichtplannen te verminderen. De L blijft de lichtterugval na bepaalde tijd, net als bij de oude norm. De B staat voor het percentage leds dat minder licht geeft dan bij de L-waarde vermeld. De C staat voor het uitvalspercentage van individuele leds na bepaalde tijd. Voorbeeld: L70-B10-C2 na uur L70 = na uur nog 70% lichtbehoud B20 = na uur heeft tot 10% van de leds minder dan 70% opbrengst C2 = na uur is er tot 2% totale uitval Met de LB of LBC norm kunnen we de onderhoudsfactor van het armatuur uitrekenen. Door deze onderhoudsfactor goed toe te passen hebben we de zekerheid dat er na vijf of tien jaar nog steeds voldoende licht is conform de normeringen. De totale onderhoudsfactor neemt ook de omstandigheden in de ruimte mee. Alleen de LB(C) normering is niet voldoende! 8

9 LENZEN LED Kwaliteit is een samenspel van meerdere factoren, beoordeel altijd het armatuur als geheel! OPTIEK DRIVER TOEPASSING KOELING BEHUIZING Kwaliteit bestaat uit Kwaliteitsbepaling gaat niet alleen over de led maar is een samenspel van de led chip met driver, koeling, optiek, lenzen, thermische- en mechanische behuizing. Een goede led chip kan een kortere levensduur hebben als koeling of driver niet matchen met de led. Led binning Bij de productie van individuele leds zijn er toleranties op het gebied van onder andere kleur en opgenomen vermogen. Zelfs binnen een batch (serieproductie van leds) zijn onderlinge toleranties mogelijk. De SDCM is hierin de standaard voor kleurafwijking, en staat voor Standard Deviation Colour Matching. Deze waarde wordt ook wel uitgedrukt in MacAdam steps, hoe hoger hoe slechter. Met andere woorden: er is een kleurtolerantie voor led chips, ook als die uit eenzelfde batch komen. <3 SDCM stappen: onderling geen kleurverschil zichtbaar <5 SDCM stappen: Onderling kleurverschil nauwelijks zichtbaar >6 SDCM stappen: Onderling kleurverschil goed zichtbaar Hoge SDCM stappen in de praktijk. Bron: Gunneman Group. Het grootste risico voor kleurafwijkingen vinden we bij retrofit oplossingen van led verlichting en bij de productie van Chinese armaturen en lichtbronnen. De leds met de laagste categorie SDCM zijn beduidend duurder, en vinden we in de betere led armaturen terug. Hoge kleurafwijkingen vinden we ook bij bekende merken. Zeker als het gaat om renovatie oplossingen als led boards en PCB s als ook in de vorm van led tubes 9 Meer informatie? info@sterkinled.nl

10 THD (Totale Harmonische Vervuiling) Een tamelijk technisch verhaal, maar belangrijk om te weten: Alle led verlichting op de markt met een vermogen boven de 25Watt moet een test ondergaan om de vervuiling van het elektriciteitsnetwerk tegen te gaan. Is deze vervuiling te groot dan mag de verlichting niet worden verkocht. Er zit dus een kwaliteitsrisico bij de lampen onder de 25Watt en dan met name in led verlichting voor de consumenten markt. Een hoge THD zorgt namelijk voor pieken op het lichtnet, waardoor er (met name bij inschakeling) problemen kunnen ontstaan door een te hoge stroom. Ook kunnen kabels oververhit raken. Harmonische vervuiling is er altijd en komt voor in systemen als led- en tl-verlichting, radio s, computers, dimmers, inductieovens, etc. Minimaliseer het risico door een led lamp te kiezen met een goede driver. Een goede driver is beter in staat om met de condensatoren de ruis te beperken. Meer hierover in Hoofdstuk 6: Drivers. Blindvermogen in relatie tot powerfactor De powerfactor, of arbeidsfactor, is een leidraad als het gaat om blindvermogen. Blindvermogen is de stroom die wordt gebruikt voor de elektronica in een armatuur, en niet opgaat aan het maken van licht. Deze stroom moet wel worden betaald. Een PF van 0.90 en hoger is acceptabel, >0,95 is top of the bill. Een risico met een armatuur die veel blindvermogen geeft is een overbelasting van een groep, storingen op andere apparatuur en, worst-case scenario, brand. Blindvermogen, schijnbaar vermogen en werkelijk vermogen. 10

