Je hebt tegenwoordig gloeilampen, spaarlampen (TL-lampen) en LED-lampen. Het rendement van een LED-lamp is veel hoger dan het rendement van een gloeilamp. Wat is de definitie van het rendement van een lamp?
|
Niveau |
: |
VWO 5/6 |
Hoe definiëer je het rendement van een lichtbron?
Het gaat hier om de lichtopbrengst van een lamp. Om het rendement van een lamp te definieren, wordt gekeken naar:
- hoeveel energie (stroom) verbruikt de lamp? Pin = U x I, eenheid Watt (W)
- hoeveel ZICHTBAAR licht levert de lamp op: Pnuttig, eenheid lumen (lm)
De cijfers die hier uit rollen, vormen een maat voor het rendement van een lamp.
Hierin is:
- Pin : ingaand vermogen, oftewel opgenomen elektrische vermogen, te berekenen met P = U x I
- Φ is de lichtopbrengst van een lamp, uitgedruk in lumen (lm).
Dat zijn twee verschillende eenheden die niet tegen elkaar wegvallen. Dat is anders dan in elk geval ik, gewend ben. Maar het gaat hier om de definitie van rendement voor een lichtbron. Zo wordt het nu eenmaal gedefinieerd!
Het rendement van een lichtbron wordt dus uitgedrukt in Lumen per Watt!
Dus als je een lichtbron zoekt met een lichtopbrengst van 200 lm, kun je in de tabel hiernaast het rendement vergelijken. Die LED-lamp van 200 lm heeft dus een rendement van 100... (lx/W). Let op: lx/W (lux per Watt) is niet hetzelfde als lm/W (lumen per Watt)! Daar kom ik nog op terug!
1 lux = 1 lumen per m2
Met een lichtdetector meet je het vermogen dat een lamp in de vorm van licht afgeeft. Een lichtdetector meet Φs. Φs is de specifieke lichtstroom, uitgedrukt in lumen per Watt (lm/W).
Doorsnee gloeilamp
Voor een doorsnee heldere gloeilamp geldt: een lamp van 75 Watt levert een lichtopbrengst van 960 lm. met deze gegevens kun je het rendement van de doorsnee heldere gloeilamp bepalen: Φs = 75W / 960 lm = 12,8 lm/W. Helaas, doorsnee gloeilampen bestaan niet. Daarom is het natuurlijk niet precies waar als ik zegt: elke heldere gloeilamp heeft een rendement Φs van 12,8 lm/W. Maar als je de lichtopbrengst van een heldere gloeilamp wilt berekenen, kun je deze waarde gebruiken als een redelijke indicatie. Voorwaarde hierbij is dat de gloeilamp wordt gevoed met de spanning waarvoor de lamp is ontworpen zodat de gloeidraad gloeit met de juiste temperatuur.
- E = gemiddelde verlichtingssterkte lux (lx)
- A = oppervlakte (m2)
- E = Φ : A
Berekeningsvoorbeeld gemiddelde verlichtingssterkte:
De eerder genoemde lamp van 75 W / 960 lm hangt boven een vloeroppervlak van 10 m2. Bereken dan de gemiddelde verlichtingssterkte op de vloer.
Antwoord:
- Φs = 75W / 960 lm = 12,8 lm/W
- Φ = P x Φs = 75 W x 12,8 lm = 960 lm
- E = Φ : A = 960 lm : 10 m2 = 96 lm / m2
Met dank aan de schrijvers op https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/10396