Basiskennis Installaties: Buitenverlichting, armaturen

Referentienummers

• Verlichting
• (63) Verlichtingsvoorzieningen
• 70.81 verlichtingsarmaturen
• Buitenarmatuur, Buitenlamp, IP code buitenlamp

Samenstelling

Systeemopbouw van buitenverlichtingsarmaturen

Armaturen/lamptypen voor buitenverlichting kunnen op grond van verschillende criteria worden ingedeeld:

• Naar lamptype/geschiktheid: armaturen voor verschillende typen menglichtlampen, lagedruk gasontladingslampen en hogedruk gasontladingslampen;
• Naar de toepassing: armaturen voor wegverlichting, woonwijkverlichting, parkverlichting, terreinverlichting en verlichting van gebouwen;
• Naar optisch systeem: armaturen zonder optisch systeem, met spiegeloptiek, met refractoroptiek, met lichtrooster;
• Naar de lichtverdeling: armaturen met een min op meer vrije lichtverdeling, met middelmatige of met een goede afscherming tegen verblinding, armaturen met symmetrische of asymmetrische lichtverdeling, met nauwe of brede lichtbundel. De asymmetrische lichtverdeling heeft als voordeel dat met weinig armaturen toch een goede gelijkmatigheid kan worden verkregen. Een nadeel is een groter verblindingsrisico, als de armaturen niet zeer nauwkeurig worden uitgericht.

Elementopbouw van buitenverlichtingsarmaturen

Bij armaturen/lamptypen voor buitenverlichting kunnen de volgende hoofdelementen worden onderscheiden:

• huis;
• één of meer lamphouders;
• elektrische bedrading;
• inrichtingen om de lichtverdeling te beïnvloeden: reflectoren, refractieschermen, jaloezieën;
• inrichtingen om het directe licht voor de kijker af te schermen: diffuse schermen, lichtroosters;
• inrichtingen op de lichtbron en de inwendige delen van het armatuur tegen vervuiling, corrosie en weersinvloeden te beschermen;
• bevestigingsmiddelen.

Materiaal van buitenverlichtingsarmaturen

Het huis van een buitenverlichtingsarmatuur is van metaal of kunststof vervaardigd. Toegepaste materialen zijn plaatstaal, plaataluminium en gietaluminium. De meest toegepaste kunststof is polyester, al dan niet gewapend met glasvezels.

Lichtdoorlatende afschermingen zijn van glas of van kunststof, in hoofdzaak polymethylmethacrylaat (PMMA), polycarbonaat (PC) of cellulose-aceto-butyraat (CAB). Reflectoren zijn in de regel van hoogwaardig gepolijst aluminium vervaardigd.

Oppervlaktebehandeling van buitenverlichtingsarmaturen

Oppervlaktebehandeling wordt in een aantal gevallen toegepast om het materiaal tegen corrosie te beschermen of om het uiterlijk te verbeteren. Meestal wordt oppervlaktebehandeling bij metalen, in het bijzonder bij plaatstaal toegepast. Tot de toegepaste technieken behoren lakken, moffelen, plastificeren, anodiseren (aluminium), verzinken en coaten met cadmium.

Toebehoren bij buitenverlichtingsarmaturen

Tot de toebehoren van buitenverlichtingsarmaturen behoren:

• masten, uithouders en toebehoren daarvoor;
• bevestigingsinrichtingen voor zover ze geen vast deel van het armatuur uitmaken;
• voorschakelapparaten, ontstekers en veiligheden.

Hulpstukken voor buitenverlichtingsarmaturen

Tot de hulpstukken van een buitenverlichtingsarmatuur kunnen behoren:

• automatische schakel- en diminrichtingen;
• afschermkappen en lichtroosters, voor zover ze geen vast deel uitmaken van het armatuur;
• speciale afdichtingen, etc. voor gebruik van het armatuur onder uitzonderlijke omstandigheden.

