Kwaliteitskenmerken van verlichting

Het verlichtingsniveau bepaalt het zichtvermogen. Het wordt door de verlichtingssterkte en de reflectie-eigenschappen van een verlicht vlak beïnvloed. Hierbij geldt: hoe geringer de reflectie, hoe hoger de verlichtingssterkte moet zijn. Een witte wand heeft een reflectiegraad van max. 85%, een rode bakstenen gevel daarentegen slechts max. 25%. Om een gering zichtvermogen te compenseren, moet de verlichtingssterkte worden verhoogd.

De onderhoudsfactor definieert de gemiddelde waarde van de verlichtingssterkte op een beoordelingsvlak. In de loop van de gebruiksduur van een verlichtingsinstallatie veranderen veroudering en milieufactoren lichtbronnen, armaturen en ruimten. De verlichtingssterkte wordt minder. Deze afname wordt beschreven door de onderhoudsfactor. Ter compensatie dienen nieuwe installaties hogere verlichtingswaarden te vertonen.

Onderhoudsfactor = onderhoudsfactor x nieuwwaarde

De onderhoudsfactor is afhankelijk van het type lichtbron, het armatuur, de vervuiling van de omgeving en de onderhoudsintervallen.

In een schone omgeving, bijvoorbeeld in een kantoor, kan bij een onderhoudscyclus van drie jaar een waarde van 0,67 worden bepaald, bij een vuile ruimtelijke situatie een waarde van 0,5. Het vlak, waarop de verlichtingssterkte dient te worden gerealiseerd, wordt als berekeningsvlak geraadpleegd. Bij de kantoorwerkplekken wordt de meting 0,75 m boven de vloer uitgevoerd, bij verkeersvlakken is het maximaal 0,1 m. De noodzakelijke onderhoudsfactoren van de verlichtingssterkte worden voor werkplekken in binnenruimten voor verschillende soorten ruimten en werkzaamheden in de norm EN 12464-1 en werkplaatsen in buitenruimten in EN 12464-2 vastgelegd.

De luminantie beschrijft de helderheidsindruk die het menselijke oog van een verlicht of belicht vlak heeft. De luminantie L wordt gemeten in Candela per vierkante meter [cd/m²]. Hierbij wordt de lichtsterkte in relatie tot het aangestraalde of verlichte vlak geplaatst. Voor de beoordeling van de kwaliteit van een straatverlichting is de berekening van de luminantie dringend noodzakelijk. Afhankelijk van de gestandaardiseerde reflectie-eigenschappen van het wegdek en het vastleggen van de positie van de toeschouwer vormt de berekening van de luminantie een vast onderdeel bij de planning van de straatverlichting. 

De planningshulp ´´Licht voor Europese wegen´´ regelt de verlichting van straten, paden en pleinen overeenkomstig EN 13201. Zij maakt duidelijk, dat een verhoging van de luminantie, van bijvoorbeeld 1 cd/m² naar 2 cd/m², het ongevalspercentage met ongeveer een derde vermindert. 

Verschillende lichtstromen van de lichtbronnen, verschillende lichtsterkteverdelingen van de armaturen of afwijkende geometrieën van de verlichtingsinstallaties beïnvloeden de straatverlichting. Een andere belangrijke factor daarbij is de reflectie-eigenschap van het wegdek. Om de precieze luminantie van de rijbaan te beoordelen moet een vlak rijbaangedeelte met hetzelfde reflectiegedrag worden geselecteerd. Er wordt gebruik gemaakt van een representatieve afstand tussen twee armaturen en een observatieplaats van 1,5 meter boven de middellijn van de rijbaan.

Advies: Ventweg: 7,5 lx Hoofdweg: 1,5 cd/m² Parkeerterrein: 15,0 lx

Licht definieert onze ruimtelijke omgeving. Licht en schaduw geven de ruimte structuur. Objecten lijken plastisch en oppervlakken worden verduidelijkt. De interactie tussen licht en schaduw laat ons afstanden en afmetingen herkennen. Ruimtelijke situaties, die visueel gemakkelijk waarneembaar en tastbaar zijn, bieden ons veiligheid. Nu dringen twee uitersten op het gebied van verlichting zich op: diffuus licht, dat nauwelijks schaduwen ontwikkelt – en extreem gericht licht met sterke schaduwen.

