OliNo

Duurzame Energie

Achtergronden meetgegevens lampmeetrapport

Geplaatst door Marcel van der Steen in Uitleg
Tags:
Geef een reactie

teaser_expl_lampmeasrepDit artikel geeft de achtergrond en de uitleg van vele meetgegevens die bij de lampen worden gepubliceerd. Dit houdt het lampmeetartikel kort en overzichtelijk, terwijl de lezer bij vragen in dit artikel meer uitleg kan vinden.

Verzameltabel

summary__table

De verzameltabel van meetgegevens van de gemeten lamp

Kolom met “m.”: zijn de afstanden van het referentievlak van de photometer tot het fotometrische centrum van de lamp: 0,25 m tot en met 5 m.

Kolommen met ø 50 %: hierin worden bij benadering de diameters van de lichtvlek berekend, op een plat vlak voor de afstanden genoemd in de kolom met “m.”. De randen van de lichtvlek zijn daar waar de waarde van de helderheid (intensiteit) 50 % is van de helderheid (intensiteit) recht onder de lamp. De enkele gegevens “Half-peak diam. C0-180″ geeft de formule. Zie ook de noot.

C0-C180 en C90-C270 zijn doorsnijdingsvlakken door de lamp, waarbij C90-C270 loodrecht staat op C0-C180. Voor een TL buis is het C0-C180 vlak gelegen in de lengterichting van de buis. Voor een straatlamp ligt het C0-C180 vlak gelijk aan de wegrichting (dus vaak loodrecht op de lengterichting van de lamp zelf).

De kolom met de gele driehoek bevat de stralingshoekwaardes van de lamp voor de genoemde vlakken.

E [lux] bevat de verlichtingssterktewaardes recht onder de lamp, op genoemde afstanden. Let op, deze waardes zijn berekend. “Illuminance” geeft de formule. Zie ook de noot.

Luminaire efficacy is de efficiëntie van de gehele lamp. Dus de hoeveelheid lumen per Watt waarbij de verliezen in de voeding, optiek, reflectoren, omkasting, efficiëntieverlies door opwarming etc meegenomen worden.

Total output is het totaal aantal lumen dat de lamp afgeeft.

: De meting is gedaan in het verre veld (ver genoeg van de lamp af zodanig dat deze gezien kan worden als een puntbron, dit betekent minimaal 5x de grootste afmeting van het gebied waar licht uitkomt (=lichtruimte)). Deze gegevens zijn omgerekend naar resultaten op de in deze tabel staande afstanden van 0.25 m – 5 m.

Wanneer de afstand tot de lichtbron kleiner wordt dan 5x de maximale lengte dan is de lichtbron niet meer als puntbron te zien maar zit men in het nabije veld. Daar zullen de waardes lager uitvallen.

Met de Eulumdat file en met een berekenprogramma is wel goed te berekenen wat de verlichtingssterkte is in het dichtbije veld van de buis.

Stralingshoek

In alle OliNo-metingen waarbij de BigMama is gebruikt, is de stralingshoek als volgt geïmplementeerd:

- tweemaal die hoek waarbij de intensiteit tot 50 % is gezakt t.o.v. het niveau recht onder de lamp

Als voorbeeld neem het volgende lichtdiagram.

vdbprod_lsgu10-4w_light_diagram

In de OliNo berekening wordt die hoek als stralingshoek afgegeven waarbij de intensiteit I_v gezakt is tot 50 % van de waarde bij 0°; dit is af te lezen als ongeveer 30 graden.

Deze stralingshoek is ook goed te bepalen voor andere stralingsdiagrammen, neem het voorbeeld van een rondomstraler.

lioris_frosted_ledbulb_e27_light_diagram

Hierbij is de stralingshoek iets meer dan 210 graden. De stralingshoek zoals hierbij weergegeven geeft dus aan in hoeverre de bundel gefocusseerd is of juist romdomstralend.

Een schijnbaar andere definitie, zoals die op het internet tegengekomen wordt, is de volgende:

- de hoek tussen twee richtingen tegenover elkaar waarbij de intensiteit is gezakt tot 50 % van de maximale waarde, echter waarbij de intensiteiten worden gemeten op een vlak loodrecht gelegen onder de lamp (op de as 0 graden)

Een plaatje wat hierbij hoort is het volgende:

Plaatje van stralingshoek van bijvoorbeeld een led

Men wijst erop te meten in een plat vlak, echter men heeft het over intensiteiten. En die veranderen niet bij verandering van de afstand tot de lamp. Dus de toevoeging om te meten op een plat vlak onder de lamp is geen zinnige toevoeging.

Dit laatste gegeven plaatje zou suggereren dat er iets gezegd wordt over de grootte van de lichtvlek op de muur. Maar dan zou er gemeten moeten worden in verlichtingssterktes (E). Deze veranderen namelijk wel met de afstand tot de lamp. Echter bij rondomstralers zou men dan op een maximale stralingshoek uitkomen die gedicteerd wordt door de afstand tot de lamp en niets meer zegt over het werkelijke stralingsprofiel.

