Een korte geschiedenis van elektrisch licht

Verlichting was historisch een van de eerste toepassingen van elektriciteit. De netspanningen 110 en 220 Volt en de gestandaardiseerde netfrequenties 50 of 60 Hertz vinden er hun oorsprong in

Gloeilamp

De eerste lamp was een gloeilamp (Thomas Edison, 1879) die ook ruim 130 jaar later nog heel herkenbaar is. Binnen het glazen bolletje zit een dun draadje dat de stroom geleidt. Dat gloeit op en begint licht uit te stralen. Om oxidatie van de gloeidraad te voorkomen is de glazen bol gevuld met een inert (chemisch inactief) gas. De gloeilamp produceert naast licht vooral veel warmte (typisch 95 procent); het is een zeer gewaardeerde maar geen efficiënte lichtbron.

• Een gloeilamp is een pure Ohmse weerstand. Dat betekent dat de stroom door de lamp in fase is met de spanning over de lamp. Het vermogen (40, 60, 75 Watt) wordt gebruikt als kengetal om onderscheid te maken tussen de aangeboden lampen.
• De helderheid van een lamp is in te stellen met een dimmer die de amplitude van de voedingspanning regelt. Regelbare transformatoren of weerstanden zijn daarvoor te gebruiken, maar die zijn groot, duur en inefficiënt. Moderne dimmers werken elektronisch: ze hakken de voedingsspanning in stukken, waardoor de vorm van de spanning verandert, en daarmee het vermogen dat door de lamp vloeit en ook de hoeveelheid licht.
• Een bijverschijnsel van dimmers is vervorming van de netspanning. Dimmers sturen namelijk niet-sinusvormige stromen door het elektriciteitsnet. Die stoorstromen veroorzaken een spanningsval over iedere impedantie die ermee in serie geschakeld staat en dat leidt tot vervormingen van de netspanning. Vooral hoger-orde harmonische kunnen leiden tot een aanzienlijke spanningsval omdat de inductieve impedantie toeneemt met de frequentie, en daarmee ook de spanningsval over de impedantie. Het gevolg van de vervormingen is dat de netspanning op het aansluitingspunt bij de klant niet meer de ideale sinusvorm heeft.

Halogeenlamp

De halogeenlamp is een verbeterde versie van de gloeilamp. In een gewone gloeilamp verdampt de gloeidraad langzaam en de metaaldamp slaat neer op de binnenwand van de glazen bol. Uiteindelijk brandt de gloeidraad door en moet de lamp vervangen worden.

Bij een halogeenlamp is het glazen omhulsel gevuld met een halogeengas dat zich bindt aan de metaaldamp en de metaaldeeltjes terugzet op de gloeidraad. Dit zelf-reparerende mechanisme maakt dat de temperatuur van gloeidraad hoger kan worden dan in een gewone gloeilamp. Hierdoor heeft een halogeenlamp een grotere lichtopbrengst.

TL-balk

Tegenwoordig is de fluorescentielamp de meest voorkomende lichtbron. Hierbinnen vinden elektrische ontladingen plaats waarbij door de botsingen van elektronen met kwikionen ultraviolette straling vrijkomt. Fluorescerend poeder aan de binnenkant van de lamp zet ultraviolette straling om in zichtbaar licht. Fluorescentielampen geven minder warmte af (dan gloeilampen bij dezelfde hoeveelheid licht) en ze gaan ook langer mee.

Maar anders dan een gloeilamp kunnen ze niet zondermeer op de netspanning aangesloten worden. Er is een ballast nodig (uitgevoerd als een spoel in serie met de lamp) om de stroom van de gasontlading door de lamp te beperken. Daarnaast is er een starter nodig om de gasontlading tot stand te brengen. Meestal zijn ballast en starter in de armatuur van de lamp aangebracht. Tegenwoordig bestaat ook de elektronische ballast die zowel de stroom beperkt als een startspanning opwekt. Fluorescentielampen hebben door de ballast een inductief karakter en de stroom loopt bijna 90 graden achter bij de voedingsspanning. In grote kantoorgebouwen resulteert dat in een grote blindstroom (een stroom die ⁺/_– 90 graden uit fase is met de spanning) en een aanzienlijk ‘reactief’ vermogen. Dat is elektrisch vermogen dat als gevolg van het faseverschil tussen stroom en spanning niet geregistreerd wordt door de verbruiksmeter. Daarom zijn in kantoren tl-buizen vaak gecompenseerd met condensatoren, zodat de condensatoren het reactief vermogen leveren, en niet het elektriciteitsbedrijf.

Spaarlamp

Compacte fluorescentielampen of spaarlampen hebben een ballast die geïntegreerd is in de behuizing. De spaarlampen zijn tegenwoordig zo ontworpen dat ze niet meer plaats innemen dan een gloeilamp. Ze kunnen daardoor gemakkelijk gebruikt worden in plaats van gloeilampen. Een nadeel is dan wel dat ze niet te dimmen zijn.

LED

Het is te verwachten dat op termijn alle verlichting vervangen zal worden door Ledverlichting. Het belangrijkste voordeel van een light emitting diode (LED) is het lage energiegebruik, gekoppeld aan een lange levensduur. Die eigenschappen dragen eraan bij dat LED’s, veelal in (gekleurde) clusters, steeds vaker de voorkeur genieten boven gloeilamp en spaarlamp.