In diffuus licht lijkt de ruimte minder plastisch en monotoon. Objecten en afmetingen zijn slecht te herkennen. 

Bij extreem gericht licht worden afzonderlijke elementen in de ruimte sterk geaccentueerd en werpen ze contrastrijke, harde schaduwen. Het overige gedeelte van de ruimte blijft onverlicht. Beide verlichtingssituaties kunnen zorgen voor onbehagen en onzekerheid.

Een harmonische combinatie van beide geeft de ruimte dimensie en de objecten plasticiteit. Daarom worden veel armaturen ontwikkeld, die directe en indirecte lichtaandelen samenvoegen. Dit resulteert in een duidelijk uitbreiding van het toepassingsgebied. 

Gerichte verlichting kan worden ingezet om objecten, oppervlaktestructuren of personen te benadrukken. Alleen gericht licht maakt oppervlaktestructuren zichtbaar. Om fouten, vermoeidheid en ongevallen te voorkomen is het belangrijk om verblinding te beperken. Dit geldt met name voor de kijkhoek boven het horizontale deel van het gezichtsveld.

De mate van directe verblinding door armaturen van een verlichtingsinstallatie in de open lucht wordt de verblindingsfactor GR (Glare Rating) genoemd.

Samenhang tussen de GR-factoren en het verblindende effect:

GR-factor: verblindend effect 80-90: onverdraaglijk 60-70: storend 40-50: nog toelaatbaar 20-30: merkbaar 10: onmerkbaar

Verblinding wordt opgeroepen door de heldere vlakken in het gezichtsveld en kan hetzij als psychologische verblinding of als fysiologische verblinding worden waargenomen. De verblinding, die wordt veroorzaakt door spiegelende oppervlakken, is algemeen bekend als sluierreflectie of reflexverblinding.

Reflexverblindingen en rechtstreekse verblindingen worden veroorzaakt door heldere vlakken in het gezichtsveld en gelden als storende factoren.

Reflexverblindingen zijn storingen, die bijvoorbeeld door armaturen of ramen met hoge luminantie worden opgeroepen. Deze komen met name vaak voor op natte asfaltwegen, kunstdrukpapier of op beeldschermen.

Met de juiste keuze van de armaturen en hun opstelling in of buiten gebouwen is het optreden van een dergelijke storende factor te voorkomen. Om een reflexverblinding op horizontale glanzende vlakken te berekenen, wordt de contrastweergavefactor CRF (Contrast Rendering Factor) via software bepaald. Een kantoor vertoont doorgaans een minimale waarde van CRF = 0,7, bij werken met hoogglanzende materialen moet van een hogere waarde worden uitgegaan.

Naast de vermindering van de luminanties, die zich spiegelen in glanzende oppervlakken, bestaat de mogelijkheid om de opstelling te wijzigen, waarmee het spiegelende vlak wordt geminimaliseerd. Afhankelijk van de mate van de directe verblinding of reflexverblinding kan er een fysiologische of psychologische verblinding ontstaan. Door vermindering van het zichtvermogen brengt de fysiologische verblinding problemen met zich mee bij de waarneming. Het herkennen van vormen en de dieptewaarneming worden bemoeilijkt.

Psychologische verblinding daarentegen is niet meetbaar. Uitsluitend de subjectieve waarneming van het individu is maatgevend en oordeelvormend. Symptomen kunnen onbehagen, onzekerheid of vermoeidheid zijn. Om er voor te zorgen dat dit effect geen kans krijgt om te ontstaan, is het zinvol om verblindingen, met name boven het horizontale deel van het gezichtsveld, te voorkomen.

De beoordeling van een dergelijke fysiologische verblinding vindt plaats via de procentuele verhoging van de drempelwaarde (TI, Threshold Increment). Deze procedure geeft de waarde weer, met welk percentage de visuele drempelwaarde, dus het verschil in luminanties, door de verblinding wordt verhoogd.

