Led openbare verlichting de eerste bevindingen

1. 34
Openbare Verlichting
Inside Information Verlichting
Is de LED-
euforie terecht?

2. 35
Openbare Verlichting
Inside Information Verlichting
De nieuwe LED-verlichting is het helemaal. Producenten, adviseurs, media en overheid zijn lovend over LED-
toepassing op het gebied van openbare verlichting. Gesteld wordt de nieuwe technologie een lange levensduur
heeft en energie bespaart. Maar is die euforie wel terecht? Hoe zit het met bijvoorbeeld de (onderhouds)kosten
en de lichtkwaliteit? En heeft dimmen in de praktijk zin? Nico de Kruijter, directeur van een onafhankelijke
ingenieursbureau op het gebied van de openbare verlichting, geeft tekst en uitleg. Auteur: Nico de Kruijter.
Het gebruik van sterk gebundeld licht met een spreiding in
de lengterichting, heeft een ongunstige bijwerking op het
rijcomfort van weggebruikers. Zo kunnen de sterke wisselingen
van verlichtingssterkte hinder opleveren op het dashboard.
De afgelopen jaren is LED-verlichting
geïntroduceerd als hét alternatief voor
de conventionele verlichting. In een kort
tijdsbestek heeft er een snelle ontwikke-
ling plaatsgevonden en volgen verschil-
lende uitvoeringen elkaar in hoog tempo
op. De hoeveelheid licht per eenheid
van energie (Watt) neemt toe. De Kruijter
Openbare Verlichting is als onafhankelijk
ingenieursbureau openbare verlichting
de laatste jaren betrokken geweest bij
meerdere onderzoeken, adviezen en
implementaties van LED-projecten. Van-
uit deze ervaring en kennis binnen de
huidige stand van de techniek geven we
een objectieve beoordeling over deze
ontwikkelingen.
Een LED is een licht emitterende diode
bestaande uit twee halfgeleidermate-
rialen, die elk op hun eigen energie-
niveau elektronenbanen hebben. Bij
de overgang van een hogere naar een
lagere energiebaan verliest het elektron
energie. Elk elektron dat door de LED
stroomt, produceert licht. Bij dit proces
zijn er op zich weinig of geen onder-
delen die slijten. En toch heeft ook de
LED een beperkte levensduur. Dit heeft
te maken met het feit dat bij het proces
warmte vrijkomt, die de eigenschap-
pen van het diodemateriaal negatief
beïnvloedt. Als de warmtehuishouding
rond de LED goed geregeld is, zal de
lichtbron (bij een beperkte temperatuur-
stijging) langer meegaan.