11 4. Kleur en kleurechtheid Voor Na Materiaal- en kleurbepaling beter bij led verlichting. Hoe zien wij kleur? Om kleur goed te kunnen waarnemen zijn zowel de spectrale samenstelling als de hoeveelheid licht van belang. Kleur bestaat uit drie basiskleuren, namelijk rood, groen en blauw. Door een mix van deze kleuren kunnen we alle kleuren maken die er zijn, behalve zwart. Zwart is daarmee geen kleur. Als we groen, blauw en rood licht mengen krijgen we wit. Gaan we materie (zoals verf) mengen in rood, groen en blauw krijgen we zwart. In het donker zijn kleuren slecht waarneembaar. Het menselijk oog zal zich dan aanpassen (adaptie) op voldoende zicht in het donker. We kunnen dan nog wel goed details onderscheiden en het zicht is in grijstinten. Het volledige aanpassingsproces van licht naar donker neemt ongeveer een half uur in beslag. De adaptie van donker naar licht duurt ongeveer een minuut. Om die reden is er bijvoorbeeld bij de ingang van tunnels meer licht nodig dan bij de uitgang. Dit is om onze ogen de tijd te geven zich aan te passen zonder het overige verkeer in gevaar te brengen. Overdag en bij voldoende licht (vanaf ongeveer 500Lux) zijn kleuren goed waarneembaar. Kleuren zien wij omdat de kleur van een object, bijvoorbeeld een rode muts, de kleur rood reflecteert en de andere kleuren absorbeert. Aangezien we alleen de luminantie zien, ofwel reflectie (zie pag. 6) zien wij een rode muts. CRI waarde Dit zijn belangrijke waarden. CRI staat voor Color Rendering Index en is een maatstaaf voor het bepalen van de kleurechtheid van een lichtbron. De CRI is een maatstaaf die weergeeft hoe goed kleuren worden weergegeven. Aan deze maatstaaf hangt een referentiewaarde, een zwartstraler. In dit geval een halogeen- of gloeilamp. Bij het bepalen van de CRI is er keuze tussen een referentie gemeten op 8- of 13 kleuren. 11 Meer informatie?

12 Belangrijk is dat R9, referentie 9, rood is. De kleur rood is bij veel lichtbronnen laag, hetgeen de volledige CRI waarde naar beneden bijstelt. De waarde wordt weergegeven in Ra. Zo staat een CRI van 85 gelijk aan 85Ra. Door met name de opkomst van led verlichting wordt tegenwoordig op 13 punten te meten. De test is daardoor uitgebreider en geeft een meer realistisch vergelijk van de verschillende lichtbronnen. Voor binnenverlichting is een CRI-waarde van minimaal 80 vereist, in sommige situaties een CRI van minimaal 90. Denk hierbij aan musea en spuitcabines. Bij buitenverlichting mag met een lagere CRI-waarde worden gewerkt, maar houd echter wel rekening in situaties met cameratoezicht. Het is dan aan te raden een hogere waarde aan te houden van minimaal 80Ra om personen beter te kunnen identificeren. Een CRI van 100 is niet per definitie het hoogst haalbare. Het geeft aan dat het een 100% match heeft met een referentielamp. Bron: Philips. CQS Color Quality Scale De CQS wordt steeds vaker gebruikt als het gaat om verlichting. In Europa is dit nog geen standaard, in tegenstelling tot de CRI. Met de CQS gaan we ook uit van een referentielijn, maar door dit in een andere tabel te implementeren is veel beter zichtbaar wat de onder- en oververzadiging is. De waarde van de CQS is in mijn beleving van grotere waarde dan de CRI. Dit omdat de CRI wordt bepaald aan de hand van een zwarte straler (gloei- of halogeenlamp), in tegenstelling tot de CQS. Een CRI en CQS vergelijk door eigen meting JETI Spectrometer op led armatuur 12

