INDUSTRIEEL ELEKTRO TECHNISCH INSTALLATEUR

Vlaamse Dienst voor Arbeidsbemiddeling en Beroepsopleiding INDUSTRIEEL ELEKTRO TECHNISCH INSTALLATEUR De kleine werkplaats Verlichting PS Nr 36585 Deze cursus is eigendom van de VDAB

2/22 Inhoudsopgave 1 ALGEMEEN:...6 1.1 Wat is licht?...6 1.2 Kleur van het licht....6 1.3 Kwaliteit van het licht....7 1.3.1 De kleurtemperatuur....7 1.3.2 De kleurpunt...7 1.3.3 De kleurweergave-index....7 1.4 Basisdefinities in de verlichting...8 1.4.1 Lichtstroom....8 1.4.2 Lichtsterkte...8 1.4.3 Verlichtingssterkte...9 1.4.4 Lichtsterkte tot afstand...9 1.4.5 Lichtrendement....10 2 SOORTEN LICHTBRONNEN....11 2.1 De gloeilamp....11 2.1.1 Bouw:...11 2.1.2 Werking...11 2.1.3 Lampvoeten....12 2.1.4 Soorten gloeilampen...13 2.2 Halogeenlampen...14 2.2.1 Bouw....14 2.2.2 Werking...14 2.2.3 Soorten...15 2.2.4 Lampvoeten....16 2.2.5.Halogeenlampen met IRL....16 2.2.6 Halogeen verlichting....17 2.2.7 Elektrische leidingen voor halogeenverlichting...18 2.2.8 Toepassingen....20 2.3 21 3 COLOFON...22

3/22 Afbeeldingen Figuur 1 Kleurenspectrum...6 Figuur 2 Samenstelling daglicht....6 Figuur 3 Kwaliteit van licht...7 Figuur 4 Lichtstralen...8 Figuur 5 Lichtsterkte...8 Figuur 6 Lichtsterkte...9 Figuur 7 Lichtsterkte tot afstand...9 Figuur 8 Lichtrendement...10 Figuur 9 Gloeilamp....11 Figuur 10 Enkel en dubbele spiraalgloeidraad...12 Figuur 11 Lampvoeten type Edison...12 Figuur 12 Lampvoet type bajonet...13 Figuur 13 Soortengloeilampen...13 Figuur 14 Bouw van een halogeenlamp...14 Figuur 15 Halogeen cyclus....15 Figuur 16Soorten halogeenlampen...15 Figuur 17 Lampvoeten voor 230V...16 Figuur 18 Lampvoeten voor laagspanning 12V...16 Figuur 19 IR reflectie...17 Figuur 20 Symbolen transfo s....17 Figuur 21 Dimmen koper ijzer transformator...18 Figuur 22 Dimmen elektronische transformator...18

4/22

5/22

6/22 1 ALGEMEEN: Kunstlicht wordt onderverdeeld in twee groepen. - Gloeilicht, of thermische straling, zon, gloeilamp en halogeenlamp. - Luminescentie, of gasontlading, bliksem, Fluorecentielamp (TL), kwikdamplampen, natriumlampen, metaalhalogeenlampen en inductieverlichting. 1.1 Wat is licht? Licht is electromagnetische energie die door voorwerpen onder de vorm van straling word afgegeven, en daardoor ons toelaat de voorwerpen en hun kleuren te onderscheiden. Het oog is namelijk alleen gevoelig voor stralen met een golflente van 380nm tot 780nm, m.a.w. het gebied tussen ultraviolet tot infrarood (kleuren van de regenboog). 400nm 500nm 600nm 700nm Figuur 1 Kleurenspectrum. 1.2 Kleur van het licht. Daglicht is volkomen wit, omdat het egaal is samengesteld, m.a.w. bestaat uit evenveel blauw, groen, geel en roodlicht. Groen Wit Blauw Rood Figuur 2 Samenstelling daglicht. Kunstlicht is niet zo ideaal samengesteld, er is geen evenwichtige verhouding tussen de verschillende golflengten. Elke lichtbron heeft daardoor een eigen spectrum met een bepaalde lichtkwaliteit. Gloeilampen geven voornamelijk een oranjerood licht, wat we ervaren als warm licht.

