Labore für Energieeffizienz und EMV

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1 Labore für Energieeffizienz und EMV LED: das neue Licht Qualitätsanforderungen an Lampen und Wohnleuchten Toni Venzin 9. April 2014 Mitglied der FHO Fachhochschule Ostschweiz Seite 1

2 Agenda Qualitätsanforderungen erst seit LED? Qualitätsbedingungen, Normen und Labels Wo werden diese Anforderungen überprüft Messauftragsablauf, Nutzen für den Endverbraucher Messresultate Lichttechnische Eigenschaften Beispiele Fazit Seite 2

3 Qualitätsanforderungen Qualität ist die Bezeichnung einer wahrnehmbaren Zustandsform von Systemen und ihrer Merkmale, welche in einem bestimmten Zeitraum anhand bestimmter Eigenschaften des Systems in diesem Zustand definiert wird. Quelle Wikipedia Seite 3

4 Qualitätsanforderungen Qualität ist die Bezeichnung einer wahrnehmbaren Zustandsform von Systemen und ihrer Merkmale, welche in einem bestimmten Zeitraum anhand bestimmter Eigenschaften des Systems in diesem Zustand definiert wird. Quelle Wikipedia Die Qualitätsbedingungen ändern mit der Einführung von neuen Systemen, neuen Technologien oder neuen gesetzlichen Grundlagen. Normen werden in internationalen Gremien erstellt und in Kraft gesetzt. Technologiewechsel Technologiewechsel Seite 4

5 Qualitätsanforderungen Qualität ist die Bezeichnung einer wahrnehmbaren Zustandsform von Systemen und ihrer Merkmale, welche in einem bestimmten Zeitraum anhand bestimmter Eigenschaften des Systems in diesem Zustand definiert wird. Quelle Wikipedia Die Qualitätsbedingungen ändern mit der Einführung von neuen Systemen, neuen Technologien oder neuen gesetzlichen Grundlagen. Normen werden in internationalen Gremien erstellt und in Kraft gesetzt. Technologiewechsel Technologiewechsel Verkaufsverbot der Energieklasse C Seite 5

6 Vorgaben, Normen und Einsatz LED Sicherheit EN EN Photobio. LED Modul EMV EN Emission EN Immunität LED Leuchte Effizienz Anwendung IEC Module IEC EU Verordnungen Farbtemperatur Farbwiedergabeindex Beleuchtungsstärke Seite 6

7 unser Prüfbereich LED Sicherheit EN EN Photobio. LED Modul EMV EN Emission EN Immunität LED Leuchte Effizienz IEC Module IEC EU Verordnungen Messbereiche HTW Anwendung Farbtemperatur Farbwiedergabeindex Beleuchtungsstärke Seite 7

8 Laboreinheiten Leuchtenmesslabor Gerätemesslabor Basis für: Effizienzmessungen, Normeneinhaltung Effizienzverbesserungen Beratungen und Expertisen Kurse, Weiterbildungsveranstaltungen, Informationstage Testreihen und Publikationen Motorenprüfstand EMV-Labor Mitgliedschaft in verschiedenen Netzwerken Seite 8

9 Prüfablauf Als neutrale Stelle prüfen wir elektrische Energieverbraucher auf Energieeffizienz und die Einhaltung von Normen Publikation Geräte Leuchten Testprozedur S.A.L.T. ist ein Joint Venture zwischen der HTW Chur und der Schweizerischen Agentur für Energieeffizienz Zürich (S.A.F.E.). Verbesserungsvorschläge zurückliefern Rückschub der Testgeräte Hersteller und Vertreiber Seite 9

10 Nutzen für Konsumenten Beste Leuchten werden auf publiziert, Kundeninformationsplattform, Hinweis auf Verkaufsorganisation In den Verkaufsregalen sind die Leuchten mit dem Topten Labelmarkiert und einfach zu finden Publikationen als Konsumentenunterstützung Seite 10

11 Hersteller/Vertreiber nutzen unsere Dienstleistungen weil: die besten Leuchten auf publiziert werden, Kunden nutzen diese Plattform für die Kaufentscheidung Messungen zeitnah durchgeführt werden können, Resultate geben eine gewisse Sicherheit dem Einkäufer bei Nachlieferungen aus Far East das Nachmessen von Serienlieferungen, von Produktänderungen eine Aussage auf eine mögliche Qualitätsabweichung aufzeigt wir bei Abweichungen zu den Anforderungen auch Unterstützung für Verbesserungen vorschlagen die HTW ein herstellerneutrales Labor ist Seite 11

12 Reduktion Energiekonsum, das einzige Qualitätsmerkmal? Nein, die folgenden Messgrössen müssen berücksichtigt werden Verteilung der Beleuchtungsstärke im Musterraum, mittlere Beleuchtungsstärke Elektrische Leistungen (Betrieb, Standby) und Leistungsfaktor Farbtemperatur und Farbwiedergabe-Index Absoluter und spezifischer Energiebedarf Seite 12

13 Anforderungen für Topten Anforderungen Topten (seit März 2012): Energieeffizienz: Spots max. 8 kwh/jahr/100lx (760h Ein, 8000h Aus) Tischpendelleuchten max. 8 kwh/jahr/100lx Pendelleuchten max. 32 kwh/jahr/100lx Standby-Leistung max. 0.5 Watt; Wohnleuchten mit integriertem Dimmer oder Sensor max. 1.0 Watt (Betriebsgerät) Für LED-Leuchten: Farbwiedergabe-Index Ra (CRI) min. 80 Farbtemperatur max Kelvin Schreibtischleuchten sind bis 6500 Kelvin zugelassen Seite 13

