Essay: Verschil tussen lichtintensiteit, warmte productie en het rendement van de gloeilamp, spaarlamp en de LED-lamp - Essay Marketplace

Essay: Verschil tussen lichtintensiteit, warmte productie en het rendement van de gloeilamp, spaarlamp en de LED-lamp

1: Logboek

Datum Tijd Plaats Verrichte werkzaamheden Opmerkingen
30-05-14 60 minuten Thuis Onderwerp bedenken. –
30-05-14 120 minuten Thuis informatie opzoeken voor de bevestiging van het mogelijke onderwerp. –
22-09-14 60 minuten Trevianum Informatie gesprek Meneer L’ortye. –
22-09-14 60 minuten Thuis Handleidingen profielwerkstuk uitprinten en doorlezen wat de bedoeling is. –
18-10-14 30 minuten Thuis Motivatie opschrijven –
18-10-14 240 minuten Thuis Bronnen opzoeken die te maken hebben met dit onderwerp. –
19-10-14 120 minuten Thuis Hoofdvraag en deelvragen bedenken. –
20-10-14 60minuten Thuis Hypotheses opstellen. –
21-10-14 60minuten Thuis Begin opstellen werkplan. –
09-11-14 60minuten Thuis Eind opstellen werkplan. –
09-11-14 40 minuten Thuis Filmpje gekeken op radartv.nl over de spaarlamp. –
2: Motivatie
Mijn motivatie voor dit onderwerp: Het viel me op dat er steeds meer gebruik wordt gemaakt van LED-lampen, bijvoorbeeld bij onze auto en ook de oude lampen bij ons thuis worden door mijn vader steeds vaker door LED-lampen vervangen. Toen ging er bij mij een lampje branden: ik zou dit interessante onderwerp goed als profielwerkstuk kunnen gebruiken omdat ik later graag iets in de natuurkunde wil doen, het mooi bij mijn NT profiel past en tegelijkertijd ook niet te uitgebreid is, maar juist mooi begrenst. Toen ging ik bedenken welke experimenten ik zou kunnen uitvoeren. Ik heb veel zin om er aan te beginnen maar realiseer me ook dat ik waarschijnlijk nog wel een keer tegen de lamp aan zal lopen.

3: Theorie
Rendement bij energieomzettingen is de verhouding tussen de uitgaande nuttige energie en de totale energie die er in gaat.
De meeste soorten van energieomzetting zijn niet volmaakt, alleen bij omzettingen naar warmte een rendement van 100% worden bereikt. Bij de andere omzettingen treden altijd verliezen op, die meestal extra warmte opleveren. In bijvoorbeeld een verbrandingsmotor wordt uiteindelijk (afhankelijk van het ontwerp van de motor) maar ongeveer 25% van de energie die in de brandstof aanwezig is in bewegingsenergie omgezet, de rest wordt via het koelsysteem als warmte afgevoerd. In een auto gaat daarna overigens nog eens 5% verloren in de wrijving (die overigens ook als warmte afgevoerd wordt) van de transmissie, zodat uiteindelijk maar 20% overblijft voor de voortbeweging.
Bij andere soorten energieomzetting gelden andere regels, zo is het rendement van een transformator meer dan 99%, maar van een gloeilamp maar 5%.
Een rendement ?? is de verhouding van de nuttige hoeveelheid t.o.v. de hoeveelheid die onder ideale omstandigheden verkregen zou worden. In de thermodynamica werkt men met warmtehoeveelheden Q, zo wordt het rendement:

Dikwijls werkt men ook met vermogens:

Waarin Q de warmtehoeveelheid is welke gedurende de tijd ??t vervoerd werd. Je kan vermogen vergelijken met de snelheid van energie-overdracht. Een vermogen kan ook andere energieoverdracht beoordelen dan enkel warmte, er is ook energieoverdracht mogelijk tussen verschillende vormen. Er kan bijvoorbeeld warmte-energie omgezet worden naar kinetische energie (beweging) zoals dit in verbrandingsmotoren gebeurt. Men kan het rendement dus ook uitdrukken als:

