Fotometrische reflectie-eigenschappen van wegverhardingen in woonwijken - Grondslagen, meting en praktische analyse Subtitel: invloed van lichtreflectie van verhardingen op de openbare verlichting in woonwijken Stadskanaal Luxemburglaan - meting en onderzoek met reflectometer Memphis Opdrachtgever: Provincie Groningen - Gemeente Stadskanaal Auteur: Dirk Hetebrij Input en expertise producent: Piet Zijlstra Datum: 30-01-2014 Versie: 1.1 definitief www.lightsurfacecontrol.nl
Inhoudsopgave Blz.: 1. Inleiding - scope 4 1.1 Inleiding 5 1.2 Scope 7 1.3 Leeswijzer 7 2. Algemene gegevens meting 7 2.1 Data en weersomstandigheden 7 2.2 Situatie meetlocatie Luxemburglaan 8 3. Witte steenslag Reflexstone betonstraatstenen 8 4. Lichttechnische grootheden en richtlijnen 9 4.1 Lichttechnische grootheden 9 4.2 Richtlijn openbare verlichting 10 5. Luminantie en helderheid 11 6. Contrasten 12 6.1 Inleiding 12 6.2 Helderheidcontrast 13 6.3 Adaptatieluminantie en helderheidcontrast 13 6.4 Grenscontrast 17 6.5 Helderheid en kleur 18 6.6 Witte objecten bij nacht 18 7. Kleurherkenning bij openbare verlichting 19 7.1 Kleurherkenning en oogfysiologie 19 7.2 Kleur- en helderheid bij donkerte 22 8. Verblinding 24 9. Grondslagen lichtreflectie 25 9.1 Licht 25 9.2 Lichtreflectie en kleur lichtheid 26 9.3 Lichtreflectie en textuur 27 9.4 Invloed micro- en macrotextuur op lichtreflectie 29 9.5 Retroreflectie 31 9.6 Invloed natte weersomstandigheden 31 9.6.1 Inleiding 31 9.6.2 Lichtheid en vochtige wegverhardingen 32 9.6.3 Spiegeling en natte wegverhardingen 33 9.6.4 Wegverhardingen en dauwpunt 34 9.7 Parameters lichtreflectie wegverharding 35 10. Recente ontwikkelingen openbare verlichting 36 11. Koplampverlichting 38 11.1 Koplampverlichting en verticale verlichtingssterkten 38 11.2 Ontwikkelingen koplampverlichting 40 2
12. Praktische toepassing gemeten coëfficiënten 41 12.1 Inleiding 41 12.2 Luminantie-coëfficiënt Qd - NEN-EN 1436 41 12.2.1 Geometrie luminantie-coëfficiënt Qd 42 12.2.2 Dag- en nachtzichtbaarheid Qd 42 12.3 Luminantiefactor β NEN EN 1436 42 12.3.1 Geometrie luminantie-factor β 42 12.4 Retroreflectiecoëfficiënt Rl - NEN-EN 1436 42 12.4.1 Geometrie retroreflectiecoëfficiënt Rl 43 12.5 Gemiddelde luminantiecoëfficiënt Qo CIE 66 44 12.5.1 Geometrie luminantiecoëfficiënt Qo 44 12.5.2 R-tabellen 45 12.6 Meetafwijkingen reflectiecoëfficiënten 46 12.7 Overzicht gemeten reflectiecoëfficiënten 47 13. Metingen 48 13.1 Overzicht meetapparatuur 48 13.2 Afbeeldingen metingen en meetapparatuur 48 13.3 Meetgebied 51 13.4 Meetresultaten reflectiemetingen 52 14. Rho σ bepaling 54 14.1 Inleiding 54 14.2 Methoden Rho bepaling 55 15. Openbare verlichting en gezichtsherkenning 58 15.1 Inleiding 58 15.2 Lichtberekeningen 58 15.3 Luminantiebeelden en gezichtsherkenning 62 16. Luminantie en textuur wegverharding 65 17. Verblinding van grote vlakken bij daglicht 71 18. Lichtreflectie en veroudering 72 19. Conclusies en aanbevelingen 73 20. Duurzaamheid 79 21. Eindconclusie onderzoek (status december 2013) 81 22. Relevante documenten literatuur 83 Bijlagen- extern: Bijlage 1: Overzicht reflectiemetingen Bijlage 2: Kalibreerrapporten 3
1. Inleiding - Scope 1.1 Inleiding In opdracht van de gemeente Stadskanaal en de provincie Groningen heeft Light Surface Control fotometrische reflectiemetingen en een praktische analyse uitgevoerd aan een wegverharding bestaande uit elementenverharding. In het vervolg van dit rapport te benoemen als lichtreflectie van wegverhardingen. De meting heeft plaats gevonden te Stadskanaal (Luxemburglaan) in een woonwijk met openbare verlichting. Figuur 1: Luxemburglaan te Stadskanaal als woongebied. De kruisingsvlakken zijn uitgevoerd met Reflexstone betonstraatstenen van Kijlstra bestrating. Ook bevinden zich in de straat traditionele rode gebakken klinkers. De openbare verlichting is uitgevoerd met armaturen met Led technologie. Op dit moment is een trend zichtbaar in Nederland naar banden en wegverhardingen die meer licht reflecteren en /of een betere zichtbaarheid geven dan de traditionele soorten in droge of natte toestand. Een oppervlak met een hogere lichtheid reflecteert meer licht dan een zwart donker oppervlak bij een zelfde belichting. Niet alleen de lichtheid van de wegverharding speelt een rol in de lichtreflectie maar ook de micro- en macrotextuur die mede bepaalt in welke richting het licht wordt gereflecteerd en in welke ruimtehoek. De in dit rapport behandelde onderwerpen behoren voornamelijk toe aan de verlichtingstechniek. 4
1.2 Scope De visuele waarneming verzorgt voor een groot deel de benodigde informatie om veilig en met voldoende comfort in de openbare ruimte te bewegen. De verschillende soorten belichtingen die een rol spelen zijn: 1. Openbare verlichting 2. Koplampverlichting 3. Natuurlijk daglicht (zon- en hemellicht) 4. Natuurlijk avond-nachtlicht (maan- en hemellicht) De scope van dit rapport behelst openbare verlichting in woonwijken in samenhang met lichtreflectie van de wegverharding. De openbare verlichting heeft naast een functie voor sociale veiligheid (fietsers-voetgangers) ook een verkeersfunctie inclusief conflictgebieden (automobilisten en scooters) bij relatief lagere snelheden en stopafstanden ten opzichte van stroomwegen. Comfort is van belang voor beide functies en kan omschreven worden als het voorkomen van visueel onbehagen. Het gaat om het tijdig herkennen van personen en objecten op en vlak naast de weg en het goed kunnen volgen van het wegverloop-alignement zonder overmatige verblinding. Met name de verkeersfunctie in woonwijken is onderbelicht in de huidige aanbevelingen voor openbare verlichting. Figuur 2: ook de verkeersfunctie voor automobilisten bij relatief lage snelheden speelt een rol in de openbare verlichting voor woonwijken. Tot de scope van het onderzoek behoort ook koplampverlichting met zijn specifieke lichtverdeling en hoogwaardige technologische ontwikkelingen. De invloed van lichtreflectie van wegverhardingen in woonwijken op de openbare verlichting is in Nederland en Europa nog niet veel onderzocht. 5
