Factoren om te beschouwen bij het ontwerp van binnenverlichting
Algemene Interieurverlichting in het Verleden en Tegenwoordig
We weten van elektrische verlichting in de vroege dagen, toen klaslokalen, kantoren en andere algemene werkruimten werden verlicht met prismatische of doorschijnende bollen. Deze hingen aan het plafond en huisvestten glowlampen op zo'n manier dat deze eenheden lumen zowel direct als indirect naar het werkvlak leverden. Dit gebeurde door reflecties van de oppervlakken in de ruimte. De glazen omhullende bollen werden wijdverspreid gebruikt om een hoge lichtsterkte te hebben. Deze verlichtingsopstelling produceerde dus aanzienlijk flikkerlicht in de ogen van de werknemers.
In de jaren 1930 verscheen volledig indirecte gloeilampverlichting, die bestond uit panvormige of concentrische ringarmaturen. Zelfs met een halfzilverde lamp die basis omhoog in een gat in het midden van de eenheid was gemonteerd. In dit systeem werd het licht van de lamp omgeleid naar het plafond. Het plafond werd dus in wezen de lichtbron. Het is waar dat deze indirecte eenheden hoge kwaliteit flikkerfreie verlichting produceerden. Maar deze verlichtingsopstelling was intrinsiek zeer inefficiënt. In dit indirecte verlichtingssysteem reisden geen lumen direct naar het werkvlak. Opnieuw waren veel lampen nodig in een bepaalde ruimte om voldoende werkvlakverlichting te leveren. Hierdoor werd veel warmte (infrarood) geproduceerd, wat vaak tot een thermisch oncomfortabele situatie leidde.
Eind jaren 1930 veroorzaakte de introductie van fluorescerende lampen een verandering in interieurverlichting. Deze lampen hadden veel minder lichtsterkte dan de gloeilampen. Dus het was niet langer nodig om alle lumen van de lamp omhoog naar het plafond te sturen voor heroriëntatie naar beneden. Met passende regeling met lamellen en lenzen kon het grootste deel van de lumen direct naar beneden worden gestuurd. Natuurlijk had de fluorescerende lamp ongeveer vijf keer de efficiëntie van de gloeilamp. Daardoor kon 70 voet-candela fluorescerende verlichting efficiënter worden geleverd dan 30 voet-candela gloeilampverlichting.
De komst van metalhalide- en hoogdruk-natriumlampen veroorzaakte in de jaren 1960 meerdere veranderingen in interieurverlichting. Ze verzachtten de energiecrisis in het begin van de jaren 1970. Deze lampen zijn geconcentreerd en hebben een hoge lichtsterkte, net als gloeilampen. Ze hadden een efficiëntie die zeven of meer keer zo groot was. Dus werd volledig indirecte verlichting in interieurruimtes economisch weer haalbaar om te ontwerpen met deze lampen. Hierdoor was enige verminderde energieverbruik mogelijk. Bij deze indirecte verlichting met deze lampen werden de belichtingsniveaus verlaagd. Hoewel dit verlichtingssysteem redelijk uniforme belichting over het hele werkvlakgebied bood, was extra belichting nodig op de taaklocaties.
Dus merken we op dat gloeilampverlichting niet wordt aanbevolen voor de algemene verlichting van interieurruimtes, terwijl fluorescerende verlichting blijft domineren in het gloeilampverlichtingsschema. Bovendien is in interieurverlichting, vooral de 4 voet-candela, 40 W snelstartlamp, de meest gebruikte fluorescerende lamp. Metalhalidelampen verschijnen elk jaar meer in indirecte verlichting, zowel armaturen die aan het plafond hangen als in eenheden die in kantoormeubels zijn ingebouwd. De populairste lamp voor deze toepassingen is de 400 W fosforbedekte metalhalidelamp. Hoogdruk-natriumlampen in zorgvuldig ontworpen armaturen krijgen enige acceptatie in interieurverlichting, maar worden in het algemeen alleen aanbevolen voor kamers met hoge plafonds en waar goede kleurrenditie niet belangrijk is, zoals sporthallen.
