Licht en Lampen

Je komt ze overal tegen, die duurzame lampen: in straatlantaarns, in je fiets achterlicht, als theaterverlichting. Maar als je naar de winkel loopt om zo’n lamp te kopen word je hoorndol van alle soorten en maten. Je weet eigenlijk niet meer wat te kopen: grote fittingen, kleine fittingen, ja of nee dimbaar, TL, LED, spots, spaarlampen. Om nog maar te zwijgen over de kleur. Het is meer dan een fatsoenlijk mens kan verdragen. Dit keer wil ik wat basisprincipes behandelen over licht, en lampen in het bijzonder, want Watts, Lumen en Kleurtemperatuur zijn zaken die, denk ik, wat meer uitleg verdienen.

Watt en Lumen

Sinds de uitvinding van de gloeilamp door Edison en de exploitatie ervan door de broertjes Philips (Anton en Gerard), is er ontzettend veel veranderd. Je bent niet meer afhankelijk van de zon en je kunt ’s nacht gaan en staan waar je wilt.  De eerste lampen bestonden uit een dunne spiraaldraad waar behalve licht ook veel warmte afkwam. Het licht uit zo’n gloeilamp vinden we wel mooi, verwend door kaarslicht als we zijn.

Als we de lichthoeveelheid uit een lamp wilden weten, keken we naar het elektrisch vermogen van zo’n lamp: 7 Watt was een geel pitje en 150Watt een felle witte keukenlamp. Bij de nieuwe lampen zoals de TL-, spaar- of LED-lamp gaat dat niet meer op, we moeten namelijk niet kijken naar het elektrisch vermogen, maar naar de echte hoeveelheid licht. Vroeger werd het licht uitgedrukt in kaarsen, een redelijk onnauwkeurige bron, die later verbeterd is door andere, zogenaamde ijklichtbronnen te gebruiken. We zitten in het mooie vak van de fotometrie. De Kaars of Candela is de natuurkundige objectieve maat van de hoeveelheid licht, waarvan de Lumen rechtstreeks zijn afgeleid. Het zijn de Lumen (Lm), die je terugvindt op de verpakking van de nieuwe lampen. Uit een gloeilamp van 40Watt kun je meten dat er 400Lumen uit komt. Als je zo’n lamp wilt vervangen, wil je dus een  LED lamp hebben die ook 400Lumen levert, en  veel minder energie verbruikt. En die lampen zijn er. LED lampen die 400Lm  uitstralen, verbruiken zo’n 6,5Watt, dus die zijn 40/6,5=6 keer zo goedkoop als zo’n gloeilamp. Het lichtrendement van een LED is dus veel hoger dan die van een gloeilamp. Dat rendement kun je eenvoudig bepalen door het aantal lumen door het elektrisch vermogen te delen. Een 400Lumen LED heeft een rendement van 400/6,5=60 Lm/W, terwijl die gloeilamp een rendement  van 400/40=10Lm/W heeft. Een slok op een borrel dus.  In de grafiek  (figuur A) heb ik voor verschillende soorten lampen hun verbruik in Watt tegen de hoeveelheid licht uitgezet. Je kunt zo eenvoudig het rendement van iedere lamp aflezen.

A. Het verbruik (indicatief) in Watts uitgezet tegen de lichtsterkte in Lumen voor verschillende type lampen (bron Wikipedia). Deel de lichtsterkte door het vermogen om het rendement te krijgen.  

Kleurtemperatuur: Koud of Warm

Gloeilampen geven mooi licht, terwijl zo’n TL balk of een LED lamp van dat witte licht geeft, waardoor je er voor lijk uitziet. Dat komt omdat gloeilampen (zoals zonlicht) alle kleuren van de regenboog (spectrum) uitzenden, waarbij het kleuraccent verandert als je de hoeveelheid licht verandert. Kaarsjes zijn geel, grote pitten zijn wit. Gloeilampen verschuiven dus van roodgloeiend naar witheet. Die verschillende kleuraccenten noemen we de kleurtemperatuur van het lucht, die we uitdrukken in graden Kelvin (het natuurkundige broertje van de Celcius). Geelachtig licht heeft een kleurtemperatuur van 2400K, terwijl de zon een kleurtemperatuur van 6000K heeft (Figuur B). Als je bij een dimbare halogeenlamp de lichtintensiteit verandert, zie je dat ook de kleursensatie verschuift van licht waar veel oranje in zit naar licht waar meer blauw in zit.