In plaats van warmte kunnen natuurlijk ook andere energiematen gebruikt worden zoals arbeid:

Vaak wordt “toegevoegd” ook als “totaal” genoteerd.
Alle lampen zijn verplicht voorzien van een Energielabel. Het energielabel geeft aan hoe energiezuinig de lamp is vergeleken met andere lampen.
LED-lampen hebben vrijwel altijd label A. Spaarlampen hebben normaal gezien het label A of B. Gloeilampen komen voor in de categorie??n E,F en G.
A is heel zuinig en G is heel onzuinig. Om dit Energielabel duidelijker te maken heb ik hieronder een voorbeeld staan met betrekking tot de energiezuinigheid van autos auto’s

KleurenSpectrum
Het kleurenspectrum bestaat uit de kleuren van de regenboog met de kleurenvolgorde rood-oranje-geel-groen-blauw-indigo-violet, die overeenkomt met dalende golflengte (stijgende frequentie) van de lichtgolven. Buiten het zichtbare licht zet het spectrum zich voort via ultraviolet, r??ntgenstraling naar gammastraling in de korte golflengtes en via infrarood en microgolven naar radiogolven in de lange golflengtes. Hoewel deze straling voor de mens niet zichtbaar is, wordt zij wel tot het spectrum gerekend.

Lichtstroom is een maat voor de hoeveelheid energie die een lichtbron in totaal (in alle richtingen) uitzendt. De eenheid van lichtstroom is het lumen.
De lichtsterkte (helderheid) van een lichtbron geeft aan hoeveel vermogen de lichtbron per stralingshoek uitzendt. Voor leds wordt de lichtsterkte uitgedrukt in millicandela (mcd). 1000 millicandela is gelijk aan 1 candela. Hoe kleiner de stralingshoek waarin het licht uitgezonden wordt, hoe hoger de lichtsterkte (bij gelijkblijvende lichtstroom).
Om bij benadering de hoeveelheid lumen uit te rekenen wordt het aantal candela’s gedeeld door het deelgetal dat bij de stralingshoek van de lamp hoort. Voorbeeld: een lamp met een verlichtingssterkte van 590 cd (590.000 mcd) en een stralingshoek van 40?? geeft .
Stralingshoek Delen door
5?? 167,22
10?? 41,82
15?? 18,50
20?? 10,48
25?? 6,71
30?? 4,67
35?? 3,44
40?? 2,64
45?? 2,09

Hieruit blijkt dat een 1000 mcd 30?? led net zoveel licht uitstraalt als een 4000 mcd 15?? led. De stralingshoek is tweemaal zo groot en daarmee ook de straal r van de lichtcirkel. De oppervlakte van de lichtcirkel (‘?r??) wordt daarmee 2?? = viermaal zo groot. De eerste led levert met 1000 mcd (= 1 cd) een lichtstroom op van . De tweede led levert eenzelfde lichtstroom op, namelijk .

Lux
Lux is een maat voor de sterkte van het licht dat op een specifieke plaats valt. Bijvoorbeeld op een muur of op de vloer van een kantoor. 1 Lux is ongeveer de lichtsterkte van een kaars op 1 meter afstand. Lux kun je optellen, dus als 1 kaars 1 Lux produceert op 1 meter afstand, dan geven 2 kaarsen 2 Lux licht op 1 meter afstand. Als de afstand van een lichtbron verdubbelt, wordt het aantal lux dat op een oppervlak valt 4x zo klein. Dus een gemiddelde kaars produceert ca. 0,25 lux op 2 meter afstand. Dit komt doordat het te verlichten oppervlak dan 4x zo groot is.Lux is geen eenheid die gebruikt kan worden om de lichtsterkte van een lichtbron zoals een een zaklamp uit te drukken. Het is echter wel een eenheid die ten grondslag licht aan de eenheden candela en lumen die wel gebruikt worden in de specificaties van zaklampen.