Lampen voor Interieurverlichting
De interieurverlichtingsontwerper kiest doorgaans de lampen uit onderstaande soorten lampen:
Hoogdruk-natrium
Elk van de bovenstaande types heeft zijn eigen set van sterke en zwakke punten. De factoren die de ontwerper bij het kiezen van een lamp moet overwegen, zijn:
Overweging van lichtrendement. Lichtrendement is de verhouding tussen de lumenoutput van de lamp en de elektrische stroom (in watt) die in de lamp wordt ingevoerd. De vereiste belichting moet door de lamp in combinatie met de verlichting economisch worden geleverd.
Overweging van de levensduur van de lamp moet worden gedaan door de ontwerpers. Ze moeten nadenken over welke moeilijkheden er kunnen zijn bij het vervangen van verbrande lampen en of groepsvervanging van de lampen economisch gezien de betere keuze is of niet.
Het lumenonderhoud van de lamp is een belangrijke factor. De vraag kan rijzen of het belangrijk is om altijd een bepaald minimum niveau van belichting te hebben.
Opnieuw is een belangrijke overweging de kleur, het uiterlijk. Hoewel alle genoemde lampen "wit" licht produceren, verschillen hun CCT en CRIs. Ontwerpers moeten de belangrijkheid van de kleuren van de waarnemingstaak en de omgeving in overweging nemen om getrouw te reproduceren.
Vereiste hulpapparatuur samen met de lampen is een grote vraag. Zoals we hebben gezien, vereisen alle gasontladingslichtbronnen ballast, terwijl gloeilampen dat niet doen. De soorten ballast die worden gebruikt, kunnen de lampoutput, levensduur, startbetrouwbaarheid, systeemefficiëntie en bewonerscomfort beïnvloeden.
Ontwerpers moeten nadenken over andere diverse factoren, ofwel of er andere factoren aanwezig zijn in de specifieke omgeving, of temperatuur een probleem is, of het gebied vrij moet zijn van stroboscopische effecten, of elektromagnetische storingen de activiteiten in de ruimte verstoren, of dampen aanwezig zijn die corrosie of een explosieve atmosfeer kunnen veroorzaken, enz.
Overweging van Lichtrendement
De vergelijking van de eerste drie factoren voor de vier gangbare lampentypen is weergegeven in de bovenstaande tabel. Laten we eerst het lamprendement bespreken. Voor gloeilampen varieert het rendement van 12 lm/W voor de 40 W standaardlamp tot 22 lm/W voor de 500 W standaardlamp. Voor gloeilampen met een onveranderd ontwerp neemt het lamprendement toe met de lampvermogen. Dit komt grotendeels omdat de dikker draadjes van de hogere wattage lampen bij dezelfde levensduur op hogere temperaturen kunnen worden bediend. PAR (Parabolische Aluminized Reflector) en R (Reflector) lampen hebben over het algemeen een lagere efficiëntie dan de standaardlampen van dezelfde wattage. Dit is omdat PAR en R lampen zijn ontworpen om een langere levensduur te hebben.
Fluorescerende lampen bieden veel hogere efficiënties dan gloeilampen, ondanks de ballastverliezen. Als voorbeeld, de 40 W standaard koel witte fluorescerende lamp geeft 3150 lumen af in het begin en de ballast consumeert 12 W. Dus de efficiëntie is 3150/40 = 79 lumen/watt in het begin en inclusief ballastverlies is de totale wattage 52 W en dus 3150/52 = 61 lumen/watt in totaal. Deze overall efficiëntie rating wordt gebruikt voor de laatste cijfers op de markt. In het verlichtingsontwerpschema worden fluorescerende lampen gebruikt om in paren te worden bediend met één ballast om de overall efficiëntie te verbeteren. Bijvoorbeeld, elke van de twee fluorescerende lampen consumeert 40 W en hun gemeenschappelijke ballast consumeert 12 W, wat resulteert in een initiële efficiëntie van 68 lumen/W in totaal. In het geval van voorverwarmde fluorescerende lampen zijn de lamp efficiënties erg laag. In deze moderne tijd zijn fluorescerende lampballasten zo ontworpen dat ze worden beschouwd als energiebesparende lampen met de hoogste lichtrendement.