Ontladingslampen geven een golflengte eigen aan de gassen en dampen waaruit ze zijn samengesteld. Daarom wordt de combinatie van de gassen en dampen zo gekozen dat de straling zo dicht mogelijk het daglicht benaderd. 1.3 Kwaliteit van het licht. De lichtkwaliteit wordt bepaald door drie factoren: - De kleurtemperatuur. - De kleurpunt. - De kleurweergave-index. 7/22 1.3.1 De kleurtemperatuur. De kleurtemperatuur is de zichtbare kleur gemeten in graden Kelvin (0 K = - 273 C). Warm licht dat geel roodachtig is heeft een kleurtemperatuur van 3.000 K of minder. Koud licht dat blauw-violetachtig is heeft een hoge kleurtemperatuur van 8.000 tot 10.000 K. In de praktijk is het mengen van lichtbronnen met verschillende kleurtemperatuur af te raden, de ogen moeten telkens de waargenomen lichtkleur corrigeren om ze met daglicht te vergelijken en worden daardoor onnodig vermoeid. 1.3.2 De kleurpunt. De kleurpunt geeft aan in welke mate de drie hoofdkleuren,blauw, groen en rood aanwezig zijn in de lichtbundel. De som is steeds gelijk aan 1. De waarden van daglicht (poollicht) zijn dan als volgt blauw 0,33, groen 0,33en rood 0,33. In de praktijk worden maar 2 waarden benoemt, de derde waarde is uit de vorige twee af te leiden. 1.3.3 De kleurweergave-index. De kleurweergave-index (IRC) gaat van 0 tot 100 en geeft de aanduiding hoe juist een lichtbron de kleuren weergeeft. De hoogste index Ra= 100 geeft aan dat de lichtbron het natuurlijk licht weergeeft. Een gloeilamp die de kleuren voor 100% weergeeft, zal geen getrouwe kleurweergave hebben omdat de kleurpunt geen gelijke verdeling heeft maar meer in het oranjerode deel van het spectrum vallen. Een wit blad zal onder het licht van een gloeilamp altijd een beetje geel lijken. 5000K 3000K 2000K 1500K 1000K 400nm 500nm 600nm 700nm Figuur 3 Kwaliteit van licht

8/22 1.4 Basisdefinities in de verlichting. 1.4.1 Lichtstroom. De lichtstroom is de totale hoeveelheid licht, door een lichtbron in het spectrum uitgestraald. Symbool = Φ Eenheid = lumen (lm) Lichtstraal Lumen Lichtstraal Figuur 4 Lichtstralen 1.4.2 Lichtsterkte. De lichtsterkte is de lichtstroom in een bepaalde richting per eenheid van ruimtehoek (rad). Symbool: I Eenheid = candela (cd) Lichtstraal Lichtstraal Rad. Lichtsterkte Figuur 5 Lichtsterkte Opmerking: 1 candela = 1lumen per steradiaal.

9/22 1.4.3 Verlichtingssterkte. De verlichtingssterkte is de verhouding van de lichtstroom tot de oppervlakte. Symbool = E Eenheid = Lux (lx). d= 1,00 m Lichtstraal Lichtstraal Lichtstroom in candela 1m2 Lichtsterkte in lux Figuur 6 Lichtsterkte Een oppervlakte van 1m2 die een gelijkmatig verdeelde lichtstroom van een candela ontvangt, heeft een verlichtingssterkte van 1 lux.= 1lm.m2. 1.4.4 Lichtsterkte tot afstand. In functie van de afstand verminderd de lichtsterkte. Bij verdubbeling van de afstand verminderd de lichtsterkte met het kwadraat. I Formule E = 2 d d= 1 m d= 1 m Lichtstraal Lichtstraal Lichtstroom in candela 1m2 Lichtsterkte in lux 4 m2 Figuur 7 Lichtsterkte tot afstand

10/22 1.4.5 Lichtrendement. Is de verhouding van de lichtstroom tot het opgenomen vermogen. Eenheid = lumen/watt (lm/w) Lichtstraal ~ 30 lumen Lichtstraal ~ 30 lumen 1 kaars Figuur 8 Lichtrendement Gloeilamp 3watt 10lm / watt