Het gaat om een goed en doordacht gebruik van de beschikbare belichtingen en het creëren van duidelijk zichtbare helderheidcontrasten bij verlichtingsniveaus waarbij slechts een geringe- of geen kleurherkenning meer mogelijk is. Sinds lange tijd wordt de lichtkwaliteit voor woonwijken in horizontale- en verticale verlichtingssterkten [lux] weergegeven. Dit is het opvallend licht zonder rekening te houden met de reflectie-eigenschappen van de wegverharding. Maar dezelfde aanbeveling leidt op een zwarte donkere wegverharding tot een andere mate van comfort als op een wegverharding met een hogere lichtheid. De benadering in dit rapport is controversieel omdat met name comfort en beleving bij openbare verlichting een actueel onderwerp is dat verder gaat dan de huidige aanbevelingen voor openbare verlichting voor woonwijken. In dit rapport wordt luminantie (gereflecteerd licht) gebruikt in samenhang met de verlichtingssterkten uit de aanbeveling. Luminantie is een complexe maar ook waardevolle lichttechnische grootheid als maat voor de waargenomen helderheden, kleuren, helderheids- en kleurcontrasten van het visuele zintuig. Hierdoor wordt een stukje toegevoegd van de complexe puzzel van wat comfort is van openbare verlichting in woonwijken. Er is in het onderzoek gemeten aan Reflexstone betonstraatstenen van Kijlstra Bestrating met als referentie traditionele rode gebakken klinkers die beiden in de Luxemburglaan voorkomen. Hierdoor is het mogelijk geweest om zowel de verschillen in lichtheid als textuur (mate van spiegeling) van wegverhardingen en de invloed hiervan op openbare verlichting mee te nemen in het onderzoek. Het onderzoek richt zich op de lichtreflectie onder droge weersomstandigheden maar de gevolgen van vochtige- of natte weersomstandigheden op de reflectieeigenschappen van wegverhardingen worden ook behandeld. Met name de combinatie van donkerte en natte weersomstandigheden kunnen leiden tot situaties met slecht zicht. Voor de invloed van de Reflexstone wegverharding ten opzichte van de traditionele rode klinker op de semi-cilindrische of verticale verlichtingssterkte zijn lichtberekeningen uitgevoerd om deze invloed te kwantificeren. Spectrale invloeden van de wegverharding en leeftijd weggebruikers zijn niet meegenomen in het onderzoek. Ook opwaartse lumenstroom wordt niet behandeld omdat de scope van het onderzoek comfort en kwaliteit van de verlichting is voor de weggebruiker van de openbare ruimte in woonwijken. 6
De uitdaging van vernieuwende producten als Reflexstone betonstraatstenen en - banden is in de nabije toekomst een optimalisatie te bewerkstelligen van lichtheid en textuur met de optredende belichtingen. Met andere woorden een vergaande synergie van civiele eigenschappen met licht- en verlichtingstechniek. 1.3 Leeswijzer In hoofdstuk 19 staan de conclusies en aanbevelingen vermeld. In dit hoofdstuk wordt per conclusie verwezen naar het desbetreffende hoofdstuk of paragraaf waar de conclusie wordt behandeld. In hoofdstuk 20 volgt nog een eindconclusie van het onderzoek. 2. Algemene gegevens metingen 2.1 Data en weersomstandigheden Datum meting Locatie meting 24-04-2013 Stadskanaal Luxemburglaan Datum meting Weersomstandigheden meting 24-04-2013 Reflectiemetingen droge wegverharding Tabel 1: overzicht uitgevoerde metingen Het meteorologisch zicht was voldoende tijdens de metingen (zie figuur 3). Figuur 3: weerrapport van de meting station Eelde dd. 24-04-2013. Bron: KNMI.nl klimatologie- daggegevens 7
2.2 Situatie meetlocatie Luxemburglaan De Luxemburglaan is uitgevoerd met Led armaturen (Stela Square - 10 High Power Led) als openbare verlichting. De armaturen zijn uitgerust met een RF managementsysteem zodat beheer op afstand mogelijk is en verschillende dimscenario s gehanteerd kunnen worden. De in te stellen dimstand is te variëren tussen 20 % en 80 % van de totaal beschikbare lumenstroom. In het vervolg van dit rapport aan te geven door procenten licht [% licht]. De wegverharding bestaat uit traditionele rode gebakken klinkers met op de kruisingsvlakken Reflexstone betonstraatstenen in de grijs, wit en zwart. De kruisingsvlakken met de Reflexstone betonstraatstenen zijn circa drie jaar geleden aangelegd zodat veroudering en vervuiling in de reflectiemetingen zijn meegenomen. Figuur 4: links - situatie Luxemburglaan Stadskanaal met de kruisingsvlakken en openbare verlichting (Stela square Led). Rechts - detail kruisingsvlak met de grijze, witte en zwarte Reflexstone betonstraatstenen en onderaan de traditionele rode gebakken klinker. 3. Witte steenslag Reflexstone Reflexstone betonstraatstenen bestaan uit beton met een deklaag uit natuurlijke mineralen onder toevoeging van een witte steenslag Luxovit (Of volledig bestaande uit Luxovit. Het handelt hier om een kunstmatig verkregen witte steenslag (oorsprong is vuursteen) die wordt geproduceerd door kortstondige calcinatie bij temperaturen tot circa 1.000 C. De steenslag kenmerkt zich door een hoge lichtheid zowel onder droge- als natte weersomstandigheden. 8
Figuur 5: afbeelding van witte steenslag Luxovit met een hoge lichtheid. Bron: Luxol Door toevoeging van de witte steenslag Luxovit ontstaat een kenmerkende en visueel zichtbare hogere lichtheid en ruwere macrotextuur. Zowel de lichtheid als de ruwere macrotextuur zijn van belang voor de lichtreflectie-eigenschappen van Reflexstone betonstraatstenen ten opzichte van bijv. de traditionele rode gebakken klinker of betonstraatsteen. 4. Lichttechnische grootheden en richtlijnen 4.1 Lichttechnische grootheden De volgende lichttechnische grootheden uit de fotometrie zijn van belang in relatie tot de openbare verlichting en de gemeten reflectiecoëfficiënten van de wegverharding. Verlichtingssterkte symbool E [eenheid: lux] Met verlichtingssterkte wordt de hoeveelheid licht (lumen) gedefinieerd die op een eenheid van oppervlakte valt. Figuur 6: links - verlichtingssterkte met de opvallende lichtstroom per oppervlakte-eenheid. Rechts - meting van horizontale verlichtingssterkte E [lx] met meetcel horizontaal omhoog gericht. 9
Luminantie symbool L [eenheid: cd m-2] Met luminantie wordt het gereflecteerde licht richting een waarnemer gedefinieerd en is een maat voor de waargenomen helderheid van een vlak. Figuur 7: links - luminantie met de helderheid waargenomen door de waarnemer. Rechts - meting van luminantie L [cd.m-2] onder 1 observatiehoek voor het meten van gereflecteerd licht voor een automobilist als maat voor de waargenomen helderheid van een wegverharding. 4.2 Richtlijnen openbare verlichting Er wordt in dit rapport uitgegaan van de huidige richtlijn voor openbare verlichting (ROVL) zoals uitgegeven door de Nederlandse Stichting voor Verlichtingskunde in april 2011. Figuur 8: ROVL-2011 Richtlijn voor Openbare Verlichting Uitgave NSVV Nederlandse Stichting voor Verlichtingskunde-2011 De verlichtingsklassen voor openbare verlichting worden met deze richtlijn ingedeeld naar ontwerpsnelheid : Verblijfsgebied kwaliteitscriterium verlichtingssterkte [eenheid - lux] Verkeersfunctie kwaliteitscriterium luminantie [eenheid - cd m-2] 10