Licht diagram

Eulumdat slaat op een fotometrisch bestand dat dus een hele hoop fotometrische gegevens bevat van een lamp + armatuur. Met fotometrisch in het geval van Eulumdat, wordt bedoeld:

1) totaal aantal lumen

2) verdeling van het licht over de ruimte (stralingsdiagram)

3) CRI waarde

4) kleurtemperatuur

5) opgenomen vermogen

6) afmetingen lichtgevende deel van de lamp

7) in welke kantelhoeken en draaihoeken gemeten is, etc etc.

Met het programma Qlumedit kan een Eulumdat bestand worden bekeken en een aantal parameters kan ook worden aangepast. Er wordt een lichtdiagram gegeven waarin het C0-C180 en C90-C270 vlak staan. De norm EN 13032-1:2004 zegt daar het volgende over.

c-planes

De vlakken C0-C180 en C90-C270 tov de lamp in meting

De lamp is de rechthoekige staaf in het midden.

De eerste as (of polar-as) loopt door het fotometrische centrum van de lamp en loodrecht op het vlak waaruit het meeste licht komt (de gele pijl in de tekening).

De derde as is, voor lineaire lampen (dus die een lengterichting hebben zoals TLs), in de lengterichting van de lamp. Dus overeenkomstig het C90-C270 vlak. Deze lampen geven normaliter in het vlak loodrecht op het C90-C270 vlak het meeste licht. Het C0 vlak moet normaliter dat vlak zijn waar het meeste licht inzit, en dat is dan hier ook het geval. In geval van symmetrie voor de lineaire lampen, geldt dan dat het C0-C180 vlak het vlak is dat de meeste licht bevat.

Voor (A) lampen + armaturen met de lamp-as dezelfde als de eerste as, (B) armaturen met meerdere lampen en (C) lampen zonder lamp-assen, geldt dat

1) C0 dat vlak is waar het meeste licht van de lamp is.

2) C0-C180 vlak is dat vlak waar de meeste symmetrie is.

Dit is een richtlijn. In ieder geval moet de lampfabrikant ervoor zorgen dat aangegeven wordt waar de positionering is van de vlakken. En dan kan er ook van worden afgeweken.

Noot voor wegverlichting. Daar geldt dat het C0-C180 vlak vaak overeenkomstig de weg wordt gekozen.

Nu een voorbeeld van een lichtdiagram zoals Qlumedit dat geeft wanneer het een correcte Eulumdat ingelezen heeft.

lle_smd_4000k_1200_double_no_armature_light_diagram

Het lichtdiagram voor de C0-C180 en C90-C270 vlakken

De eenheid is in Cd/klm (klm = kilo lumen). Dit maakt vergelijken mogelijk. Stel een 120 cm lange led-TL buis heeft in de richting van 0 graden een waarde van 100 Cd/klm. Dat wil dan zeggen dat deze buis een bepaalde helderheid zou afgeven in de 0 graden richting, zijnde 100 Cd, wanneer van deze buis er net zoveel zouden worden geplaatst dat het totaal aan lichtstroom 1000 lumen zou zijn.

Wordt nu de 150 cm variant genomen, dan heeft deze wellicht 1.5/1.2x meer helderheid (Cd) in de dezelfde richting, en geeft tegelijkertijd een lichtstroom die ook 1.5/1.2 x groter is. Per saldo blijft de waarde Cd/klm dan gelijk; er zijn minder buizen nodig om aan de 1000 lumen te komen, en dan zal de helderheid in deze zelfde richting van 0 graden nog steeds 100 Cd zijn.

Een andere led-TL buis heeft bijvoorbeeld 200 Cd/klm in de 0 graden richting. Stel er worden er hiervan net zoveel geplaatst tot de totale lichtstroom 1000 lumen zou zijn, dan geeft deze lamp een tweemaal zo hoge helderheid.

Op deze manier zijn de lampen met elkaar te vergelijken.

Verder om uit deze grafiek en zijn waardes de helderheid in Cd te krijgen in een bepaalde richting, vermenigvuldig de gevonden waarde uit de grafiek (is nl Cd / 1000 lm) met het aantal lumen van de lamp en deel door 1000. Dus als de lamp 200 lm afgeeft in totaal, dan kan men de helderheid in Cd vinden door de gevonden waardes in deze grafiek te vermenigvuldigen met de factor 200/1000.

Fotometrisch centrum

De bepaling van de plaats van het photometrisch centrum is een kweste van de juiste afspraken. Een paar vuistregeltjes helpen hierbij.

