Grondbeginselen van licht en verlichting

Transcriptie

1 Katern voor scholing, her- en bijscholing 15 inhoud 1 Grondbeginselen van licht en verlichting 4 Fotowedstrijd Zo moet het niet! Basiskennis Een uitgave van Intech Elektro & ICT en OTIB februari 2008 Grondbeginselen van licht en verlichting Een goede licht- en verlichtingskwaliteit is een van de voorwaarden voor om onze taken op het werk en thuis goed te kunnen uitvoeren. Veder beïnvloedt de verlichtingskwaliteit onze stemming, onze gezondheid en ons welbevinden, zoals nieuw wetenschappelijk onderzoek aantoont. Bij de verlichtingskwaliteit spelen vele zaken een rol, zoals verlichtingsniveau, luminantieverschil, verblinding, ruimtelijke verdeling van het licht, kleur en kleurweergave. In dit artikel behandelen we al deze criteria. mee 2. Squash de vereist visuele een informatie hoog verlichtingsniveau, wordt gepresen- voor het schaakspel spelen zijn moet geen hoge het verlichtingsniveaus vereiste verlichtingsniveau nodig teerd 1. Te lage en luminantieverschillen dat deze des te kleiner geven een kan saaie zijn indruk naarmate (boven), het een waargenomen te groot luminantieverschil object groter zorgt voor is. aanpassingsmoeilijkheden is bijvoorbeeld (midden), kleiner uitgebalanceerde en be weegt lu - Een tennisbal sneller minantieverschillen dan een geven voetbal. de juiste Om sfeer goed (onder). te kunnen Verlichtingsniveau Het verlichtingsniveau moet steeds hoog genoeg zijn om zeker te zijn dat we voldoende gezichtsvermogen hebben voor de uit te voeren taken. Uit onderzoek is gebleken dat door het verlichtingsniveau te verhogen de snelheid en de nauwkeurigheid toenemen waarmee objecten kunnen worden opgemerkt en herkend. Het gezichtsvermogen van iemand hangt af van de kwaliteit van de verlichting en of hij goede ogen heeft. Wat dit aspect betreft, speelt leeftijd een belangrijke rol, omdat de verlichtingseisen bij toenemende leeftijd veranderen een zestigjarige heeft voor een bepaalde visuele taak gemiddeld vijftien maal meer licht nodig dan een tienjarige. Bovendien geldt voor de vereiste verlichtingssterkte dat deze over het algemeen in de - zelfde mate toeneemt als de snelheid waar-

2 bij squash daarom hoger zijn dan bij schaken (afbeelding 2). En een productieproces, waarbij het aankomt op het corect waarnemen van kleine objectdetails, vereist hogere verlichtingssterkten dan een proces met geringere visuele eisen. Luminantieverschil Bij het luminantieverschil, ook wel luminantieverdeling genoemd, binnen het ge - zichtsveld gaat het om een zeer belangrijk crite rium voor de verlichtingskwaliteit. Bij te lage luminantieverschillen (contrast) levert dat een saaie en matte aanblik op, zonder interessante plekken. Te hoge con - trasten leiden af en leiden tot aanpassingsproblemen van de ogen, als die zich van het ene visuele doel op het andere richten. Uitgebalanceerde contrasten leveren een harmonieuze, bevredigende en comfortabele visuele aanblik op (afbeelding 1). Bij binnenverlichting geldt de vuistregel dat de luminantieverhouding (verhouding tussen hoogste en laagste luminantie) binnen een gezichtsveld niet hoger dan drie en niet lager dan een eenderde mag zijn. Verblindingsbeperking Verblinding wordt veroorzaakt door helderheidsniveaus binnen het gezichtsveld, die beduidend boven het helderheidsniveau liggen waaraan de ogen zich hebben aangepast. Dit kan het gezichtsvermogen verminderen en afbreuk doen aan het zichtcomfort. Te sterke verblinding leidt eventueel zelfs tot klachten, zoals oververmoeide ogen, wazig zicht en hoofdpijn. Verblin ding van de ogen moet worden beperkt om fouten, vermoeidheidsverschijnselen en on - gevallen te voorkomen. In welke mate de verblinding kan worden beperkt, hangt vooral af van de optische kwaliteit van de armaturen en de toegepaste typen lampen. In verband met de grotere afmetingen hebben fluorescentielampen een lagere lumi- Fotometrische grootheden Verlichtingsdeskundigen gebruiken vier fotometrische grootheden. 