Candela / Candle Power
Candela, ook wel Candle Power genoemd, is het aantal lux dat een lichtbron produceert op 1 meter afstand, in het felste punt van de lichtbundel. Dit is een maat die vroeger veel gebruikt werd voor het specificeren van de lichtsterkte van zaklampen. Candela zegt iets over de sterkte van het licht, maar niet over de totale hoeveelheid licht. Met een reflector of lens kun je het licht immers bundelen om meer lichtsterkte (en dus meer Lux) te verkrijgen, zonder dat je een sterkere lamp hoeft te gebruiken.

Lumen
Lumen is een maat voor de totale hoeveelheid licht die uit een lamp komt. Bij opgave in lumen maakt het niet uit hoe het licht wordt gebundeld. Twee zaklampen die het zelfde aantal lumen leveren hoeven dus niet even fel te zijn, c.q. even ver te schijnen. Lumen is een maat die tegenwoordig veel wordt gebruikt in de specificaties van zaklampen. Echter, het aantal Lumen zegt niets over hoe een ver een lamp schijnt. Je moet dan minimaal de vorm van de bundel daarbij betrekken. Gelukkig geven veel fabrikanten tegenwoordig naast het aantal Lumen ook op hoe ver een zaklamp schijnt en daarnaast hebben we zelf metingen verricht. Hier lees je meer: Overzicht sterkste zaklampen