13 Kelvin waarden: De Kelvin waarde geeft de kleur van de lichtstroom aan en vinden we terug in het verloop van daglicht. De waarden lopen van rood naar blauw. Zo wordt warm wit aangeduid met 2700 tot 3000 Kelvin. Volledig daglicht heeft een Kelvin waarde van 5000 tot 6500 Kelvin. Door kleurbepaling kan het doel van de verlichting worden gerealiseerd. Bijvoorbeeld lagere Kelvin waarden om sfeer in een ruimte te creëren en hogere Kelvin waarden voor werkomgevingen. Er is een combinatie van CRI en Kelvin waarden. De driecijferige code op verlichting geeft zowel de CRI als de Kelvin waarden aan. De eerste letter is de CRI-waarde, de laatste cijfers de kleurtemperatuur. Voorbeeld: 965 CRI >90, 6500 Kelvin Voorbeeld: 827 CRI >80, 2700 Kelvin. Tabel met Kelvin waarden. Biologische klok en productiviteit verbetering Steeds vaker zien we vormen van daglichtregeling waarbij kleur en felheid vooraf zijn ingesteld. Bij warm licht maakt het lichaam melatonine aan, dat stimuleert het lichaam om de dagactiviteiten om te zetten in nachtactiviteiten. Het dag-nachtritme kunnen we deels sturen, meer daarover in Hoofdstuk 8: Slim aansturen van led verlichting. Met Human Centric Lighting kunnen we natuurlijk dag verloop nabootsen. Met name in de zorg en het onderwijs zijn daar goede resultaten mee geboekt. Zo zijn er bij verpleeghuizen minder dwalingen in de nacht, door de hele dag het licht te sturen op kleur en intensiteit. Mijn mening: hoe dichter we bij de natuur blijven hoe beter het voor de mens is. 13 Meer informatie?

14 5. Led en warmte Warmteontwikkeling bij led Van gloei- en halogeenlampen is bekend dat er tot 95% van de energie verloren gaat in de vorm van warmte. Bij led lampen denken veel mensen nog dat er geen warmte vrijkomt, het tegendeel is echter waar. Ook bij led lampen is er warmteontwikkeling, zo n 50 tot 70% van de energie wordt omgezet in warmte. Om de kwaliteit en levensduur van de led te kunnen waarborgen dient deze warmte te worden afgevoerd via een grondplaat (pcb) en via een goede warmtegeleider, zoals aluminium. De efficiency van een led lamp wordt bepaald door de mate waarin het opgenomen vermogen zoveel mogelijk in licht omgezet wordt en zo min mogelijk aan warmte verloren gaat. Des te meer licht we halen uit een led lamp, des te hoger de Lumen/Watt verhouding is. In principe is een led lamp met een hoge lm/w verhouding een lamp die minder warmte geeft dan een lagere lm/w led lamp. We rekenen altijd met de waarde van een compleet armatuur of lichtbron, nooit van de gebruikte led chips! Soorten led, hoog- midpower en laagvermogen versies Grofweg is er een keuze in hoog- en laagvermogen leds. De hoogvermogen led is herkenbaar als COB (Chip On Board) en de midpower als SMD (Surface Moutend Device) led. De COB-led is een hoogvermogen led, bestaande uit één printplaat met daarop hele kleine maar felle leds die bijna niet met het blote oog waarneembaar zijn. Voordeel is het lichtbeeld, er zijn in dit geval geen lichtpuntjes waarneembaar. Ook zijn ze compact, waardoor ze veel worden gebruikt in downlights. Een COB-led kan kwalitatief goed zijn mits voorzien van goede koeling. Aangezien hoogvermogen leds relatief veel warmte produceren. De warmte concentreert zich op een veel kleiner deel dan bij een SMD-led. De SMD-led is een led op een printplaat, kan in hoog- midpower- of laagvermogen zijn en is gevoeliger voor vlekvorming. Om dit tegen te gaan is een optiek, lens of opaal afdekking nodig. Hoogvermogen SMD-leds zijn vaak klein en worden veelal toegepast in de goedkopere lampen en armaturen vanwege de lagere productiekosten. We hebben er immers minder van nodig, en problemen met koeling zijn minder relevant door een kortere garantieperiode. De midpower led systemen zijn duurder en kwalitatief vaak beter omdat bij een deze led de koeling beter is. Dat resulteert in een langere levensduur en minder lichtterugval na bepaalde tijd. Koeling De led moet zijn warmte goed kwijt kunnen, zowel op de grondplaat als aan het armatuur. Daarvoor is goede koeling nodig. Is deze koeling onvoldoende dan is er een hogere lichtterugval. Allereerst is er koeling nodig op de plaats waar de led op de grondplaat vastzit. Dat kan een printplaat (PCB) of aluminium (metal-core PCB) zijn. Vervolgens is het van belang hoe goed deze grondplaat zijn warmte kan afgeven aan de omgeving dan wel het armatuur. Steeds vaker zien we bij armaturen dat de leds direct op het aluminium gemonteerd worden, waardoor beduidend betere koelresultaten gerealiseerd 14