5. Luminantie en helderheid De luminantie is de fysische intensiteit voor een waargenomen helderheid onder vaststaande condities. Luminantie Luminantie is behalve van de reflectie-eigenschappen van de wegverharding en de intensiteit van de belichting ook afhankelijk van hoeken van observatie en lichtinval. Slechts met volkomen diffuse oppervlakken die in de praktijk niet voorkomen is de waargenomen luminantie alleen afhankelijk van de reflectiefactor (σ Rho) en belichtingsintensiteit (hoofdstuk 9). Het grote aantal variabelen maakt luminantie tot een ingewikkelde en onvoorspelbare lichttechnische grootheid maar ook een heel interessante omdat het een maat is voor wat de mens aan helderheden en kleuren kan waarnemen. Helderheid Wat een verkeersdeelnemer aan helderheid waarneemt is niet (absoluut) meetbaar omdat het gaat om een subjectieve innerlijke zelfwaarneming (introspectief). Helderheid is niet eenvoudig een kwestie van intensiteit van licht dat op het netvlies valt. De visuele gewaarwording van helderheden hangt ook van intensiteiten van licht waaraan het netvlies een ogenblik eerder was blootgesteld (successief contrast) evenals van intensiteit van licht dat op andere plaatsen van het netvlies valt (grenscontrast). Tussen de intensiteit van het licht en de ervaren helderheid bestaat een zekere samenhang. Bekend is dat de intensiteit van de belichting minimaal een factor 1,5 verhoogd moet worden voor het kleinst merkbare subjectieve verschil in helderheid [NEN-EN 12464-1]. Onder praktijkomstandigheden wordt een minimale factor 2 genoemd [8]. Dit wordt ook wel de helderheidtrap of de logaritmische werking van het visuele zintuig genoemd. Dit is terug te vinden in de verlichtingskwaliteiten van de aanbevelingen voor zowel binnen- als openbare verlichting. 11
Tabel 2: aanbeveling verlichtingsklassen uit de Richtlijn Openbare Verlichting ROVL-2011. Boven - P-verlichtingsklassen horizontale verlichtingssterkten. Onder - M- verlichtingsklassen luminanties. Duidelijk zijn de benodigde stappen te zien in de helderheidstrap. Bron: NSVV ROVL-2011 Bij een zelfde belichting betekent bovenstaande dat de lichtreflectie van wegverhardingen minimaal met een factor 2 moet stijgen voor een volgende verhoogde waargenomen stap in helderheid. Dit geldt ook voor verschillende elementen om voldoende helderheidcontrast te creëren zoals bijvoorbeeld een trottoir met een naastgelegen rijbaan. 6. Contrasten 6.1 Inleiding Het visuele zintuig van de mens is in hoge mate gevoelig voor helderheids- en kleurcontrasten. Zij bepalen de zichtbaarheid van objecten of delen van objecten Met het zien van kleurcontrasten neemt de beleving en comfort toe. 6.2 Helderheidcontrast De zichtbaarheid van objecten of delen van objecten op basis van helderheidcontrast wordt gekwantificeerd door een viertal variabelen. Dit wordt aangegeven met het luminantiecontrast (symbool C*). 12
Hoe hoger het luminantiecontrast ten opzichte van de contrastgrens (symbool Cth*) des te beter is de zichtbaarheid van het object en hoe groter de kans dat het waargenomen wordt (Visibility Level). Tevens neemt het zichtcomfort toe. Afkortingen vanuit Engelse literatuur: C-Contrast ook wel brightness contrast genoemd en Cth- Treshold contrast. Het optredende luminantiecontrast is afhankelijk van: Luminantie omgeving (adaptatie-luminantie ) Luminantie-verschil object-directe omgeving (luminantie-verschil) Projectie objectgrootte op het netvlies (bij relatief kleine objectgroottes) Waarnemingstijd object aan visueel zintuig De afhankelijkheid van de zichtbaarheid van bovenstaande variabelen is terug te vinden in de onderstaande figuur. Figuur 9: de zichtbaarheid van een object is o.a. afhankelijk van de objectgrootte (verticaal variërend) en van het helderheidcontrast (horizontaal variërend). Indien dit figuur bij hoog verlichtingsniveau (overdag) of bij laag verlichtingsniveau (s -avonds) wordt bekeken zal de zichtbaarheid van stippen ook verschillen met als variabele de adaptatie-luminantie Bron: DIN 5044 (D) 13
6.3 Adaptatieluminantie en helderheidcontrast De adaptatie-luminantie wordt bepaald in het gezichtsveld van de waarnemer. Het totale gezichtsveld van de mens is zoals aangegeven in figuur 10. Figuur 10: het totale gezichtsveld van de mens in graden Het wegprofiel vertegenwoordigt hierbij in perspectief maar een klein deel van het totale gezichtsveld. Objecten, delen van objecten en personen verschijnen op afstand met kleine objectgrootten op het netvlies. Figuur 11: gezichtsveld van een automobilist in een woonwijk. De scène van het wegprofiel op enige zichtafstand is maar een klein deel van het totale gezichtsveld en speelt zich met name af in het centrale foveale gezichtsveld. Bij daglicht zal door het hemelaandeel de bovenste helft van het gezichtsveld meer helder verschijnen dan het onderste gezichtsveld. De adaptatieluminantie is hoog en er kunnen optimaal kleur- en helderheidscontrasten en vorm onderscheiden worden. De contrastgevoeligheid is hoog. 14
Bij donkerte met openbare verlichting is de daglichtsituatie te zien in negatief. De openbare verlichting zal door de luminantie van de wegverharding de luminantieadaptatie in het centrale foveale gezichtsveld vóór de waarnemer bepalen in samenhang met een veelal donkere omgeving. De adaptatieluminantie en de contrastgevoelig zijn laag. Kleur- en helderheidcontrasten kunnen wegvallen waardoor personen en objecten onzichtbaar kunnen worden. Een hogere licht-reflectie van de wegverharding in het gezichtsveld leidt hierbij onder een zelfde belichting tot een hogere adaptatieluminantie. Figuur 12: bij donkerte met openbare verlichting wordt de adaptatieluminantie in het gezichtsveld voornamelijk bepaald door de verlichte wegverharding in samenhang met een donkere omgeving. Rode stippellijn geeft aan positie waarnemer. Bovenstaande figuur 12 is in onderstaand luminantiebeeld van de meting te Stadskanaal terug te vinden. Figuur 13: luminantiebeeld Stadskanaal Luxemburglaan bij ingeschakelde openbare verlichting. Luminantie gebakken rode klinkers bedraagt circa 0,2 tot 0,3 cd m-2. Luminantie Reflexstone kruisingsvlak circa 1 cd m-2. 15
