In dit artikel wordt de dynamo led flashlight getest (productcode gg13783) die afkomstig is van Technea Duurzaam. Het product kan besteld worden bij de Energiebespaarshop.
Door middel van het draaien aan een hendel wordt deze lamp opgeladen, en geeft daarna licht middels een drietal felle leds. In dit artikel kunt u lezen hoeveel licht u krijgt als beloning voor een bepaalde tijd draaien (roteren genoemd).
Tevens kan deze lamp aangesloten worden aan een mobiele telefoon, en middels de bijgeleverde kabel kan een mobieltje opgeladen worden terwijl men bezig is met het draaien aan de hendel. Lees verder wat het apparaat presteert.

De specificatie, wat wordt beloofd?

Het belangrijke punt uit de kleine beschrijving die meegeleverd wordt is de volgende:

• 1 minuut roteren is goed voor 30 minuten licht
• 3 minuten roteren geeft 2-8 minuten spreektijd en 20-30 minuten standby tijd

Zie verder de handleiding voor meer interessante parameters en beschrijvingen:

Het werkingsprincipe

De ledlamp opladen kan met een hendel die uit te klappen is. Men dient de hendel rond te draaien met een snelheid van drie omwentelingen per seconde.

De uitklapbare hendel om de lamp of het mobieltje op te laden.

Het apparaat werkt op dezelfde manier als een dynamo op een fiets; door de omwentelingen wordt elektrische energie gecreëerd en deze kan een energieopslag laden in het lampje zelf waarmee een led kan branden (als de lichtschakelaar aan wordt gezet). Wanneer een verbinding met een mobieltje wordt gelegd, kan de accu van het mobieltje opgeladen worden. Dit laatste gebeurt dan alleen tijdens het roteren.

Het meetplan

De tijdsduur van nuttig licht

Wat van belang is, is om te weten hoeveel nuttig licht er van de lamp komt als gevolg van het roteren.
Zie voor een afleiding van de definitie dit artikel, het komt neer op 10, 5 danwel 2.5 lux op een afstand van 1 m van de lamp.
Dus wanneer bij het aanschakelen van de lamp recht onder deze lamp gemeten wordt, dient gemeten te worden tot het moment waarop de verlichtingssterkte op 1 meter afstand recht onder de lamp is gedaald tot 10, 5 en 2.5 lux.

De laadenergie bij het roteren

Wanneer tijdens het roteren een verbinding gelegd wordt met een mobieltje, dan zal de opgewekte energie gebruikt worden om de accu van het mobieltje op te laden (en niet om de ingebouwde energieopslag van de lamp zelf op te laden).
De beschrijving geeft aan dat met de meegeleverde kabel een Nokia telefoon geladen kan worden en andere kabels zijn bestelbaar. In plaats van een mobieltje aan te sluiten, is in dit verslag gemeten hoeveel elektrische energie gegenereerd wordt met het roteren. Deze hoeveelheid energie kan vergeleken worden met de accucapaciteit van ieder gewenst mobieltje (dit is dan de maximale hoeveelheid energie). Als men dan weet hoelang men kan spreken cq standby tijd heeft met een volle accu, dan kan men ook inschatten wat mogelijk is met de opgewekte energie door het roteren met dit apparaat; simpelweg door de opgewekte energiehoeveelheid te delen door de maximale accucapaciteit.

De meetparameters

Nu gedefinieerd is wat nuttig licht is, kan gemeten worden.
De meetparameters:

• tijd van roteren
• snelheid van roteren

En het resultaat:

• tijdsduur na aanschakelen waarbij nuttig licht verkregen wordt
• energie opgewekt bij een minuut roteren met een bepaalde snelheid

De S/P ratio en het lichtverval

Zoals ook opgemerkt is het enigzins arbitrair een luxwaarde te nemen, daar er geen bekende norm voor is. Daarom wordt gebruik gemaakt van bekende normeringen voor een bepaalde werksituatie en voor een locale voetgangersweg en wordt zo gekomen op een drietal waardes van Ev.

Als extra wordt de S/P ratio van het licht van de lamp bepaald en tevens wordt een curve getoond die het verval van het licht aangeeft. Dit als extra achtergrondinformatie achter de getallen van nuttige lichtduur die in de resultaten getoond worden.

De meetopstelling

Meetopstelling voor het licht

Gemeten dient te worden hoe lang het duurt voordat de verlichtingssterkte is gedaald tot 10, 5 en 2.5  lux op 1 meter afstand recht onder de lamp. Hiertoe wordt de lamp gemonteerd in een grijper die op een bepaalde hoogte wordt gehouden. Recht onder de lamp wordt een luxmeter geplaatst die frequent wordt uitgelezen op de luxwaarde.
Zie voor verdere beschrijving dit artikel.