Vorm en afmeting

Vorm van buitenverlichtingsarmaturen

Overwegingen van esthetische en praktische aard bepalen de vorm van een armatuur. Afhankelijk van de toepassing is er meestal een duidelijk onderscheid tussen armaturen met een utilitair of een decoratief karakter. Decoratieve armaturen hebben vaak geometrische vormen of lijken qua vormgeving op lichtbronnen uit het verleden.

Bij armaturen voor compacte lamptypen (menglichtlampen, hogedruk gasontladingslampen) bestaat in het algemeen wat meer vrijheid in het armatuurontwerp dan bij lampen met een groot lichtgevend oppervlak, zoals lagedruknatriumlampen of fluorescentielampen (TL-lampen). Dit heeft te maken met de vorm en afmetingen van deze lampen en eventuele optieken.

Afmetingen van buitenverlichtingsarmaturen

Voor de minimumafmetingen van een buitenverlichtingsarmatuur gelden de volgende beperkende factoren:

• Afmetingen van de lamp(en);
• Afmetingen van de optiek;
• Afmetingen van het voorschakelapparaat, starter en schakel- of dimapparatuur, voor zover in het armatuur ondergebracht;
• De warmtehuishouding binnen het armatuur.

Gewicht van buitenverlichtingsarmaturen

Vooral voor armaturen die op masten of aan spandraden worden bevestigd is het van belang dat het gewicht laat is. Dit wordt in hoofdzaak bereikt door op uitgebreide schaal aluminium en kunststof in de constructie toe te passen. Ook kan gewichtsbesparing worden bereikt door hulpapparatuur, zoals voorschakelapparaten, starters, veiligheden en dergelijke niet in de armatuur, maar bijvoorbeeld in de mastvoet onder te brengen.

Prestaties

Productsterkte van buitenverlichtingsarmaturen

Wind- en sneeuwbelasting

Bij het vaststellen van de meest geschikte combinatie van armatuur en mast (of andere bevestigingsinrichting) moet rekening gehouden worden met de extra belasting die wind en sneeuw veroorzaken.

Voor de maximale belasting ten gevolge van sneeuw wordt in Nederland 500 N/m2 aangehouden, gemeten op het horizontale oppervlak van het armatuur.

Wat betreft de windbelasting wordt gerekend met een maximale windsnelheid van 32m/s op 10 m hoogte. De windbelasting op het armatuur hangt dan af van het grootste verticale oppervlak en de zogenaamde vormfactor van het armatuur. Deze vormfactor, die gewoonlijk wordt verschaft door de fabrikant van het armatuur, bedraagt 1,0 voor een vlak rechthoekig oppervlak en is kleiner naarmate de vorm meer gestroomlijnd is.

Gassen, vloeistoffen, vaste stoffen en buitenverlichtingsarmaturen

Bestandheid

Armaturen voor buitenverlichting moeten uiteraard bestand zijn tegen weersinvloeden. Dit geldt met name voor het binnendringen van vocht en vuil. Vochtbestendigheid kan op diverse manieren worden gerealiseerd, variërend van vochtdichte afsluiting van de lamphouder tot hermetisch gesloten armaturen.

Corrosie

Armaturen die worden gebruikt op plaatsen waar agressieve gassen of dampen in de atmosfeer voorkomen, zoals in de buurt van chemische industrieën of aan zee, moeten voldoen aan speciale eisen betreffende corrosiebestandheid.