De gloeilamp

Een gloeilamp is een lichtbron. In een zuurstof-arme glazen bol wordt een gloeidraad met een elektrische stroom verhit tot een zeer hoge temperatuur. Zodra de gloeilamp op een geschikte spanningsbron wordt aangesloten gaat door de gloeidraad een stroom lopen, waardoor deze zo sterk wordt verhit dat deze licht gaat uitzenden.
De gloeidraad bestaat uit het overgangsmetaal wolfraam dat een zeer hoge smelttemperatuur kent. Omdat wolfraam een moeilijk te delven en te bewerken metaal is, werden in de begintijd van de gloeilamp eerst andere materialen gebruikt, zoals koolstof (afkomstig van bamboe, zijde of cellulose), of andere metalen, zoals platina of osmium. Lampen met een koolstof gloeidraad (de zogenaamde kooldraadlampen) worden nog op bescheiden schaal geproduceerd voor decoratieve doeleinden, maar hebben een zeer slecht rendement. Philips heeft in 2007 zijn laatste kooldraadlampenmachine in Weert stopgezet.
De elektrische weerstand van de gloeidraad is afhankelijk van de dikte, de lengte en het soort materiaal. Hierbij hoort de formule: .
R= de weerstand van de draad in ohm;
??= de soortelijke weerstand van het materiaal in ohm??meter;
l= de lengte van de geleider in meter;
A= de dwarsdoorsnede in vierkante meter.
Deze weerstand wordt zodanig gekozen dat bij de aanbevolen brandspanning de beste verhouding wordt bereikt tussen lichtopbrengst en levensduur. De elektrische weerstand van de wolfraam gloeidraad is in koude toestand 15x lager dan in hete toestand. Het aanschakelen van een gloeilamp gaat daarom gepaard met een kortstondige stroompiek, De gloeidraad heeft zijn laagste weerstand als die koud is. Bij het aanzetten loopt dus even de hoogste stroom. Als de gloeidraad al dun is geworden (er verdampt steeds een beetje), dan is dus in koude toestand het moment dat ie doorbrandt. Daarom eindigt het leven van veel gloeilampen juist op het moment van inschakelen.
De gloeidraad wordt tegen verbranden beschermd door een glazen ballon waarin geen of zeer weinig zuurstof aanwezig is. Als zuurstof uit de lucht door beschadiging van de ballon bij de gloeidraad kan komen, verbrandt deze binnen een seconde na het inschakelen. De eerste gloeilampen werden vacu??m gemaakt, maar in het begin van de twintigste eeuw ontdekte men dat lampen gevuld met argon een helderder licht geven en bovendien langer meegaan. Desondanks duurde het nog vele decennia voordat de argonlampen de vacu??mlampen verdrongen hadden. In vergelijking met gas gevulde lampen hebben vacu??mlampen een ballon van een grotere diameter en dikker glas. Het glas van een gas gevulde lamp heeft een dikte van enkele tienden van een millimeter
Ook in een gloeilamp met onbeschadigde ballon verdampt het materiaal van de gloeidraad heel geleidelijk door de verhitting en slaat neer op de binnenkant van de glazen ballon, die daardoor donkerder wordt. Door de ballon te vullen met gas wordt dit proces verminderd. Aanwezigheid van sporen van waterdamp versnelt juist het proces.
De uitvinding van de gloeilamp wordt onterecht toegeschreven aan Thomas Edison op 22 oktober 1879. Edison was echter slechts een van de velen die bijdroegen aan de ontwikkeling van een praktisch middel om met elektriciteit licht te genereren. De reeds bestaande koolstofbooglamp was ondanks het helderwitte licht niet praktisch genoeg. In 1801 experimenteerde Humphry Davy al met een gloeiende platinadraad, die echter onmiddellijk verbrandde.
In 1854 slaagde Heinrich G??bel uit Duitsland erin de eerste echte gloeilamp te maken. Zijn gloeilamp bestond uit een verkoolde bamboevezel in een vacu??m gezogen eau-de-colognefles. Hij kon de fles vacu??m trekken door deze te vullen met kwik en hem daarna leeg te laten lopen. Door het vacu??m kon de bamboevezel niet verbranden. G??bels lamp brandde 400 uur. Edison vroeg 25 jaar later octrooi aan op een zelfde soort lamp. G??bel betwistte het patent voor de rechtbank en kreeg in 1893 zijn gelijk. Hij overleed echter in hetzelfde jaar.
In de Europese Unie is de verkoop van een groot aantal typen klassieke gloeilampen vanaf 1 september 2012 uit energiebesparingsoverwegingen verboden. Gelijkaardige plannen bestaan voor de staat Californi?? in Amerika. In Nederland geldt dat per 1 september 2012 de meeste soorten gloeilampen niet meer op de markt mogen worden gebracht, maar dat bestaande voorraden nog mogen worden verkocht. Per 1 september 2009 werd de productie van veel soorten 100, 75 en 60 watt-gloeilampen al verboden. Vanaf 1 september 2016 mag er in de Europese Unie van de meeste lamptypen geen enkele gloeilamp meer worden verkocht.

Doordat een gloeilamp licht produceert door verhitting, zal een gloeilamp over het algemeen een lichtspectrum hebben dat een accent heeft in het rode gebied. De meeste energie wordt in het infrarode gebied uitgestraald, wat er voor zorgt dat het rendement erg laag is.

Doordat er licht in het hele spectrum wordt uitgezonden is de kleurweergave van een gloeilamp uniek hoog en is deze lamp zeer geschikt voor werkzaamheden waar een extreem hoge kleurweergave van belang is.
Omdat een geelachtige kleur niet altijd gewenst is, plaatst men wel kleurenfilters voor de lamp. Dit gebeurt veelvuldig in het theater, waar de technici bijvoorbeeld correctiefilters gebruiken om daglicht na te bootsen. Deze filters houden dan het gele licht tegen en laten veel blauw door. Er zijn ook zogeheten daglichtlampen verkrijgbaar die veel gebruikt worden om binnenshuis planten mee te verlichten.
Een gloeilamp gaat gemiddeld 1000 uur mee.
De spaarlamp

