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LED Technology What's a LED LED Strassenleuchten Stand der Technik & Entscheidungskriterien Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero.

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Präsentation zum Thema: "LED Technology What's a LED LED Strassenleuchten Stand der Technik & Entscheidungskriterien Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero."—  Präsentation transkript:

1 LED Technology What's a LED LED Strassenleuchten Stand der Technik & Entscheidungskriterien Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero

2 -Roberto Mucedero, geboren in Baden 1973, Wohnhaft in Baden (bald in Ehrendingen) -Lehre als Beleuchtungszeichner, BAG Turgi, Weiterbildung zum Technischen Kaufmann -Seit 13 Jahren bei iGuzzini illuminazione Schweiz AG -Über 20 Jahre Erfahrung in der Beleuchtungsbranche Kurze Vorstellung Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero topstreetlight.ch ist eine Webseite für Gemeinden, Elektrizitätswerke und Betreiber von öffentlichen Beleuchtungen in der Schweiz.

3 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero LED Grundlagen Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero LED‘s sind Halbleiter-Verbindungen welche durch Stromfluss Licht (und Wärme) emittieren. Das Rohmaterial für LEDs bilden Halbleiterkristalle, die auf einem sogenannten Wafer aufgebaut und dann zu Chips geschnitten werden. Die Leuchtdioden bestehen aus einem negativ leitenden Grundhalbleiter mit einem Überschuss an Elektronen. Darüber kommt eine sehr dünne, positiv leitende Halbleiterschicht mit einem Mangel an Elektronen, „Löcher“ genannt. Was ist eine LED: LED Chip Fluoreszenz- schicht Weisses Licht Konversionsprinzip

4 Normen: Warum LED Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero -Alle Quecksilberdampfleuchten -Alle offenen Leuchten -Leuchten welche schon über 25 Betriebsjahre haben Was kann mann sicher austauschen: Ab 2015 Verbot Quecksilberdampf-Leuchtmittel

5 Beleuchtungsindustrie: Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero -Die Beleuchtungsbranche entwickelt fast ausschliesslich nur noch LED Produkte -In der Schweiz wurden letztes Jahr ca.70 % LED Strassenleuchten verkauft -Die Preise für konventionelle Leuchtmittel steigen -Preise der LED sinken (Lumen/Euro) -Quecksilberdampf Leuchtmittel ab 2015 nicht mehr erhältlich in Europa - Direkte und präzise Lichtausstrahlung -Sofort Licht - Dimmbar/Steuerbar - Extrem kleine Lampe - Grosser Farbtemperaturbereich - Lange Lebensdauer !!?? - Praktisch keine Wartungskosten !!?? - Höchste Effizienz !!?? - Sauberes Licht, da ohne IR- und UV-Anteile - Sehr geringe Wärmeentwicklung !!?? - Kaltzündung bis -40°C Die wichtigsten Vorteile der LED: Warum LED

6 Effizienz Herkömmliche Leuchtmittel: Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Effizienz LED: Warum LED 150 lm/w NOMINAL sind keine Seltenheit mehr bei LED mit 4000K EFFICACY (lm/W)

7 Wieso muss Licht «gelenkt werden» werden? Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Optik Lichtsmog -Vermeidung von Lichtverschmutzung -Vermeidung von unerwünschten Lichtemissionen -Schaden für die Tierwelt (Zugvögel, Insekten) -Energieverschwendung Nutzbares Licht (mit konventionellen Leuchtmittel):

8 Effizienz: Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Optik Beispiel: Natriumdampf-Hochdrucklampe HST Leuchtmittel: = 100 Watt Leistungsaufnahme inkl. VG: = 110 Watt Lichtstrom:= 10‘000 Lumen Wirkungsgrad:= 100% Effizienz = 10‘000 lm / 110 w = 91 Lumen/Watt Beispiel: Natriumdampf-Hochdrucklampe HST Leuchtmittel: = 100 Watt Leistungsaufnahme inkl. VG: = 110 Watt Lichtstrom:= 10‘000 Lumen Wirkungsgrad:= 81% Effizienz = 8‘100 lm / 110 w = 73 Lumen/Watt