Meetopstelling voor het laden

Het doel is te bepalen hoeveel energie opgewekt wordt bij het draaien (eventueel met verschillende snelheden). Er wordt één minuut geroteerd, en bij twee of meer minuten roteren wordt aangenomen dat er twee of meer keer zoveel energie opgewekt wordt.
De hoeveelheid energie wordt bepaald door gebruik te maken van een vaste weerstand, die kwa grootte zo gekozen is dat er een stroom van 300 – 360 mA getrokken wordt bij het (snel) roteren. Dit is ook wat de handleiding aangeeft wat mogelijk is.

De meetresultaten

Nu dan aangekomen tot de meetresultaten.

Meetresultaten licht

Eerst wordt de door de leverancier aangeleverde lamp leeggeladen. Dat is simpel, door de lamp maar aan te zetten en te meten wat het lichtniveau is wat eruit komt. Het eindniveau is hier genomen op 10 lux op 1 meter afstand.

Het eerste leegladen, na nieuwlevering

Het eerste leegladen, nadat de lamp ontvangen was.

De lamp had behoorlijk wat energie opgeslagen, gezien dat deze 2 uur en een kwartier volhoudt voordat het verlichtingsniveau onder de gestelde grenswaarde zakt.

Licht: rotatietijd en rotatiesnelheid

Bekeken is hoe de nuttige lichtduur afhangt van (1) de tijd dat geroteerd wordt, met een vaste rotatiesnelheid, en (2) de snelheid waarmee geroteerd wordt, bij een vaste rotatietijd.

De tijdsduur van nuttig licht afhankelijk van de tijd dat geroteerd wordt, bij een vaste rotatiesnelheid.

Nuttig licht bij 3.5x roteren per seconde

grenswaarde Ev	tijd @ 1 rotatiemin.	tijd/5 @ 5 rotatiemin.
10 lux	08:00 [mm:ss]	06:44 [mm:ss]
5 lux	11:40 [mm:ss]	08:54 [mm:ss]
2.5 lux	15:40 [mm:ss]	10:48 [mm:ss]

De efficiëntie in het verkrijgen van extra licht bij extra minuten roteren neemt af.

De volgende grafiek geeft de analyse aan voor rotatiesnelheid.

De tijdsduur van nuttig licht afhankelijk van de snelheid dat geroteerd wordt, bij een vaste rotatietijd van 1 minuut.

Nuttig licht bij variabel maal roteren per seconde

#rotaties / sec	grenswaarde Ev	tijd voor iedere rotatieminuut
3x/sec	10 lux	03:30 [mm:ss]
4x/sec	10 lux	07:00 [mm:ss]
3x/sec	5 lux	06:15 [mm:ss]
4x/sec	5 lux	11:00 [mm:ss]
3x/sec	2.5 lux	09:10 [mm:ss]
4x/sec	2.5 lux	15:30 [mm:ss]

In de productbeschrijving staat dat er met 3 omwentelingen per seconde geroteerd dient te worden. Dat wordt wel duidelijk bij dit resultaat. Het is natuurlijk zo dat bij lagere rotatiesnelheden er ook een lagere spanning opgewekt wordt, waardoor laden van de energie-opslag niet goed gaat; hoe lager de spanning, des te minder ver opgeladen kan worden. Het resultaat is dat bij 2 rotaties per seconde en minder, er nauwelijks nog energie opgeslagen wordt waardoor de led niet kan branden. Ook blijkt dat sneller roteren dan 3 omw./seconde nog wel extra oplevert; bijvoorbeeld wanneer bij 4 rotaties per seconde wordt geroteerd, dan is er gemiddeld 75 % meer lichttijd dan bij 3 rotaties per seconde! Overigens is dit met grotere snelheid roteren goed te doen.

Op de hoogte van de spanning wordt teruggekomen bij de laadfunctie van dit apparaat.

S/P ratio en lichtverval bij ontladen

Meer over de S/P ratio wordt uitgelegd op de OliNo website. Hier alleen het resultaat.

De S/P ratio bedraagt 2.7, wat erg hoog is. Het licht is ook erg blauw (zie spectrum in blauwe curve) waardoor bij lage intensiteiten de kegeltjes van het oog er erg gevoelig voor zijn en dus draagt dit bij aan meer lichtindruk (dan wanneer de S/P ratio lager was).
Deze erg blauwe leds zijn genomen vanwege de hoge efficiëntie: er is relatief weinig fosfor genomen om van het blauwe licht van de led wit van te maken zodat er door de fosfor weinig verlies is.

Het verval van het licht is exponentieel; het gaat snel in het begin en steeds langzamer aan het eind. Dus een lagere tolereerbare verlichtingssterkte leidt tot een flink langere tijd van nuttig licht. Er is niet lager gemeten dan bij 2.5 lux; omdat op een bepaald moment de meting zelf last gaat krijgen van ruis.

In de eerste 20 minuten is er een wat onrustig verval, waar dit door komt is niet bekend.

Laden: rotatiesnelheid

Wanneer door middel van een kabel een mobieltje wordt aangesloten aan deze lamp, dan zal bij het roteren de opgewekte energie gebruikt worden om de accu van het mobieltje op te laden. De snelheid van roteren is hier geanalyseerd, want dat zal een impact hebben op de hoeveelheid energie die opgewekt wordt. Evenals de spanning, die hoger wordt bij sneller roteren en daardoor beter kan laden (zoals ook het geval bij een fietsdynamo, die bij (hele) lage snelheden minder energie levert dan bij hogere).