11/22 2 SOORTEN LICHTBRONNEN. 2.1 De gloeilamp. 2.1.1 Bouw: Een glazen ballon schermt de inwendige delen af van de buitenomgeving. Hij is daarbij altijd luchtledig gemaakt of gevuld met een inert gas.( niet of nauwelijks een reactie aangaand met andere stoffen). Het filament of gloeidraad is de feitelijke lichtbron. De lampvoet verzorgt de elektrische aansluiting van de gloeidraad. Glazen ballon Gloeidraad Steundraad & stroomgeleider Glazen draagbuis Lampvoet Middenkontakt Figuur 9 Gloeilamp. 2.1.2 Werking. De elektrische stroom zal de wolframgloeidraad laten opwarmen tot hij rood zelfs witgloeiend wordt waardoor hij licht zal uitstralen. De glazen ballon is vacuüm of gevuld met een inert gas om het doorbranden van de gloeidraad te beletten. Voor de gloeidraad is wolfram gekozen omdat het materiaal voldoet aan de gestelde eisen. Hoge smelttemperatuur. Voldoende stevigheid bij hoge gebruikstemperatuur. Specifieke elektrische weerstand, weerstand stijgt in functie van de temperatuur. Om de gloeidraad te kunnen monteren in de lamp ( lengte) wordt die opgedraaid tot een spiraal. Dit biedt het voordeel dat de gewenste temperatuur nog sneller zal bereikt worden en de lamp nog sneller haar maximale lichtsterkte bereikt en bij minder vermogen een grotere lichtopbrengst geeft. Om een gemiddelde levensduur van 1000 uur te bereiken wordt de kleurtemperatuur beperkt tot 2700 3000K. Bij deze kleurtemperatuur krijgt men een lichtrendement van 37 lm / watt. Dit betekent dat een gloeilamp 40% van de opgenomen energie omzet in licht en 60% in warmte.

12/22 Figuur 10 Enkel en dubbele spiraalgloeidraad. In een vacuüm ballon zal de wolframgloeidraad verdampen en neerslaan op de binnenzijde van de ballon zodat de uitgezonden lichtstroom verminderd. Om dit te voorkomen wordt de ballon gevuld met een inert gas zoals stikstof en argon en dit onder een druk van 0,75 bar. In de plaats van argon wordt er ook nog krypton gebruikt dit gas verhoogt de lichtopbrengst met 15%, maar maakt de lamp ook 50% duurder vandaar dat het enkel toegepast wordt voor speciale doeleinden. 2.1.3 Lampvoeten. 2.1.3.1 Edison type: lampvoet met schroefdraad, gebruikt voor algemene verlichting. E40 GES E27 ES E14 SES 45 27 25,5 14,3 27 39 Figuur 11 Lampvoeten type Edison

13/22 GES = Goliath Edison Screw cap ES = Edison Screw cap SES = Small Edison Screw cap 2.1.3.2 Bajonet lamphouder wordt gebruikt waar door trillingen de lamp los zou kunnen komen te zitten, Vb tram, trein. B22d/BC B22d-3 B15d/BC Standaard bajonet Bajonet met 3 punten Kleine bajonet 24 17,0 Figuur 12 Lampvoet type bajonet 2.1.4 Soorten gloeilampen. Figuur 13 Soortengloeilampen

14/22 1:standaardlamp 2: gladde kaarslamp 3: gedraaide kaarslamp 4: kogellamp 5: paddestoellamp 6: T-vorm lamp 7: globelamp 8: reflectorlamp E14 9: reflectorlamp E27 10: PAR reflectorlamp 11: buislamp 12: signaallamp 13: staaflamp met zijdelinkse contacte Door het verdampen van de wolframgloeidraad en het neerslaan op de glazen ballon zal de gloeidraad dunner worden tot hij breekt. De gemiddelde levensduur van een gloeilamp is daardoor beperkt tot 1000 h. 2.2 Halogeenlampen. 2.2.1 Bouw. In principe is een halogeenlamp van opbouw gelijk aan een gloeilamp, enkel de gasvulling is verschillend. Door het opwarmen van een gloeilamp gaat de wolfraamdraad verdampen en neerslaan op de glazen ballon, bij een halogeenlamp is er een edelgas( jodium of broom of beiden ) toegevoegd waardoor dit effect zal verminderen en de levensduur zal toenemen. Stroomcontact Keramische sokkel Kwartsbuis Wolfraamgloeidraad Molybdeen verbindingsstrip Figuur 14 Bouw van een halogeenlamp. 2.2.2 Werking. Evenals bij een gewone gloeilamp is de gloeidraad in wolfraam, om de nadelen van de gloeilamp, korte levensduur (1000h) reden verdampen van de wolfraamgloeidraad ( zwart worden van de ballon) tegen te gaan wordt er een edelgas ( jodium of broom ) toegevoegd zodat er een halogeencyclus ontstaat. Door de halogeenwerking zal de verdampte wolfraam opgenomen worden door de jodium of broom ( bij 250 C) en daardoor niet neerslaan op de glazen ballon. Door de warmtecirculatie komt het halogeen in de nabijheid van de gloeidraad (2000 C) en slaat de wolfraam terug neer op de gloeidraad. Daardoor verlengt de levensduur van de lamp (3000 h) en kan de glazenballon veel kleiner gemaakt worden.