Metalhalidelampen hebben hogere efficiënties dan kwiklampen. Dit komt door de toevoeging van halide zouten in de metalhalidelampen. Als voorbeeld, een 400W metalhalidelamp geeft 34000 lumen af in het begin en de ballast consumeert 460 W. Dit geeft een initiële overall efficiëntie van 745 lumen/W. Dus de lagere wattages geven lagere efficiënties.
Weer in het geval van hogedruk-natriumlampen, leveren deze hoge efficiënties. Maar de lagedruk-natriumlamp, die een hogere efficiëntie heeft, is niet geschikt voor interieurverlichting. Dit komt door de slechte kleurrenditie. Als voorbeeld, de 400 W natriumlamp geeft 50000 initiële lumen af en de ballast consumeert 75 W. Dus de hele installatie consumeert 475 W. De initiële lichtrendement is 105 lumen/W. Volgens de samenstelling geeft de 100 W natriumlamp 9500 lumen af, consumeert 135 W, en heeft een initiële efficiëntie van 70 lumen/W.
Levensduur van de Lampen Overweging
De tweede kolom van de bovenstaande tabel toont de levensduur van de lampen in uren. We gaan er altijd van uit dat de lampen op hun aangegeven spanning en normale temperatuur worden bediend. De levensduur van de lampen is afhankelijk van het type lamp. De levensduurbewerting van standaard gloeilampen is 750 of 1000 uur. Weer hebben PAR en R lampen een levensduurbewerting van 2000 uur. Voor de fluorescerende lamp, liggen hun levensduurbereiken op basis van 3 branduren per start, terwijl voorverwarmde fluorescerende lampen levensduurbewertingen aan de lage kant van het bereik hebben, namelijk 7500 of 9000 uur. De quick-start lamp duurt 12000 uur. Weer duurt de rapid-start lamp 18000 of 20000 uur.
De levensduur van metalhalidelampen is afhankelijk van het aantal branduren per start. Hun levensduurbewertingen zijn voor 10 uur per start. Als voorbeeld, de 400 W metalhalidelamp heeft de langste levensduur, namelijk 20000 uur. De 1500 W lamp heeft de kortste levensduur, namelijk 3000 uur. Weer hebben alle hogedruk-natriumlampen een levensduur van 24000 uur wanneer ze worden gebruikt met speciaal ontworpen ballast. Hogedruk-natriumlampen worden in plaats van kwiklampen gebruikt vanwege minder wattage en hogere levensduur. Kwiklampen hebben een levensduur van 12000 uur.
Overweging van Procentuele Lumen Depreciatie
De procentuele lumen depreciatie van de lampen wordt in de tabel getoond.
In het geval van standaard gloeilampen, daalt de lumen output gedurende de levensduur van de lamp met 10 tot 22%.
Bij fluorescerende lampen wordt de 100 uur lumenwaarde de initiële lumen genoemd en wordt de lumen depreciatie vanaf dat punt berekend, en is gebaseerd op 3 uur per start.
De gemiddelde lumenfactor is het percentage van de initiële lumen dat te verwachten is bij 40% van de aangegeven levensduur. De lamp lumen depreciatie factor is het percentage van de initiële lumen dat te verwachten is bij 70% van de aangegeven levensduur.
Voorbeeld, de 40 W standaard koel witte fluorescerende lamp geeft 3150 initiële lumen na 100 uur en 2650 lm na 70% van de aangegeven levensduur (14000 uur). Dus de lumen depreciatie factor is 0.84 of 16% afname in lumen output.
Hoge intensiteits ontlading lampen hebben hun initiële lumen ratings na 100 uur. Lumen depreciatie voor deze lampen wordt gegeven in termen van gemiddelde lumen, wat de lumen output is die te verwachten is bij ongeveer 70% van de aangegeven levensduur. Metalhalidelampen tonen grotere lumen depreciatie dan hogedruk-natriumlampen.