Een spaarlamp is eigenlijk een kleine TL-buis. TL komt van het Franse tube luminescent, ofwel lichtgevende buis. Bij deze fluorescentielampen zit er kwikdamp in een buis waar men elektriciteit doorheen stuurt. De losse elektronen van de elektriciteit die door de buis heen schieten, zullen botsen met de elektronen van de kwikdamp. Bij deze botsing komt er energie vrij in de vorm van licht. Dit is alleen wel ultraviolet licht, daarom zit er aan de binnenkant van de buis fluorescerend poeder dat het ultraviolette licht omzet in het bekende witte licht van de spaarlamp. Omdat een spaarlamp en een Tl-lamp eigenlijk hetzelfde zijn, cre??ren een spaarlamp en een Tl-lamp licht op de zelfde manier. Hieronder zie je een foto van een Tl-lamp.

De ultraviolette straling is onzichtbaar. Aan de binnenkant van de glaswand van een spaarlamp zit daarom een laagje poeder dat verschillende fluorescenties vertoont, en daarmee de uv-straling omzet in warm wit licht.
Een voordeel van de spaarlamp is dat je door de samenstelling van het fluorescentiepoeder te veranderen, verschillende soorten wit verkregen kan worden, van roodachtig (“warm”) tot blauwachtig (“koud”), afhankelijk van de sfeer die men wil cre??ren. Er worden ook spaarlampen gemaakt zonder fluorescentiepoeder, die dus uv-licht uitstralen, dat gebruikt kan worden voor desinfectie.

Spaarlampen zijn effici??nter dan gloeilampen, maar hebben ook een aantal nadelige eigenschappen:
1: Spaarlampen bevatten kwikdamp, een zwaar metaal, dat terecht kan komen in het milieu. Zo kan het kwik in de voedselketen terechtkomen en een nadelig effect hebben op de volksgezondheid. Spaarlampen moeten daarom als ze kapot zijn worden verwerkt als klein chemisch afval. Hoewel hier geen harde cijfers over zijn wijst alles er op dat slechts een klein tot zeer klein deel van alle spaarlampen als chemisch afval aangeboden wordt, waardoor spaarlampen een aanzienlijke milieuschade tot gevolg hebben door het vrijkomen van kwik.
Indien een spaarlamp kapot valt op de grond dient men zeer voorzichtig te werk te gaan vanwege de gevaarlijke kwikdampen. Om deze kapotte spaarlamp op te ruimen dient men zeker geen stofzuiger te gebruiken.
Onder andere Philips en Osram werken aan spaarlampen waarin de kwikcomponent is vervangen door xenon. Spaarlampen op xenon-basis kunnen bij het gewone afval gedaan worden. Xenon, een edelgas, geleidt ook heel goed, al is de geleiding minder effici??nt dan bij kwikdamp. Hierdoor is meer energie nodig. Op milieutechnische gronden zal dan een afweging moeten worden gemaakt wat het zwaarste weegt. Een eveneens energiezuinig alternatief zonder kwikdamp of xenon is de ledlamp.
Er mag in een ruimte maximaal 300 nanogram kwik aanwezig zijn over lange tijd. Wanneer een spaarlamp breekt, wordt er 10.000 nanogram gemeten, wat dus maar liefst 33 keer te veel is. Als de ruimte niet wordt geventileerd blijft het kwikniveau meer dan 2 dagen lang boven het Duitse ijkpunt van 300 nanogram. Dit ijkpunt geldt overigens in heel Europa als richtlijn. Professor Salthammer zegt dan ook dat je kinderen nooit met spaarlampen moet laten spelen, omdat het kan verkeerd aflopen als een lamp breekt.
2: Het licht van een spaarlamp wordt door sommige mensen als onprettig ervaren. Dit komt doordat de fluorescerende laag van de spaarlamp slechts een smal spectrum aan kleuren kan opwekken. Men kan wel meerdere soorten fluorescerend materiaal gebruiken om natuurlijk licht zo goed mogelijk na te bootsen, maar dat maakt de lamp weer duurder.
3: Veel in- en uitschakelen verkort de levensduur aanzienlijk, evenals een korte brandduur – en met name de combinatie. Daardoor zijn de lampen minder geschikt voor bijvoorbeeld toilet-, gang-, douche- en slaapkamerverlichting.
4: Spaarlampen zijn, met name bij hogere temperaturen, zeer breekbaar bij aanraking. Eenmaal gebroken kunnen giftige stoffen vrijkomen, en de scherven van spaarlampen zijn erg scherp. Vandaar dat het niet verstandig is om spaarlampen binnen bereik van kinderen op te hangen.
5: Spaarlampen verliezen relatief snel hun lichtopbrengst, en branden al spoedig niet meer op volle sterkte.
Een spaarlamp is een in de jaren 70 ontwikkeld type lamp dat eind jaren 80 op de markt kwam. De eerste generatie was in verhouding duur en had geen significant hoger rendement dan de gloeilamp. De huidige (vierde) generatie spaarlampen is goedkoper te produceren en heeft een hogere effici??ntie.
Een spaarlamp gaat gemiddeld 6000 uur mee.