15 worden. Leds gemonteerd op PCB plaat hebben vaak een L70B50 classificatie, bij montage op aluminium is dit vaak L90B50 of L80B10 met uur of hoger. In onderstaand voorbeeld een 120W high-bay in COB en SMD-uitvoering. De afbeelding geeft een indruk van het benodigde formaat printplaat bij montage van COB of SMD met de bijbehorende warmteafgifte. De COB chip is beduidend kleiner, maar heeft wel een groter koellichaam nodig. Bij een SMD variant kan door de betere koeleigenschappen het armatuur kleiner gehouden worden. Voorbeeld warmteontwikkeling en formaat chip bij een high-bay 120W in bedrijfstemperatuur. Verschil in uiterlijk, door hoge warmteontwikkeling is er bij de COB een groter koellichaam nodig. SMD-leds worden meestal gemonteerd op een PCB-plaat (Printed Service Board), een printplaat waar de leds machinaal op worden gesoldeerd. Gebruiken we weinig leds met relatief veel vermogen dan is de warmteverdeling op deze pcb ongunstig. Het is dan beter om een midpower led te gebruiken, de warmte wordt dan beter verdeeld tussen de led en de printplaat. De printplaat moet vervolgens ook de warmte kwijt. Dit gebeurt door de PCB op een aluminium profiel te plaatsten. Goede ledlampen hebben een aluminium profiel als buitenkant, zodat de omgevingstemperatuur de lamp kan koelen. Goedkopere varianten hebben een plastic omhulsel, plastic is immers goedkoper dan aluminium en daarmee hebben ze alleen een goede warmteafvoer van led naar grondplaat. Als het aluminium deze warmte niet kwijt kan is er alsnog een koelprobleem. In het voorbeeld op pag. 16 zien we een led tube als vervanger vantl-verlichting. De led chips zitten aan de buitenkant van de buis en heeft zo een optimale warmteafvoer. Dit is kwalitatief de beste manier 15 Meer informatie?

16 om warmte af te voeren, veel beter dan via een aluminium profiel in de led buis. Led tubes zijn kwalitatief niet de beste manier met L70B50 op uur maar wel een investering die snel terugverdient is." Met led tubes hebben we drie mogelijkheden: A) Led tube met led chips op aluminium H-profiel, opgesloten in plastic koker. Gaat vaak fout omdat de warmte niet goed weg kan en er veelal hoog vermogen led gebruikt wordt. B) Led met aluminium achterkant. Al beter, mits de Elco s op de driver van goede kwaliteit zijn. De driver zit in het aluminium profiel verstopt, daardoor zit die in een warme omgeving. Leds koelen wel goed. C) Led direct aan de buitenkant van de buis. Dit is op moment van schrijven de beste manier, warmte kan hier goed weg. Met een A-merk buis Osram en Nordeon hebben inmiddels dergelijke buizen) is de garantie gegarandeerd. Werktemperatuur De werktemperatuur is bij led van grote invloed op de levensduur. De geadviseerde werktemperatuur is afhankelijk van de gekozen koeling, driver, led en behuizing. Ook hier weer de regel; beoordeel het als geheel en niet als individueel component. Immers de zwakste schakel bepaalt de levensduur van de led. Lage temperatuuromgevingen zijn ideaal voor leds. Koel- en vriescellen zijn bij uitstek geschikt, omdat de leds goed de warmte kunnen afgeven. Aangezien er al minder warmte ontwikkeld wordt dan bij conventionele verlichting, zal de koeling ook minder vermogen nodig hebben om de temperatuur te handhaven. Een win-win situatie! Led tube met led chips aan buitenzijde, voor optimale warmteafvoer. Project met high-bay, gerealiseerd zomer Armatuur voorzien van interne temperatuur voeler om bij te hoge temperatuur automatisch de dimmen. Tevens zijn de armaturen voorzien van speciale optieken om de verblindingswaarde laag te houden (UGR<22). Bij relatief warme omgevingen wordt de situatie anders. De meeste led verlichting heeft een maximale werktemperatuur van 35 graden. Afhankelijk van de fabrikant is de regel: Elke 10 graden verhoging van de werktemperatuur resulteert in een halvering van de levensduur. Bij nieuwe led systemen, zowel in high-bay als lichtlijn, zijn er mogelijkheden die gaan tot 65 graden omgevingstemperatuur. Laat u goed informeren, ook met lichtmanagement kunnen we schade door hoge temperaturen beperken. Veel drivers zijn uitgerust met NTCtemperatuur voelers, dan dimt het armatuur terug bij een te hoge omgevingstemperatuur. 16

