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

-Seit 13 Jahren bei iGuzzini illuminazione Schweiz AG Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Kurze Vorstellung Roberto Mucedero -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 topstreetlight.ch ist eine Webseite für Gemeinden, Elektrizitätswerke und Betreiber von öffentlichen Beleuchtungen in der Schweiz. 2

und dann zu Chips geschnitten werden. Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost LED Grundlagen Roberto Mucedero Roberto Mucedero Was ist eine LED: 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. Konversionsprinzip Weisses Licht Fluoreszenz-schicht LED Chip 3

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

Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Warum LED Roberto Mucedero Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind: Beleuchtungsindustrie: Die wichtigsten Vorteile der LED: -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 Weitere vorteile… Grün, mordern, co2 reduktion, stromersparniss usw 5

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

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

Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Optik Roberto Mucedero Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten: Effizienz: 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 8

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

Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten: Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Optik Roberto Mucedero Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten: 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 Reflektortechnik Linsentechnik Beispiele Beispiele 10

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

Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Lebensdauer LED Roberto Mucedero 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!

Temperaturmanagement und Lebensdauer Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Lebensdauer LED Roberto Mucedero 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. 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! Thermosimulations-Software

Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Lebensdauer LED Roberto Mucedero 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?

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

((( TCI-IP /GPRS/WI-FI ))) The City in the global net Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Elektronik/Steuerung Roberto Mucedero Was für Möglichkeiten gibt es? Powerline-Steuerung: Steurerung und Leuchte können problemlos von verschiedenen Anbieter sein. Wichtig dabei ist die Kommunikationssprache der Produkte. Meistverwendetes System der Leuchte: - DALI - 0-10Volt (1-10Volt) - Steuerphase Relais DALI DALI Powerline 230Vac ((( TCI-IP /GPRS/WI-FI ))) Das Interface übersetzt die Signale welche über Powerline kommen in DALI Signale für die Leuchte Controlleinheit (im Verteiler) Steuerungs Computer

Weitere Möglichkeiten: -CLO The City in the global net Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Elektronik/Steuerung Roberto Mucedero 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

Notwendiger Lichtstrom The City in the global net Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Elektronik/Steuerung Roberto Mucedero CLO= Constant Light Output 100 % 0h 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000h 80 % Lebensdauer konstante Leisung Zu viel Lichtstrom abnehmender Lichtstrom Notwendiger Lichtstrom 100 % 0h 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000h Lebensdauer zunehmende Leistung Konstanter Lichtstrom optimaler Lichtstrom

The City in the global net Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Elektronik/Steuerung Roberto Mucedero 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.

-Tendenz in Quartierstrassen zu 3000 Kelvin Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Farbtemperatur Roberto Mucedero Welche Lichtfarbe? -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!! Kalte Lichttemperatur Neutrale Lichttemperatur Warme Lichttemperatur + Effizienz -

LED Binning und Mac Adam Roberto Mucedero Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost LED Binning und Mac Adam Roberto Mucedero Was für LED Auswahlkriterien gibt es? Binning garantiert konstante Lichtqualität 100% Test: - Farbwiedergabe (CRI) - Effizienz (Lm/W) Farbtemperatur (Kelvin) Bin P3 5B Bin N4 4A Bin Q2 5A Bin Q2 4 … 4300 K 4200 K 4000 K

Farbwiedergabeindex Ra / CRI Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Roberto Mucedero Welche Farbqualität ? Der Farbwiedergabe-Index ist das Maß für die Fähigkeit einer Lampe Farben wiederzugeben. Gruppo di resa Gamma di indici di dei colori resa cromatica 100…..…… 90 …....… 80 ……… 70.………… …............30…. SEHR GUTE FARBWIEDERGABE SEHR SCHLECHTE FARBWIEDERGABE 60 40 LED Strassenleuchten sollten einen Ra Wert von 70 aufweisen Höhere Farbwiedergabe = weniger Effizienz!!

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

Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost http://www.zhagastandard.org/ 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.

Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Entscheidungskriterien 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

Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost Entscheidungskriterien Roberto Mucedero -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.

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