De LED-lamp.
De werking van een led is als die van een diode. Hij heeft dus een + en een – pool. De stroom komt binnen via een koperdraad en gaat dan door een metaallegering en vertrekt weer via een koperdraad. De metaallegering is bepalend voor het kleur licht wat eruit gegeven wordt en voor de weerstand van de draad. Hierbij word ook de hoeveelheid stroomsterkte die je er doorheen kunt sturen bepaald. De hoeveelheid stroomsterkte zorgt voor de helderheid van het licht wat de led produceert.
De ontwikkeling van de blauwe led heeft lang op zich laten wachten. Blauwe leds zijn gebaseerd op halfgeleidende galliumnitride. Bij blauwe Leds is de metaallegering dus galliumnitride.

Een witte led is een blauwe led met een fluorescerende laag (ook wel fosfor genoemd). De fluorescerende laag zet een gedeelte van het blauwe licht om in geel licht. Het mengsel van blauw en geel licht wordt ervaren als wit licht.
Laag energieverbruik.’
Bij een gelijke licht-opbrengst verbruikt een LED-lamp tussen 2,5 en 5,0 Watt aan energie. Dit is vele malen minder dan een gloeilamp of (30/50 watt) en ook een stuk minder dan de spaarlamp (5/12 watt). Hierdoor kan op jaarbasis flink worden bespaard op de energienota.’

Duurzaamheid.’
De gemiddelde levensduur van een LED-lamp is 50.000 branduren. Tegenwoordig zijn er zelfs LED-lampen die een levensduur hebben van 100.000 branduren. Omgerekend betekent dat, bij een gebruik van 4 uur per dag, een LED-lamp gemiddeld 50 jaar meegaat. Ter vergelijking: een gloeilamp heeft een levensduur van 1.000 branduren en een spaarlamp van 6.000 branduren.’

Milieu vriendelijk.
De LED-lamp is een zeer energiezuinige lamp, verbruikt maar liefst 90% minder energie dan een gewone gloeilamp en gaat ruim 50 keer langer mee. Bovendien hoeft een LED-lamp, in tegenstelling tot de spaarlamp niet bij het chemisch afval, maar kunnen gewoon in de prullenbak. Het energieverbruik in de wereld neemt alsmaar toe, met bijbehorende klimaatveranderingen. Ten opzichte van de gloeilamp is bij 3 LED-lampen de jaarlijkse CO2-uitstoot 120 kg minder. Dat komt overeen met 6 bomen per jaar!’

Geen warmteontwikkeling.’
De warmteontwikkeling bij een LED-lamp is veel lager dan een bij standaard lamp.’
De gebruikte energie om een gloeilamp te laten branden wordt voor ongeveer 90% omgezet in warmte. Bij LED-lampen word slechts 10% van de gebruikte energie omgezet in warmte. Doordat er relatief weinig warmteontwikkeling is, is het een zeer effici??nte en kindvriendelijke verlichting.’