1) wanneer een lamphouder een reflector heeft, dan gelt dat het photometrisch centrum ligt ter hoogte van de opening van de reflector, en in het midden van deze reflector

lamp_with_reflector

Lamp met reflector en de rode punt het fotometrisch centrum

2) wanneer de lamphouder matte of prismatische wanden heeft, met de lamp ergens binnen deze omhulling, dan is het fotometrisch centrum gelegen in het middelpunt van het volume wat de prismatische wanden maken

lamp_with_frosted_sides1

Lamphouder met matte kanten

3) wanneer de lamphouder en lamp helder zijn, en het lichtgevende oppervlak is zichtbaar (als bijvoorbeeld gloeidraad/spiraal) of als bijvoorbeeld de buis van een spaarlamp, dan geldt het geometrische middel van de lichtgevende ruimte

cfl distributed_lights

Links een spaarlamp, en rechts een lamp met verdeelde lichtpunten

PAR

Wanneer het licht van een lamp gebruikt zou worden voor het laten groeien van planten, dan dient de PAR-gebied bepaald te worden. PAR staat voor Photosynthetic Active Radiation en is die straling die actief meedoet aan fotosynthese en wordt uitgedrukt in μMol/s/m2.

Fotosynthese vormt de essentie voor de groei en bloei voor planten, waarbij het blauwe deel van het lichtspectrum zorgt voor de groei en het rode deel verantwoordelijk is voor de knopzetting en bloei van de plant. Voor fotosynthese wordt gekeken naar aantallen fotonen wat belangrijker is dan het vermogen van het licht.
Het vermogensspectrum (vermogen per golflengte) van het licht van de lamp wordt dus eerst omgerekend naar het aantal fotonen (aantallen lichtdeeltjes per golflengte) waarna deze aantallen fotonen per golflengte nog gewogen worden tegen de gevoeligheid van de gemiddelde plant ervoor (volgens DIN-norm 5031-10:2000). Het volgende plaatje laat een voorbeeldresultaat zien.

cde_mr16_10w30degnw_par_spectra_at_1m_distance

Het fotonenspectrum, dan de gevoeligheidscurve, resulterend in een PAR-spectrum

De zwarte curve geeft het vermogensspectrum aan van de lamp, in aantallen fotonen per golflengte. In rood de curve die de gemiddelde gevoeligheid geeft van de gemiddelde plant (volgens DIN norm 5031-10:2000) voor de verschillende golflengtes.

Verkrijging van de PAR waarde: de groene lijn geeft die het aantal fotonen per golflengte van het licht van de lamp (per m²), en resulteert uit de vermenigvuldiging van het vermogensspectrum (in fotonen per seconde per m² per golflengte) en de gemiddelde gevoeligheid (dimensieloos). Deze aantallen fotonen over het interessante golflengtegebied gesommeerd, levert een PAR getal dat voor het licht van deze lamp uitkomt op 2.4 μMol/s/m². Deze waarde geldt op 1 m afstand van de lamp en tevens geldt deze waarde voor ruwweg het gebied (op 1 m afstand) binnen de stalingshoek.

Het is overigens niet zo dat alle fotonen opgenomen worden; dit hangt verder af o.a. van de omgevingstemperatuur en de aanwezigheid van voedsel (zouten, water) voor de plant.

Verkrijging van het (PAR-)fotonrendement: deze waarde is uitgedrukt in [μMol/s/We] en geeft aan de totale fotonstroom per seconde [μMol/s], gedeeld door het opgenomen vermogen [W]. Om de totale fotonstroom per seconde te krijgen wordt als volgt gerekend:

- Berekend is al de PAR-waarde in [μMol/s/m²],

- Aanwezig is het verband tussen Ev [lx] op 1 m afstand (zijnde Iv [Cd]) en de totale hoeveelheid fluxstroom Φv [lm], zijnde  Φv/Ev@1m,

- Bekend is het opgenomen vermogen.

Nu wordt de totale fotonstroom in [μMol/s]:

en het PAR-fotonrendement in [μMol/s/We]:

PAR efficiëntie: als gekeken wordt naar het gedeelte van het spectrum van het licht van de lamp, dat bruikbaar is voor fotosynthese, dan komt dat neer op 67 % (geldig voor het golflengtegebied van 400-700 nm). Dit zou men kunnen zien als een PAR efficientie van het licht van deze lamp.

Noot: bij dit percentage zou men moeten nagaan of alle golflengten in voldoende mate voorkomen en dat niet bv alleen het blauwe licht aanwezig is, wanneer men deze lamp juist voor bloemvorming wil inzetten, waar met name de rode golflengten van belang zijn.

S/P-ratio

Het menselijk oog heeft staafjes en kegeltjes. De staafjes werken vooral bij lage verlichtingssterktes (schemer, nacht), en de kegeltjes bij hoge(re) verlichtingssterktes (overdag). Daar het oog in beide situaties (hoofdzakelijk) gebruik maakt van andere sensoren, is er daarmee ook een andere gevoeligheid.

De overdaggevoeligheid wordt Photopische gevoeligheid genoemd, vooral gebruik makende van kegeltjes. De kegeltjes zijn het meest gevoelig voor licht van 555 nm.