Thermische eigenschappen van buitenverlichtingsarmaturen

Gebruikstemperatuur

De warmte die door de lamp wordt opgewekt, zal bij open armaturen en bij gesloten armaturen voor lampen met een beperkt vermogen in het algemeen weinig problemen opleveren. Dit ligt anders bij schijnwerperarmaturen voor terrein- en sportveldverlichting, waarin lampen met een groot vermogen worden toegepast (500 W tot 3500 W of meer). Aangezien de temperatuur in deze armaturen hoog kan oplopen, kunnen voor de constructie geen brandbare of hittegevoelige materialen, zoals kunststoffen, worden gebruikt. In het algemeen zijn deze armaturen van staal of aluminium vervaardigd en zijn voorzien van een hardglazen afschermruit en porseleinen lamphouders. Ook zijn ze vaak voorzien van koelribben. Bij de montage van dergelijke armaturen moet erop worden gelet dat zij niet met hittegevoelige of licht brandbare materialen in contact kunnen komen.

In verband met de temperatuurgevoeligheid van de lichtbron komen voor TL-lampen (fluorescentielampen) die in de openlucht worden toegepast in het Nederlandse klimaat uitsluitend gesloten armaturen in aanmerking.

Optische eigenschappen van buitenverlichtingsarmaturen

Reflectie, breking, afscherming

Een van de functies van een armatuur is de lichtverdeling te beïnvloeden. Dit geldt met name voor buitenverlichtingsarmaturen omdat, door de relatieve afwezigheid van reflecterend oppervlakken, licht dat niet in de gewenste richting wordt uitgestraald als verloren moet worden beschouwd. Daarnaast is het in veel gevallen ook belangrijk dat de lichtbron in de kijkrichting is afgeschermd om verblinding te vermijden.

Afhankelijk van de mate van beheersing van de lichtverdeling die wordt beoogd, komen diverse technieken in aanmerking. In de eenvoudigste vorm worden diffuus weerkaatsende reflectoren toegepast om de lichtuitstraling hoofdzakelijk naar beneden te richten. Deze zijn meestal wit gelakt of van gematteerd aluminium.

Afhankelijk van de mate van beheersing van de lichtverdeling die wordt beoogd, komen diverse technieken in aanmerking. In de eenvoudigste vorm worden diffuus weerkaatsende reflectoren toegepast om de lichtuitstraling hoofdzakelijk naar beneden te richten. Deze zijn meestal wit gelakt of van gematteerd aluminium.

Een gelijkmatige lichtverdeling over een groot oppervlak wordt bereikt door toepassing van een afschermkap met Fresnel-structuur, zoals op de afbeelding hiernaast. Deze structuur wordt ook in veel gangbare armaturen toegepast.

Als een zeer nauwkeurige beheersing van de lichtbundel is vereist, zoals bij schijnwerperarmaturen, dan worden zonder uitzondering spiegeloptieken toegepast. In het algemeen hebben spiegelreflectoren een parabolische doorsnede. Spiegels voor breedstralende armaturen hebben ook wel een gefacetteerd oppervlak.

Verblinding door de lichtbron kan op drie manieren worden opgelost:

• door middel van een kap op scherm van lichtverstrooiend materiaal of met een lichtverstrooiende oppervlaktestructuur;
• door een rooster voor of rond de lichtbron aan te brengen (o.a. bij schijnwerperarmatuur, gevelarmatuur, lichtzuil);
• door het armatuur en/of de optiek zodanig te construeren dat de lichtbron in de normale kijkrichting niet zichtbaar is.

Bestandheid tegen UV-straling

Materialen die voor de constructie van een buitenverlichtingsarmatuur worden gebruikt, zoals kunststoffen, rubbers, lakken, etc. moet, voor zover ze aan daglicht blootgesteld staan, bestand zijn tegen de invloed van UV-straling.

Kunststoffen die als constructiemateriaal goed voldoen, zoals polycarbonaat, zijn maar slechts matig bestand tegen deze straling en kan om die reden voorzien worden van een beschermende laklaag.

Lichtdoorlatende materialen mogen onder invloed van daglicht of kunstlicht niet vergelen.

Elektriciteit en buitenverlichtingsarmaturen

Aansluitwaarden

De aansluitvoorschriften voor verlichtingsarmaturen zijn vastgelegd in NEN 1010. Bij grote installaties moet erop gelet worden dat de aansluitingen evenwichtig over de fasen van het net worden verdeeld.