Het laden van een mobieltje, de invloed van rotatiesnelheid op de spanning en de energie.

De spanning loopt op van 1 V bij 1.5 omw/sec tot aan bijna 4 V bij 3.5 omw/sec. Een hogere spanning zal veel meer energie leveren, en dat gaat kwadratisch. De reden is als volgt. In de meetopstelling wordt gebruik gemaakt van een vaste weerstand. het vermogen dat in de weerstand verbruikt wordt, is afhankelijk van de spanning,

en de energie is dan het vermogen over de tijd:

Dat wil zeggen dat een hogere rotatiesnelheid veel meer energie levert dan dat een lagere snelheid dat doet; het verband is kwadratisch. Het is niet zo goed te zien aan het plaatje, echter duidelijk wordt wel dat er bij 1.5 rot/sec bijna geen energie opgewekt wordt. Daarbij moet worden aangetekend dat een lage spanning die hoort bij deze lage rotatiesnelheid, ook niet in staat zal zijn om accu’s van mobieltjes op kan laden, want deze accu’s vragen ook een minimumspanning. Vandaar dat roteren boven de 3 rot/omw dan gunstig is, en hoe sneller des te beter.

Laden: berekening van de energie opgewekt

Berekening van hoeveel energie er is opgewekt kan gedaan worden in Joule zoals in het plaatje, maar ook in mAh zodanig dat de opgewekte energie beter vergelijkbaar is met de specificatie van de accu van het mobieltje (dat is vaak in mAh uitgedrukt).

Voorbeeld voor een bepaalde Nokia accu.

Neem het apparaat Nokia N96, daar zit een accu in van het type BL-5F, met een capaciteit van 950 mAh. Deze accu levert een spanning van 3.7 V. Dat wil dan zeggen dat de energie in deze accu (wanneer geheel volgeladen) het volgende is:

De specificaties wat met een volgeladen accu (of batterij) allemaal kan is hierbij weergegeven.

Met dit Go Green laadapparaat is het dus de bedoeling om deze accu te laden. Dan moet de opgewekte spanning wel hoog genoeg zijn, minimaal 3.7 V. Het grafiekje laat zien dat er dan met minimaal 3.5 omw/sec geroteerd moet worden, beter is het nog wat sneller te roteren, zodanig dat er wat meer spanning voorhanden is om de accu op te laden.

Uitgaande van 3.5 rot/sec, dan blijkt dat bij 1 minuut roteren er 75 J aan energie is opgewekt. Eerder was uitgerekend dat een volle accu 12.7 kJ aan energie heeft. Stel er wordt 10 minuten geroteerd, dan is daarmee 750 J opgewekt, en dat is 6 % van een volgeladen accu. Dus dan ook 6 % van de spreektijd en standby tijd, resp: 9/13 minuten en 12/13 uur.

Dus voor dit voorbeeld is 10 minuten roteren overeenkomstig met 9/13 minuten spreektijd of 12/13 uur standby.

Voor andere telefoontjes met een kleiner verbuik en een andere accu, kan dit op dezelfde manier uitgerekend worden.

Lichtbundel

Als extra een foto van de lichtbundel die verkregen wordt met deze lamp.

De lichtbundel afkomstig van deze rotatielamp.

Het is een felle bundel, met een weinig verlichte rand daaromheen. De bundel is 355 mm breed op 1 m afstand.

Conclusies

Initieel heeft de rotatielamp een grote lading, en kan de led erg lang branden.

Energie bijladen in de energieopslag intern in de lamp gaat niet zo goed als wordt geadverteerd. Bij 1 minuut roteren is de brandtijd tot 15 minuten. Dit is minder dan de 30 die geadverteerd worden, echter het is best goed vergeleken met de schudlampen.

Wanneer relatief snel geroteerd wordt (4 omw/sec), krijgt men voor iedere minuut schudden 11 – 16 minuten nuttige verlichtingstijd.

Een noot bij de 11 – 16 minuten lichttijd: de S/P ratio van het licht van de lamp is erg hoog wat gunstig is voor de lichtindruk van de staafjes in het oog van de mens; men kan met minder licht toch toe. Tevens laat het typische verval van het licht als functie van de tijd zien dat met een verlaging van de tolereerbare ondergrens van verlichtingssterkte, de nuttige lichttijd fors toeneemt.

De lader doet wat er van verwacht mag worden, bij 10 minuten roteren levert het rondom 10 minuten spreektijd op, waarbij een telefoon is beschouwd met een groot kleurenscherm, WiFi en Bluetooth. Er zijn zuinigere telefoons die dan wellicht langer spreektijd hebben.

Snel roteren levert veel meer energie; bijvoorbeeld ipv de 3 omw/sec naar 4 omw/sec levert gemiddeld 75 % meer lichttijd op. Snel roteren is ook nodig voor het kunnen opladen van accu’s met een spanning van > 3 V.