14 Qualitätsmessungen Normmessraum Messgrössen Beleuchtungsstärke [Lx], auf einer definierten Fläche oder Kreisoberfläche Lichtstrom [Lm] Blendung, Lichtverteilung, Farbtemperatur [k] Farbwiedergabeindex und Farbspektrum Aufstartzeit der eingesetzten Lampen Elektrische Leistungen (Betrieb, Standby) und Leistungsfaktor Goniometer Absoluter und spezifischer Energiebedarf Seite 14

15 Qualitätsmessungen, Resultate Messdaten aus Messraum Messprotokoll Beleuchtungsstärke [Lx] Farbspektrum Messdaten aus Goniometer Lichtverteilkurve Seite 15

16 Messbeispiele Abstrahlwinkel und Lichtverteilung Verbrauch: 60 W Verbrauch 12 W Achtung beim Ersatz Kauf Energieeinsparung: 80% Die Ausleuchtung des Raumes könnte sich wahrnehmbar verändern! Seite 16

17 Farbspektrum Kriterien neue Beleuchtung: Lichtstrom: Lumen (/W) früher Watt Farbwiedergabeindex: CRI > 80 Standby Leistung: < 0.5W Farbspektrum: Tageslicht (18:30) Glühlampe 5% sichtbares sofort Licht Sparlampe 25% verzögertes Licht LED 5-25% sofort und gerichtetes Licht Auswirkung auf das Wohlbefinden? In mehreren Untersuchungen konnte demonstriert werden, dass kurzwelliges, blaues Licht (etwa 450 nm) die Melatoninproduktion in der Nacht besonders gut unterdrückt, d.h. die nächtliche Müdigkeit wird unterdrückt. (Quelle Internet) Seite 17

18 Farbe, Farbtemperatur? Farbtemperatur in Kelvin, eine Verschiebung von Weiss in Richtung Gelb oder Blau Durch additive Mischung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau und bei gleicher Intensität sehen wir in der Schnittmenge Weiss. Warmweiss Einsatz: Wohnbereiche weiches Licht Neutralweiss Tageslichtweiss Einsatz: Büro, Aussen hohe Kontrastverhältnisse Seite 18

19 Farbwiedergabe Index, wie sehen wir Farben? 1. Erstens braucht es Licht mit einem homogenen (durchgehenden) Spektrum Zweitens muss das Licht auf einen Gegenstand fallen und von ihm zurückgestrahlt werden. (Reflektion) 3 3. Drittens darf ein Gegenstand, um uns farbig zu erscheinen, nur einen Teil des auftreffenden Lichts reflektieren. Den Rest des Lichtes (Wellenspektrums) muss er "verschlucken". (Absorption) Zur Ermittlung des Farbwiedergabeindex wird von 15 verschiedenen Farben die Reflektion gemessen und der Mittelwert gebildet. Es ist ein grösserer Wert als 80, besser 90 zu bevorzugen, damit ein beleuchteter Gegenstand farbecht dargestellt werden kann. Seite 19

20 und das Betriebsgerät? Überprüfung der elektrischen Eigenschaften des Betriebsgerätes Analyse bei Unregelmässigkeiten, Normabweichungen Dokumentation der Unregelmässigkeiten, Normabweichungen Lösungsvorschläge ausarbeiten und dem Anbieter mitteilen Nachprüfungen durchführen Beispiel: Netzverschmutzung durch Betriebsgerät Seite 20

21 Beispiele Leuchtmittel «Hinters Licht geführt?» Verpackung: LED 7 W, 121 L/W wären 844 Lumen Messung: 9.5W, 549 Lumen +2.5W Verbrauch, - 35% Lichtleistung Nachmessung nur Leuchtmittel: 6.6 W, 770 Lumen -0.4W Verbrauch, - 9% Lichtleistung (Toleranz) Ersatz Niedervolt (12V) Deckenspot Betriebsgerät W alt Halogen 4 x 30W = 120W neu LED 4 x 5W = 20W Beim Ersatz arbeitet das Betriebsgerät ausserhalb der optimalen Betriebsbedingungen, die neuen LED könnten «flackern» Seite 21

22 Zusammenfassung Im Leuchtenmesslabor der HTW werden pro Jahr etwa 200 unterschiedliche Leuchten im Auftrag verschiedener Anbieter gemessen. Der Nutzen ist belegbar, da immer mehr Anbieter die Leuchten nachmessen lassen und wir feststellen, dass die Qualität stetig gestiegen ist, immer mehr Leuchten werden auf Topten publiziert. Die häufigsten Abweichungen bei Messungen: Farbwiedergabe Index < 80 Lumenangaben oft teilweise tiefer als deklariert Standby-Verbrauch > 0.5W Leistungsangaben Überschreitung (auf Packung 6W, im Betrieb 8W) Die besten Leuchten findet der Konsument auf Seite 22

23 Fazit LED, das Licht der Zukunft Die Energieeinsparung nicht durch vermehrte Brenndauer und durch möglichen Standby-Verbrauch eliminieren Retrofit (Lampenersatz) ist auch eine Alternative (im Falle eines Ausfalles kann mittels Ersatz sofort weitergearbeitet werden) Weniger verbrauchen, ein jedermanns Beitrag zur Energiewende Seite 23

24 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit. 9. April 2014 Mitglied der FHO Fachhochschule Ostschweiz Seite 24

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