Geen opwarmtijd.’
Een LED-lamp heeft geen opwarmtijd nodig, zoals dat bij een spaarlamp of spaarlamp het geval is.’

Betaalbaarheid.’
Betaalbaarheid van de LED-lamp zit hem in het feit dat het product (nu nog) in aanschaf duurder is, maar de besparing op de energienota maakt deze aanschaf meer dan de moeite waard. E??n LED-lamp bespaart jaarlijks gemiddeld 55 kWh gebaseerd op gemiddeld dagelijks gebruik, dit komt momenteel overeen met ‘ 12,- op jaarbasis (huidige energieprijs is ‘ 0,22 per kWh). Met de besparing op uw energienota, heeft u deze lamp in binnen 2 jaar terugverdiend, terwijl u de komende 35 jaar geen nieuwe lamp hoeft te kopen en de besparing op uw energienota jaarlijks stijgt.’

Bij een fluorescentielamp (spaarlamp of tl-buis) kan het 10 tot 50 seconden duren voordat de lamp de volledige lichtopbrengst geeft. LED-lampen hebben hiervoor, net als gloei- en halogeenlampen, slechts een fractie van een seconde nodig. Een LED-lamp kan goed tegen snel in- en uitschakelen.
Straatverlichting langs de weg en op andere plaatsen in de openbare ruimte, zoals in parken, wordt in hoog tempo vervangen door LED verlichting vanwege de besparingen op kosten.

Sinds 2009 is LED verlichting geschikt om sportvelden en stadions volgens de gestelde eisen te verlichten. De hoeveelheid lumen per Watt is ongeveer gelijk aan die van conventionele stadionlampen. De voordelen zijn dat LED-lampen:
‘ dimbaar zijn, waardoor er bijvoorbeeld tijdens trainingen niet met vol vermogen gespeeld hoeft te worden;
‘ snel in- en uitgeschakeld kunnen worden en geen opwarmtijd nodig hebben. Voor en na een wedstrijd en tijdens de rust kan de sterkte van de veldverlichting meteen teruggebracht worden;
‘ gedurende de gebruikstijd minder snel in lichtopbrengst teruglopen en daarom minder snel vervangen hoeven te worden.
Dankzij de lage totale kosten en lange levensduur zullen LED-lampen in de nabije toekomst waarschijnlijk veel van de andere lampsoorten gaan vervangen. Anno 2014 kunnen LED-lampen de meeste types halogeenlampen, gloeilampen en tl-buizen vervangen zonder verlies in lichtopbrengst en in lichtkleur.
Steeds meer steden gaan over op LED verlichting. De besparingen op energie en onderhoud zorgen er met de huidige generatie LED-lampen voor dat investeringen snel kunnen worden terugverdiend. In verkeerslichten hebben ze inmiddels de gloeilamp vrijwel volledig vervangen.

Totale kosten, gebaseerd op 25.000 branduren (ca. 7 jaar lang, 10 uur per dag)

Tabel

gloeilamp spaarlamp LED-lamp
gloeilamp 100% 31% 14%
spaarlamp 322% 100% 46%
ledlamp 695% 215% 100%

Lees dit bovenstaande diagram als volgt:
‘ de kosten van het gebruik van gloeilampen zijn 322% van die van het gebruik van spaarlampen;
‘ de kosten van het gebruik van LED-lampen zijn 14% van die van het gebruik van gloeilampen.

