Tussen Licht en Licht bestaat Verschil
Dit is deel 1 uit de serie 'Hoe verlichten wij ons huis goed?'. Ik heb het destijds in 2010 online gezet op de voorloper van deze site met enkele aanpassingen aan die tijd (denk aan een spaarlamp ipv een gloeilamp van 100W).Iedereen zal het met ons eens zijn, wanneer wij beweren dat een grote lamp meer licht geeft dan een kleine. Het is niet alleen voor lichttechnici prettig om aan te kunnen geven hoeveel dat „meer" precies is. Daarom heeft men, net als bij temperaturen, die we in graden Celsius of Fahrenheit kunnen uitdrukken, internationaal bepaalde eenheden moeten vaststellen en invoeren.
Wanneer u na een zonnige zomerdag de tuin gaat besproeien, dan komt er per minuut een zekere hoeveelheid water uit de sproeier. Legt men de sproeier in een emmer, dan kan men die hoeveelheid uitrekenen. Men spreekt dan ook van waterstroom. Een gloeilamp verspreidt per minuut een bepaalde hoeveelheid licht: de lichtstroom. Een waterstroom wordt per minuut gemeten in liters. De lichtstroom in lumen (afkorting lm). Een 40W gloeilamp geeft 430 lumen en een 150W gloeilamp 2100 lm. Een rijwiellampje circa 10 lm, een fluorescentiebuislamp 40/34 2000 lm en een natriumlamp 140 W 14.000 lm, om er maar enkele als voorbeeld te noemen.
Het licht van de gloeilamp boven de eettafel wordt in allerlei richtingen uitgezonden. Met behulp van een bepaald gevormde kap kan een groot deel van dat licht op tafel gericht worden. Stel dat de tafel in kwestie 1 m2 groot is en er valt 400 lumen op, dan is de verlichtingssterkte op de tafel 400 lumen per m2 ofwel 400 lux. De verlichtingssterkte is dus de opvallende lichtstroom per eenheid van oppervlakte. Treft een lichtstroom van 1 lumen een vlak van 1 m2, dan is de verlichtingssterkte daar 1 lux. Lux is tevens de eenheid; deze wordt afgekort als lx. Voor het bepalen van de verlichtingssterkte of het verlichtingsniveau gebruikt men een luxmeter. Dit is een apparaat dat in principe bestaat uit een foto-elektrische cel, gekoppeld aan een mA-meter. De schaal is uiteraard in lux geijkt.
Als voorbeeld geven wij hieronder enkele waarden zoals deze in de praktijk voorkomen.
- Zomermiddag, vrije veld, onbewolkte lucht 100.000 lux en meer
- Zomermiddag, onder een balkon 2000-5000 lux
- Zomermiddag, achter een venster 1000-3000 lux
- Zomermiddag, in de schaduw van een boom ongeveer 10.000 lux
- Wintermiddag, vrije veld 5000-12.000 lux
- Vrije veld, bij zonsop- of -ondergang ongeveer 500 lux
- Volle maan, bij heldere hemel 0.25 lux
- Een goed verlicht kantoor 800-1500 lux
- Een goed verlichte eettafel 300-500 lux
- Een goed verlichte woonstraat 5-15 lux
- In een Nederlandse woonkamer gemiddeld 100-150 lux
Een veel gebruikt maar ook veel misbruikt woord is lichtsterkte. Men zegt van een gloeilamp die veel licht geeft, dat het een lamp is met een grote lichtsterkte. Men bedoelt dan in feite een gloeilamp met een grote lichtstroom (lumen). Lichtsterkte is een term voor een heel ander begrip, namelijk de straling in een bepaalde richting. De eenheid van lichtsterkte is candela. Om het begrip candela duidelijk te maken moeten we nog even terug naar die zomeravond en de dan nuttige tuinslang. De sproeier kan men zowel instellen voor een wijd uitstralende regen als voor een nauwe straal. De laatste maakt een klein stukje aarde nat, de eerste verdeelt het water over een groot oppervlak. De lichtstroom van een lichtbron kan ook op een bepaalde manier verdeeld worden.
LINKS,
De totale hoeveelheid licht, die een lichtbron per seconde uitstraalt, is de lichtstroom. De international eenheid daarvoor is lumen (afgekort: Im).
RECHTS:
De lichtstroom per eenheid van ruimtehoek, in een bepaalde richting uitgestraald, noemt men in de lichttechniek de lichtsterkte. De eenheid daarvoor is candela (afgekort: cd).