De luminantie van de wegverharding van de traditionele gebakken rode klinkers bedraagt bij de openbare verlichting circa 0,2 tot 0,3 cd m-2. De volgende grafiek geeft de relatie tussen adaptatieluminantie, benodigd luminantieverschil en objectgrootte. De grafieken geven de contrastgrens (symbool Cth) op de grens van zichtbaarheid. In figuur 14 wordt de contrastgrens de bepaald bij een objectgrootte van 6 hoekminuten. Dit geeft aan een object of deel van een object met een grootte van 10*10 cm op een afstand van circa 60 meter. Figuur 14: contrastgrens Cth in afhankelijkheid van adaptatie-luminantie, benodigd luminantie-verschil object-omgeving en objectgrootte in het gezichtsveld. Grafieken geven de waarden op de grens van zichtbaarheid zonder verblinding. Lichtblauwe lijn is een objectgrootte van 6 minuten. Bron: Osram met bewerking Light Surface Control In bovenstaande figuur 14 is te zien dat bij de relatief kleine objecten (6 hoekminuten) de contrastgrens lager komt te liggen bij een hogere adaptatieluminantie. Bij een adaptatieluminantie van 0,1 en 0,3 cd m-2 wordt de contrastgrens respectievelijk minimaal 40 % en 20 %. De contrastgevoeligheid neemt toe met de adaptatieluminantie. In de praktijk betekent dit dat een wegverharding met een hogere lichtreflectie bij een zelfde belichting zal zorg dragen voor een hogere adaptatieluminantie waardoor de contrastgevoeligheid toeneemt. 16
Kleinere objecten of delen van objecten worden hierdoor eerder waargenomen binnen het centrale foveale gezichtsveld. Bovenstaande beschouwing geldt alleen voor kleine en lage objecten op grotere zichtafstanden of delen van objecten die afsteken tegen de helderheid van de wegverharding. 6.4 Grenscontrast Naast het behandelde (helderheids-) contrast is ook nog van belang het simultaan- of grenscontrast. Bij elke primaire lichtprikkel op netvlies ontstaat een contrasterende prikkel met de volgende eigenschappen: 1. Deze prikkel komt later maar blijft ook langer dan de primaire lichtprikkel 2. Hij ontstaat op de plaats van primaire prikkel maar breidt zich ook uit naar de omgeving. De contrasterende prikkel op de plaats van de primaire prikkel op het netvlies geeft aanleiding tot vermindering van het effect (nivellering) en in de omgeving tot grens - of simultaancontrast. Aan de grens van een helder vlak en een donker vlak wordt het heldere vlak nog helderder en het donkere vlak nog donkerder. Het verschil wordt verdiept en dit mechanisme wordt grenscontrast genoemd. Daar het grenscontrast ook bij kleine helderheidverschillen optreedt worden zeer kleine verschillen in objectieve helderheid boven de waarnemingsdrempel geheven. Figuur 15: grenscontrast verdiept het verschil in helderheid. De grijze ring lijkt tegen de zwarte achtergrond iets lichter dan tegen de witte achtergrond. Dit verschil wordt nog verdiept wanneer de scheidslijn zeer strak is getrokken bijvoorbeeld door een dunne draad over de scheiding van zwart met wit vlak te trekken. Bron [9]. 17
Praktisch gezien is grenscontrast van belang voor de zichtbaarheid bij donkerte van elementen met een hoge- en lage lichtreflectie die zich in elkaars directe omgeving bevinden bijvoorbeeld een rijbaan met een trottoirband. 6.5 Helderheid en kleur Bij toe- en afnemende verlichtingsniveaus werken helderheid- en kleur samen op bijvoorbeeld in het grijsgebied van zwart naar wit. Dit is bijvoorbeeld te zien aan een witte wegmarkering die als wit verschijnt bij voldoende belichting en steeds grijzer verschijnt bij een lager verlichtingsniveau. Dit effect is ook bij daglicht goed zichtbaar op windmolens in het landschap die op het zelfde moment als wit overkomen wanneer beschenen met zonlicht maar als donkergrijs worden ervaren in de schaduw van wolken. Figuur 16: verschil in helderheid en witheid van windmolens in het landschap in afhankelijkheid van beschaduwing door wolken of volle zon. Voorste drie windmolens zitten in de schaduw van wolken en verschijnen donkergrijs. Vanaf de vierde zijn de windmolens door de zon beschenen en verschijnen lichtgrijs tot wit. Bron: Light Surface Control 6.6 Witte objecten bij nacht Het visuele zintuig is in hoge mate gevoelig voor helderheidverschillen. Helderheidcontrast, grenscontrast, het grote helderheidbereik van het visuele zintuig en plaatselijke adaptatie zijn er de oorzaak van dat wegverhardingen met een hogere lichtheid een beter horizontaal alignement laten zien ten opzichte van een donkere wegverharding zelfs bij hemel- en maanlicht tijdens donkerte. Denk in dit verband aan praktijkvoorbeelden van witte voorwerpen bij nacht als een witte grintweg of schuim van de branding bij donkerte. Deze verschijnselen zijn reeds verrassend helder zelfs bij zwak hemellicht. 18
7. Kleurherkenning bij openbare verlichting 7.1 Kleurherkenning en oogfysiologie Kleurherkenning ondanks een niet volledig onderscheidend vermogen zoals deze zich voordoet met openbare verlichting in woongebieden is van belang omdat dit de beleving en comfort vergroot. De mens is van nature het meest gewend aan wit daglicht met daarbij behorende uitstekende kleurweergave en kleurherkenning. Het oog is als optisch instrument een belangrijk onderdeel van het visuele zintuig. Figuur 17: horizontale doorsnede van het oog. Het oog is een bolvormig orgaan met een diameter van circa 24 mm Bron [9] Cornea hoornvlies Retina netvlies Conjunctiva - bindvlies Door de optische breking van het inkomende licht van hoornvlies en in mindere mate van de lens wordt een lichtbeeld geprojecteerd op het netvlies. Het netvlies bestaat uit een mozaïek van lichtreceptoren die de patronen van lichtenergie kunnen omzetten in zenuwimpulsen die zich langs de zenuwvezels naar de hersenen voortplanten. 19