De nachtgevoeligheid wordt Scotopische gevoeligheid genoemd, vooral gebruik makende van staafjes. De staafjes zijn het meest gevoelig voor licht van 507 nm en dan zijn ze daarbij 2.7 x gevoeliger dan de kegeltjes.
De S/P ratio geeft aan, voor het licht van deze lamp, in hoeverre de efficiëntie van deze lamp hoger is voor nachtgevoeligheid dan dat deze is voor daggevoeligheid.

Het licht van deze voorbeeld-lamp heeft een dusdanig spectrum dat de S/P ratio 2.2 is. Dus zou deze lamp gebruikt worden in een omgeving waarbij een gemiddeld lage verlichtingssterkte aanwezig is, dan is de berekende efficiëntie voor nacht (maximaal) deze factor hoger dan de berekende (overdag) efficiëntie.

s_and_p_spectra_at_1m_distance
Het vermogensspectrum, de gevoeligheidscurves en de resulterende nacht – en dagspectra (laatste op 1 m afstand).

De oppervlakte onder het photopisch spectrum is veel kleiner (rode curve) dan voor het scotopisch spectrum (zwarte curve), gevolg is een hoge S/P ratio van 2.2.

Zie voor meer informatie het uitlegartikel over S/P ratio op de OliNo site.

Dimbaarheid

Wanneer de lamp dimbaar is, dan wordt dit meegemeten. Er zijn een paar soorten dimmers die ieder een eigen toepassingsgebied hebben.

De dimmers met fase-aansnijding, oftewel de L, en R type dimmers. Dit zijn dimmers die de fase van de spanning aansnijden. Dat wil zeggen dat wanneer de spanning door het nulpunt komt en wil gaan toenemen in amplitude, dat het eerste gebied deze spanning wordt geblokkeerd en dat op een gegeven moment de spanning wel wordt doorgelaten. Er komt dan ineens een spanning op de lamp waardoor deze kan gaan branden. Dit gaat zo door tot wanneer de spanning weer door nul gaat en dan begint de spercyclus opnieuw.

forward_phase_cut_dimming_voltage

Fase aansnijdig van het netvoltage

Meer dimmen betekent dat het snijpunt meer naar rechts gaat (dus er zal minder spanning zijn), en minder dimmen betekent dat het snijpunt naar links gaat. In het algemeen geldt dat wanneer een dimmer helemaal uit staat (dus het snijpunt maximaal naar links) dat er dan toch nog aangesneden wordt en dus dat er toch wat verlies is aan spanning; een lamp zonder dimmer zal dan wat helderder branden dan een lamp met dimmer waarbij de dimmer geheel teruggedraaid is.

De dimmers met fase-aansnijding werken goed op belastingen die goed tegen een plotselinge spanning kunnen wanneer ze die over zich heen krijgen. Dat zijn alle resistieve belastingen (zoals lampen met gloeidraad) en alle inductieve belastingen (met spoelwerking) zoals motoren, transformatoren en dergelijke. Wanneer op een spoel plotsklaps een spanning wordt gezet, zal er een stroom gaan lopen die beheerst van 0 toeneemt.

Op belastingen die capacitief zijn werkt een fase-aansnijding niet. Want een plotsklapse spanning over een condensator of elco zorgt voor grote piekstromen, en dat is ongunstig.

De dimmers met fase-afsnijding, oftewel de C, en R type dimmers. Dit zijn dimmers die de fase van de spanning afsnijden. Dat wil zeggen dat wanneer de spanning vanaf het nulpunt gaat toenemen in waarde, dan kan dat. Echter op een bepaald moment wordt de spanning plots op nul gebracht. Dit todat de spanning normaliter weer tot nul zou zijn teruggekomen. Vanaf dat punt mag de spanning weer toenemen tot een bepaalde tijdsduur nadat het door het nulpunt kwam, en wordt dan weer afgeschakeld, tot de volgende nulpuntspassering.

reverse_phase_cut_dimming_voltage

Fase afsnijding van het netvoltage

Meer dimmen betekent dat het snijpunt meer naar links gaat (dus er zal minder spanning zijn), en minder dimmen betekent dat het snijpunt naar rechts gaat. In het algemeen geldt dat wanneer een dimmer helemaal uit staat (dus het snijpunt maximaal naar rechts) dat er dan toch nog afgesneden wordt en dus dat er toch wat verlies is aan spanning; een lamp zonder dimmer zal dan wat helderder branden dan een lamp met dimmer waarbij de dimmer geheel teruggedraaid is.

De dimmers met fase-afsnijding werken goed op belastingen die goed tegen een plotselinge afschakelende spanning kunnen terwijl ze van te voren wel een spanning over zich heen hadden. Dat zijn alle resistieve belastingen (zoals lampen met gloeidraad) en alle capacitieve belastingen (met condensator) zoals elektronische transformatoren (dimmers van dit type heten vaan “tronic”). Wanneer bij een geladen condensator plotsklaps de spanning wordt weggehaald, dan zal deze op een beheerste manier leeglopen.