17 6. Drivers Renovatie verlichting in magazijn met led tubes. Drivers zijn naast de led chips een belangrijk onderdeel van led verlichting. Belangrijk is dat deze twee componenten op elkaar zijn afgestemd. In Grofweg 60% van alle garantiegevallen op basis van uitval betreft het een defect aan de driver, niet aan de leds. Sturen op stroom of spanning Leds kunnen we aansturen op stroom (Ampère in ma) of spanning (Volt). Veel consumenten verlichting werkt op voltage, 12v en 24v zijn hierin het meeste gebruikt. Bijkomend nadeel is dat er bij grotere afstanden verliezen kunnen optreden. De professionele systemen hebben een sturing op stroom, veelal 350, 700 of 900mA. De stroomhoeveelheid is dan afhankelijk van de belasting en kan variëren tussen 20v en 50v. Externe led driver van Meanwell, stroom gestuurd. Electrische condensator Een belangrijke component van de driver is de Elco, of wel Electrische Condensator. Deze Elco is nodig om de rimpelspanning af te vlakken. Deze rimpel ontstaat bij de overgang van wisselstroom (AC-ingang driver) naar gelijkstroom (uitgang driver naar led DC). Een Elco is een component dat elektrolyt bevat en bij een hoge temperatuur verdampt. Een hoge temperatuur is daarom funest voor een Elco. De Elco heeft een temperatuur gradatie, dat is de maximale werktemperatuur. Alle 10 graden daaronder is een verdubbeling van de levensduur, waarbij de aangeduide temperatuur op de Elco staat voor uur. 17 Meer informatie?

18 Voorbeeld: Elco met 105 graden classificatie, standaard uur Op 95 graden werktemperatuur is dit uur Op 85 graden werktemperatuur is dit uur Op 75 graden werktemperatuur is dit uur Op 65 graden werktemperatuur is dit uur Elco met classificatie van 105 graden. Let op, dit de temperatuur van de Elco, niet de omgeving! De printplaat krijgt een bepaalde werktemperatuur. De print is bij retrofit in de lamp gemonteerd en ook armaturen zijn vaak met driver geïntegreerd. Een COB-led, die meer warmte produceert, kan de levensduur van de Elco in dit geval nadelig beïnvloeden. Een COB-led met branduur is prachtig, maar als de driver een 85 graden Elco heeft en de driver 65 graden wordt is de levensduur van de driver beduidend korter dan de levensduur van de led (85gr = uur, 75gr = uur, 65 gr uur). Daarom is het belangrijk om het armatuur als geheel te beoordelen. Dimmen De driver is de bepalende factor of een lamp of armatuur goed te dimmen is en hoe dit dient te gebeuren. Zo zijn er drivers die werken met DALI, 0-10V of TRIAC (faseafsnijding). Ook belangrijk Hoe is de driver aangesloten op de led? Praktijkcase: de klant monteert led tubes als vervanger van de bestaande tl-verlichting. Als de verlichting wordt ingeschakeld gaat de radio storen, de verlichting gaat uit en de radio doet het weer. In dit geval liep een draad langs een printplaat met SMD-led aan de achterkant van de led tube. Deze draad wordt beïnvloed door het magnetische veld van de leds en wordt zo een geleider. Een soort extra antenne. Deze stoort op de FM-frequentie van de radio, maar kan ook invloed hebben op andere signalen als Wifi, Bluetooth, etc. Met 100 led tubes had de klant ook 100 antennes cadeau gekregen. Led tubes compatibel met E-VSA hebben altijd een draad die parallel aan de printplaat loopt. De kans is aanwezig dat daar storing op komen, zie bovenstaande case. 18

19 7. Retrofit of nieuw armatuur? Nieuwe led-lichtlijn. In de nieuwbouw werken we vaak met nieuwe systemen. Bij renovatie is er vaak sprake van een retrofit oplossing, maar is dit altijd verstandig? In 2011 zijn de eisen voor verlichting herzien. Het kan zijn dat we in de oude situatie een kantoor moesten verlichten op 500Lux, waar dat nu alleen op de werkplek 500Lux moet zijn. De achtergrond mag naar 200Lux, een nieuw systeem is dan een aanrader. Het zal qua aanschaf duurder zijn maar zich terugverdienen door een lager stroomverbruik en de mogelijkheid om te dimmen. Lichtplan Een belangrijk onderdeel, bij zowel nieuwbouw als retrofit. Met een DIALux plan ga je een project aan op basis van feiten en niet van inschattingen. Bij grote projecten wordt ook aangeraden een oplevermeting uit te laten voeren conform de NEN:1891. Hierin wordt gecontroleerd of de opgeleverde installatie voldoet aan het gemaakte ontwerp. Grootste risico met led is lichtterugval, daarop maak je alleen aanspraak als het na oplevering is gemeten. Retrofit met led tubes Bij tl-verlichting hebben we naast de lichtbron een fitting houder (G13), bedrading en een voorschakel apparaat (VSA). Als we alleen de lamp vervangen, blijven de bestaande fittingen aanwezig. De led tube is zwaarder dan een tl buis, houd rekening met dit extra gewicht. Een fitting die nu matig is kan over enkele jaren bezwijken door het gewicht. Zeker bij aluminium led tubes is dit een reëel risico. 19 Meer informatie?

