LED Technology

LED Technology What's a LED

LED StrassenleuchtenStand der Technik & Entscheidungskriterien

Fachreferat Pool Aargau Nord - Ost

Roberto Mucedero

http://www.topstreetlight.ch/deutsch/home.html

-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.



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



http://www.licht.de/typo3temp/pics/L_2fe9fef8c1.jpg

Normen:

Warum LED

Warum LED Leuchten die richtige Wahl sind:


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:



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:



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?


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:



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


http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Zowwd9G9hGQCIM&tbnid=cToBmpkZ0Ww51M:&ved=0CAUQjRw&url=http://cielobuio.org/cielobuio/prod/iguzzini/iguzzini.htm&ei=eRNiU-j8Jeqm0QWm4YCIDQ&bvm=bv.65636070,d.d2k&psig=AFQjCNHU0ksKbNTuaUqlQVpERn0F309KMw&ust=1399022815781632

Retrofit (Austauschleuchtmittel)



Roberto Mucedero

Reflektortechnik Linsentechnik LED Module

BeispieleBeispiele

Beispiele Beispiele

Optik


http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=tOWoKOFtB6D7AM&tbnid=CBbbZ5ycgRTP-M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.oecosys.com/1/Members/norghean/led-leuchtmittel-fur-den-haushalt&ei=j_JhU9OxIYWJ0AWM9YDwAQ&psig=AFQjCNHKDmWEqLNj9TcF1IcVtSoz7qXwig&ust=1399014385314492

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=lxbVdAcTjULJMM&tbnid=VXoHtn6DKF8FEM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.newscenter.philips.com/de_de/standard/about/news/press/licht/20091124_led_technik_durchbruch_in_der_aussenbeleuchtung.wpd&ei=IPdhU9TzNYr80QWdtIHAAg&psig=AFQjCNFTJARaGcnx2tQJ-8FWrWHmtWRxMg&ust=1399015362131021

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=vX4AS1V0ilpjGM&tbnid=mCRgr72c3NuYzM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.circleworld.com.tw/?56,philips-fortimo-led-linear-%E6%A2%9D%E7%87%88%E6%A8%A1%E7%B5%84&ei=xvdhU65K0pjUBYSwgZAL&bvm=bv.65636070,d.d2k&psig=AFQjCNFxKyTrCuwCSMUU-f6grN-2EDZLeQ&ust=1399015734224865

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=y6k2eThD0IYUFM&tbnid=csZ65VGBsp7qPM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.ecat.lighting.philips.com/l/led/functional-lighting/speedstar/910504977318_eu/&ei=TvphU-6DL-Hb0QXt4IBQ&bvm=bv.65636070,d.d2k&psig=AFQjCNGa-8cl8cezz_Zyh9PCAnA0VU5hww&ust=1399016390332817

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=z1wots58BdMtRM&tbnid=D8uqS3HGCFXdEM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.archiproducts.com/de/produkte/48189/led-stra%C3%9Fenlaterne-teceo-schreder.html&ei=0_xhU7ijEaOk0QXklYDoCw&bvm=bv.65636070,d.d2k&psig=AFQjCNFw3a1muouxIj8qu7fm4ZAFfdwyNA&ust=1399017038389232

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=DoYtmC47pGWoQM&tbnid=6hTwitCSKb_isM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.openpr.de/news/476922/Zukunftssicherheit-mit-Strassenleuchten-fuer-LED-Retrofit.html&ei=OwFiU8_yNemb0QXp2YD4DA&psig=AFQjCNEKpRF--cKgbqA9GmgcfWkN2pN1Yg&ust=1399018157748082



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


http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=y6k2eThD0IYUFM&tbnid=csZ65VGBsp7qPM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.ecat.lighting.philips.com/l/led/functional-lighting/speedstar/910504977318_eu/&ei=TvphU-6DL-Hb0QXt4IBQ&bvm=bv.65636070,d.d2k&psig=AFQjCNGa-8cl8cezz_Zyh9PCAnA0VU5hww&ust=1399016390332817

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=z1wots58BdMtRM&tbnid=D8uqS3HGCFXdEM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.archiproducts.com/de/produkte/48189/led-stra%C3%9Fenlaterne-teceo-schreder.html&ei=0_xhU7ijEaOk0QXklYDoCw&bvm=bv.65636070,d.d2k&psig=AFQjCNFw3a1muouxIj8qu7fm4ZAFfdwyNA&ust=1399017038389232




Aber…… Was nutz die beste Lichtverteilung wenn die Leuchte nicht geschwenkt werden kann??

Schwenkbarkeit +/- 20

Universeller Adapter für 46 bis 76 mm



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!



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.




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?


http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Je7Z_nCQbv_jfM&tbnid=tiRoAYsdYvc2zM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.iguzzini.com/de/System_LED_zur_Stra%C3%9Fenbeleuchtung_Archilede_HP&ei=bpZkU7KQD6GG0AXK-oCYBQ&bvm=bv.65788261,d.d2k&psig=AFQjCNGxyr5NXp0k5Zhop3D1PzabLgGJfw&ust=1399187307417459

http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=lkP5ESMYqKTl7M&tbnid=GUEXstIXhTBY1M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.luxsar.de/produkte/led/led-strassenleuchten.html&ei=q5ZkU8PUFI_s0gXOn4DYAQ&bvm=bv.65788261,d.d2k&psig=AFQjCNGxyr5NXp0k5Zhop3D1PzabLgGJfw&ust=1399187307417459


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?




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




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




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




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 -


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


Roberto MucederoLED Binning und Mac Adam

Binning garantiert konstante Lichtqualität

Was für LED Auswahlkriterien gibt es?


http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CIExy1931_MacAdam.png

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


Roberto MucederoFarbwiedergabeindex Ra / CRI

LED Strassenleuchten sollten einen Ra Wert von 70 aufweisen

Welche Farbqualität ?

Höhere Farbwiedergabe = weniger Effizienz!!



Roberto MucederoFotobiologische Sicherheit

European Standard EN62471

Risk groups

BLUE LIGHT HAZARDINTENSITY HAZARDUV HAZARDIR HAZARD

SAFE

0Exempt

1LowRisk

2Moderate

Risk

3HighRisk

SAFE

SAFESAFE



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.



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



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!


Roberto Mucedero


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