Op belastingen die inductief zijn werkt een fase-afsnijding niet. Want een plotsklaps wegvallen van de aanstuurspanning over een spoel (met andere woorden, het blokkeren van de stroom daar de spanning wordt afgeschakeld) gaat niet goed: er loopt een stroom door de spoel en de spoel zal proberen deze door te laten lopen, en genereert piekspanningen die andere apparatuur kunnen vernielen.

De dimmer in het OliNo lampmeettool is een dimmer die beide typen aansnijding aankan, en dat automatisch bepaalt (de Elimpo DIM M1X10). Deze wordt aangestuurd met een analoge stuurspanning van 0 – 10 V en in 50 stappen wordt zo de lamp gedimd van niet (of minimaal) naar maximaal. Terwijl de lamp gedimd wordt, worden tevens interessante lampparameters gemeten en bepaald.

Dimmer op 100 % en de verlichtingssterkte

Wanneer een dimmer op 100 % staat (niet dimmen) dan is er toch vaak een gedeelte van de fase aangesneden (of afgesneden). Dit zorgt dan voor een vermindering van de maximale lichtsterkte, vergeleken met de situatie zonder dimmer.

Een meting met een ledlamp zonder dimmer (stel even referentie 100), en met de Elimpo dimmer op geem dimmen gezet, leverde een terugval van de verlichtingssterkte op van 5 % (resulterende waarde was 95). Wanneer dimmen met de Elimpo mogelijk is, dan zal zoveel mogelijk de terugval in verlichtingssterkte (gemeten recht onder de lamp) gegeven worden. Dit zal een percentage zijn dat als volgt wordt berekend:

Dimmer op 100 % en de powerfactor

Zoals eerder geschreven, een dimmer op aansnijding kapt ook al iets af van de spanning wanneer deze op 100 % staat (geen dimmen). In dat geval heeft het invloed op de spanning en stroom die resulteren. Dit kan dan ook weer zijn effect hebben op de powerfactor.

Er wordt verderop in dit artikel uitgelegd hoe een powerfactor gemeten en berekend wordt. Deze powerfactor zal dus anders zijn bij gebruik van een dimmer, en wordt ook gegeven als waarde wanneer de dimmer gebruikt wordt.

De interpretatie van de grafiek

gamma_40w_incandescent_to_more_intensity

Dimmeetresultaat van een dimbare lamp

Het resultaat laat op de x-as de mate van lichtdoorlaat zien. Dus van 0 % (maximaal dimmen) tot 100 % (geen dimmen) is wat op de x-as staat. Het is te interpreteren als de mechanische positie van een draaiknop op een fysieke dimmer. Linksom gaat de lamp uit, en compleet linksom staat de dimmer in de hier bedoelde 0 % stand. Rechtsom gaat de lamp feller branden, en geheel rechtsom betekent dat de dimmer minimaal staat te dimmen. En in de grafiek is hier 100 % mee bedoeld.

De y-as laat verhoudingsgetallen zien voor de vier interessante lampparameters. Ze beginnen op 100 % bij geen dimmen (dus op de x-as bij 100 %). Bi meer dimmen (dus gaande naar lnks op de x-as) moet de verlichtingssterkte in ieder geval afnemen (dus minder licht, en dat is wat dimmen is). Dus de zwarte lijn moet naar links gaande afnemen.

De rode lijn; het opgenomen vermogen, zou ook moeten afnemen, daar er minder licht gevraagd wordt en dus ook minder vermogen gevraagd zou moeten worden. Voor ledlampen is dit vaak zo, dat het opgenomen vermogen P net zo snel afneemt als de verlichtingssterkte Ev. Echter voor dit gegeven voorbeeld is dat niet het geval: het vermogen P blijft relatief hoog terwijl de verlichtingssterkte Ev al flink meer afneemt. Dit is het geval bij gloeilampen, die bij dimmen minder efficiënt worden.

De efficiëntie is gegeven met de blauwe kleur. Deze neemt in dit geval af. De efficiëntie wordt berekend door Ev te delen door P. Daar Ev sneller afneemt dan P neemt de efficiëntie dus ook af.

Dan de kleurtemperatuur CCT. Deze loopt hierbij terug, wanneer meer gedimd wordt. Dat is te verwachten bij gloeilampen, daar deze minder warm worden als gevolg van het dimmen en daardoor warmwitter licht afgeven (van lagere kleurtemperatuur).

Uitbreiding per dec 2009: de powerfactor wordt gegeven voor de gemeten dimstanden. Een voorbeeld van een grafiek is dan de volgende.

dimminghalogendimmer_to_less_intensity

Lampparameters afhankelijk van de dimstand.

De powerfactor staat op de rechter-as aangegeven in waarde. In dit voorbeeld neemt de powerfactor af bij meer dimmen. De spannings- en stroomvorm veranderen als gevolg van het met aansnijding dimmen van de lamp.

Nog een uitgewerkt voorbeeld van dimmen op een dimbare lamp, met een L,R type dimmer.

lmp019_to_less_intensity

Lampparameterwaardes afhankelijk van de dimstand.