1 lichtstroom Φ: totaal per seconde door een lichtbron uitgestraald lichtvermogen met de eenheid lumen (lm), voorbeelden: - 75 W gloeilampen: 900 lm - 39 W fluorescentielamp: lm W hogedruknatriumdamplamp: lm - 2 kw metaalhalogeendamplamp: lm 2 lichtsterkte I: de in een bepaalde richting uitgestraalde lichtstroom met de eenheid candela (cd), voorbeelden: - 5 W fietslamp zonder reflector: 2,5 cd - 5 W fietslamp met reflector: 250 cd W reflectorgloeilamp: cd - vuurtoren: cd (hoe kleiner de uitstralingshoek des te gro ter is de candela-waarde, als het wattvermogen gelijk blijft) 3 verlichtingssterkte E: lichthoeveelheid die op een oppervlakteelement van een oppervlak valt met de eenheid lumen/m 2 of lux (lx), voorbeelden: - zomers, s middags, bij heldere hemel (evenaar): lx - in de buitenlucht, bij zwaar bewolkte hemel: lx - kunstlicht, in een goed verlicht kantoor: 800 lx - volle maan, bij een heldere nacht: 0,25 lx 4 luminantie L: van een oppervlakte-element in een bepaalde richting uitgestraald licht met de eenheid cd/m 2, voorbeelden: - oppervlak van de zon: cd/m 2 - gloeidraad van een heldere gloeilamp: cd/m 2 - fluorescentielamp: cd/m 2 - wegdek bij kunstlicht: 0,5 2 cd/m 2 Meetmethode voor lichtstroom In laboratoria wordt de lichtstroom normaal gesproken gemeten met een zogenoemde bol van Ulbricht. Het gaat daarbij om een bolvormig hol lichaam met matwit gelakte binnenzijde. De te on derzoeken lichtbron wordt in het midden van de bol geplaatst. De verlichtingssterkte op elke willekeurige plaats aan de binnenzijde van de bol is evenredig met de lichtstroom. Via een klein venster in de bol kan de lichtsterkte worden gemeten. Meetmethode voor verlichtingssterkte Al honderden jaren bestaan er diverse, als visuele fotometer of luxmeter aangeduide instrumenten om de verlichtingssterkte te me ten. Daarvoor worden de door twee lichtbronnen op een scherm op gewekte verlichtingssterkten met elkaar vergeleken. De meeste van dit soort ap - paraten worden inmiddels vervangen door de zogenoemde fysische fotometers, die met elektrische meetmethoden de elektrische stroom of de spanning meten die wordt opgewekt als licht op een lichtgevoelige cel valt. Eenvou dige apparaten zijn er tegenwoordig al vanaf 35 euro

3 aantal gewonden trend verlichtingssterkte in lx soort letsel: verstuikingen, bloeduitstortingen, kneuzingen botbreuken inklemmingen, kneuzingen snijwonden en andere kwetsuren brandwonden, brandwonden door vloeistoffen 3. Aantal ongevallen bij verschillende arbeidstaken in de industrie als functie van het verlichtingsniveau (in totaal 347 onderzochte ongevallen). nantie dan hogedrukgasontladingslampen en daardoor kan de verblinding bij fluorescentielampen eenvoudiger worden beperkt. Ruimtelijke verdeling van het licht Een belangrijk criterium voor de verlichtingskwaliteit is de manier waarop het licht zich in de ruimte verdeelt. De aanbevelingen voor verlichtingssterkte, die op binnenverlichting van toepassing zijn, kunnen op diverse manieren worden ingevuld. Aan de ene kant kunnen de lichtbronnen geheel gelijkmatig worden verdeeld (diffuse algemene verlichting), aan de andere kant kunnen de lichtbronnen op bepaalde plaatsen worden geconcentreerd (gerichte spotverlichting). Ook combinaties van beide me - thoden zijn mogelijk. Kleuren en kleurweergave Een voorwerp krijgt zijn kleur als het slechts een deel van het golflengtegebied van het daarop vallende licht reflecteert. Hoe de kleuren om ons heen worden weergegeven, hangt in belangrijke mate af van de kleursamenstelling van de verlichting. Een goede kleurweergave is belangrijk, als we objecten met hun echte gekleurde beeld willen presenteren. Over het algemeen