B. De kleursfeer als functie van de kleurtemperatuur (K). Die sfeer loopt van rood-geel (warm-wit) naar koel blauw (daglicht). (Bron: lamp.nu)    

Spaar- en LED lampen bevatten veel minder kleuren dan gloeilampen, en zeker veel minder van het onzichtbare infra-rood. Dat kun je eenvoudig controleren door ze aan te raken: ze worden veel minder warm. We spreken daarom van koud licht in tegenstelling tot gloeilamplicht, dat we warm licht noemen. Dat komt dus  omdat gloeilampen een breed spectrum en LED licht een beperkt spectrum hebben. Het is dus een hele kunst om LED lampen te maken waarvan de kleursensatie overeen komt met die van een gloeilamp. Daarom staat er op de verpakking altijd de kleurtemperatuur van de LED. Wil je een “warme kleur” kies voor 2400K, wil je zakelijk neem dan 4000K. En denk erom, als je een LED lamp dimt, hij verandert NIET van kleur! Dus minder romantiek.

Vervangen

Een LED lamp kan dus zes keer zo goedkoop branden voor hetzelfde licht als een halogeen gloeilamp. Ik ben met een lampen vervangingsplan begonnen en ik geef u een voorbeeld:

In de kamer hadden we vier van die halogeen spots van 200Lm en 35W per stuk (140W), die we iedere avond vijf uur aan hebben. Dus dat is  5x140=0,70kWh op een dag, dus 365x0,7= 250kWh per jaar. Bij 22ct per kWh betaal je voor die vier lampjes dus 56EU aan energie. Deze halogeen spotten hebben slechts een rendement van 5,7Lm/Watt (is heel slecht!) en een kleurtemperatuur van 2700K.  Er is een LED lamp van 200 Lm met een kleur temperatuur van 2700K en een verbruik van 4W. Dus deze koude lampen verstoken 8,7x minder energie dan die warmtelampen. Dat scheelt dus zo’n 49Euro per jaar. Zo’n lamp kost 5EU bij het Kruidvat, dus in een halfjaar tot een jaar heb je zo’n LED lamp er al uit! Bedenk dat zo’n LED 3 tot 5 jaar (bij vijf uur per dag) mee kan, dus is de beslissing om over te gaan wel erg gemakkelijk.

Er is nog de volgende kanttekening: Deze Kruidvat LED spotjes hebben een iets kleinere licht-spreid-hoek (zie figuur C).dan de halogeen spotjes en een abruptere lichtovergang

C. Illustratie van de lichtspreidingshoek of openingshoek, die hier 30 graden is (bron: dmlights.nl)    

In de keuken heb ik twee van die spiraal dimbare halogeen knoeperds, die zo’n 2x150W uitsturen (2x2000Lm), je wilt tenslotte wel zien wat je kookt. Nu gebruiken we die knapen zo’n 2 uur per dag, dus 0,6kWh per dag. In  verbruik zijn die lampen vergelijkbaar met mijn vier dure spotjes (45Eu). Het probleem is nu dat de LED lampen wat dikker zijn en niet in mijn armatuur passen, dus misschien moet ik voor deze lamp nog even wachten, maar ook halogeentjes met die kleine pennetjes kun je al vervangen. Bedenk wel dat LED-lampen bij lage spanning werken. Meestal zitten de spanning-omvormers ingebouwd in de lamp, maar dat lukt nog niet altijd.

Samengevat

Let op de volgende zaken bij het vervangen van een lamp: Hoeveel licht (Lumen) heb ik nodig, welke sfeerkleur heb ik nodig (kleurtemperatuur), welke fitting heb ik (bajonet, kleine Edison, grote Edison), wil ik dimmen en is de lichtspreidingshoek niet te klein.

En als je bij je tandarts ligt en je ziet die LED’s in je mond schijnen dan denk je natuurlijk: die wil ik ook.

Bronnen:

Wikipedia (Kijk eens bij LED lampen), Olino.org
Illustratie: Joop van Eck