15/22 Figuur 15 Halogeen cyclus. Als de lamp brandt ontstaat er een druk van 25 bar en meer Om aan de hoge temperatuur en de grote druk te kunnen weerstaan moet de ballon zo klein mogelijk zij en is hij vervaardigd uit kwartsglas. Belangrijk is ook dat de temperatuur van de glazen ballon over de ganse oppervlakte minstens 250 C bedraagt, dit om te vermijden dat de wolfram op de ballon neerslaat en zwart wordt. Staafvormige halogeenlampen moeten zo goed mogelijk horizontaal worden opgehangen om een zo goed mogelijke gas verdeling te krijgen over de ganse lengte van de lamp. Vingerafdrukken op de lamp doet het kwarts op die plaats inbranden zodat de lamp kan uiteenspatten door de inwendige druk.de lamp moet gereinigd worden met een vochtige doek gedrenkt in alcohol. Het lichtrendement ligt gevoelig hoger dan een gewone gloeilamp en bedraagt ~ 25 lm/w. 2.2.3 Soorten. De indeling kan men maken volgens de vorm, uitvoering en spanning. Figuur 16Soorten halogeenlampen. 2.2.3.1 Halogeenlampen voor zeer lage spanning. Werken op een spanning van 12V die meestal afkomstig is van een transformator en zijn te verkrijgen van 5 tot 50 watt. Onder de verschillende uitvoeringen vinden we de COOLBEAM reflector.de reflector is dichroisch en laat 60% van de warmte aan de achterzijde van de lamp door, terwijl 40% samen met het licht langs de voorzijde wordt uitgestraald. Deze uitvoering is speciaal ontworpen voor het verlichten van producten die geen warmte verdragen ( etalages) en moeten hun warmte kwijt kunnen aan de omgeving.

16/22 Gebruik deze lampen enkel in de daarvoor ontworpen armaturen.nooit gebruiken in inbouwarmaturen. 2.2.3.2 Halogeenlampen voor netspanning. Worden gebruikt voor algemene verlichting en kunnen zonder problemen de meeste gloeilampen vervangen. Deze lampen hebben meestal een ingebouwde zekering die bij een eventuele inwendige kortsluiting het uiteenspatten beletten. 2.2.4 Lampvoeten. Figuur 17 Lampvoeten voor 230V 2.2.5.Halogeenlampen met IRL. Figuur 18 Lampvoeten voor laagspanning 12V De jongste generatie halogeenlampen hebben een infrarood weerkaatsende coating op de glazen ballon. Door deze coating wordt 60% van de infrarood straling (warmte) terug gestuurd naar de gloeidraad daarbij stijgt de temperatuur van de

17/22 gloeidraad en is er minder elektrische energie nodig om meer zichtbare lichtstralen te krijgen. Figuur 19 IR reflectie. 2.2.6 Halogeen verlichting. De lichtbronnen voor 230V werken zonder transformator. De lage spanningslampen 12V, werken met transformatoren. Transformatoren voor halogeenverlichting onderscheidt men twee soorten. Magnetisch transformatoren ( klassieke ijzer koper transformator) deze zijn groot en zwaar. Het vermogen van deze transformator moet exact gelijk zijn aan het vermogen van de lampen. Dus nooit 2 x20w op een trafo van 50W. Elektronische transformator klein en licht van uitvoering. Het vermogen van de transformator wordt natuurlijk bepaald door het aangesloten vermogen. Bij gebruik van een ijzer koper transformator mag men niet vergeten de transformator te beveiligen en dit zowel primair als secundair, primair tegen kortsluiten ( magnetisch) secondair tegen overbelasting ( thermisch). De elektronische transformator is inwendig voorzien van de nodige beveiligingen (zie symbolen). NGVTS GVTS niet gesloten veiligheidstransfo gesloten veiligheidstransfo BTS beschermingstransfo SCHTS NKTS KOTS scheidingstransfo niet kortsluitvaste transfo kortsluitvaste transfo Figuur 20 Symbolen transfo s.