9 Retrofit (Austauschleuchtmittel ) Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Reflektortechnik Linsentechnik LED Module Beispiele Optik

10 Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Reflektortechnik Linsentechnik Beispiele Optik Vorteile gegenüber herkömlichen Leuchtmittel -Präzise Lichtverteilung -Wenig Streulicht -Mehrere Lichtverteilungen verfügbar -Keine Lichtverschmutzung -Gehäuse und LED sind eine Einheit -Höchste Effizienz lm/w -Gleichmässige Lichtverteilung

11 Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Optik Aber…… Was nutz die beste Lichtverteilung wenn die Leuchte nicht geschwenkt werden kann?? Schwenkbarkeit +/- 20 Universeller Adapter für  46 bis 76 mm

12 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Lebensdauer LED Lebensdauer LED: Beispiel 1: Angabe Leuchtenhersteller = 50‘000 h Diese Zahl sagt NICHTS AUS !! Beispiel 2: Angabe Leuchtenhersteller = 50‘000 h L70 L70 = Lichtstromrückgang/Degradation Diese zusätzliche Angabe bedeutet dass nach 50‘000h noch 70% des Anfangslichtstrom zu erwarten sind!! Entspricht die Beleuchtungsanlage nach 50‘000 h noch der Norm? Beispiel 3: Angabe Leuchtenhersteller = 50‘000 h L70 B30 B30 = Ausfallquote Diese zusätzliche Angaben bedeutet dass nach 50‘000h noch 70% des Anfangslichtstrom zu erwarten sind und zusätzlich eine Ausfallquote von 30% möglich sind!!! Leider finden sie sehr selten diese Informationen in den Katalogen der Hersteller!

13 Grundsätzlich gilt: Höhere Temperatur = Kürzere Lebensdauer Weniger Licht Mehr Strom = Mehr Licht (höhere Temperatur) Kürzere Lebensdauer Kühlung = Mehr Licht (tiefere Temperatur) Längere Lebensdauer 20° C mehr Temperatur können 30% weniger Lebensdauer bedeuten! Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Lebensdauer LED Thermosimulations-Software Temperaturmanagement und Lebensdauer …und dann noch dies: Alle Lebensdauerangaben beziehen sich auf eine Temperatur „Ta“ Diese sollte bei allen Herstellern für einen Vergleich bei 25° C sein.

14 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Lebensdauer LED Passives Temperaturmanagement: Aktives Temperaturmanagement: -Aktive Temperaturmessung in der Leuchte -Bei Überschreitung einer definierten Temperatur dimmt die Leuchte automatisch -Die Lebensdauer der LED kann somit besser garantiert werden -Nachteil: evtl. im Sommer zu wenig Licht auf der Strasse?

15 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Elektronik/Steuerung The City in the global net Video Überwachung Telemanagement Radar, Sensor Verkehrsüberwachung Fotozelle Wifi, Radio Die Stadt in einem globalen Netz: Aber braucht es alles? Was bieten die Hersteller?

16 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Elektronik/Steuerung The City in the global net Was für Möglichkeiten gibt es? 230Vac Controlleinheit (im Verteiler) Powerline Steuerungs Computer ((( TCI-IP /GPRS/WI- FI ))) Das Interface übersetzt die Signale welche über Powerline kommen in DALI Signale für die Leuchte DALI Powerline-Steuerung: Steurerung und Leuchte können problemlos von verschiedenen Anbieter sein. Wichtig dabei ist die Kommunikationssprache der Produkte. Meistverwendetes System der Leuchte: - DALI Volt (1-10Volt) - Steuerphase Relais

17 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Elektronik/Steuerung The City in the global net Nachteile: -Teuer in der Anschaffung (Steuerung und Leuchten) -Wer ist für was zuständig? (Garantie) -Schulung Personal -Mehr Fehlerquellen -ES GIBT KEINEN STANDARD! (Herstellerabhängigkeit) Vorteile: -Realtime Informationen zentralisiert -Lichtanpassung nach Bedürfnis (Wochenende, Festbetrieb -Schulung Personal Weitere Möglichkeiten: -CLO -Autarke programmierbare Leuchte mit Mitternachtserkennung -Einfache Step-Dim