moeten we de verlichting voor een binnenruimte zodanig kiezen dat vertrouwde objecten, zoals etenswaren, dranken en personen, op een aangename en natuurlijke wijze zichtbaar zijn. Door de juiste keuze van de lichtbron (met een kleur - weergave van minstens Ra = 80) zijn problemen zonder veel moeite te vermijden. Toch zijn er situaties, waarbij de kleur - weergave nauwelijks of helemaal niet van betekenis is. Een voorbeeld hiervan is de wegverlichting want die moet vooral de weg en de objecten, die zich daarop bevinden, duidelijk waarneembaar maken voor de verkeersdeelnemers, waarbij de kleuren van de diverse vlakken praktisch geen rol spelen. verlichtingssterkte in kantoorruimten Verlichting en kosten De kwaliteit van verlichting hangt in veel gevallen samen met de kosten. Een prijstechnisch gunstige verlichtingsinstallatie drukt weliswaar niet op de begroting, maar kan echter wel leiden tot een kwalitatief slechtere verlichting en daarmee ontevreden medewerkers en productiviteitsdaling. Meestal wordt dat verkeerde zuinigheid genoemd, want als we de kosten berekenen over de totale levensduur van de verlichtingsinstallatie, dan zullen de kosten van het stroomverbruik veel hoger uitvallen dan de investeringskosten voor de installatie en de onderhoudskosten. Een verlichtingsinstallatie die uitsluitend op basis van de installatiekosten wordt gekozen, zal wat betreft de totale eigendomskosten (total cost of ownership) niet automatisch de prijstechnisch gunstigste oplossing zijn. De toepassing van efficiëntere lichtbronnen daarentegen, waarbij het niet bij voorbaat om de goedkoopste oplossing gaat, levert in de meeste gevallen de laagste totale kosten op. Bovendien biedt een zorgvuldig ontworpen soort inrichting, taak of activiteit verlichtingssterkte (lx) verblindings beperking (UGR) afleggen, kopiëren enzovoort schrijven, typen, lezen, data - verwerking technisch tekenen cad-werkplekken conferentie- en vergader ruimten receptie Tabel 1. Verlichtingssterkte en verblindingsbeperking in kantoorruimten overeenkomstig NEN-EN

4 verlichtingssterkte in de elektro-industrie (uittreksel) soort inrichting, taak of activiteit verlichtingssterkte (lx) verblindings beperking (UGR) kleurweergaveindex (Ra) kabel- en draadproductie wikkelen: 1. grote spoelen 2. middelgrote spoelen 3. kleine spoelen impregneren van spoelen galvaniseren montagewerk: 1. zwaar, zoals transformatoren 2. gemiddeld, zoals schakelborden 3. fijn, zoals telefoons 4. precisie, zoals meetapparatuur elektronicawerkplaatsen, testen, afregelen Tabel 2. Verlichtingssterkte, verblindingsbeperking en kleurweergave voor werken in de elektro-industrie conform NEN-EN verlichtingsinstallatie een optimale verlichting op de plaatsen, waar dit noodzakelijk is. Tegelijkertijd kan zo n installatie kosteneffectief worden geëxploiteerd, doordat niet meer licht dan nodig is, wordt opgewekt. Bij industriële toepassingen bijvoorbeeld, waarbij een perfecte kleurweergave niet strikt noodzakelijk is, zou de keuze van lampen met een kleurweergave-index van Ra = 90 nadelig zijn; lampen met een kleurweergave 500 lx 300 lx 200 lx > 500 lx gelijkmatigheid > 0,7 van Ra = 80 zijn voldoende en leveren bovendien een hogere lichtstroom. De ideale verlichtingsoplossing is die waarbij rekening wordt gehouden met de eisen van de klant en met alle andere factoren. > 300 lx gelijkmatigheid > 0,5 50 cm > 200 lx 3,6 m Werkplekverlichting Een goede verlichting is ook van doorslaggevende betekenis voor de uitvoering van (visuele) taken op de werkplek in het bijzonder als we letten op de steeds toenemende gemiddelde leeftijd van de bevolking. Onderzoek naar de kwantiteit en de kwaliteit van verlichting in de laatste de - cennia heeft opgeleverd dat een verbetering van de verlichtingskwaliteit van een laag of gemiddeld naar een hoger niveau zorgt