Bij het gebruik van gasontladingslampen en capacitieve voorschakelapparaten moet er zorg voor gedragen worden dat ze in een zodanige verhouding worden toegepast dat de arbeidsfactor, cos (φ), zo gunstig mogelijk is. Voor installaties met een hogedruk gasontladingslamp is dit het geval als 40% van de aansluitingen capacitief wordt gecompenseerd.

Toepassing

Functionele bruikbaarheid van buitenverlichtingsarmaturen

De keuze voor een type verlichtingsarmatuur voor een bepaalde toepassing, hangt af van de gebruikte lichtbron en van de aard van de toepassing.

• Voor de verlichting van verkeerswegen worden in hoofdzaak speciale verlichtingsarmaturen gebruikt. Grote verkeersknooppunten worden ook wel verlicht met schijnwerperarmaturen die in groepen op hoge masten zijn gemonteerd.
  
  Toegepaste lichtbronnen zijn:
   
  • TL-lampen (fluorescentielampen);
  • hogedruk kwiklampen;
  • hogedruk natriumlampen;
  • lagedruk natriumlampen.
• Voor tuinen, parken, voetgangersgebieden en woonwijken zonder gemotoriseerd verkeer komen de volgende typen buitenarmaturen in aanmerking:
   
  • paaltoparmaturen;
  • gevelarmaturen;
  • lichtzuilen;
  • straatverlichtingsarmaturen.
    
    De hierin toegepaste lichtbronnen zijn:
     
    • menglichtlampen;
    • TL-lampen (fluorescentielampen);
    • hogedruk kwiklampen;
    • hogedruk natriumlampen;
    • lagedruk natriumlampen (in het algemeen minder aan te bevelen).
• Voor verlichting van terreinen, sportvelden, etc. worden overwegend schijnwerperarmaturen gebruikt. Voor terreinverlichting komen daarnaast ook wel straatverlichting of paaltoparmaturen voor. In het algemeen zijn schijnwerperarmaturen uitgerust met lampen met een grote lichtopbrengst. Daarvoor is meestal een aanzienlijke montagehoogte vereist (minstens 12 meter).
  
  Toegepaste lichtbronnen:
   
  • lagedruk natriumlampen (alleen voor terreinverlichting);
  • hogedruk natriumlampen;
  • hogedruk kwiklampen;
  • hogedruk metaal halide lampen (gasontladingslamp - hoofdzakelijk voor sportveldverlichting).
• Voor de verlichting van de buitenzijde van gebouwen worden in het algemeen schijnwerperarmaturen gebruikt. Toegepaste lichtbronnen zijn:
   
  • hogedruk kwiklampen;
  • hogedruk en lagedruk natriumlampen;
  • hogedruk metaal halide lampen.

Vaak wordt op een decoratieve manier gebruikt gemaakt van het verschil in lichtkleur van deze lichtbronnen, bijvoorbeeld door voor de verlichting van natuursteen partijen en leien dakbedekking hogedruk kwik- of metaal halide lampen te gebruiken, en daarnaast voor baksteen of zandsteen het warmere hogedruk of lagedruk natriumlicht.

Voor kleinere objecten zoals standbeelden, beplanting, etc. worden ook op grote schaal eenvoudige armaturen voor persglaslampen gebruikt.
Waterdichte armaturen, voorzien van persglaslampen, worden vaak voor de verlichting van fonteinen toegepast.

Voorschriften voor buitenverlichtingsarmaturen

Armaturen voor buitenverlichting kunnen gekeurd zijn door DEKRA (KEMAkeur, IEC, CE) of door een buitenlands instituut, in Duitsland door VDE. Bij goedkeuring zijn de armaturen voorzien van een keurmerk.

