CDE Technology BV presenteert een stevige led spotlamp. Er 10 W ingezet om neutraalwit licht te genereren. Deze ledlamp is in twee aparte artikelen met twee verschillende stroombrondrivers gemeten. De driver in dit artikel geeft een minder goede powerfactor, is echter efficiënter en dimbaar. In het andere artikel is een 700 mA stroombrondriver gebruikt die niet dimbaar was.

In dit artikel staan allerlei interessante lampparameters, zoals ook opgenomen in de Eulumdat file.

Zie voor een vergelijk met andere lampen dit overzicht.

Samenvatting meetgegevens

parameter	meting lamp	opmerking
Kleurtemperatuur	4116 K	neutraalwit
Lichtsterkte Iv	270 Cd	Gemeten recht onder de lamp.
Stralingshoek	63 deg
Vermogen P	10.1 W
Power Factor	0.63	Met deze powerfactor geldt dat voor iedere 1 kWh aan netto vermogen, er 1.2 kVAhr aan reactief vermogen is geweest.
Lichtstroom	275 lm
Efficiëntie	27 lm/W
CRI_Ra	75	Color Rendering Index oftewel de kleurweergave-index.
Coördinaten kleursoort diagram	x=0.3759 en y=0.3768
Fitting	230V	Er wordt een stroombronvoeding gebruikt.
PAR-waarde	2.4 μMol/s/m2	Het aantal fotonen wat een gemiddelde plant ziet in het licht van deze lamp, geldend op 1 m afstand van de lamp.
S/P ratio	1.6	Dit is de factor die aangeeft hoeveel keer efficienter deze lamp is in het generen van visueel effectief licht voor het menselijk oog, bij nachtgevoeligheid (vergeleken met daggevoeligheid).
D x H buitenafmetingen	50 x 72 mm	Buitenafmetingen van de lamp (D = diameter).
D afmetingen lichtruimte	46 mm	Diameter van het gebied waar het licht vandaan komt. Dit is gelijk aan de binnendiameter van de opening van de reflector, aan de voorkant. Deze parameters worden in een Eulumdatfile gebruikt.
vormfactor	spot
Algemene opmerkingen		De omgevingstemperatuur gedurende de hele set van metingen was 23-24.5 deg C. Opwarmeffect: gedurende de opwarming neemt de verlichtingssterkte en het opgenomen vermogen af met resp. 14 % en 3 %. Spanningsafhankelijkheid: geen afhankelijkheid van lampparameters bij variatie van de voedingsspanning. Tevens is de dimbaarheid getest. De 3 standen van de voedingsunit blijken goed te werken. Aan het eind van het verslag zijn extra foto’s opgenomen.
Eulumdat file		Rechtsklik op het icoon en sla het bestand op.

Overzichtstabel

Let op: De meting is gedaan in het verre veld (ver genoeg van de lamp af zodanig dat deze gezien kan worden als een puntbron, dit betekent minimaal 5x de grootste afmeting van het gebied waar licht uitkomt (=lichtruimte)). Deze gegevens zijn omgerekend naar resultaten op de in deze tabel staande afstanden van 0.25 m – 5 m.

Wanneer de afstand tot de lichtbron kleiner wordt dan 5x de maximale lengte (hier 5x 46 mm) dan is de lichtbron niet meer als puntbron te zien maar zit men in het nabije veld. Daar zullen de waardes lager uitvallen.

Met de Eulumdat file en met een berekenprogramma is wel goed te berekenen wat de verlichtingssterkte is in het dichtbije veld van de buis.

Eulumdat lichtdiagram

Een interessante grafiek is het lichtdiagram, wat de helderheid aangeeft in het C0-C180 en het C90-C270 vlak.

Het lichtdiagram en de indicatie van de planes.

Het C0-C180 vlak en het C90-C270 (dwars daarop) vlak zijn gelijk daar de lamp een circelsymmetrie heeft over de hoogte as (de z-as).

