LED Beleuchtung. Ulrich Boeke Philips Research October 17, October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research

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1 LED Beleuchtung Ulrich Boeke Philips Research October 17,

2 Gliederung Motivation AC & DC Netze LED Beleuchtung Standards Test Installationen Zusammenfassung Anhang 2

3 Klimawandel Hornkees, Zillertal S.3 Gesellschaft für Ökologische Forschung e.v. 3 Source:

4 EU Richtlinie Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden 4

5 Nullenergie-Gebäude mit AC Netz 5 Energieverbrauch: 39 kwh/(m 2 * Year) Photo: Marché Restaurants Schweiz 5 AG

6 Gliederung Motivation AC & DC Netze LED Beleuchtung Standards Test Installationen Zusammenfassung Anhang 6

7 3-Phasen AC Netze in Gebäuden Gewerbekälte Klimanlagen Beleuchtung Netztransformator 230 / 400 V AC AC DC AC DC AC DC L1 L2 L3 N PE 9 % Losses Verluste in Rectifier Gleichrichter Cables Kabel Solarwechselrichter inverter Solaranlage R B L1 N PE AC-Lasten 7

8 2-Phasen DC Netze in Gebäuden 42 % Verluste Losses in Gewerbekälte Klimaanlagen Beleuchtung Kable Cables Solarwechselrichtern converter Netztransformator L1 L2 L3 N PE L+ +380V DC DC M -380V DC L- DC PE Solaranlage R B N L1 PE AC-Lasten Ziel: 5 % Wirkungsgrad Vorteil 8

9 Gliederung Motivation AC & DC Netze LED Beleuchtung Standards Test Installationen Zusammenfassung Anhang 9

10 LED Beleuchtung LED Leuchten verbrauchen % weniger Strom als Leuchtstofflampen Philips Lighting bietet LED Leuchten mit bis zu 138 Lumen/Watt an Beispiele für LED Leuchten LuxSpace Downlight SmartBalance PowerBalance Maxos LED Industry Online Katalog: 10

11 LED Beleuchtung LED Treiber für Wechselspannung haben internen DC Bus Leuchte AC Netz EMV Filter Leistungs- Faktor- Korrektur DC Bus LED Strom Regelung LED Modul Steuerung z.b. DALI LED Treiber Steuerung 11

12 LED Beleuchtung LED Treiber für DC Netze verlagern das PFC Schaltnetzteil Leuchte DC Netz EMV Filter DC Bus LED Strom Regelung LED Modul Steuerung Steuerung LED Treiber 12

13 Gliederung Motivation AC & DC Netze LED Beleuchtung Standards Test Installationen Zusammenfassung Anhang 13

14 EMV Emissionen EN55015 Grenzwerte für Funkstöreigenschaften von Beleuchtungseinrichtungen Scope: Abgestrahlte und geleitete Funkstörspannungen 9 khz bis 400 GHz Photo: Geleitete Funkstörspannungen gemessen mit einem 75 W LED Treiber Prototypen mit 380 V DC Versorgung 14

15 EMV Störfestigkeit DIN EN / VDE Einrichtungen für allgemeine Beleuchtungszwecke EMV Störfestigkeitsanforderungen Tests mit transienten Überspannungspulsen für AC Netze 1.2/50 µs Surge Spannungspulse mit Amplituden 1000 V zwischen Phase und Neutralleiter 2000 V zwischen Phase und Schutzleiter Photo: emtest Diskussion Ermöglichen DC Netze geringere Anforderungen an die Störfestigkeit? + EMV Filterfunktion von zentralen Gleichrichtern - Solarstromanlagen empfangen bei Gewitter Störungen 15

16 Gliederung Motivation AC & DC Netze LED Beleuchtung Standards Test Installationen Zusammenfassung Anhang 16

17 Philips Research Eindhoven Test Installation mit AC and DC Netzen Solar Modules 12 kw pk AC Reference Mains Grid 230V~ 2 kw DC Micro Grid Solar Modules 2 kw pk SMA MPP TRIPOWER Converter and PV PV Inverter inverter Rectifier MPP Philips Research Converter MPP Converter 230V~ 380V= 18 LED Drivers + Lamps 39 W ac 54 LED DC-Drivers + Lamps 37 W dc 17

18 Zusammenfassung LED Beleuchtung DC Netze ermöglichen Einfachere LED Treiber Höhere Energieeffizienz DC Netze haben EMV Störfestigkeitsanforderungen vergleichbar mit 3-Phasen 400 V AC Netzen 18

19 19

20 Abstract 20 The 12 partners of the European R&D project Direct Current Components +Grid ( ) are investigating a ±380 V DC 2-phase grid as a more energy efficient alternative to 400 V 3-phase AC grids. Almost all electric power consumers in commercial buildings, e. g. lighting, IT-equipment, speed-controlled drives for building heating, cooling and ventilation, as well as electricity sources such as photovoltaic and micro-chp units benefit from DC grids. The reduced number of DC/AC and AC/DC conversions holds a potential for electric energy savings and the reduction of passive and active electronic components. Another advantage compared to a conventional AC supply arises from the possibility to halve the conductor cross-sections. That is a cost advantage and it saves on the limited copper resources. The project partners are developing new semiconductor components, protection modules and applications for DC grid supply. A joint test bed will be installed and operated at the partner Fraunhofer Institute IISB in Erlangen, Germany.

21 References DCC+G Project: U. Boeke et al: Efficiency Advantages of ±380 V DC Grids in Comparison with 230 V/400 V AC Grids, DCC+G project white paper, May 5 th 2014, published at U. Boeke, L. Ott: Impact of a ±380 V DC Power Grid Infrastructure on Commercial Building Energy Profiles, DCC+G project white paper, April 28 th 2014, published at U. Boeke et al: Gleichstromnetze für kommerziell genutzte Gebäude, ENIAC: European Nanoelectronics Initiative Advisory Council, Buildings European Community: Marché Restaurants Schweiz AG: Beat Kaempfen: Voss, Musal: Net zero energy buildings, book 2nd edition, 2012, 21