18/22 2.2.6.1 Dimmen van halogeenverlichting. Bij het dimmen van de halogeenlampen zal de temperatuur van de lamp in het algemeen lager zijn, daardoor zal de halogeencyclus stilvallen en de wolframverdamping terug neerslaan op de glazen ballon waardoor deze zal zwart worden. Dit effect kan men terug laten verdwijnen door de lamp een paar minuten op volle vermogen te laten branden de halogeenwerking zal er voor zorgen dat de neerslag terug verdwijnt. Dimmen van 230V halogeenlampen kan gebeuren met een conventionele dimmer, natuurlijk vermogen van dimmer en lamp moeten op elkaar afgestemd zijn. Bij het dimmen van laagspanning halogeenlampen moet men bij het kiezen van de dimmer rekening houden met het soort transformator die gebruikt is. Bij gebruik van een draadgewikkelde transformator moet men gebruik maken van een dimmer met fase- aansnijding (inductieve dimmer). U+ U I 0 T U- Figuur 21 Dimmen koper ijzer transformator Bij gebruik van een elektronische transformator maakt men gebruik van een dimmer met fase afsnijding (capacitieve dimmer). U U+ I 0 T U- Figuur 22 Dimmen elektronische transformator. 2.2.7 Elektrische leidingen voor halogeenverlichting. Aangesloten op de netspanning is het AREI van toepassing. Voor halogeen op laagspanning 12V moet men de sectie van de geleiders bewaken. Doordat de spanning laag is zal de stroom snel groot zijn Vb 100W bij

19/22 230V geeft een stroom van 0,43A., Bij 12V en 100W is de stroom 8,33A 2.2.7.1 Berekenen van de draadsectie. Bij een lage spanning en een relatief groot vermogen zal automatisch ook de stroomsterkte groot zijn. Dat betekent dat de spanningsval over de koperleiding ook groot zal zijn over een korte afstand. De constructeurs van de halogeenlampen schrijven een spanningsval van max. 6,6% voor om een goede werking te verzekeren. Dit betekent dat we in de praktijk de tabel uit het AREI nominale stroomsterkte in functie van de beveiliging niet kunnen gebruiken, maar dat we de draadsectie zelf zullen moeten bepalen. Rekenvoorbeeld: Een 100W 12V halogeen verlichting moet aangesloten worden op 10m afstand van de transformator. Welke draadsectie moet er gebruikt worden om de verlichting nog een spanning van 11,2V te krijgen? 11,2V = 12V 6,6%. Tekenen we eerst het principeschema van de installatie: U1= 0,4V U2=11,2V U3=0,4V R1=? R2=? R3=? I=? U= 12V Met de beschikbare gegevens Kunnen we de weerstand van de verlichting uitrekenen. 100W aangesloten op 12V betekent dat er een stroomsterkte zal P 100 vloeien van I = = = 8,33A U 12 U 12 De weerstand van de verlichting: R 2 = = = 1, 44Ω I 8,33 U 2 11,2 De stroom door de installatie : I = = = 7, 77A R2 1,44 U1 0,8 De weerstand R 1 + R2 = = = 0, 103Ω I 7,77 ϕ. l De sectie kunnen we berekenen uit de formule: R = S R = weerstand. ϕ = Rho= soortelijke weerstand koper L = lengte. l 0,0175.20 S = ϕ = = 3,4mm R 0,103 2

20/22 De lengte van de installatie is 10m, de lengte van de koperdraad is bijgevolg 10 x 2 = 20m De sectie 3,4mm 2 is geen handelsmaat de dichts bijzijnde handelsmaat is 4mm 2. Bijgevolg zullen we de installatie tussen transformator en lichtbron moeten uitvoeren met 4mm 2. Opgave: Bereken de te gebruiken sectie voor een laagspanning halogeenverlichting van 200W 12V De afstand tussen transformator en lichtbronnen bedraagt 6m. Toegelaten spanningsval 5%. Indien de spanningsval tot 5% beperkt wordt kan men de volgende formule toepassen. P.l S = 200 S = sectie in mm 2 P = vermogen in watt l = afstand trafo - lamp in m. VB.Lampenvermogen 200W;afstand 6m. Draadsectie 200x6 S = = 6mm 200 Kabellengte in (m) bij spanningsval 3% 2,5 5 7,5 10 15 Vermogen (W) Draadsectie van de installatie mm 2 20W 0,75 0,75 1,5 1,5 2,5 35W 0,75 1,5 2,5 4 6 50W 1,5 2,5 4 6 10 65W 1,5 4 6 6 10 100W 2,5 4 6 10 16 2.2.8 Toepassingen. Zie cursus residentieel installateur inbouw in holle wanden. 2

21/22 2.3

22/22 3 COLOFON Sectorverantwoordelijke: Johan Veys Cursusverantwoordelijke: Frans Verschueren Didactiek: Lay-out: Medewerkers: Albert Eliano Albert Eliano, Hein De Maegt Versie: 19-9-2007 Nummer dotatielijst: 22472