De opvallende lichtstroom per eenheid van oppervlak is de verlichtingssterkte. De eenheid daarvoor is lux, afgekort Ix (1 lux is 1 lumen per m2), De verlichtingssterkte op het boek A is even groot als die op het bureaublad B.
De lichtsterkte per cm2 of m2 schijnbaar oppervlak van een lichtbron of van een verlicht vlak heet luminantie. Eenheid is cd/cm2 of cd/m2. De naam Luminantie vervangt de vroeger gebruikte namen als helderheid en oppervlaktehelderheid. De luminantie van boek A is groter dan die van bureaublad B.
We schreven al dat een rijwiellampje 10 lumen geeft. Dat is, wanneer het vrij in alle richtingen uitstraalt, niet veel. In een rijwiellantaarn met een goede reflector krijgt men echter met ditzelfde lampje een flinke lichtbundel.
Vroeger kocht men een lamp van 100 kaars, omdat men toen de lampen kon indelen naar lichtsterkte. De constructie van alle lampen was toen gelijk en de lichtverdeling ook. Dat gaat tegenwoordig niet meer op. Het is wel mogelijk dat een lichtbron in e£n bepaalde richting een bepaalde lichtsterkte heeft, maar daaruit is de lichtstroom niet af te leiden. Tegenwoordig heeft men de lampen daarom ingedeeld naar het opgenomen elektrisch vermogen in Watt. De lichtstroom (lumen) wordt op de ballons vermeld. Met het begrip lichtsterkte kan men aangeven, 'wat een lichtbron met de lichtstroom doet: bundel'en of gelijkmatig verdelen. Wanneer men door inwendige verspiegeling of anderszins in staat is de lichtsterkte in een bepaalde richting te verhogen, is men daarmee tevens in staat om veel licht op één plaats te richten, hetgeen onder meer bij halogeenlampen het geval is.
Als laatste begrip van belang is er nog de helderheid of met een lichttechnische vakterm: de luminantie.
Een tafel, bedekt met een wit tafelkleed, ziet bij dezelfde verlichtingssterkte er veel lichter uit dan een tafel met een donkergroen laken. Toch is de verlichtingssterkte in beide gevallen gelijk: wat wij waarnemen is een grotere helderheid of luminantie van het witte kleed. Op een bruinhouten bureaublad met een gloeilamp erboven, die op het blad 400 lux geeft, is de helderheid van een blad schrijfpapier groter dan die van het bureaublad, hoewel ook op het schrijfpapier 400 lux gemeten wordt. De indruk van meer licht is te danken aan de grotere lichtterugkaatsing van het witte papier ten opzichte van het bruine hout. Het papier kaatst van elke 100 opvallende lumen er circa 80 terug. Het bureaublad misschien 25. De helderheid van het papier is daardoor ruim drie keer zo groot als die van het bureaublad.
Wanneer licht een materiaal treft, zijn er drie mogelijkheden: het wordt teruggekaatst, opgeslorpt of doorgelaten.
In de praktijk treedt meestal een combinatie van deze drie mogelijkheden op. Bij het tweede geval wordt het licht in warmte omgezet.
Doorlating treedt op bij alle doorschijnende of doorzichtige materialen; meestal is er ook wat terugkaatsing. Bij nietdoorschijnende materialen, hout, steen, metaal, treedt uiteraard geen doorlating op, maar wel terugkaatsing (reflectie) en absorptie (opslorping).
Wit papier bijvoorbeeld kaatst 80% van het licht terug, zwart papier soms nog geen 5%. Alle soorten papier daartussen zijn grijs, hetzij licht- of donkergrijs. Papier met 70% reflectie lijkt wit naast papier met 50% reflectie, maar grijs naast papier met 80% reflectie. Onderstaande tabel geeft enkele gevallen, die een indruk geven van het reflectievermogen van een aantal materialen die in woonhuizen kunnen voorkomen:
- Nieuw wit pleisterwerk 70-80%
- Oud pleisterwerk 30-60%
- Witgaatjesboard 70-75%
- Baksteen 5-30%
- Licht berke- of esdoornhout 55-65%
- Mahonie- en notehout 15-40%
- Koper 48-50%
- Zilver en chroom 88-93%
- Gele gordijnen 30-45%
- Rode en blauwe gordijncn 10-20%
- Grijze gordijnen 15-25% Zwart fluweel minder dan 1%
Hoe hoger de reflectiefactor van wanden, plafond en gordijnen, des te meer licht wordt teruggekaatst en des te lichter zien uw kamers er uit.
Bekijkt u ook eens de andere delen van serie 'Hoe verlichten wij ons huis goed?'