20 Grootste risico met led is lichtterugval. Om dan aanspraak te maken op garantie is een lichtmeting conform NEN:1891 vereist na oplevering. Valbeveiliging in een Philips TMX204 armatuur. Houd ook rekening met de ouderdom van de VSA s. Een conventioneel exemplaar (met starter) is eenvoudig zonder ombouwen om te zetten naar led door het uitwisselen van de starter met een dummy starter. De VSA zal minimaal vermogen opnemen maar wel deel uitmaken van het systeem. Als de VSA defect gaat dan zal de led tube ook uitgaan. Ook draagt de VSA bij aan de THD en kan vervuiling op het elektriciteitsnetwerk veroorzaken. Met een goed merk led tube is dit risico te verkleinen. Er zijn ook retrofit tubes die compatibel zijn met elektronische VSA systemen, zonder starter. Op het moment van schrijven is er nog geen led tube die 100% compatibel is met alle typen E-VSA s. Het gaat in deze situaties vaak mis als er twee lampen op een ballast zitten, ombouwen is in dit geval de enige optie. TIP: Raadpleeg altijd een expert als het gaat om retrofit bij led tubes. Zaken als blindvermogen, lichtopbrengst, valgevaar en ombouw zijn te belangrijk om te negeren. Led panelen Er is momenteel een ware hype op led panelen als vervanger voor inbouw armaturen, ook bij kantoren. Wij zien vaak dat er alleen op prijs bepaald wordt en er vanuit de leverancier geen duidelijkheid is in zaken als UGR-waarden. Een te hoge UGR heeft risico op te hoge luminantie, met verblinding tot gevolg. Rekenvoorbeeld Armatuur TL 1x58W. 58W TL = 90lm/W * 58W = 5.100LM output Verlies door spiegelkap 30% = % = effectief LM output. Hoogst haalbare momenteel met led tubes 3.600LM output. Retrofit project met led tubes, ombouw armatuur naar led tube (E-VSA uit circuit). Conclusie: Met led tubes krijgen we maximaal dezelfde lichtopbrengst als met een nieuwe TL. 20

21 Dat kan weer leiden tot hoofdpijn en verhoogd ziekteverzuim. De NEN-EN zegt dat er bij werkplekken op kantoor een UGR van maximaal 19 mag worden gebruikt. Veel led panelen die wij in de praktijk tegen komen hebben een UGR van 22 en mogen niet worden gebruikt in kantoor omgevingen. Bij een groot aantal reguliere aanbieders, met name online, zijn zowel de kwaliteit als de UGR-waarden twijfelachtig of worden niet vermeld. Retrofit van high-bay armaturen Advies is: niet doen! Deze lampen hebben bijna altijd een spiegel voor reflectie die haaks staat op de lichtbron. De lamp werkt samen met de spiegel om een egaal lichtbeeld te realiseren. Een led lamp is niet in staat om hier een egaal beeld van te maken. Daarmee voldoen we in 90% van de gevallen niet aan de eisen. Ook hier geldt: laat u goed adviseren. Nadelen retrofit tl-verlichting - Lichtopbrengst bij sommige leveranciers is nog niet voldoende voor 1:1 vervanging - Werkt niet altijd met E-VSA systemen - Mogelijk storing op andere elektrische systemen - Kwalitatief niet zo goed als nieuwe systemen - Problemen met warmte, blindstroom, THD mogelijk bij goedkopere varianten - Spreiding en lichtbeeld niet altijd optimaal Voordelen retrofit tl-verlichting - Snelle terugverdientijd - Snelle montage - Bij tl-verlichting ongeveer 60 tot 70% voordeliger dan een compleet nieuw systeem - Start direct op, werkt goed met bewegingsmelders Aansprakelijkheid Armaturen met een typegoedkeuring voor tl-verlichting verliezen deze goedkeuring bij gebruik van retrofit lampen. In dit geval is altijd de eindgebruiker verantwoordelijk. Indien een armatuur ombouw vergt, zoals het verwijderen van een VSA, is de ombouwer verantwoordelijk. Maar let op, het kan voorkomen dat bij brand de verzekering niet uitkeert omdat het armatuur is aangepast, aangezien het armatuur zijn CE-keurmerk verliest bij ombouw. Conclusie: Vraag altijd een adviesbureau om mee te kijken naar de oplossingen, mogelijkheden en zeker ook de risico s van retrofit. Maak altijd een inventarisatie van het elektriciteitsnetwerk en werk met de geldende normen. Meer diepgang over led panels in het white-paper Led Panels 21 Meer informatie? info@sterkinled.nl