3. 36
Openbare Verlichting
Inside Information Verlichting
Om het geproduceerde licht over een
ruimte te kunnen verspreiden, is het no-
dig LED-lichtbronnen met aanvullende
optische elementen uit te rusten. Met de
huidige LED-armaturen voor openbare
verlichting wordt het licht met behulp
van een geschikte lens verspreid over het
te verlichten gebied. Op dit moment kan,
door het goed richten van het licht en het
afkappen van stooilicht, 20 procent ener-
gie bespaard worden. De lens bestaat uit
een kunststof omhulling met lenswerking,
die is aangebracht op een keramische
ondergrond. Deze wordt geplaatst over de
lichtbron. Door de beide lenzen goed op
elkaar af te stemmen, kan de ruimtelijke
uitstraling van licht naar wens worden
beïnvloed en de lichtstroom gericht wor-
den. De huidige verlichtingsnormen gaan
uit van een verlichtingsbeeld met een be-
paalde mate van gelijkmatigheid binnen
het te verlichten gebied. De conventionele
verlichting met fluorescentielampen in
combinatie met een spiegeloptiek leveren
een minder scherp gebundeld en meer
rondom verstrooiend lichtbeeld op.
Licht wordt geleverd vanuit op afstand
van elkaar geplaatste lichtpunten. De
lichtsterkte is het grootst bij de licht-
bron en neemt af naarmate de afstand
tot de lichtbron toeneemt. Tussen twee
lichtpunten ontstaat een lichtbeeld dat,
bewegend van het ene naar het andere
lichtpunt, langzaam in sterkte afneemt
tot het midden tussen de twee punten
en daarna weer langzaam toeneemt. Bij
toepassing van de fluorescentielampen
ontstaan door de meer verstrooiende
spreiding van licht van nature vloei-
ende veranderingen in lichtsterkte tus-
sen de lichtpunten. Door de gebundelde
lichtstroom vanuit de LED-lichtbronnen
ontstaan daarentegen scherpere licht-
sterktewisselingen in het te verlichten
gebied. Dat betekent dat objecten in de
openbare ruimte de kans lopen, afhanke-
lijk van hun plaats in de ruimte, geheel
of gedeeltelijk te worden verlicht. Ook
zijn personen en objecten vanaf een be-
paalde hoogte minder goed ofwel slechts
gedeeltelijk zichtbaar. Binnen de aanbe-
veling voor openbare verlichting 2011
wordt hier aandacht aan besteed; de
aanbeveling geeft grenswaarden aan.
Door de snelle ontwikkelingen zijn de
lenzen van de eerste generatie LED’s
vaak niet bruikbaar voor de nieuwere
generatie. Doordat de afmeting van het
lichtgevend oppervlak is vergroot of het
huis niet aansluit bij de opdeklens, ont-
staat er een ander lichtbeeld dan waar-
voor de lens was ontwikkeld. Dit soort
processen hoort bij alle nieuwe ontwik-
kelingen van de openbare verlichting.
Het gebruik van sterk gebundeld licht
met een spreiding in de lengterichting,
zoals dat nodig is voor wegen met een
verkeersfunctie, levert een interessante
energiebesparing op, maar heeft een
ongunstige bijwerking op het rijcomfort
van weggebruikers. Dit komt doordat het
gebundelde licht voor een deel gericht is
tegen de rijrichting van de weggebrui-
kers in. Het gevolg hiervan is dat tijdens
de rit de lichtsterkte niet geleidelijk toe-
en afneemt van lichtpunt naar lichtpunt
maar plotselinge overgangen vertoont
van zeer lage naar zeer hoge lichtsterkte.
Dat veroorzaakt lichthinder in de vorm
van lichtflitsen in het oog van de be-
stuurder. Daarnaast kunnen de sterke
wisselingen van verlichtingssterkte ook
hinder opleveren op het dashboard.
De huidige wijze van het berekenen van
verblinding en hinder bij wegen met een
verkeersfunctie stamt uit de periode 1965
- 1975. Dit statische model zou uitge-
breid moeten worden met een dynami-
sche component, namelijk de toename
van lichtsterkte als functie van de tijd,
om te grote variaties in lichtintensiteit die
tijdens het autorijden ontstaan, binnen
veilige grenzen te houden; randvoor-
waarden voor de dashboardgelijkmatig-
heid zou geen overbodige luxe zijn.
Naast verblinding door LED-verlichting in
verkeersfuncties ontkomt ook de woon-
omgeving niet aan negatieve effecten
van de sterke lichtbundeling. Bij toepas-
sing van LED-verlichting is te zien dat
het lichtgevend oppervlak van het arma-
tuur steeds kleiner wordt en daardoor de
lichtintensiteit per oppervlakte-eenheid
hoger, met als gevolg dat bewoners
meer hinder kunnen ondervinden van
de verlichting dan vroeger. Binnen de
huidige aanbevelingen voor lichthinder
worden twee parameters gegeven om de
mate van hinder te bepalen. Dit is in de
eerste plaats de hoeveelheid uitstralend
licht dat op een gevel terechtkomt en in
de tweede plaats de lichtstroom die het
oog van de bewoner treft. Deze beide
parameters komen bij LED-verlichting
lager uit dan de gangbare fluorescentie-
of lagedruknatriumverlichting. Hieruit zou
men kunnen concluderen dat de hinder
ook geringer is maar dat blijkt in de prak-
tijk niet zo ervaren te worden.
De nieuwe LED-technologie is zonder
veel rendementsverlies goed te dimmen.
Dit kan met behulp van separate of cen-
trale dimapparatuur en de besturing kan
worden gerealiseerd door tussenkomst
van internet of een GSM-signaalover-
dracht. De huidige LED-verlichting voor
wegen met een verkeersfunctie is in
energieverbruik niet of nauwelijks zuini-
ger dan de conventionele variant. Door
dimmen van de verlichting kan energie
worden bespaard en dat gebeurt dan
ook bij de huidige LED-projecten. Voor-
beelden hiervan zijn de N59 en de A44.
Hier wordt zelfs gedimd naar 20 procent,
waardoor energiebesparingen mogelijk
zijn tot 50 procent. De wegen waar deze
verlichting is toegepast, hebben veelal
een wegdek van ZOAB (zeer open asfalt
beton). Uit onderzoek van De Kruijter in
2004 en 2005 blijkt dat de berekende
verlichtingsniveaus in de praktijk vaak
niet worden gehaald. Er wordt met 1
candela per vierkante meter (gereflec-
teerd licht) gerekend en in de praktijk
blijkt dat er ternauwernood 0,6 candela
per vierkante meter wordt gehaald. Na
‘LED leidt tot
scherpere
lichtsterkte
wisselingen‘
‘LED-verlichting
is nu nog
duurder over
de totale
levensduur’

4. 37
Openbare Verlichting
Inside Information Verlichting
het dimmen naar bijvoorbeeld 20 pro-
cent blijft er dan nog 0,12 candela per
vierkante meter aan lichtniveau over, dat
via het wegdek reflecteert. Deze waarde
is veel te laag is om nog iets te kunnen
zien. Het dimmen zou een positieve bij-
drage kunnen leveren op de visuele ge-
leiding als de lichtgevende oppervlakken
van de armaturen zichtbaar zouden zijn,
maar deze worden in de meeste gevallen
verborgen achter een vlakke glazen ruit,
hoog in het armatuur.
Bij een vergelijk tussen LED- en conven-
tionele verlichting wordt in het kader van
energiebesparing dikwijls alleen gefocust
op het energieverbruik van de lichtbron.
Voor een juiste vergelijking is dit onvol-
doende, hiervoor dient naar de totale in-
stallatie te worden gekeken. Daarbij dient
te worden voldaan aan de lichttechnische
richtlijnen voor openbare verlichting. Per
installatie kan door een TCO (Total Costs of
Ownership)-analyse een werkelijke ver-
gelijking gedurende de totale levensduur
worden gemaakt. Uit berekeningen tot
nog toe blijkt dat onder andere door hoge
initiële aanschafkosten van LED-armatu-
ren (die een factor drie tot vier hoger zijn
dan bij conventionele verlichting) alsmede
de geringe levensduur LED-verlichting
veel duurder uitkomt.
Het mag duidelijk zijn dat we er nog niet
zijn met de nieuwe LED-verlichting voor
het openbaar gebied. Maar de ontwik-
keling gaat snel. LED-verlichting heeft
toekomst en met verder onderzoek en
ontwikkeling kan het uitgroeien tot een
volwaardige vervanger van onze huidige
conventionele verlichting, waarmee het
milieu beter af zal kunnen zijn. Op het
moment is dit echter nog niet het geval.
www.dekruijter.nl
Ook in de woonomgeving is toepassing van LED-verlichting
nog niet zonder problemen.