voor een snellere en nauwkeurigere waarneming en herkenning van objecten. Het risico op ongevallen op de werkplek daalt ook, als we ons meer bewust zijn van mogelijk gevaarlijke situaties en als een kwalitatief hoogwaardige verlichting bijdraagt aan de sfeer, oplettendheid en gezondheid van werknemers (afbeel ding 3). Per slot van rekening zorgen een verminderde oplettendheid en een grotere vermoeidheid voor een flink aantal ongevallen. Naast haar effect op het gezichtsvermogen en de frequentie van ongevallen, helpt de verlichting ook bij het creëren van een stimulerende werkomgeving. Naast de ruimtelijke indeling en de vormgeving van het interieur, waaraan tegenwoordig veel aandacht wordt besteed, speelt ook de verlichting een belangrijke rol. Terwijl verlichting enerzijds de positieve designelementen accentueert, kan verlichting aan de andere kant ook de aandacht ervan wegnemen, bijvoorbeeld door een beperkte kleurweergave of door verblindingseffecten. 4. Verlichtingseisen voor gebouwen. 4,8 m Verlichtingsrichtlijnen De Europese norm NEN-EN Licht en verlichting werkplekverlichting bevat 15 4

5 fotowedstrijd Flikkeren Een kwaliteitscriterium bij lampen dat zelden in normen wordt genoemd, is de netfrequentie. Vaak klagen gebruikers over hoofdpijn die wordt veroorzaakt door het flikkeren van fluorescentielampen die zijn voorzien van conventionele 50 Hz voorschakelapparaten. Daar entegen treedt het flikkeren niet op bij fluorescentielampen, die met moderne elektronische hf-voorschakelapparaten (ongeveer 30 khz) zijn uitgerust. We kunnen concluderen dat bij toepassing van elektronische voorschakelapparatuur er aanwijsbaar minder hoofdpijn voorkomt. Bovendien werken elektronische hoogfrequent voorschakelapparaten goedkoper en verlengen ze de economische levensduur van de lampen, in vergelijking met lampen die met conventionele voorschakelapparaten worden bedreven. de verlichtingseisen voor werkplekverlichting in binnenruimten (tabel 1). De norm die sinds september 2002 van kracht is, geldt als uniforme Europese norm voor alle lidstaten in de EU, komt in plaats van heersende nationale richtlijnen en bevat richtlijnen voor verlichtingsinstallaties voor bijna alle werkplekken in binnenruimten in relatie tot de kwantiteit en de kwaliteit van de verlichting. Bovendien bevat de norm aan bevelingen voor een onberispelijke verlichtingspraktijk. De Europese norm NEN-EN bevat de volgende vier kwaliteitsparameters voor taken en werkzaamheden in binnenruimten (afbeelding 4): gemiddelde verlichtingssterkte (Em), gelijkmatigheid (Emin/Eav), verblindingsbeperking (UGR) en kleurweergaveindex (Ra). Bij de industrie verschillen de verlichtingseisen fors. Normtabellen, zoals tabel 2 die laat zien, zijn er voor alle relevante industriële sectoren. Fotowedstrijd Zo moet het niet! Onder het motto Zo moet het niet gaat Intech Elektro en ICT op zoek naar foto s van slecht of foutief uitgevoerde installaties. Inzenders van wie de foto s worden geplaatst in Intech kunnen rekenen op een technisch handboek van Isso ter waarde van maar liefst 245 euro. Het handboek be staat uit twee delen en bevat ruim pagina s aan technische kennis. Vermeldt u alstublieft kort en bondig welke fouten te zien zijn op de foto en uiteraard ook uw naam en adres. Mail of stuur uw foto s naar: Redactie Intech Elektro en ICT Zo moet het niet [email protected] Postbus AD Zoetermeer Prijswinnaar van deze maand Erik Oudendorp, werkvoorbereider projecten bij Elektrotechniek Leertouwer, Barneveld, is deze maand de winnaar van de fotowedstrijd. Hij ontvangt het handboek Instal - latietechniek van Isso. Van harte gefeliciteerd namens de redactie! Oudendorp zegt: De foto s spreken voor zich. Zo hoort het niet, maar in de praktijk gebeurt het maar al te vaak. Ik kom dit soort situaties vooral tegen in monumentale panden. 15 5