De powerfactor neemt af en daarna weer toe. Dus er is niet met zekerheid van te voren te stellen dat de powerfactor alleen maar afneemt agv dimmen.

In dit geval zijn ook de opgenomen stromen gemeten (evenals de netspanning). Bij bijvoorbeeld dimmen 70 % wordt bedoeld: dimmer is in gebruik, stand 70 % (dus dichtbij de maximale verlichtingssterkte, slechts een beetje dimmen).

lmp019_u_i_waveforms_no_dimmerlmp019_u_i_waveforms_100lmp019_u_i_waveforms_090lmp019_u_i_waveforms_080

Volgorde is: geen dimmer, dimmer 100%, dimmer 90%, dimmer 80%

lmp019_u_i_waveforms_070lmp019_u_i_waveforms_060lmp019_u_i_waveforms_050lmp019_u_i_waveforms_040

Volgorde is: dimmer 70%, dimmer 60%, dimmer 50%, dimmer 40 %

lmp019_u_i_waveforms_030lmp019_u_i_waveforms_020lmp019_u_i_waveforms_010lmp019_u_i_waveforms_100_ii

Volgorde is: dimmer 30%, dimmer 20%, dimmer 10%, dimmer terug naar 100 %

Bij het inbrengen van de dimmer, en deze niet te laten functioneren (100 %), blijkt dat er piekstromen meetbaar zijn. De powerfactor valt omlaag. Echter bij meer en meer dimmen gaan uiteindelijk de piekstromen weg en bljkt de powerfactor weer toe te nemen.

Bij het terugzetten van de dimstand van 10 % naar 100 %, blijkt de opgenomen stroom op dat moment niet de pieken te vertonen, dus heeft daarmee een betere powerfactor dan de eerste meting met dimmer op 100 %.

Er is niet direct iets algemeens te zeggen wat er gebeurt met de stromen en powerfactor bij het dimmen.

Powerfactor

De powerfactor (zie de OliNo site voor de uitleg ervan) zoals door OliNo bepaald wordt, is door middel van snel samplen van de spanning over en de stroom door de lamp. Dat gebeurt met 10.000 samples per seconde per kanaal (dus 10 kS/s voor de spanning en 10 kS/s voor de stroom). Twee seconden wordt zo gemeten, dus er zijn in totaal 20.000 samples. De berekening om te komen tot het opgenomen vermogen P is als volgt:

En de berekening om te komen tot het schijnbare vermogen is:

Uiteindelijk volgt de powerfactor:

Deze berekening gaat dus uit van alle 20.000 samples. Ter validatie is gemeten aan een lamp met vele stroompieken. Hierbij is een PF uitgerekend en toen is het aantal samples per seconde teruggedraaid. Tot 3000 S/s bleef de berekende PF constant en stabiel op 2 cijfers na de komma. Vandaar dat 10.000 S/s voldoende is om nauwkeurig genoeg de stroomvorm met allerlei pieken vast te leggen en daarna nauwkeurig de PF te berekenen. Op deze manier kan een PF bepaald worden voor allerlei spanningen, ook op 12 V AC bijvoorbeeld.

De stroom- en spanningsvorm worden in een grafiek weergegeven, zoals in dit gegeven voorbeeld.

ledfuture_led_spot_u_i_waveforms

De spannings- en stroomcurve van de spanning over en de stroom door de lamp

In twee seconden samplen worden bij 50 Hz zo 100 periodes binnengehaald. De twee periodes die de grafiek laat zien zijn het gemiddelde van 50 setjes van twee periodes.

In dit voorbeeld laat de opgenomen stroom veel pieken zien. Aangezien met 10.000 samples per seconde is gemeten, zijn er per periode 10.000/50 = 200 samples beschikbaar om de stroomcurve te tekenen. Het is duidelijk te zien aan dit voorbeeld dat snelle wisselingen in stroomopname goed gemeten worden; alle pieken zijn zichtbaar. Dit resulteert dan ook in het nauwkeurig bepalen van de powerfactor.

15 Reacties to “Achtergronden meetgegevens lampmeetrapport”

  1. Paul Oosterlaak Says:

    Bedankt voor deze snelle en zeer nuttige aanpassing. Zo blijven de artikels kort en bondig en kunnen bezoekers die achtergrondinformatie willen hebben dit toch met een enkele muisklik terugvinden.

  2. LampenNerd Says:

    In de bovenste afbeelding staat “totale output (lumens)” De luminous flux wordt in lumen uitgedruk. Lumen is zowel enkelvoud als meervoud. vergelijk het met Watt. Men spreekl van 1 Watt en 10 Watt niet van 10 Watts. LumenS is dan ook niet correct

  3. Olaf Says:

    Over dimmen:

    Stel: direct in een bepaalde LED kijken is schadelijk voor de ogen. Stel dat deze LED gedimd wordt door pulse width modulation. Voor het oog brandt wordt de lichtbron dan minder fel, en dus ook aangenamer om in te kijken. Echter: in principe brandt deze LED even fel als voorheen, maar dan knipperend in een zeer hoge frequentie. Toch?