Voor het waarnemen van helderheden- en kleuren zijn de verschillende lichtreceptoren op het netvlies van belang genoemd naar hun microscopische- en anatomische vorm: de kegeltjes en staafjes. Figuur 18: netvlies met in rood de kegeltjes en staafjes in mozaïek gegroepeerd. Licht komt in de figuur van bovenaf en dringt door de verschillende lagen van het netvlies. De totale netvliesdikte bedraagt circa 0,1 mm. De laag zenuwvezels neemt van voren naar achteren in het oog toe in dikte tot circa 0,4 mm. Bron [9] De kegeltjes combineren kleurenzien met een geringe lichtgevoeligheid voor zwak licht en functioneren volledig bij dagzien (fotopisch). De staafjes zijn daarentegen lichtgevoelig voor zwak licht en zijn kleurenblind en geven nog schakeringen in het grijsgebied. De staafjes functioneren volledig bij nachtzien (scotopisch). In het tussengebied (mesopisch) functioneren zowel de kegeltjes als de staafjes volgens een complex mechanisme. Dit mechanisme van de kegeltjes en staafjes wordt gestuurd door het fysisch verlichtingsniveau op het netvlies welke gerelateerd is aan de fotopische luminantie. Dit is de luminantie behorende met het aan licht geadapteerde visuele zintuig volgens de ooggevoeligheidskromme V(λ). Dit in tegenstelling tot het volledig aan donker geadapteerde visuele zintuig volgens de ooggevoeligheidskromme V (λ). 20
Figuur 19: spectrale ooggevoeligheidskrommen voor scotopisch en fotopisch zien. Bron [9] met bewerking Light Surface Control De huidige fotometrie met de besproken lichttechnische grootheden in hoofdstuk 4 zijn gebaseerd op de fotopische ooggevoeligheidkromme V(λ). Resumerend behoort bij de krommen van figuur 19 de volgende indeling naar de fotopische luminantie. Gebied receptoren Fotopische luminantie L* [cd m-2] Fotopisch - kegeltjes > 6 Scotopisch - staafjes < 0,04 Mesopisch - kegeltjes-staafjes 0,04 < L < 6 Tabel 3: overzicht functioneren receptoren en bijbehorende fotopische luminanties L * In de literatuur worden verschillende bereiken gevonden voor het mesopisch gebied o.a. 0,001 < L < 10 cd m-2. De cijfers in tabel zijn gebaseerd op praktijkcijfers van Schréder Marc Frankinet - The Right Light uitgave 2000. De wegverharding bevindt zich met openbare verlichting met fotopische luminanties grotendeels in het mesopisch gebied wat te zien is in volgend luminantiebeeld van de wegverharding van de Luxemburglaan te Stadskanaal. 21
Figuur 20: luminantiebeeld Stadskanaal Luxemburglaan bij ingeschakelde openbare verlichting (80 % licht). Luminanties van wegverharding en objecten-personen liggen onder de 1 cd m-2 met de overheersend groene- en blauwe luminantie-kleuren. Uitgezonderd de lichtbronnen van de armaturen die veel hogere luminanties geven. Het praktisch belang voor openbare verlichting is hierbij dat de kleurherkenning afneemt bij steeds lagere verlichtingsniveaus. Vanaf luminanties lager dan circa 0,04 cd m-2 worden helemaal geen kleuren meer waargenomen maar alleen nog helderheden in grijstinten. Er kan van dit verlichtingsniveau sprake zijn bij delen van het wegprofiel met de huidige gangbare aanbevelingen in woonwijken (zie ook hoofdstuk 16). Dit geldt des te meer als er ook nog rekening wordt gehouden met het voeren van dimstanden. Een wegverharding met een hoge lichtreflectie zal rondom de grens van kleurherkenning bij de dezelfde zwakke belichting eerder nog een kleurherkenning geven dan een wegverharding met een lage lichtreflectie. 7.2 Kleur- en helderheid bij donkerte Door de vermindering van de kleurherkenning gaande van licht naar donker worden reflectiefactoren voor de zichtbaarheid steeds belangrijker ten opzichte van kleuren. Helderheidcontrasten krijgen de overhand boven kleurcontrasten. Vergelijk hierbij de overgang van dag- naar maanlicht waarbij met maanlicht geen kleuren meer waargenomen kunnen worden en objecten alleen nog in grijstinten en kleurloos verschijnen. 22
Daglicht Eh 5.000 tot 90.000 lux Maanlicht Eh 0,02 tot 0,2 lux Figuur 21: afnemende kleurherkenning gaande van licht naar donker - Eh: horizontale verlichtingssterkten in Lux. Bron: DIN 5044 Door afname van het zien van kleuren worden bij donkerte helderheidcontrasten aan de hand van de reflectiefactoren steeds belangrijker voor de zichtbaarheid. Dit is te zien aan de hand van een kleurenkaart met reflectie-factoren (Rho-σ). Kleuren met een reflectiefactor in dezelfde bandbreedte kunnen bij donkerte een onzichtbaar helderheidcontrast geven. Een voorbeeld is een standaard grijze trottoirband en een donkerrode klinker met reflectie-factoren van respectievelijk circa 10 tot 20 %. Deze combinatie zal bij een zwakke belichting indien de kleurwaarneming vermindert te weinig helderheidcontrast geven voor voldoende zichtbaarheid. Een goede aanname vanwege de logaritmische werking van het visuele zintuig lijkt een reflectiefactor die minimaal circa twee keer zo hoog is om voldoende helderheidcontrast te verkrijgen (zie hoofdstuk 5). Een lichtgrijze kleur richting wit met een reflectiefactor van hoger dan 40 % zal al gauw voldoende helderheidcontrast geven ten opzichte van een donkerrode kleur. 23
Figuur 22: kleurenkaart met gelijkwaardige reflectiefactoren (Rho) voor donkergrijs (links) en donkerrood (rechts). Bij donkerte wanneer kleuren minder zichtbaar worden zullen wegverhardingen of elementen met deze kleuren bij dezelfde belichting weinig of geen helderheidcontrasten geven. Linker waarden met gloeilamplicht (2.850 Kelvin) en rechter waarden voor TLD licht (6.500 Kelvin). Bron-informatie kleurenkaart: Light Surface Control Door de vermindering van de kleurherkenning in het mesopisch gebied gaande van licht naar donker worden reflectiefactoren voor de zichtbaarheid steeds belangrijker ten opzichte van kleuren. Helderheidcontrasten krijgen de overhand boven kleurcontrasten. 8. Verblinding Verblinding geeft vaak aanleiding tot verminderd zicht. Tevens kan verblinding een sterk gevoel van onbehagen oproepen. Verblinding van armaturen dient zo veel mogelijk beperkt te worden. Door verblinding van armaturen, koplampverlichting of fel omgevingslicht kunnen objecten of delen van objecten in het directe gezichtsveld zich eenvoudig onder de grens van zichtbaarheid gaan begeven. Figuur 23: door verblinding van armaturen kunnen objecten/personen onzichtbaar worden. Links- met hoge mate van verblinding - rechts met lage mate van verblinding 24