De CE-markering maakt duidelijk dat een product voldoet aan Europese regelgeving en wetten. Deze regels hebben hoofdzakelijk betrekking op veiligheid, gezondheid en milieu.

China is de marktleider in LED productie, maar ook grote westerse verlichtingsproducenten produceren in China. Hun faciliteiten vallen onder de Europese kwaliteitsnormen en leveren verlichtingsproducten met een Europese CE-markering.

Verwerking en montage

Transport en opslag van buitenverlichtingsarmaturen

Verlichtingsarmaturen worden in het algemeen verpakt geleverd en moeten op een droge plaats worden opgeslagen.

Voorbereiding voor buitenverlichtingsarmaturen

Voor verlichtingsinstallaties waaraan kritische eisen worden gesteld voor wat betreft verlichtingsniveau en gelijkmatigheid, wordt vooraf aan de hand van computerberekeningen het aantal benodigde armaturen vastgesteld, en ook de plaatsing en de hoogte van de masten en de richtpunten van de lichtbundels. Dit is vooral van belang bij toepassing van schijnwerperarmaturen, vanwege hun nauwkeurige bundelbegrenzing. Voor eenvoudige installaties met schijnwerperarmaturen, zoals parkeerterreinen en sportvelden voor recreatief gebruik, hebben fabrikanten en leveranciers pasklare oplossingen.

Montage van buitenverlichtingsarmaturen

De installatie wordt in de regel uitgevoerd door daarin gespecialiseerde installatiebedrijven. Richtlijn bij de installatie en elektrische aansluiting van verlichtingsarmaturen is de NEN 1010. Schijnwerperarmaturen worden vaak na de montage individueel uitgericht.

Keuring van buitenverlichtingsarmaturen

Aanleg of wijziging van verlichtingsinstallaties die zijn bestemd om op het openbare elektriciteitsnet te worden aangesloten, worden gecoördineerd vanuit de gemeente.

Onderhoud

Bediening, onderhoud van buitenverlichtingsarmaturen

Naast het regelmatig vervangen van lampen en starters is het noodzakelijk dat de armaturen geregeld worden gereinigd, aangezien vuilafzetting de lichtopbrengst nadelig kan beïnvloeden. In de praktijk moet men er rekening mee houden dat afhankelijk van het type armatuur en de mate van luchtvervuiling de lichtopbrengst door deze oorzaak in één jaar tijd met 5-30% kan afnemen. Deze getallen gelden voor gesloten armaturen. Voor open armaturen liggen ze nog hoger, omdat dan ook de lamp en de reflector aan de vervuiling blootstaan. Aan de hand van genoemde percentages kan worden vastgesteld hoe frequent een armatuur moet worden gereinigd.

Naast verlies van lichtopbrengst door veroudering van de lamp en vervuiling van het armatuur, loopt de lichtopbrengst ook nog terug door corrosie van reflecterende oppervlakken en het minder doorzichtig worden van afschermkappen. Dit onherstelbare verlies in lichtopbrengst kan voor een armatuur van goede kwaliteit op 1% per jaar worden gesteld.

Veiligheid van buitenverlichtingsarmaturen

De elektrische veiligheid van elektrische apparatuur, waaronder verlichtingsarmaturen, is vastgelegd in NEN-EN-IEC 61140 - Bescherming tegen elektrische schokken - Gemeenschappelijke aspecten voor installatie en materieel. Deze onderscheidt een viertal klassen:

_{Credits afbeeldingen: Wikimedia Commons klasse I, klasse II en klasse III}

Armaturen die onder klasse 0 worden gerangschikt, zijn niet geschikt als buitenverlichting.

De veiligheid tegen stofdichtheid en waterindringing wordt met de IP-classificatie uitgedrukt. Deze code houdt rekening met de samenhang tussen waterdichtheid en stofdichtheid en classificeert stofdichtheid en aanrakingsveiligheid samen in één categorie. Een IP-code is altijd opgebouwd uit twee cijfers.