    Zou het dan kunnen dat het nog steeds schadelijk is om direct in de LED te kijken, terwijl het licht gedimd is en onschadelijk lijkt?

    Enige info over schadelijkheid van LEDs vond ik hier. Ik heb echter nog niet een antwoord op deze vraag gevonden.
    http://www.em.avnet.com/ctf_shared/sta/df2df2usa/LightSpeed-Eskow-0607.pdf

    Kan iemand me helpen bij dit onderwerp?

    Bij voorbaat dank.

    Groet,

    Olaf

  4. Marcel van der Steen Says:

    Beste Olaf,
    De info waarnaar je verwijst legt vele schademechanismes uit; schade aan het netvlies (fototermisch en fotochemisch) en schade aan de lens. Ik heb enigszins wat gelezen over fotochemische schade, en daar kan ik iets over zeggen, de andere aspecten niet.
    Fotochemische schade is schade agv een hoge dosis blauw licht dat over een langere tijd op het oog komt en door de hoge energie dan leidt tot chemische reacties in het netvlies wat daarmee mogelijk blijvende schade oploopt. Ik zeg erbij langere tijd, die loopt van 0,25 seconde tot 8 uur (zie hiervoor de norm IEC62471:2002). Nu is 0,25 seconde wel kort, alleen nog steeds erg lang t.o.v. de tijden van een cyclus waar een dimmer mee werkt (ik ga ervan uit minimaal enkele 100-en Hertzen, dus een periodetijd van minder dan 0,01 s).
    Fotothermische schade wordt ook in de genoemde norm behandeld, en richt zich op schade aan het netvlies en schade aan de lens. Voor deze laatste is een bepaling in twee formules opgegeven; eentje voor belichtingstijd < 1000 sec en eentje voor > 1000 sec. Mij lijkt dat een variatie over < 10 ms hier geen effect heeft. Echter fotothermische schade aan het netvlies, daar geeft de norm berekeningen en limietwaardes voor belichtingstijden van 0,00001 s (10 microseconde) tot 10 s. Dus wanneer er variaties zijn in lichtniveau, die zich afspelen binnen een periode van 10 ms, dan moet je wel degelijk rekening houden met de hoogte van de lichtpuls binnen deze tijdsduur. Dit echter zal dan alleen van toepassing zijn bij het heel sterk dimmen van een heel lichtsterke lichtbron.

  5. stef Says:

    Beste Marcel,

    Bij bovenstaande uitleg kom ik niks tegen over hogere harmonischen. Wel worden deze in de meetresulaten weergegeven. Wat zijn de normen hiervoor zodat men er een beeld van kan krijgen?

    MVG,
    Stef

  6. Kasper Says:

    Wat is nu in layman’s terms de conclusie wat betreft dimmen en het vervangen van gloeilampen door LEDlampen?
    Zijn met een standaard gloeilampdimmer van de gamma dimbare 230V LEDlampen even goed te dimmen als gewone gloeilampen?
    Bijvoorbeeld, als ik nu een dimmer met 1 of 2 60 watt gloeilampen er aan heb, kan ik dan ongeveer dezelfde minimale en maximale lichtwaardes halen met een 1 of 2 LEDlampen?

  7. mvdsteen Says:

    Kasper,

    Het is niet eenvoudig te stellen of een dimmer zal werken of niet. De normale dimmers bij de Gamma zullen ofwel fase-aansnijding zijn, ofwel fase-afsnijding. Echter je hebt er die werken vanaf 20 VA belasting en die vanaf 60 VA werken. Dus een led van 3 VA is altijd te weinig, en het hangt van de dimmer af of deze goed wil dimmen of niet met een kleine belasting. De dimmer door OliNo gebruikt, de Elimpo, heeft beide principes van aan- en afsnijding en zou moeten werken vanaf 20 VA. Het lukt niet altijd om de lampen goed te dimmen. Leditlight heeft een dimmer die wel van lage vermogens af werkt. Ik zie dat ook en dat is een goed punt. Ik zal nog eens uitzoeken (door direct voor en achter de dimmer te meten) hoe deze dimmer ingrijpt op de lamp. Met een scope zag ik dat de amplitude van de spanning aangepast werd, dus dat is weer een ander principe.
    Samengevat: je kunt niet van te voren zeggen of een dimmer, die niet getest is met de lamp, zal werken. Vooral de minimumbelasting speelt een probleem.
    Meerdere lampen aan 1 dimmer kan ook helpen.

  8. sam howdee Says:

    Ik heb een vraag over ledgroeilampen.
    Een 400 watt HPS lamp heeft een PPF(Par foton stroom) van 720 umol/s. Hiermee kan ik 1m2 belichten
    Ik heb een ledlamp die heeft een PPF van 200 umol/s.
    Heb ik dan om 1 m2 met dezelfde lichtsterkte te belichten
    720/200= 3,6 van die led lampen nodig? Of maak ik nu een denkfout? Of moet ik bij deze berekening ook rekening houden met de samen stelling van het lichtspectrum. Die is nl. bij Led heel anders dan bij HPS.