Verblinding is een complex fenomeen welke raakt aan fysiologische- en psychologische factoren. Naar de oorzaken van verblinding is veel onderzoek verricht zowel in de binnenverlichting als in de openbare verlichting. De gevonden formules hanteren over het algemeen de volgende parameters voor de verblinding van een lichtbron. Omgevingsluminantie (adaptatie-luminantie) Helderheid en afmeting lichtbron Positie lichtbron ten opzichte van waarnemer In bovenstaande opsomming is te zien dat de adaptatieluminantie een parameter is voor de mate van verblinding. Over het algemeen wordt in de verschillende verblindingformules de verhouding van de (sluier-) luminanties van de lichtbronnen tot de adaptatieluminantie gebruikt als maat van verblinding. Hoe lager deze verhouding des te minder verblinding. In de praktijk betekent dit dat een wegverharding met een hogere lichtheid met een bijbehorende hogere adaptatieluminantie bij een zelfde belichting zal zorg dragen voor een lagere mate van verblinding ten opzichte van een donker gekleurde wegverharding met een lage lichtreflectie. 9. Grondslagen lichtreflectie 9.1 Licht Licht is stralingsenergie die wordt overgebracht door elektromagnetische straling en die visueel door een mens kan worden waargenomen. De golflengte van de lichtstraling of kortweg licht bedraagt 380-760 nm (nanometer) en is een beperkt interval van het totale elektromagnetische spectrum. Om een idee te krijgen van de golflengtegrootte van het licht ten opzichte van bijvoorbeeld een mineraal aggregaat werkt onderstaande tabel de grootte van de golflengte toe naar millimeters: Uitdrukking golflengte licht Grootte golflengte licht nm - nanometer [10-9 m] 380-760 μ - micronmeter [10-6 m] 0,380-0,760 mm - millimeter [10-3 m] 0,000380-0,000760 Tabel 4: verschillende uitdrukking van de grootte van de golflengte van het licht van nanometer naar millimeter. Bron: Light Surface Control 25
9.2 Lichtreflectie en kleur - lichtheid De kleur van een materiaal bepaalt mede de hoeveelheid licht die wordt geabsorbeerd en gereflecteerd. Onderstaande kleurenkaart geeft het verloop van de reflectie weer van de lichtheid verlopend van zwart naar wit. Figuur 24: kleurenkaart met reflectiegraad van kleur zwart naar wit. Linker waarden met gloeilamplicht (2850 Kelvin) en rechter waarden voor TLD licht (6500 Kelvin). Waarden voor diffuus opvallend licht. Het ronde gat in het midden is voor vergelijkingsproeven. Bron-informatie kleurenkaart: Light Surface Control 26
Lichtheid is de mate van wit- of zwartheid van een kleur met een meer donkere of lichtere kleurindruk. In figuur 24 is te zien dat een witte kleur veel meer licht reflecteert dan een zwarte of donker-grijze kleur. Dit is van belang voor toevoeging van een witte steenslag aan Reflexstone betonstraatstenen. 9.3 Lichtreflectie en textuur Het verschil hierin van materialen is alleen goed met elkaar te vergelijken met parallel invallende lichtstralen zoals in de onderstaande figuren is weergegeven. Volkomen spiegelend - spiegelwet Hoek van inval = hoek van uitval ten opzichte van normaal in één vlak Volkomen diffuus Alzijdige verstrooiing Gemengde reflectie Oppervlakte wegverharding Figuur 25: verschillende vormen van lichtreflectie van een materiaal te onderscheiden bij parallel invallende lichtstralen Volkomen spiegelende reflectie Bij volkomen spiegelende reflectie blijven de gereflecteerde lichtstralen in het vlak van inval en geldt de bekende spiegelwet: hoek van inval is hoek van uitval -reflectie. Het gereflecteerde licht op een oppervlak is slechts in één specifieke positie zichtbaar met de waarneming richting de lichtbron. 27
Voorbeelden bij benadering zijn vlakke, platte en gladde materialen zoals gepolijste metaaloppervlakken (spiegels), glas en water. Bij een mechanische bewerking van materialen gaat de spiegelwet al niet meer volkomen op vanwege oppervlakte-fouten in de orde van grootte vanaf enige tienden micronmeter. Er ontstaat verstrooiing van het licht. Een ander bekend verschijnsel bij spiegelende reflectie is het toenemen van het gereflecteerde licht bij een grotere hoek van lichtinval. Hoe schuiner- meer strijkend- het licht over de wegverharding gaat hoe hoger de lichtreflectie (Fresnel formules). reflectance 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 reflectance of a water surface 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 angle of incidence Figuur 26: spiegelende reflectie. Boven - voorbeeld toename van lichtreflectie op een vlakke glazen plaat bij steeds schuinere lichtinval rekening houdende met de reflectie van beide oppervlakken. Onder grafische weergave van de spiegelende reflectie (reflectance) op een wateroppervlak in relatie tot de hoek van lichtinval ten opzichte van de verticaal (angle of incidence). 28
Volkomen diffuse reflectie Bij ideaal diffuse materialen wordt het parallel invallend licht alzijdig random verstrooid en is het geflecteerde licht in alle richtingen zichtbaar. Bij een bepaalde opvallende verlichtingssterkte is de luminantie in alle richtingen is gelijk. Voorbeelden bij benadering zijn matte oppervlakken als talkpoeder, verse sneeuw en gips. Gemengde reflectie Een optisch gezien ruw oppervlak als wegverharding reflecteert niet volkomen spiegelend en heeft altijd een zekere mate van verstrooiing. In de praktijk zijn vele tussenvormen van bovenstaande volkomen reflectievormen mogelijk benoemd als gemengde reflectie. 9.4 Invloed micro- en macrotextuur op lichtreflectie Onder textuur worden de oneffenheden of ruwheden van een materiaal verstaan en wordt onderverdeeld in micro- en macrotextuur. Hoe de lichtreflectie plaats vindt hangt naast de lichtheid van een materiaal af van de micro- als macrotextuur en voert terug tot de grootte van de golflengte van het licht. De micro- en macrotextuur bepalen in welke richting en ruimtehoek het invallende licht wordt gereflecteerd. Met andere woorden: Hoe wordt het gereflecteerde licht verdeeld in de ruimte? Macrotextuur Optisch gezien gaat het bij wegverharding om reflectie aan ruwe oppervlakken waarvan de oppervlakte-oriëntering ten opzichte van het invallende licht en het zich voordoen van holten tot enkele millimeters van belang zijn voor de lichtreflectie (textuurdiepte). Wat betreft deze oriëntatie ontstaat verstrooiing van het invallende licht door en groot aantal hellende vlakjes met verschillende oriëntatie met een spiegelend aandeel (hoek van inval = hoek van uitval). 29
Figuur 27: een ruwe macrotextuur kent een mate van verstrooiing door de verschillende oppervlakte-oriëntering waarbij ieder vlakje spiegelend reflecteert ten opzichte van de normaal. Drie voorbeelden. Bron: Light Surface Control Figuur 28: 20 x vergroting van een witte steenslag met de zichtbare verschillende oppervlakte oriëntering. Bron: Light Surface Control Microtextuur De verstrooiing van het licht kan ook op microschaal plaats vinden door het niet meer zuiver opgaan van de spiegelwet. Door de zeer kleine golflengte van het licht is er ook invloed van de microtextuur wat teruggaat tot het microkristallijn karakter van de gebruikte aggregaten. Figuur 29: ook op microschaal kan verstrooiing van het licht ontstaan op het oppervlak waardoor de spiegelwet niet zuiver geldt. Twee voorbeelden. Bron: [7] 30