Verlichtingsterkte E_v op 1 m afstand, of lichtintensiteit I_v

Hierbij de plot van de gemiddelde lichtsterkte (I_v) afhankelijk van de hoek van meting t.o.v. de lamp. Dus alle lichtsterkte metingen behorende bij 1 kantelhoek, en afkomstig van verschillende draaihoeken, zijn gemiddeld. In deze grafiek is de helderheid in Cd direct af te lezen en is niet geconverteerd naar Cd/1000lm zoals in het Eulumdat lichtdiagram.

Het stralingsdiagram van de lamp.

Deze plot met deze gemiddelde waardes worden gebruikt om de totale lichtopbrengst te berekenen.

Het verloop van de lichtsterkte afhankelijk van de hoek t.o.v. de lamp.

Deze plot geeft grafisch weer welke verschillende meetwaardes verkregen zijn bij iedere kantelhoek. Voor een bepaalde kantelhoek zijn er zo een aantal metingen, die afkomstig zijn van verschillende draaihoeken rondom de lamp. Bij een kantelhoek van 40 graden zijn de gemeten intensiteiten in een range van 15-24 %.

Bij het berekenen van de gemiddelde lichtsterktewaardes per hoek en deze uit te zetten in een grafiek, is de stralingshoek te bepalen: dit is berekend op 63 graden. Deze gemiddelde waarde geldt voor alle denkbeeldige snijvlakken door deze lamp.

Lichtstroom

Met de meetgegevens van lux op 1 meter, gehaald uit het stralingsdiagram met de gemiddelde lichtsterktewaardes, is de lichtstroom te berekenen. Het resultaat van deze berekening voor deze lamp is 275 lm.

Efficiëntie

Een lichtstroom van 275 lm, en een opgenomen vermogen van 10.1 Watt, levert een efficiëntie van 27 lm/Watt.

Met de powerfactor van 0.63 geldt dat voor iedere kWh aan netto vermogen, er 1.2 kVAhr aan reactief vermogen is geweest.

Voedingsspanning	230.0 V
Voedingsstroom	70 mA
Vermogen P	10.1 W
Schijnbaar vermogen S	16.0 VA
PF	0.63

Tevens is van deze lamp de spanningsvorm en stroomvorm opgenomen.

Spanningsvorm over de lamp en stroom door de lamp.

De stroom heeft geen sinusvorm, echter heeft pieken. De pieken zijn in fase met de spanningsvorm, echter er loopt een sinusvorm door de stroom heen (aan de basis van de pieken) die 90 graden voorloopt in fase. Het geheel is dus niet in fase en niet sinusvormig. Dit geheel resulteert in een lagere powerfactorwaarde.

Wanneer het powerspectrum van de stroom bepaald wordt, dan is het aantal hogere harmonischen zichtbaar. De meting aan de stroomvorm is gedaan met 10.000 samples per seconde, wat een maximum frequentiecomponent van 5000 Hz zou kunnen detecteren. Normaliter zijn deze hoogfrequente signalen niet te vinden in de opgenomen stroom van de lamp, vandaar dat het onderstaand spectrum wordt gestopt bij 1000 Hz. Dit is ruim voldoende om de relevante harmonische inhoud van de stroom weer te kunnen geven.

Het stroom vermogensspectrum, met logaritmische schaal (in % van de grootste harmonische).

Vanwege de stroompieken zijn er ook veel hogere harmonischen.

Kleurtemperatuur en licht- oftewel vermogensspectrum

Het kleurspectrum van het licht van deze lamp. Energieniveaus geldig op 1 m afstand.

De gemeten kleurtemperatuur van deze lamp is ongeveer 4100 K wat neutraalwit is. De meting is gedaan recht onder de lamp. De kleurtemperatuur kan ook worden gemeten onder verschillende kantelhoeken.

De kleurtemperatuur van de lamp afhankelijk van de kantelhoek.

De kleurtemperatuur is gegeven voor kantelhoeken tot 75 graden, daarna is de verlichtingssterkte zo laag (< 5 lux) dat de kleur er niet meer toe doet.