18 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Elektronik/Steuerung The City in the global net CLO= Constant Light Output 100 % 0h h Lebensdauer zunehmende Leistung Konstanter Lichtstrom konstante Leisung abnehmender Lichtstrom Zu viel Lichtstrom Notwendiger Lichtstrom 100 % 0h h 80 % Lebensdauer optimaler Lichtstrom

19 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Elektronik/Steuerung The City in the global net Autarke Systeme: Günstige alternativen welche den Verbrauch um sicher 20%- 40% senken können! Autarke programmierbare Leuchte mit und Mitternachtserkennung oder einfachere Step-Dim Elektronik können meist frei Programmiert werden und können bis zu 5 Steps haben.

20 Kalte Lichttemperatur Warme Lichttemperatur Neutrale Lichttemperatur + Effizienz - Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Farbtemperatur -Aktuell ist die meistverwendete Lichtfarbe für LED Strassenbeleuchtung in der Schweiz 4000 Kelvin -Tendenz in Quartierstrassen zu 3000 Kelvin Aber nicht vergessen: Eine 3000 Kelvin Leuchte hat ca. 20% weniger Effizienz!! Welche Lichtfarbe?

21 … 100% Test: - Farbwiedergabe (CRI) - Effizienz (Lm/W) - Farbtemperatur (Kelvin) 4300 K 4200 K4000 K Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero LED Binning und Mac Adam Binning garantiert konstante Lichtqualität Was für LED Auswahlkriterien gibt es?

22 Der Farbwiedergabe-Index ist das Maß für die Fähigkeit einer Lampe Farben wiederzugeben. Gruppo di resaGamma di indici di dei coloriresa cromatica 100…..…… 90 …....… 80 ……… 70.………… … …. SEHR GUTE FARBWIEDERGABE SEHR SCHLECHTE FARBWIEDERGABE Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Farbwiedergabeindex Ra / CRI LED Strassenleuchten sollten einen Ra Wert von 70 aufweisen Welche Farbqualität ? Höhere Farbwiedergabe = weniger Effizienz!!

23 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Fotobiologische Sicherheit European Standard EN62471 Risk groups BLUE LIGHT HAZARD INTENSITY HAZARD UV HAZARD IR HAZARD SAFE 0 Exempt 1 Low Risk 2 Moderate Risk 3 High Risk SAFE

24 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Das Zhaga Konsortium ist eine weltweite Zusammenarbeit, welche die Austauschbarkeit von LED-Lichtquellen ermöglicht. Zhaga versucht Standards für LED Module, Driver, Anschlüsse usw. zu definieren. Dies soll in Zukunft den Konsumenten Vorteile beim Austausch von LED Komponenten bringen.

25 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Entscheidungskriterien -ENEC bei Haupttypen einer Leuchtenfamilie (Standardprodukten) -min. IP66 Schutz -Risk Class 0 (Photobiological safety, EN62471) empfohlen. -Schutzklasse II -min. 5 Jahre Garantie (es gelten die AGB’s der Leuchtenhersteller) -Lebensdauer min. 60‘000 h L80 bei 25°C Ta. -Lichtverteilungskurven von zertifiziertem Labor -Lichtverteilungskurven in einem der üblichen Formaten (ldt., ies oder ähnlich) downloadbar in elektronischer Form. -Datenblätter der Produkte downloadbar oder kurzfristig auf Anfrage erhältlich

26 Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Entscheidungskriterien -Modulare Bauweise für den Unterhalt/Austausch von LED, Driver usw. -Update Möglichkeit (Future-Proof) von LED und Elektronik -Systemeffizienz in Lumen/Watt (effektive Werte= Lumen-Output nach Abzug Wirkungsgrad) um einen Leuchtenvergleich zu ermöglichen (muss auch der LVK entsprechen!). - Mehrere Gehäusegrössen und Leistungen (für Masten von 3 Meter bis 12 Meter) Elektronik/Steuerung: -Elektronik (Driver und Steuerungskomponente) muss den gültigen Normen entsprechen. -Autarke Steuerungen müssen min. 3 Dimmstufen haben und frei programmierbar sein oder Intelligente Steuerungen. -Elektronik muss auch in der Garantie enthalten sein.

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero


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