22 8. Slim aansturen van led verlichting Dimmen Als we de mogelijkheid hebben om led te dimmen is dat zeker aan te raden. Als we led gaan dimmen met 30% dan zal de besparing ook met 30% toenemen en dit zal ook de levensduur verlengen. Dimmen kan handmatig, met bijvoorbeeld inbouw dimmers, of automatisch met een systeem zoals DALI. Een DALI-systeem past automatisch het dimniveau van de verlichting aan op basis van de hoeveelheid daglicht in een ruimte. Door plaatsing van een sensor met regelapparaat is deze meerprijs binnen zeer korte tijd terugverdiend. Een vuistregel voor dimmen bij daglicht: De 1e en 2e rij armaturen kan men daglichtafhankelijk regelen mits de gevelzijde op de zuidkant gelegen is. Uiteraard een en ander afhankelijk van de hoeveelheid en formaat ramen, gebruikte zonwering, etc. Dimmen op nieuwwaarde Steeds vaker gaan fabrikanten dimmen op nieuwwaarde. Men stelt dan de verlichting zo in dat de lichtterugval automatisch gecompenseerd wordt met de dimfunctie om op deze manier een constante output te krijgen van de lichthoeveelheid. Op zich is dat een prima uitgangspunt, alleen is ook hier de warmteafvoer weer van belang. Nemen we in als voorbeeld een lichtlijn waar laagvermogen SMD-leds op een PCB-plaat gemonteerd zijn. We gaan deze lichtlijn dimmen (bijv. 30%) op nieuwwaarde. Daarmee wordt ook de warmteafgifte op de grondplaat lager. Als na verloop van tijd door lichtterugval van de leds de 0% waarde is bereikt, en de leds nu op 100% moeten branden, gaat het lichtniveau versneld achteruit. De warmteontwikkeling neemt toe doordat de dimfunctie afneemt, de belasting op de led neemt daarmee ook toe waardoor de lichtterugval versnelt. Dimsysteem voor led middels duty-cycle PWM. Bron: Wikipedia 22

23 Er zijn fabrikanten die altijd leds dimmen en dit niet koppelen aan een tijdsindicatie of lichtterugval. Door leds te dimmen gaan we immers de levensduur verlengen en zo halen we bij een led met uur nu uur als we altijd 50% dimmen. Extreme dimwaarden zien we vaak bij hoogvermogen leds om warmteontwikkeling binnen de perken te houden en zo de levensduur te verlengen. Bewegingsmelders Bewegingsmelders of aanwezigheid sensoren zijn prima te gebruiken met led omdat deze direct inen uitschakelen. Ideaal in een hal, toilet of bij buitenverlichting. De meeste led verlichting wordt getest op schakelmomenten, goed voor jarenlang gebruik. Tip: Pas bij voorkeur een bewegingsmelder toe die extern is van het armatuur. De lichtbron gaat waarschijnlijk langer mee dan de sensor, bij een defecte sensor voorkom je aanvullende kosten. Daglicht regeling Met een daglicht regeling kunnen we de biologische klok sturen door de lichtintensiteit en kleur te veranderen en af te stemmen op bijvoorbeeld het verloop van de dag. Dit wordt veel gebruikt in ziekenhuizen (ploegendiensten) maar ook bij bijvoorbeeld scholen komt dit steeds vaker voor. Toepassing bij scholen is zeer interessant aangezien we met licht prestaties kunnen verbeteren. In de ochtend is er nog melatonine aanwezig in het lichaam. Door neutraal licht te gebruiken met een hoge intensiteit bevorderen we de afbraak van dit hormoon waardoor lesstof beter kan worden opgenomen. Ook kan bijvoorbeeld bij het naderen van de pauze het licht anders gestuurd worden om het lichaam in een rust toestand te brengen. Bij de middagdip kan dan de intensiteit weer verhoogd worden en de kleur aangepast naar daglicht zodat de productiviteit weer zal toenemen. Voorbeeld DALI aansturing (Bron: Helvar). 23 Meer informatie?

