Door Peter Aansorgh © copyright Peter Aansorgh Producties

Het lijkt erop dat de gloeilamp zijn langeste tijd heeft gehad. Voor thuisgebruik mag je ze niet meer kopen en ook in auto’s, motorfietsen en scooters worden ze langzaam verdreven door energiezuinige LED-lampen. Maar wat is nu het verschil?

Een gloeilamp geeft licht, omdat de gloeidraad zo heet wordt dat deze bijna gaat gloeien. Die hitte ontstaat doordat er een hele sterke elektrische stroom door de draad loopt, die de elektrische weerstand van de draad moet overwinnen. Dat geeft een hitte-ontwikkeling, die kwadratisch oploopt met de stroomsterkte. Door de hoge temperatuur gaan de metaaldeeltjes van de gloeidraad licht uitstralen. Dat komt omdat de metaalatomen energie absorberen. Nu bestaat een atoom uit een kern, waar elektronen omheen cirkelen. Als het atoom energie opneemt, betekent dat dat het elektron in een ruimere baan om de kern gaat cirkelen. Als hij weer terugvalt naar zijn oorspronkelijke baan schudt hij zijn overtollige energie af in de vorm van een lichtdeeltje, een zogenaad “foton”.

 

Wolfraam

Nu is het probleem van veel metalen, dat ze kunnen oxideren. En dat gaat een stuk sneller als het heet wordt. Dat was ook het probleem dat de Britse ingenieur Humphry Davy had, toen hij licht probeerde te maken met een gloeiende platinadraad. Die verbrandde meteen. De oplossing voor dat probleem werd in 1841 bedacht door Frederick de Moleyns. Hij plaatste de gloeidraad in een vacuum getrokken glasbol. Daar zit geen lucht meer in en dus is er geen zuurstof om mee te reageren, zodat de gloeidraad heel bleef.

De eerste gloeidraden van commerciele lampen waren van verkoolde bamboedraad. Dat gaf relatief veel licht, maar het was erg kwetsbaar. Vooral als je zo’n lamp in een stuiterende auto of motorfiets gebruikte. Er werd daarom geëxperimenteerd met andere materialen voor de gloedraad. De Amerikaan William David Coolidge kwam uiteindelijk in 1910 met Wolfraam, een metaal met een uitzonderlijk hoog smeltpunt van 3422 graden Celsius. Dat bleef wel heel, mits je de stroomsterkte niet te ver opvoerde. Deed je dat wel, dan begon het wolfraam te verdampen. Het sloeg dan neer op het lampglas, dat een zwarte aanslag kreeg. Dat was het ergste niet, vervelender was dat de gloeidraad dan steeds dunner werd tot hij knapte. De lichtopbrengst van gewone gloeilampen was hierdoor beperkt.

 

Halogeen

De beperkte lichtopbrengst was niet zo’n probleem bij de eerste auto’s, motorfietsen en scooters, want die reden niet zo hard. Naarmate je harder rijdt, moet je echter verder voor je uit kijken een naarmate het verkeer drukker wordt, moet je meer waarnemen. In de jaren tachtig zag je daarom steeds meer voertuigen met halogeenverlichting. Dit is in feite een gewone gloeilamp, waarbij de glazen behuizing niet is vacuumgetrokken, maar is gevuld was met een halogeengas, dat met een druk van zeven tot acht atmosfeer in de lamp is geperst. Om die reden wordt ook sterker quartz-glas voor deze lampen gebruikt. Het halogeengas – doorgaans Broom of Jood – reageert met de wolfraamatomen, die tijdens het branden van de gloeidraad verdampen. Als de zo ontstane deeltjes weer in de buurt van de gloeispiraal komen, vallen ze door de enorme hitte weer uit elkaar. Daarbij valt het wolfraam terug op de gloeispiraal, zodat die weer aandikt. Door het zelfreparerende effect kan de halogeenlamp een hogere temperatuur verdragen zonder kapot te gaan. De hogere temperatuur – veroorzaakt door een hogere stroomsterkte – zorgt voor een hogere lichtintensiteit en een witter licht, van 2800-3400 Kelvin). Vandaar dat de halogeenlamp beter licht geeft dan een ouderwetse duplolamp, ten koste van een hoger energieverbruik en een grotere hitteontwikkeling. Dit effect werd overigens al in 1913 ontdekt door researchmedewerkers van AEG. In die tijd zag men het nut er echter nog niet van in.