Kijkende naar de stralingshoek van 63 graden (dus 31.5 graden kantelhoek, dit is het gebied waar het meeste van het licht afgegeven wordt) dan geldt dat in dit gebied de kleurtemperatuur met ongeveer 2 % afneemt.

PAR waarde en -spectrum

Wanneer het licht van deze lamp gebruikt zou worden voor het laten groeien van planten, dan dient de PAR-gebied bepaald te worden. PAR staat voor Photosynthetic Active Radiation en is die straling die actief meedoet aan fotosynthese en wordt uitgedrukt in μMol/s/m².

Fotosynthese vormt de essentie voor de groei en bloei voor planten, waarbij het blauwe deel van het lichtspectrum zorgt voor de groei en het rode deel verantwoordelijk is voor de knopzetting en bloei van de plant. Voor fotosynthese wordt gekeken naar aantallen fotonen wat belangrijker is dan het vermogen van het licht.
Het vermogensspectrum (vermogen per golflengte) van het licht van de lamp wordt dus eerst omgerekend naar het aantal fotonen (aantallen lichtdeeltjes per golflengte) waarna deze aantallen fotonen per golflengte nog gewogen worden tegen de gevoeligheid van de gemiddelde plant ervoor (volgens DIN-norm 5031-10:2000). Het volgende plaatje laat het resultaat zien.

Het fotonenspectrum, dan de gevoeligheidscurve, resulterend in een PAR-spectrum

De zwarte curve geeft het vermogensspectrum aan van de lamp, in aantallen fotonen per golflengte. In rood de curve die de gemiddelde gevoeligheid geeft van de gemiddelde plant (volgens DIN norm 5031-10:2000) voor de verschillende golflengtes.

Resulteert de groene lijn die het aantal fotonen afgeeft per golflengte van het licht van de lamp. Deze aantallen fotonen gesommeerd, levert een PAR getal dat voor het licht van deze lamp uitkomt op 2.4 μMol/s/m². Deze waarde geldt op 1 m afstand van de lamp en tevens geldt deze waarde voor ruwweg het gebied (op 1 m afstand) binnen de stalingshoek.

Als gekeken wordt naar het gedeelte van het spectrum van het licht van de lamp, dat bruikbaar is voor fotosynthese, dan komt dat neer op 64 % (geldig voor het golflengtegebied van 400-700 nm). Dit zou men kunnen zien als een PAR efficientie van het licht van deze lamp.

Noot: bij dit percentage zou men moeten nagaan of alle golflengten in voldoende mate voorkomen en dat niet bv alleen het blauwe licht aanwezig is, wanneer men deze lamp juist voor bloemvorming wil inzetten, waar met name de rode golflengten van belang zijn.

S/P ratio

Het menselijk oog heeft staafjes en kegeltjes. De staafjes werken vooral bij lage verlichtingssterktes (schemer, nacht), en de kegeltjes bij hoge(re) verlichtingssterktes (overdag). Daar het oog in beide situaties (hoofdzakelijk) gebruik maakt van andere sensoren, is er daarmee ook een andere gevoeligheid.
De overdaggevoeligheid wordt Photopische gevoeligheid genoemd, vooral gebruik makende van kegeltjes.
De nachtgevoeligheid wordt Scotopische gevoeligheid genoemd, vooral gebruik makende van staafjes.
Het menselijk oog is gevoeliger voor licht (van meer blauwachtige kleur) en de S/P ratio geeft aan, voor het licht van deze lamp, in hoeverre de efficiëntie van deze lamp hoger is voor nachtgevoeligheid dan dat deze is voor daggevoeligheid.

Het licht van deze lamp heeft een dusdanig spectrum dat de S/P ratio 1.6 is. Dus zou deze lamp gebruikt worden in een omgeving waarbij een gemiddeld lage verlichtingssterkte aanwezig is, dan is de berekende efficiëntie voor nacht deze factor hoger dan de berekende (overdag) efficiëntie.

Het vermogensspectrum, de gevoeligheidscurves en de resulterende nacht – en dagspectra (laatste op 1 m afstand).