24 9. Normen voor verlichting Het is bij het maken van een lichtontwerp zeer belangrijk om rekening te houden met de geldende normen, onderstaande zijn van toepassing op de ontwerpen die we maken. Bron: NEN-EN en -2 Deze Europese norm specificeert verlichtingseisen voor mensen die werkzaam zijn in binnenruimten, die tegemoetkomen aan de behoeften aan visueel comfort en visuele prestatie. Hierbij is uitgegaan van mensen met een normaal gezichtsvermogen. Alle gebruikelijke visuele taken zijn in aanmerking genomen, ook het werken met beeldschermen. Deze Europese norm geeft eisen voor lichtoplossingen voor de meeste werksituaties binnen de aan hun gerelateerde omgeving in termen van kwantiteit en kwaliteit van verlichting. In aanvulling hierop worden aanbevelingen gegeven voor een goede verlichtingspraktijk. NEN-EN Basistermen en criteria voor het vastleggen van eisen aan de verlichting. NEN 3087 Ergonomie - Visuele ergonomie: achtergronden, principes en toepassingen. NEN 1891 De norm geeft de procedure voor het meten van de verlichtingssterkte (E) de luminantie (L) en de diffuse-reflectiefactoren van oppervlakken. De norm geeft eisen voor de inhoud van de meetopdracht en het meetrapport. Tevens geeft de norm eisen voor de meetapparatuur en de hulpmiddelen, noodzakelijk voor het uitvoeren van de metingen van voornoemde lichttechnische grootheden. De te meten grootheden kunnen tevens nodig zijn voor het bepalen van onder meer de nuttige lichtstroom, de gemiddelde verlichtingssterkte op een oppervlak, het verlichtingsrendement, de gelijkmatigheidsindex, de specifieke lichtstroom van de installatie en de luminantie verhoudingen in een ruimte en voor de toetsing van de meetgegevens aan (computer)berekeningen en de standaardverlichtingssterkte. De norm is van toepassing voor meting en toetsing van de verlichting in en rond gebouwen. NEN-EN 1838 Noodverlichting This European Standard specifies the luminous requirements for emergency escape lighting and standby lighting systems installed in premises or locations where such systems are required. It is principally applicable to locations where the public or workers have access. Bron: 24

25 10. Toekomstvisie 3D-aanzicht in DIALux lichtontwerp. Opbrengst en efficiëntie De lichtopbrengst en efficiëntie zal verder toenemen. Theoretisch kan dat tot er 0% warmteontwikkeling is ten opzichte van het verbruik. Dan wordt 100% van het opgenomen vermogen benut om licht te maken. In die ontwikkeling zit zeker potentie. We hebben nu nog ongeveer 60% warmteverlies aan de achterkant van de led. Minder warmteverlies zal leiden tot een toename van de lm/w verhouding. Oled De Oled is een organische led, gemaakt van kunststoffen. Nu nog met een te lage opbrengst om als continu werkverlichting te gebruiken, maar ook hierin zit veel potentie. Oled kan zeer dun en flexibel vorm gegeven worden en geeft een mooi diffuus licht. Nu nog erg kostbaar, maar dat was led 15 jaar geleden ook. Momenteel wordt Oled vooral toegepast in displays en decoratieve oplossingen en omdat het een organisch materiaal is kan het ook worden gebruikt in gordijnen, zonwering, tapijt, enzovoorts. Flexibele Oled lichtbron. 25 Meer informatie?

26 Led, Oled, of toch Of toch een andere lichtbron? Er is ook een toekomst met lasertechnologie. De auto-industrie loopt hierin voorop, de BMW i8 heeft al laser koplampen, en ook Audi is bezig met deze ontwikkeling. Voordelen voor toepassingen in koplampen zijn zowel het formaat als de helderheid. Hoe lang zal het duren voordat we laserlicht hebben voor alledaags gebruik? Lasertechnologie van BMW. 26

27 Sterk In Led BV Pascalweg 23f 4104 BE Culemborg T U kunt ons ook bezoeken op: Intellectueel eigendom: Dit e-book wordt kosteloos aangeboden aan belanghebbende partijen. Alle tekst, afbeeldingen en verwijzingen zijn zonder toestemming van Sterk In Led B.V. niet toegestaan en zijn auteursrechtelijk beschermd. Sterk In Led BV, versie I info@sterkinled.nl W