Verlichtingstheorie

Lichtsterkteverdelingscurven, verlichtings- en isoluxdiagrammen

De oplossing van verlichtingsopgaven vereist een zorgvuldige planning. Noodzakelijke informatie over de eigenschappen van armaturen geven lichtsterkteverdelingscurven, verlichtings- en isoluxdiagrammen. De benodigde kennis hieromtrent verstrekken wij op deze pagina.

Lichtsterkteverdelingscurven geven aan in welke richting en met welke intensiteit een armatuur licht uitstraalt. De lichtsterktewaarde in candela (cd) voor een bepaalde uitvoering wordt berekend door de waarde in cd/klm, die van het diagram wordt afgelezen, te vermenigvuldigen met de totale lichtstroom in kilolumen (klm) van de lichtbronnen die in het armatuur worden gebruikt. 

In de diagrammen worden ook de halve bundelbreedtes (doorgetrokken lijn, C 180 - C 0  β = 28°) en (stippellijn, C 270 - C 90  β = 92) aangegeven. 

De lichtsterktewaarden zijn op de verticale, de uitstralingshoek op de horizontale as afgebeeld. Bij een polaire weergave is op het diagram aangegeven voor welke doorsnede door het armatuur (C-vlakken) de curven gelden.

Lichtsterkteverdelingscurven worden meestal met polaire coördinaten weergegeven.

Bij schijnwerpers geven wij de lichtsterkteverdelingen met cartesische coördinaten weer.

Verlichtingsdiagrammen voor schijnwerpers (afb. 3) geven de afmetingen van het door de beide halve bundelbreedtes (afb. 4) begrensde vlak aan, alsmede de gemiddelde verlichtingssterkte op dit vlak in relatie tot de afstand. Door middel van de parameters ´´schijnwerper – vlak – horizontale as´´ kan worden afgelezen:

  • de hoogte (doorgetrokken lijn, C 0 - C 180  β = 27°) en de breedte (stippellijn, C 270 - C 90  β = 76°) van het begrensde vlak op de verticale as rechts
  • de gemiddelde verlichtingssterkte (parabool) in lux op de verticale as links

Voorbeeld: Op een afstand van 12 m bestrijken de halve bundelbreedtes van de schijnwerper 84 503 een vlak van 5 m hoog en 15 m breed. De gemiddelde verlichtingssterkte op dit vlak bedraagt 240 lx. Een gelijkmatige illuminatie krijgt men, als de afstanden tussen de schijnwerpers onderling even breed zijn als het door de halve bundelbreedtes bestreken vlak. Bij de illuminatie van een gevel vanaf de grond wordt slechts ongeveer 1∕3 van de opgegeven verlichtingssterkte bereikt.

Isoluxdiagrammen (afbeelding 5) geven de lichtsterkteverdeling op een zichtbaar vlak aan. Punten met gelijke verlichtingssterkte zijn hierbij door curven (isoluxlijnen) met elkaar verbonden. Het armatuur bevindt zich loodrecht op het tekenvlak op lichtpunthoogte (H) boven de coördinatenoorsprong. Afhankelijk van het type armatuur is de lichtpunthoogte (h) of de overeenkomstige masthoogte (H) aangegeven.

De lichtpuntafstand volgt bij benadering uit het dubbele van de afstand waarop de isoluxlijn loopt, die bij de helft van de gewenste minimale verlichtingssterkte behoort.

Voorbeeld: In het afgebeelde isoluxdiagram verloopt de 0,5 lx-lijn zijdelings op 15 m afstand van de coördinatenoorsprong. Als een pad moet worden verlicht (Emin ≥ 1 lx) dan dient een lichtpuntafstand van ca. 30 m te worden gekozen. Bij armaturen met rotatiesymmetrische lichtsterkteverdeling zijn de isoluxlijnen concentrische cirkels.


Voorbeelden

Bepaling van de schijnwerperafstand tot het te verlichten vlak aan de hand van een lichtsterkteverdelingscurve

De aan te stralen gevel heeft een hoogte van 8 m (blauwe lijn) en een breedte van 18 m (rode lijn). De High-performance-schijnwerper 84 503 met bandvormige lichtsterkteverdeling heeft een halve bundelbreedte van 27° en 76°. Bij een afstand van 16 m dekken de halve bundelbreedtes exact de afmetingen van de gevel. De parabool geeft de gemiddelde verlichtingssterkte in lux aan. Deze waarden kunnen op de linker y-as van de lichtsterkteverdelingscurve worden afgelezen. De gemiddelde verlichtingssterkte op de gebruiksoppervlakte bedraagt dus 150 lx. Veranderingen van de schijnwerperafstand beïnvloeden zowel de gemiddelde verlichtingssterkte als de grootte van de verlichte oppervlakte. Hierbij dient te worden aangemerkt dat er strooilicht buiten de berekende oppervlakte valt. Zo zou de gevel ook bij een formaat 10 x 22 m nog goed worden verlicht.


Bepaling van de afstand tussen armaturen ´´a´´ voor een padverlichting van Emin = 1 lx aan de hand van het isoluxdiagram

Voor het plannen van de verlichting van paden wordt als norm 1 lx als de minimale verlichtingssterkte gedefinieerd. Bijgevolg is de 0,5 lx-lijn in het isoluxdiagram relevant voor het bepalen van de afstand tussen de armaturen. Deze 0,5 lx moet bij de 1 lx verlichtingssterkte op de gebruiksoppervlakte worden opgeteld, om de afstand tussen de armaturen te definiëren. Dit resulteert hier in een lichtpuntafstand van 6,5 m. Bij de planning dient bovendien rekening gehouden te worden met plaatselijke omstandigheden, zoals bijvoorbeeld de kleur en eigenschappen van de ondergrond. Deze factoren hebben een enorme invloed op de reflectie van het licht en kunnen zelfs bij een normconforme verlichtingssterkte tot een visuele verlichtingsindruk leiden, die onvoldoende is. Daarom is voor een optimaal planningsresultaat een verlichtingstest op de montageplaats aan te bevelen.


Bepaling van de afstand ´´a´´ tussen armaturen voor een pleinverlichting met BEGA lichtbouwelement 84 737 aan de hand van het isoluxdiagram

Bij armaturen met rotatiesymmetrische lichtsterkteverdeling wordt in het isoluxdiagram een kwart van de totale lichtsterkte afgebeeld. Die gemiddelde verlichtingssterkte voor een plein dient 10 lx te bedragen. In de naaste omgeving van het armatuur wordt ca. 20 lx bereikt. Om een gemiddelde waarde van 10 lx te bereiken dient de minimale verlichtingssterkte tussen twee armaturen circa 2 tot 3 lx te bedragen. In de grafiek verduidelijken de rode cirkels deze waarden. Hieruit volgt een afstand tussen de armaturen van 19 m.


Bepaling van de afstand ´´a´´ tussen armaturen voor een pleinverlichting met BEGA Mastopzetarmaturen 99 515 aan de hand van het isoluxdiagram

Hetzelfde principe geldt voor een asymmetrische lichtsterkteverdeling. De armaturen worden aan de rand van het plein in een eenvoudige opstelling en op het plein in dubbele uitvoering geplaatst.