De oppervlakte onder het photopisch spectrum is wat groter (rode curve) dan die van het scotopisch spectrum (zwarte curve), gevolg is een S/P ratio in de middenrange van 1.6.

Zie voor meer informatie dit artikel over S/P ratio.

Kleursoort diagram

Het kleursoort diagram en de plaats van het licht van de lamp.

Het lichtpunt ligt bijna bovenop het pad van de zwarte straler. Hier wordt op teruggekomen bij de CRI van deze lamp. De kleurcoördinaten zijn x=0.3759 en y=0.3768.

Kleurweergave-index of CRI

Hierbij het plaatje van de kleurweergave index. Deze wordt goed uitgelegd op de Wiki over kleurweergave-index en de OliNo site. Tevens wat praktijkvoorbeelden en kritische kanttekeningen zijn te vinden op de OliNo website.

De gegevens mbt de kleurweergave index van het licht van deze lamp.

Deze waarde van 75 geeft aan in hoeverre het licht van deze lamp een aantal referentiekleuren kan weergeven in vergelijk met het licht van een referentiebron.

Deze waarde van 75 is lager dan de waarde van 80 die als minimum geldt voor een natuurgetrouwe kleurweergave voor alledaags gebruik, zie ook dit artikel.

De “chromaticity difference” is 0.0014, wat aangeeft hoever de kleur van deze lamp afligt van het pad van de zwarte straler. Deze waarde is lager dan 0.0054 en daarmee zeggende dat de CRI berekening nauwkeurig is en er van mag worden uitgegaan.

Spanningsafhankelijkheid

De lamp is onderzocht op hoe afhankelijk de parameters verlichtingssterkte E_v [lx], de kleurtemperatuur T [K] en het opgenomen netto vermogen P [W] zijn van de lampspanning.

Afhankelijkheid van lampparameters van de ingestelde lampspanning.

De lampparameters variëren niet mee met de variatie van de aangelegde voedingsspanning.

Een abrupte variatie van + of – 5 V levert een verandering van de lichtintensiteitswaardes van < 0.1 %. Dit verschil in lichtintensiteit is niet zichtbaar.

Opwarm-effecten

Van deze lamp zijn de opwarm-effecten doorgemeten op de verschillende interessante parameters. Zie ook de grafiek.

Opwarmen van de lamp en het effect op lampparameters; 100 % niveau aan het begin en aan het eind gelegd

De warmup tijd is ongeveer 30 minuten. Gedurende de opwarming nemen de verlichtingssterkte en het opgenomen vermogen af met respectievelijk 14 % en 3 %.

Dimbaarheid

De gebruikte stroombronunit blijkt ook een drietal dimstanden te kennen. Door binnen 2 seconden af- en aan te schakelen is zo een dimstand te kiezen: 100 %, 33 % en 66 % en dan weer naar 100 %.

Lampparameters afhankelijk van de dimstand

Het opgenomen vermogen en de verlichtingssterkte zijn mooi lineair dimbaar met het uit- en aanschakelprotokol; de verlichtingssterkte volgt de gespecificeerde 33 % en 66 % van het 100 % niveau.

Het opgenomen vermogen zakt bij het dimmen marginaal langzamer dan de verlichtingssterkte, waardoor de efficiëntie maar langzaam afneemt.

Zichtbaar is dat de kleurtemperatuur afneemt bij meer dimmen. Deze variatie als gevolg van de dimstand is normaal wanneer de led met lagere stroomwaardes wordt gestuurd (dus geen Puls Breedte Modulatie sturing om te dimmen, maar lagere stroomwaardes).

Extra foto’s

De led van dichtbij in de lampreflector

Zijaanzicht van de led spotlamp

De gebruikte stroomsturingsunit

De stroomsturingsunit heeft een instelbare lampstroom. Deze is voor deze lamp ingesteld geweest op 800 mA. De unit heeft ingangen waardoor de dim-factor ingesteld kan worden. (dit dus extra, naast de truk om met snel uit- en aanschakelen een dimstand te kiezen).