led technology what's a led led strassenleuchten stand der technik & entscheidungskriterien...
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LED Technology What's a LED
LED StrassenleuchtenStand der Technik & Entscheidungskriterien
Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost
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
Kurze VorstellungFachreferat Pool Aargau Nord - Ost
Roberto Mucedero
topstreetlight.ch ist eine Webseite für Gemeinden, Elektrizitätswerke und Betreiber von öffentlichen Beleuchtungen in der Schweiz.
Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost
Roberto MucederoLED GrundlagenFachreferat 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
Normen:
Warum LED
Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind:
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Roberto Mucedero
-Alle Quecksilberdampfleuchten
-Alle offenen Leuchten
-Leuchten welche schon
über 25 Betriebsjahre haben
Was kann mann sicher austauschen:
Ab 2015 Verbot Quecksilberdampf-Leuchtmittel
Beleuchtungsindustrie:
Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind:
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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
Effizienz Herkömmliche Leuchtmittel:
Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind:
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Roberto Mucedero
Effizienz LED:
Warum LED
150 lm/w NOMINAL sind keine Seltenheit mehr bei LED mit 4000K
EF
FIC
AC
Y (
lm/W
)
Wieso muss Licht «gelenkt werden» werden?
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Roberto MucederoOptik
LichtsmogLichtsmog
-Vermeidung von Lichtverschmutzung
-Vermeidung von unerwünschten Lichtemissionen
-Schaden für die Tierwelt (Zugvögel, Insekten)
-Energieverschwendung
Nutzbares Licht (mit konventionellen Leuchtmittel):
Effizienz:
Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten:
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Roberto MucederoOptik
Beispiel:Natriumdampf-Hochdrucklampe HST Leuchtmittel: = 100 WattLeistungsaufnahme inkl. VG: = 110 WattLichtstrom: = 10‘000 LumenWirkungsgrad: = 100%
Effizienz = 10‘000 lm / 110 w = 91 Lumen/Watt
Beispiel:Natriumdampf-Hochdrucklampe HST Leuchtmittel: = 100 WattLeistungsaufnahme inkl. VG: = 110 WattLichtstrom: = 10‘000 LumenWirkungsgrad: = 81%
Effizienz = 8‘100 lm / 110 w = 73 Lumen/Watt
Retrofit (Austauschleuchtmittel)
Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten:
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Roberto Mucedero
Reflektortechnik Linsentechnik LED Module
BeispieleBeispiele
Beispiele Beispiele
Optik
Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten:
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Roberto Mucedero
Reflektortechnik Linsentechnik
Beispiele 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
Technologien zur Lichtlenkung bei LED Leuchten:
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Roberto MucederoOptik
Aber…… Was nutz die beste Lichtverteilung wenn die Leuchte nicht geschwenkt werden kann??
Schwenkbarkeit +/- 20
Universeller Adapter für 46 bis 76 mm
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Roberto MucederoLebensdauer 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!
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!
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Roberto MucederoLebensdauer 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.
Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost
Roberto MucederoLebensdauer 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?
Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost
Roberto MucederoElektronik/Steuerung
Video Überwachung
Telemanagement Radar, Sensor
Verkehrsüberwachung
FotozelleWifi, Radio
Die Stadt in einem globalen Netz:
Aber braucht es alles? Was bieten die Hersteller?
Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost
Roberto MucederoElektronik/Steuerung
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
DA
LI
DA
LI
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
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Roberto MucederoElektronik/Steuerung
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
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Roberto MucederoElektronik/Steuerung
CLO= Constant Light Output
100 %
0h 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 8000090000
hLebensdauer
zunehmende Leistung
Konstanter Lichtstrom
konstante Leisung
abnehmender Lichtstrom
Zu viel Lichtstrom
Notwendiger Lichtstrom
100 %
0h 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 8000090000
h
80 %
Lebensdauer
optimaler Lichtstrom
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Roberto MucederoElektronik/Steuerung
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.
Kalte Lichttemperatur
Warme Lichttemperatur
Neutrale Lichttemperatur
+ Effizienz -
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Roberto MucederoFarbtemperatur
-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?
…
100% Test: - Farbwiedergabe (CRI)- Effizienz (Lm/W)- Farbtemperatur (Kelvin)
4300 K 4200 K 4000 K
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Roberto MucederoLED Binning und Mac Adam
Binning garantiert konstante Lichtqualität
Was für LED Auswahlkriterien gibt es?
Der Farbwiedergabe-Index ist das Maß für die Fähigkeit einer Lampe Farben wiederzugeben.
Gruppo di resa Gamma di indici didei colori resa cromatica
100…..…… 90 …....… 80 ……… 70.………… …............30….SEHR GUTE
FARBWIEDERGABESEHR SCHLECHTE FARBWIEDERGABE
60 40
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Roberto MucederoFarbwiedergabeindex Ra / CRI
LED Strassenleuchten sollten einen Ra Wert von 70 aufweisen
Welche Farbqualität ?
Höhere Farbwiedergabe = weniger Effizienz!!
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Roberto MucederoFotobiologische Sicherheit
European Standard EN62471
Risk groups
BLUE LIGHT HAZARDINTENSITY HAZARDUV HAZARDIR HAZARD
SAFE
0Exempt
1LowRisk
2Moderate
Risk
3HighRisk
SAFE
SAFESAFE
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Roberto Mucederohttp://www.zhagastandard.org/
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.
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Roberto MucederoEntscheidungskriterien
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
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Roberto MucederoEntscheidungskriterien
-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 seinoder Intelligente Steuerungen.-Elektronik muss auch in der Garantie enthalten sein.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost
Roberto Mucedero