4: Probleemstelling:
Hoofdvraag:
Welk type lamp uit het drietal gloeilamp, spaarlamp en LED-lamp heeft het hoogste rendement?
Deelvragen:
1: Welk type lamp heeft de hoogste lichtintensiteit bij een energieverbruik van 40 Watt?
2: Welk type lamp heeft de minste warmte uitstraling bij een energieverbruik van 40 Watt?
5: Hypotheses.
Hypothese hoofdvraag: De led lamp heeft het hoogste rendement.
Hypothese deelvragen:
1: De led lamp heeft de hoogste lichtintensiteit bij een energieverbruik van 40W.
2: De led lamp heeft de minste warmte uitstraling bij een energieverbruik van 40W.
6: Werkplan
Het werkplan bij mijn 1e deelvraag:
Werkwijze:
Allereerst heb je een luxb meter nodig die ik in een kleine opstelling plaats waarin ik ook de 3 verschillende soorten lampen zet, allen op een zelfde plek. Deze lampen voed ik ten eerste alle 3 met hetzelfde vermogen van 40 Watt bij een variabele spanningsbron van 12V. Daarna plaats ik de luxmeter bij alle 3 de lampjes op een zelfde afstand om van iedere lamp de lichtintensiteit te meten. Het aantal Amp??re blijft laag zodat de opstelling niet gevaarlijk is. Voor de spanningsbron maak ik bij voorkeur gebruik van een 12 Volts accu, omdat dan zowel het Voltage als het Amp??rage ongevaarlijk laag blijft. De stroomsterkte (I) is dan namelijk 40/12= 3.34 Amp??re.
Met het meten van de lichtsterkte van de spaarlampen moet je wachten tot de lamp zijn optimale sterkte heeft bereikt, dit duurt ongeveer 5 minuten. Dan stel je de lampen op in een donkere kamer, omgeven door zwart papier om reflecties tegen te gaan en om meetfouten door ongelijke omstandigheden zoals verschil in zonlicht te voorkomen. Dan bekijk je op de lichtmeter hoeveel licht het lampje uitstraalt. Door deze hoeveelheid licht per lampje te vergelijken kun je aantonen welk van de 3 lampjes de hoogste lichtintensiteit heeft per afstand bij een energieverbruik van 40 Watt.
De opstelling komt er dan ongeveer zoals onderstaand getekend uit te zien:

Ik gebruik 3lampen van elk 40 W, ook ga je de lichtsterkte onderzoeken bij 50W, 30W,20W
Wanneer:
Zaterdag 20-12-2014, Dit is het begin van de Kerst vakantie.

Waarmee:
‘ Lichtmeter, ook wel luxmeter genoemd. Koop ik in de winkel.
‘ Een gloeilamp, spaarlamp en LED-lamp die op een vermogen van 40 Watt kunnen worden aangesloten. Deze koop ik in de winkel.
‘ Een donkere kamer. Is al aanwezig in huis.
‘ Een spanningsbron van 40 Watt. Is al aanwezig in huis.

Tijdsplanning:
‘ Dag 1: Verzamelen van alle materialen en deze testen. ( 2 uur )
‘ Dag 2: Opbouwen proefopstelling. ( 1 uur )
‘ Dag 3: De metingen doen en de metingen in tabellen weergeven. ( 4 uur )

Het werkplan bij mijn 2e deelvraag:
Ptotaal kun je uitrekenen door de spanning (U) met de stroomsterkte (I) te vermenigvuldigen. Het aantal volt over de spanningsbron kun je eenvoudig meten met een voltmeter en het amp??rage door een stroomkring kan je meten met een amp??re meter. Door deze 2 uiteindelijk te vermenigvuldigen krijg je Ptotaal .
Verwerken van de testresultaten van de 1e deelvraag.
Doordat Ptotaal bestaat uit Pwarmte en Plicht en je na de 1e deelvraag Plicht kan uitrekenen door het omreken schema:

Tungsten incandescent light bulb= Gloeilamp
Fluorescent lamp= spaarlamp
Nu moet je alleen nog het oppervlakte van de luxmeter meten, om de formule volledig in te kunnen vullen.
Als je Plicht dan hebt hoef je alleen nog maar Plicht af te trekken van Ptotaal om Pwarmte uit te rekenen.

Review this essay:

Name
Rating
Your review: (optional)

Latest reviews:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.