Spieringhs startte zijn promotieonderzoek bij KU Leuven, maar al snel werd er ook de TU/e bij betrokken en werd het uiteindelijk een gezamenlijk project van de twee universiteiten. “KU Leuven heeft een speciale Light & lighting lab in Gent dat heel goed is op het technisch vlak, zoals in het maken van allerlei metingen”, vertelt hij. “TU/e is dan weer heel sterk in de interactie tussen de mens en technologie, wat ook een heel belangrijk aspect is in mijn onderzoek. Uiteindelijk moet je weten hoe het verlichte oppervlak door mensen wordt waargenomen.”

Die combinatie was voor zijn onderzoek heel gunstig, maar bracht niet alleen voordelen met zich mee. “Elke universiteit heeft haar eigen reglement en je krijgt met twee verschillende administratieve systemen te maken. Daarnaast heb je twee promotoren die allebei hun eigen visie hebben. Dat maakt het ook uitdagend”, geeft hij toe. Uiteindelijk heeft de promovendus, die oorspronkelijk uit Brabant komt, ook twee verdedigingen gedaan: na de niet-publieke, zogeheten preliminaire verdediging in België heeft hij zijn proefschrift vorige week ook succesvol verdedigd bij de TU/e-faculteit Industrial Engineering & Innovation Sciences.

Licht sturen

De directe aanleiding voor zijn onderzoek was de probleemstelling van de Nederlandse Rijkswaterstaat. Vanwege het Europese klimaatakkoord zitten ze vast aan wettelijke verplichtingen wat betreft klimaatdoelstellingen, waaronder energiereductie. Zo moeten ze tegen 2030 hun energieverbruik van snelwegenverlichting halveren. “Het lijkt alleen steeds onmogelijker om dat doel te halen. In sommige jaren was er zelfs sprake van een toename in energieverbruik”, aldus Spieringhs. Daarbij komt kijken dat Rijkswaterstaat ook het aantal verkeersongevallen naar beneden moet brengen. Die twee doelstellingen zijn op het eerste gezicht tegenstellend, want een goede wegenverlichting is essentieel om de veiligheid te garanderen. “Om beide doelstellingen te behalen, moet Rijkswaterstaat op zoek naar technologische innovaties”, stelt hij.

Spieringhs heeft in zijn onderzoek gekeken hoe we onze wegen efficiënter kunnen verlichten. Hij vroeg zich af: welke innovaties kunnen we daarvoor gebruiken? Zo keek hij naar verschillende verlichtingsconcepten die gebruikt worden voor de verlichting van wegmarkeringen op de snelwegen en voetgangersoversteekplaatsen en hoe deze verbeterd kunnen worden. “Met verlichtingsconcepten wordt bedoeld hoe het licht gestuurd wordt”, legt hij uit. “Je hebt een bepaalde hoeveelheid licht. De vraag is: hoe kun je deze optimaal sturen, zodat je het beste zicht krijgt?”

Grote koplampen

Hij ging op zoek naar een verlichtingsconcept dat de energieconsumptie zou kunnen verminderen en tegelijkertijd optimale veiligheid zou kunnen garanderen. Zo kwam hij uit bij Probeam, een bestaand concept waarbij je het licht in de rijrichting stuurt, dus van de weggebruikers af, waardoor je geen verblinding krijgt. “Je kunt het zien als koplampen van de auto, maar dan op een grote lichtmast boven de weg.” We hebben al autokoplampen, zou je kunnen zeggen, wat is dan de toegevoegde waarde van deze verlichting? “Autokoplampen verlichten ongeveer de eerste zestig meter voor de auto”, legt Spieringhs uit. “Met de Probeam-verlichting zou je juist het stuk daarna kunnen verlichten om het verlichte oppervlak te vergroten. “Eigenlijk wil je het effect creëren alsof je met een groot licht rijdt.”

Een andere innovatie die hij onderzocht is het gebruik van reflecterende glasparels in wegmarkeringen, van verschillende dichtheden en groottes. “Deze geven een grote retroreflectie, wat betekent dat je een grote hoeveelheid licht terugkrijgt.” Door deze twee dingen te combineren, zou je de wegen efficiënter kunnen verlichten met behoud van dezelfde veiligheid.

Om te bepalen hoe je dat het beste kunt doen heeft hij de reflectie-eigenschappen van de wegmarkeringen onderzocht. “Wegmarkeringen zijn ontworpen voor de autokoplampen, wat een hele vlakke verlichting is omdat de lichtbron zich vlak boven de weg bevindt. Maar als je Probeam gebruikt, schijnt het licht onder een hele andere hoek”, legt hij uit. “Wat we wilden weten is: wat doet het met de reflectie-eigenschappen van de wegmarkeringen?” Door een lichtbron steeds een stukje te verplaatsen, heeft Spieringhs onderzocht hoe de reflectie onder verschillende hoeken verandert en hoe je de reflectie-eigenschappen het beste kunt benutten.

Perceptie

Tot slot heeft Spieringhs ook naar de perceptie gekeken. Dat is namelijk belangrijk om de minimale energieconsumptie te bepalen die je nodig hebt om de veiligheid te kunnen garanderen. Hiervoor heeft hij waarnemingsproeven met echte mensen gedaan. De proefpersonen kregen op een beeldscherm een snelwegomgeving te zien met wegmarkeringspijlen en ze moesten steeds aangeven of deze naar links of naar rechts wezen. “Je kunt die helderheid van het licht steeds lager maken, totdat ze het net niet meer kunnen zien, daarna gaan ze gokken”, legt Spieringhs uit. “Dat is precies het punt dat je wil vinden. Je wilt dat mensen de wegmarkering net goed kunnen zien, en je wilt daarvoor niet meer energie gebruiken dan nodig is.”