Bij een niet-verblindende straatverlichting past het oog zich aan de gemiddelde luminantie van de rijbaan aan. Een object op de rijbaan is dan nog zichtbaar wanneer het een luminantieverschil ten opzichte van zijn omgeving vertoont.

Wanneer de automobilist gestoord wordt door een verblindend licht in zijn gezichtsveld, veroorzaakt deze verblinding in het oog een strooilicht, dat zich optisch als een sluier op het netvlies legt. Deze zogenaamde ´´sluierluminantie´´ zorgt voor een hogere aanpassing van het oog bij dezelfde luminantie van de rijbaan. Daardoor wordt het object onzichtbaar, wat tot gevaarlijke situaties in het verkeer kan leiden.

De EN 13201-3 beschrijft de hierbij behorende berekeningsformule voor de Threshold Increment. Voor een drukke straat is een drempelwaardeverhoging TI tot 10% aan te bevelen, voor minder drukke straten een TI van 15% tot 20%.

Bij interieurverlichting wordt de psychologische verblinding bepaald door de UGR-methode (Unified Glare Rating). Aan deze methode ligt een verblindingsformule ten grondslag, die rekening houdt met alle armaturen in de installatie, die een verblindende indruk wekken. Om een uniforme beoordeling uit te kunnen voeren worden UGR-tabellen gebruikt, die door de armaturenfabrikanten ter beschikking worden gesteld.

Het zonlicht bevat alle kleuren, die voor de mens zichtbaar zijn. Bij lichtbronnen heeft de kleurweergave verschillende eigenschappen. Om deze te kunnen benoemen, meet de CRI-waarde de kleurweergave. Hoe hoger deze waarde, des te beter de kleurweergave. Hierbij is CRI 100 een optimale waarde, waarbij alle kleuren op natuurlijke wijze worden weergegeven.

De mens neemt zijn omgeving niet alleen als licht en donker of licht en schaduw waar, maar ook door kleuren.

De kleuraanduiding van lichtbronnen bestaat uit drie getallen. Het eerste getal staat voor de kleurweergave, het CRI-bereik, het tweede en derde getal staan voor de kleurtemperatuur in kelvin.

Door warme of koude kleuren kan de gemoedstoestand van mensen worden beïnvloed. De kleurindruk wordt bepaald door de wisselwerking tussen de kleur en de bekeken objecten (spectrale reflectie).

Warme lichtkleuren (tot ca. 2900 K) hebben daarbij een rustgevend effect en zorgen voor een behaaglijke woonsfeer. Koele lichtkleuren daarentegen bezitten een verhoogd aandeel blauw (meer dan 3300 K) en hebben een stimulerend effect. Ze worden gebruikt op plekken, waar de concentratie of een zakelijke sfeer moet worden gestimuleerd.

Kleurtemperatuur in kelvin (K): warm wit: < 3300 K neutraal wit: 3300 - 5300 K daglicht wit: > 5300 K

Omdat het licht van lichtbronnen met dezelfde lichtkleur volledig verschillende spectrale samenstellingen kan hebben, is het niet mogelijk om aan de hand van de lichtkleur van een lamp de kwaliteit van de kleurweergave te bepalen. De kleurendriehoek die is vastgelegd door de verlichtingscommissie CIE toont hoe de lichtbronnen en oppervlaktekleuren geclassificeerd moeten worden.

Bij x = y = 0,333 ligt kleurloos, dus bij grote helderheid wit en in het donker grijs of zwart. Rondom dit kleurloze punt liggen de andere kleuren. Op de rechte lijn tussen kleurloos en de begrenzingskromme bevinden zich alle spectrale kleuren van het zonlicht. Bovendien liggen daar de kleuren met dezelfde kleurtoon, die richting begrenzingskromme steeds meer verzadigd raakt. Hiermee bevat de kleurendriehoek alle reële kleuren. De Planck-kromme beschrijft de kleuren van de ´´zwarte straler´´ bij de genoemde temperatuurwaarden in kelvin.