9.5 Retroreflectie Er is nog een andere soort van reflectie genaamd retroreflectie die in de literatuur voor verlichtingstechniek niet veel wordt behandeld. Hierbij staan waarnemer en belichting in nagenoeg dezelfde hoek ten opzichte van elkaar en wordt het licht voor een deel teruggekaatst in de richting waar het vandaan komt. Dit is het geval bij de gemeten retroreflectie-coëfficiënt Rl. Figuur 30: afbeeldingen van retroreflectie. Bron: [5]. Bij retroreflectie dient onderscheid gemaakt te worden in oppervlakte-retroreflectie zoals bij wegverhardingen en lichtsturing zoals met retroreflecterende folie voor verkeersborden of vrachtwagensignalering. Figuur 31: verschil tussen oppervlakte-retroreflectie (midden) en retroreflectie met lichtsturing (onder). Het licht wordt bij retroreflectie met lichtsturing zoals met retroreflecterende folie in een zeer kleine ruimtehoek teruggestraald. 9.6 Invloed vochtige- en natte wegverhardingen 9.6.1 Inleiding Met vochtige- of natte wegverharding wijzigen de reflectie-eigenschappen zich volledig ten opzichte van de droge toestand. Dit geldt zowel voor de lichtheid als de spiegeling van de wegverharding. 31
Met een vochtige wegverharding vult zich de microtextuur en met een natte wegverharding wordt de macrotextuur gevuld totdat inundatie ontstaat (watervullende) macrotextuur zie ook figuur 34) 9.6.2 Lichtheid en vochtige wegverhardingen Over het algemeen neemt de lichtheid van een vochtige wegverharding af door opname van water in de tussenruimten van de textuur. Hierdoor verschijnt een vochtige wegverharding donkerder dan als deze droog is. Dit kan bij donkerte leiden tot een meer beperkt zichtbaar wegverloop-alignement. Dit verschijnsel kan moet gemeten worden met reflectometers met kleinere zichtafstanden (grotere observatiehoeken bijvoorbeeld Qd en Beta) omdat anders de spiegeleffecten van het water aan het oppervlak teveel invloed krijgen en de lichtreflectie kan stijgen. Dit komt echter niet overeen met wat visueel wordt waargenomen. Figuur 32: voorbeeld standaard grijze betontegel met vochtige- (donker) en droge (lichte ) delen. Uit eerder onderzoek van Light Surface Control met Reflexstone RWS banden in vergelijking met traditionele grijze betonbanden is gebleken dat Reflexstone banden een beduidend hogere lichtheid behouden in vochtige- of natte toestand dan standaard grijs beton. Er is nog weinig onderzoek bekend naar de lichtreflectie-eigenschappen van wegverhardingen onder natte weersomstandigheden. Permeabiliteit (doorlaatbaarheid) van de gebruikte materialen en macrotextuur spelen hierbij een rol. 32
9.6.3 Spiegeling en natte wegverhardingen Bij inundatie zal de macrotextuur watervullend zijn en ontstaat alleen nog spiegelende reflectie. Maar ook in de fase tussen een droge wegverharding en inundatie ontstaat een toename van de spiegeling. Hierdoor ontstaan hinderlijke en verwarrende spiegelingen van openbare - en automobielverlichting (zie figuur 33) waardoor kleuren en wegmarkeringen minder zichtbaar worden en de verblinding toeneemt. Figuur 33: voorbeeld van een droge-(boven) en natte (onder) wegverharding op dezelfde locatie. Bij een natte wegverharding met zichtbare hinderlijke en verblindende glanseffecten. Met het nat worden van de wegverharding kan de spiegelfactor S een zeer grote waarde aannemen. Er ontstaat hier een verschil in macrotextuur. Een fijnere macrotextuur zal eerder een gesloten waterfilm (inundatie) vertonen dan een grovere macrotextuur. 33
Figuur 34: Links - verklaring van de hogere spiegelwaarde bij een natte wegverharding met een fijnere macrotextuur (spiegel). Rechts - een meer grove macrostructuur blijft ook in natte toestand enigszins diffuus reflecteren. Figuur 34: invloed macrotextuur van een nat asfalt op de spiegelfactor S nat. Bron: CIE Met de retroreflectiecoëfficiënt Rl wordt de terugwaartse reflectie omschreven richting een automobilist van zijn eigen koplampverlichting. Van belang in het verkeer, zeker bij natte weersomstandigheden, is om ook de voorwaartse lichtreflectie van koplampverlichting te kunnen kwantificeren. Op dit moment is hier nog geen commerciële insitu-meetapparatuur voor beschikbaar. De mate van spiegeling door voorwaartse lichtreflectie van koplampverlichting zal van een wegverharding met een lage spiegelfactor S zoals Reflexstone betonstraatstenen lager liggen dan van een meer vlakke en platte wegverharding (traditionele rode klinker). 9.6.4 Wegverharding en dauwpunt Tabel 5 laat het verband zien tussen de relatieve vochtigheid en luchttemperatuur en de temperatuur van de wegverharding waarbij de wegverharding vochtig wordt. Dit wordt als dauwpunt bestempeld. 34
Tabel 5: dauwpuntbepaling van een wegverharding in afhankelijkheid van de relatieve luchtvochtigheid [%] en luchttemperatuur [C ]. Indien de temperatuur van de wegverharding lager wordt dan het getal in de tabel ontstaat een vochtige- of natte wegverharding. Bron en informatie wegdektemperaturen - Light Surface Control In Nederland kan de relatieve vochtigheid in de perioden oktober tot en met maart tijdens donkerte onder droge weersomstandigheden al betrekkelijk snel minimaal 80 % bedragen zodat de oppervlaktetemperaturen van wegverhardingen waarbij deze vochtig of nat worden niet ver onder de luchttemperatuur komen te liggen. Wegverhardingen, banden en wegmarkering zullen in de genoemde periode dan ook bij donkerte veelal vochtige- of natte reflectie-eigenschappen vertonen. 9.7 Parameters lichtreflectie wegverharding Resumerend geeft de volgende tabel een overzicht van parameters die voor lichtreflectie van wegverhardingen van belang zijn: Parameters lichtreflectie wegverhardingen Mate lichtheid van de micro- en macrotextuur Mate spiegeling-verstrooiing macrotextuur Mate spiegeling-verstrooiing microtextuur - bijvoorbeeld steenslag Droge of vochtige - natte wegverharding - mate van inundatie Type belichting - hemellicht- openbare verlichting koplampverlichting en hoeken van lichtinval Positie waarnemer Intensiteit belichting Spectrale eigenschappen wegverharding-belichting Tabel 6: overzicht relevante parameters lichtreflectie wegverhardingen 35