 

LED

Gloeilampen zetten slechts 5 tot 10 % van de verbruikte energie om in licht, de rest in warmte. Dat was vroeger niet zo’n probleem, maar tegenwoordig is energieverbruik een hot item. In de autobranche vecht men voor elke gram CO2-besparing en dat betekent ook dat de gloeilamp eraan moest geloven. Xenon verlichting was al een vooruitgang, een Xenon-lamp werkt op basis van gasontlading. Een Xenon koplamp gebruikt 35 Watt, terwijl een halogeenlamp 55 Watt verbruikt. Maar het is een omvangrijk en duur systeem, en alleen geschikt voor koplampen. Inmiddels wordt het verdrongen door LED-verlichting. LED staat voor “Light Emitting Diode”. Een diode is een soort elektrische weerstand, die maar de stroom maar in één richting doorlaat. Daarom wordt een diode ook wel een halfgeleider genoemd. Een LED bestaat uit meerdere lagen van deze halfgeleiderverbindingen. Wanneer er in de LED een stroom in doorstromingsrichting (van anode + naar kathode –) stroomt, straalt de LED een hoeveelheid fel wit licht uit. De laatste jaren is de effectiviteit van LED-verlichting enorm verbeterd. De lichtintensiteit is sterk toegenomen: een H7 gloeidraad produceert bijvoorbeeld 1000 lumen, een sterke LED-unit, produceert 1400 lm. Dat is nog niet zo sterk als een xenon vlamboog, die haalt 3000 Lumen. Maar het is beter dan halogeen.

 

LED motorverlichting

Door de verbeteringen in LED technologie is LED nu geschikt voor toepassing in auto- en motorverlichting. Het wordt vaak toegepast voor rem- en knipperlichten dagrijverlichting en voor dagrijverlichting. Uit een onderzoek van de Stichting Wetenschappelijk Onderzoek Verkeersveiligheid en het instituut voor Road Safety Research blijkt dat het voeren van dagrijverlichting 58% van alle ongevallen met zwaargewonden voorkomt. Het conventionele dimlicht is voor deze toepassing niet geschikt, omdat de lichtbundel onder een hoek van 15° omlaag schijnt en daardoor niet de aandacht vraagt. Speciale dagrijverlichting doet dat wel, doordat het direct op de tegenliggers is gericht. Een beperkte lichtintensiteit van LED-verlichting zorgt daarbij dat de lichtstraal niet verblindt.

Inmiddels is de lichtopbrengst van LED-verlichting dermate groot, dat het ook voor koplampen wordt gebruikt. De nieuwe Yamaha T-Max en de Honda Forza hebben bijvoorbeeld LED-koplampen. De toepassing van LED lampen in plaats van gloeilampen heeft vele voordelen. Ten eerste is LED-licht door de hoge kleurtemperatuur veel minder vermoeiend voor de ogen dan halogeenlicht. Het tweede is de kleine inbouwmaat per LED, waardoor ze in leuke patronen kunnen worden aangebracht. De levensduur is ook een enorm voordeel. LED’s zijn door het ontbreken van de gloeidraad niet gevoelig voor trillingen en gaan daarom ongeveer 50.000 uur mee. Dat is langer dan de meeste scooters, zodat ze dus eigenlijk nooit meer vervangen hoeven te worden. En dan hebben ze ook nog een zeer laag energieverbruik. Bij een vrachtwagen die 100.000 km per jaar rijdt, scheelt het gebruik van LED-dagrijlichten ongeveer 200 liter diesel per jaar. Bij een scooter zal het effect natuurlijk vele malen kleiner zijn, maar toch. Alle beetjes helpen…

 

LED voor veiligheid

LED-verlichting wordt ook gebruikt voor remlichten. Dat heeft als voordeel dat ze supersnel oplichten. LED’s branden namelijk bijna 200 ms eerder voluit dan gloeilampen. Dat maakt ze zeer geschikt voor remlichten, want dan worden achterliggers eerder gewaarschuwd voor remmanoeuvres. Het lijkt een futiliteit, 200 ms, maar bij 120 km/uur scheelt dat 5 meter in remweg! In de toekomst zullen deze LED-lampen ook actief aangeven hoe hard er wordt geremd, door feller en/of knipperend te branden of door de knipperlichten erbij te schakelen. Een andere toepassing die we in de toekomst gaan zien is matrix-LED koplampen. Hierbij bestaat de koplampunit uit een matrix van LED-lampen, die altijd grootlicht geven. De lampjes die tegenliggers zouden verblinden worden daarbij uitgeschakeld. Autotoeleverancier Valeo produceert deze lampen al onder de naam Valeo BeamAtic. Bij dit systeem heb je dus altijd veel beter zicht dan bij gewone lampen, zonder dat je tegenliggers verblindt.

Donatie

Vond u dit een goed artikel? Dan zou ik het op prijs stellen als u me op een kop koffie trakteert! U kunt een kleine bijdrage storten via de “donatie” knop in de menubalk. Bij voorbaat dank!