  9. Marcel van der Steen Says:

    Sam,
    Par foton stroom geeft het aantal fotonen aan per seconde dat van het licht komt. Men gaat uit van de energie die in het licht zit en dit rekent men om naar voor “de gemiddelde plant” nuttige fotonen. Dus men rekent van energie in Watt/s naar aantallen nuttige fotonen in micromol/s. In principe kun je dus rekenen zoals jij doet, namelijk 720 micromol/s voor een HPS lamp zijn dan 3.6 ledlampen die ieder 200 micromol/s afgeven.
    Je geeft aan dat de spectra anders zijn. Misschien is het bij het licht van de ledlampen zo dat er relatief meer blauw inzit dan bij de HPS lampen. De norm die omrekent van Watt/s naar micromol gaat uit van 1 gevoeligheidsspectrum en maakt geen verschil tussen welke fotonen. Voor de norm is een foton met energie van blauw licht hetzelfde als een foton met energie van rood licht.
    In de praktijk zal het echter wel een verschil uitmaken. Fotonen met een energie van rood licht hebben een ander effect op plantengroei en -voortplanting dan dat fotonen met een energie van blauw licht dat hebben.
    Dus je hebt wel gelijk, het licht van het ene spectrum met bijvoorbeeld veel meer rood dan blauw zal een ander effect hebben dan licht met veel blauw en minder rood, terwijl ze volgens de PAR berekening toch dezelfde micromol/s afgeven. Bij meer rood zal over het algemeen de plantengroei bevorderd worden en bij meer blauw wordt voorplanting meer getriggerd. Echter deze werking is mogelijk weer verschillend bij verschillende soorten planten. Ook de verhouding rood met dieprood kan weer een effect hebben.
    Al met al geen eenvoudige materie. Echter de norm zoals genoemd in deze paragraaf van dit artikel is wat ik op dit moment kon vinden over PAR en dat heb ik geïmplementeerd.

  10. ellen de vries Says:

    Mag ik jullie attenderen op onjuiste info. Scotopische gevoeligheid (het enkel functioneren van de staafjes) tref je enkel aan midden op zee bij een heldere nacht met sterren, zonder maan. Bij een hoger lichtniveau krijg je onmiddelijk mesopisch zicht, of zelfs photopisch zicht. Waarbij vooral ook de kegeltjes en dus kleurwaarneming heel belangrijk zijn. De onderzoeker Rea heeft aangetoond dat onder het zicht van 1 lux de kegeltjes heel wezenlijk zijn voor de kwaliteit van waarneming. Dat maakt de toepassing van de s/p ratio nogal dubieus.

  11. Marcel van der Steen Says:

    Ellen, ik heb de zin “een gemiddeld lage verlichtingssterkte aanwezig is, dan is de berekende efficiëntie voor nacht deze factor hoger dan de berekende (overdag) efficiëntie.” aangepast naar “een gemiddeld lage verlichtingssterkte aanwezig is, dan is de berekende efficiëntie voor nacht (maximaal) deze factor hoger dan de berekende (overdag) efficiëntie.”

  12. Jan Martens Says:

    Ik zoek iets wat ik niet exact terugvind in het artikel. In welke mate is er nog lichtopbrengst op bijvoorbeeld 2,5 meter afstand? Hoe zou ik dat kunnen berekenen? Ik vraag dit omdat ik enkele lampen als downlighter wil gebruiken maar er niet achter kome in welke mate de vloer nog wordt belicht

  13. Jan Martens Says:

    Ik heb de boel nog eens doorgenomen, maar in eerste instantie het begin niet goed gelezen, waarin e.e.a. duidelijk wordt uitgelegd. Antwoord dus gevonden.

  14. Remco Says:

    Ik heb een vraag. Ik heb een dimmer gekocht en ik merk dat als deze bij normale lampen prima werkt, maar bij spaarlampen blijft de spaarlamp ALTIJD lichtjes branden, ook al staat de dimmer helemaal op 0%. Er is een hoorbaar klikje waarbij je echt zou verwachten dat de schakelaar volledig uitstaat.
    Is een normaal probleem bij spaarlampen/dimmers of betekent dit dat er ergens iets mis is met de dimmer of mijn elektrische aansluitingen?

    Overigens heb ik deze dimmer gekocht als vervanging van een oude dimmer die stuk is gegaan. Deze dimde de spaarlampen weliswaar niet goed, maar ze gingen in ieder geval wel gewoon uit als de schakelaar uit stond.

  15. Sebas Says:

    Ik maak op uit de tekst dat led downlight een overweging waard is voor dimverlichting.

Geef een reactie

 

WP Theme & Icons by N.Design Studio
Gebruiksvoorschriften | Privacybeleid Adverteren Entries RSS Comments RSS Log in