10. Recente ontwikkelingen openbare verlichting Openbare verlichting heeft zich bewezen voor zichtbaarheid van het horizontaal alignement en het zichtbaar maken van personen en objecten. De meest recente ontwikkelingen in openbare verlichting hebben te maken met energiebesparing en de bijbehorende beoogde CO2 reductie. De drijfveer hiervoor is het Kyoto verdrag. 1. Led verlichting Er is een duidelijke trend gaande met de overgang van conventionele lichtbronnen naar Led-verlichting met veelal witte lichtkleuren. Figuur 35: voorbeeld armatuur uitgerust met Led technologie. Bron: Schréder TECEO 2. Licht op maat - dimmen openbare verlichting - aanwezigheidsdetectie Dimmen van openbare verlichting wordt steeds belangrijker. Hiermee wordt de openbare verlichting adaptief gemaakt aan heersende omstandigheden als o.a. gebruiks- en verkeersintensiteit. Ook systemen met aanwezigheidsdetectie of via Apps (Stadskanaal) zijn beschikbaar. Deze systemen kunnen als licht op maat bestempeld worden, Figuur 36: voorbeeld openbare verlichting met een aanwezigsheidsdetectie voor een groep armaturen. Bron: Schréder 36
3. Openbare verlichting verkeersfunctie buitengebieden Openbare verlichting in buitengebieden met specifiek een verkeersfunctie van gemeenten en provincies wordt steeds meer gereduceerd. Ook Rijkswaterstaat heeft in 2012 besloten om 60 % tot 80 % van haar verlichte wegennet van circa 1.200 km de openbare verlichting uit te schakelen tijdens avond- en nachtelijke uren. 4. Energie-labeling Er is een energie-labeling ingevoerd voor openbare verlichting door Agentschap.nl (mei 20120). Deze energie-labeling is gebaseerd op de Europese Norm EN 13201-5- SLEEC - Street Lighting Energy Efficiency Criterion. De formule luidt: P SL = ------------- A * L Met: SL: Norm SLEEC* luminantie P: Systeemvermogen armatuur [Watt] A: Oppervlakte rijbaan tussen twee masten [m2] L: Luminantie volgens eis ROVL-2011 [cd.m-2] De labeling vindt plaats door middel van onderstaande tabel: Tabel 7: energie-labeling voor openbare verlichting met kolom SE voor horizontale verlichtingssterkten (verblijfsgebied) en kolom SL voor luminantie (verkeersfunctie). Bron: Agentschap NL 37
Lichtreflectie van wegverhardingen heeft een directe invloed op de energielabeling voor de verkeersfunctie (kolom SL-luminantie). 5. Lichtreflectie wegverharding verkeersfunctie Er is een groeiende belangstelling voor lichtreflectie van wegverhardingen. Zoals boven reeds verwoord is er in de verkeersfunctie met als kwaliteitscriterium luminantie een direct verband met lichtreflectie. 6. Lichtreflectie wegverharding verblijfsgebied Ook voor verblijfsgebieden waar luminantie (gereflecteerd licht) (nog) geen direct kwaliteitscriterium is in de richtlijnen is er een discussie gaande om lichtreflectie van wegverhardingen mee te nemen in het ontwerp. Voor de verblijfsgebieden moet hier gedacht worden aan fietspaden, woonwijken en stadscentra. De lichtreflectie raakt hier aan de verticale verlichtingssterkte (Ev,min) die in de ROVL-2011 als kwaliteitscriterium wordt omschreven voor gezichtsherkenning. In Oktober 2012 zijn door het IGOV* kenniscafé s georganiseerd omtrent dit onderwerp. Hier is besloten verder onderzoek te verrichten naar dit onderwerp zoals naar de wijze van meten en berekenen. *IGOV- Inter Gemeentelijk Overleg Openbare Verlichting 11. Koplampverlichting 11.1 Koplampverlichting en verticale verlichtingssterkten Door de relatief lage snelheden in woonwijken kan koplampverlichting een belangrijke bijdrage leveren voor het zien van personen en objecten op en vlak naast het wegprofiel. Door het horizontale karakter van de lichtuitstraling ten opzichte van de wegverharding is er een hoge verticale verlichtingssterkte op maaiveldniveau binnen de stopafstand. Dit niveau is beduidend hoger dan die van openbare verlichting in woonwijken waardoor personen en objecten met een positief contrast goed zichtbaar worden tegen een over het algemeen donkere achtergrond (zie ook paragraaf 15.3). 38
Figuur 37: verloop verticale verlichtingssterkte [lux] op maaiveld in afhankelijkheid van de afstand [m] koplampverlichting-object in relatie met openbare verlichting. Bron: A. Bacelar Lighting Research and Technologie 2004 Figuur 37 geldt voor de verticale verlichtingssterkte op maaiveldniveau. Door de voorgeschreven neerwaartse 1% afstelling van koplampverlichting neemt de hoogte van de lichtbundel ten opzichte van de wegverharding af bij een grotere afstand auto-object. Figuur 38: afbeelding a juiste afstelling koplampverlichting voor het voorkomen van verblinding van direct licht voor tegenliggers. Afbeelding b verkeerde afstelling met overmatige verblinding Voor grotere hoogten (bijvoorbeeld 1,5 meter) van personen en objecten boven de wegverharding zal er een gecombineerde verticale verlichtingssterkte zijn van openbare verlichting, strooilicht van de koplampverlichting en lichtreflectie in voorwaartse richting door met name lichtverstrooiing aan de wegverharding zie hoofdstukken 15 en 16). Het is interessant om de invloed hiervan voor koplampverlichting verder te onderzoeken op de zichtbaarheid van personen en objecten bij de gehanteerde verlichtingsniveaus in woonwijken. 39
11.2 Ontwikkelingen koplampverlichting In opkomst is om koplampverlichting hoogwaardig adaptief uit te voeren met AFS systemen (AFS - Adaptive Frontlighting System) zoals Matrix-beam. De ontwikkeling wordt bevorderd door gebruik te maken van Led technologie. De eerste AFS systemen zijn al sinds 2003 beschikbaar maar worden steeds geavanceerder en zullen op redelijk korte termijn ook beschikbaar zijn voor standaard modellen en niet alleen voor auto s in het duurdere segment. Figuur 39: voorbeeld Adaptive Frontlighting System (AFS). De lichtverdeling en intensiteit worden aangepast aan de omstandigheden en positie. Bron: www.valeo.fr De AFS technologiën leiden tot het automatische aanpassen van de lichtverdeling en intensiteiten afhankelijk van de rijlocatie en weersomstandigheden. De meest recente systemen maken gebruik van een camera op de voorruit met bijbehorende beeldverwerking en GPS systemen. De koplampverlichting met AFS systemen zal ook een stads- en bochtfunctie krijgen die zich aanpast aan de heersende openbare verlichting en typisch stedelijke omstandigheden. Figuur 40: 2008 - Audi R8 uitgevoerd met dynamische Led koplampverlichting. Bron: Audi AG en Hella 40