Rendement van een lamp bepalen

Haiko stelde deze vraag op 15 november 2018 om 16:30.

Hallo allemaal,

Momenteel ben ik bezig met mijn profielwerkstuk. Ik probeer hierbij het verschil in rendement te bepalen tussen gloeilamp en een ledlamp. Ik heb al redelijk wat onderzoek gedaan en ik zit nu een beetje vast. Ik probeer namelijk het rendement in een percentage te laten zien en niet het aantal lumen/watt.

Ik weet dat ik het ingaand vermogen bepalen met P=U*I. Ook weet ik dat ik de lichtintensiteit kan bepalen door middel van een luxmeter, waardoor ik dus het aantal lumen kan berekenen. Nu komen we op het punt waar het een beetje vastloopt. Ik weet namelijk dat een lamp verschillende golflengtes uitstraalt, en een lamp dus niet één vaste golflengte heeft. Maar om het uitgaand vermogen van het zichtbaar licht te bepalen heb ik toch echt een golflengte nodig. Ik ben al gaan kijken naar een tralie, waarbij ik een golflengte kan berekenen, maar dit zal dan alleen gaan bij één bepaalde kleur die ik eruit filter met behulp van een kleurenfilter. Hierdoor krijg ik dus slechts te zien wat het rendement is van één golflengte in een lamp en niet alle golflengtes die in een lamp aanwezig zijn. Ook lijkt het me erg lastig om met een normale lamp de golflengte te berekenen met behulp van een tralie.

Mijn vraag is dus nu: hoe kan ik de golflengte (of de frequentie) van een led/gloeilamp bepalen?

Bij voorbaat dank voor de hulp!

Reacties

Theo de Klerk op 15 november 2018 om 17:05
Die kun je niet bepalen want een led lamp (vrijwel elke lichtbron) straalt licht uit in vele golflengten. De "witte" gloeilampen in alle zichtbare licht frequenties, enkele straatlantaarns met natrium lampen "alleen maar" in de paar kleuren van natrium (geel).  LED lampen meestal in een paar golflengten (horende bij rode/groene/blauwe leds die samen "wit" lijken te zijn voor het oog, maar er is geen witte LED bron) 
Met een lux meter wordt ook niet 1 frequentie gemeten maar een heel interval en daarvan wordt de helderheid bepaald. Een lamp geheel in infra-rood of ultra-violet zal dan weliswaar straling uitzenden, maar de "zichtbaar licht" lux meter zal niets meten.

Wil je met het rendement percentage niet iets anders berekenen? Iets als hoeveelheid energie erin (vermogen P=UI) tegen vermogen dat in alle lichtfrequenties er weer uit komt (en "verlies" is de opwarming en andere niet-straling en/of voor het oog niet zichtbare straling). 
Haiko op 15 november 2018 om 17:29

Theo de Klerk plaatste:

Die kun je niet bepalen want ..//..
Bedankt voor je reactie, dit zouden we zeker kunnen doen. Ik weet alleen niet zeker of er op de verpakking van een lamp staat wat het rendement is in percentage. Ik was er ook over na aan het denken om het rendement van een laser met monochromatisch licht te bepalen. Hierbij wordt er dus maar een golflengte uitgestraalt die bepaalt kan worden door middel van een tralie. Maar dan is het probleem dat ik niet zeker weet hoe ik de lichtsterkte kan verkrijgen in lumen om zo het rendement van zichtbaar licht te kunnen uitrekenen.
Jan van de Velde op 15 november 2018 om 18:10
dag Haiko,

als je alleen een luxmeter hebt, die is aangepast aan de gevoeligheid van het menselijk oog en dus niet geschikt om een vermogen (in W/m²) te bepalen. 

Met monochromatisch licht is via een grafiek omrekenen van lux naar W/m² nog wel redelijk mogelijk.

topics op deze vraagbaak met zinvolle info zijn er ruimschoots voorhanden, bijv. 
https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/33722
http://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/view.do?request.requestId=20801

en nog veel meer als je de zoekfunctie gebruikt met lux, lumen en watt. 

Voor een "witte" led zou je dan eens kunnen uitzoeken of het te doen is, via een tralie of wat ook, om uit te zoeken met welke golflengten je te maken hebt, en liefst ook nog in welke verhouding. Want dan kun je natuurlijk wèl een behoorlijke benadering maken van het werkelijke lichtvermogen via een luxmeter. Daarmee begint dit experiment dan ook een behoorlijk pws-niveau te krijgen.

groet, Jan
Haiko op 15 november 2018 om 20:22
Hey Jan,

Bedankt voor het antwoord. Ik zal nog wat onderzoek doen naar de mogelijkheden. De links zijn in ieder geval erg handig!
Haiko op 08 januari 2019 om 13:54

Jan van de Velde plaatste:


Voor een "witte" led zou je dan eens kunnen uitzoeken of het te doen is, via een tralie of wat ook, om uit te zoeken met welke golflengten je te maken hebt, en liefst ook nog in welke verhouding. Want dan kun je natuurlijk wèl een behoorlijke benadering maken van het werkelijke lichtvermogen via een luxmeter. Daarmee begint dit experiment dan ook een behoorlijk pws-niveau te krijgen.



Hallo Jan,

Ik heb de bovenstaande tabel gevonden voor de witte led die we gebruiken.
We snappen alleen nog niet precies hoe we met behulp van deze tabel en een luxmeter het rendement kunnen benaderen. Verder begrepen wij niet helemaal wat het percentage in de tabel inhoud en hoe we dit moeten verwerken in de berekeningen. Het lukte ons wel om bij een monochromtische led het rendament te bepalen.

Bij voorbaat dank!
Jan van de Velde op 08 januari 2019 om 16:45

hmm, dat had ik niet verwacht: ik verwachtte eerder drie veel discretere pieken te zien, met weinig of niks ertussen

https://sciencing.com/frequency-led-lights-9592.html

White LED Devices
White light consists of individual red, blue and green components, so it doesn't have a single wavelength or frequency. White LED devices have a mixture of the frequencies 474 THz, 535 THz and 638 THz. 

de frequenties uit die link zijn eenvoudig via v=λf om te rekenen naar golflengte.

Ik heb dus (te) weinig ervaring met LED's, zo blijkt, want als ik even doorgoogle vind ik dat de meeste praktische witte LED'S bekleed zijn met een fosforcoating (zoals ook de TL-lampen) zodat het meeste wat je ziet het veel bredere fosforescentielicht van die coating is, en daar had ik nooit bij stil gestaan.  

Haiko plaatste

Verder begrepen wij niet helemaal wat het percentage in de tabel inhoud 

Ik ook niet helemaal, maar die percentages zijn duidelijk geen percentage van een totaal. We mogen aannemen, zoals ik de grafiek zie, dat de hoogste piek op 100 is gesteld, en de rest daaraan gerelateerd. 

Wat je zou moeten doen, denk ik, is deze grafiek samen nemen met zo'n grafiek die lumen naar watt omzet, en dan voor een serie handig gekozen golflengten elke keer dat percentage vermenigvuldigen met het aantal lumen per watt en dat weer in een nieuwe grafiek zetten. Door dan een gemiddelde over heel die nieuwe grafiek te nemen (evenveel oppervlakte onder als boven een horizontale gemiddelde-lijn) zou je moeten kunnen concluderen hoeveel lumen per watt je zou moeten kunnen verwachten. Ik geloof niet dat ik hier onzin zit te vertellen, maar wie het beter weet mag het zeggen.

Groet, Jan



Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft twintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)