[ Energieeffiziente Beleuchtung mit LED ]
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- Nikolas Kopp
- vor 7 Jahren
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1 [ Energieeffiziente Beleuchtung mit LED ] Daniel Tschudy Dipl. Arch. ETHZ daniel.tschudy@amstein-walthert.ch Björn Schrader Dipl. Ing. TU Ilmenau bjoern.schrader@amstein-walthert.ch Frank Dardel Dipl. Arch. ETHZ frank.dardel@amstein-walthert.ch
2 Vertrauen Chancen Verunsicherung Zukunft Risiken Revolution 2
3 Die Zukunft gehört den LED s Extreme Entwicklungen und Erwartungen - Durch die Entwicklung der LED findet ein Umbruch in der Lichtindustrie statt - Licht ist in den Fokus des öffentlichen Interesses gerückt Osram 3
4 Haben wir einen LED-Hype? und wo befinden wir uns? - Werbung/Messe 90% nur noch LED - Praxis sieht 2009 anders aus - Die Güte von Lichtkonzepten hängt nicht davon ab, wie viele LED s eingesetzt werden - Trend zeigt, dass vermehrt Produkte und Anwendungen auf den Markt kommen, die einen klaren Mehrwert bieten Hype-Zyklus nach Gartner Inc. Wikipedia 4
5 Neue Designmöglichkeiten LED ist eine Punktlichtquelle - Die geringe Grösse der Lichtpunkte bringt neue Freiheiten im Design und bei der Lichtlenkung - Kühlkörper nicht vergessen - Grundformen bleiben erhalten: - Punkt - Linie - Fläche (Kreis etc.) ->OLED 5
6 Neue Einsatzmöglichkeiten Die Eigenschaften der LED ermöglichen schon heute einen Mehrwert für den Kunden - keine UV- und Infrarotstrahlung nach vorn (Lebensmittelbeleuchtung, OP- Beleuchtung, Museum) - Klimatisierungskonzepte: Wärmeentwicklung, wo sie gut abgeführt werden kann. Integrierte Deckensysteme (Licht+Lüftung) - Notbeleuchtungssysteme: wenige kleine Leuchten mit geringer Systemleistung und Wartung - Lichtsysteme mit veränderlicher Farbtemperatur - Leuchten für raue und kalte Umgebungen 6
7 Neue Schaltungskonzepte Häufiges Schalten beeinträchtigt die Lebensdauer der LED nicht - Schnelles und häufiges Schalten ist für die LED kein Problem - Erst die Steuerung lässt Vorteile der LED ausschöpfen (Energieverbrauch) - Korridore und Nebenräume benötigen keine Nachlaufzeiten von 20 min - Umsetzung im Gebäude 7
8 Im Schatten der LED Auch die Entwicklung bei den konventionelle Lichtquellen geht weiter - Effizienzsteigerung bei Leuchten mit Leuchtstofflampen - Optimierung von Kompaktleuchtstofflampen 8
9 Benchmarks Vergleich und Einschätzung zu konventionellen Lampen Lichtstromausbeute lm/w - Lichtstromangaben ohne Referenz haben keine Aussagekraft, denn die Betriebssituation ist entscheidend (Strom, Temperatur, Dauer etc. ) - Lichtstromangaben abhängig von Farbtemperatur und Farbwiedergabe - Achtung bei Laborwerten von einzelnen LED s oder Halbfabrikaten - Lichtstromausbeute in lm/w des Gesamtsystems nur Lichtquelle Lichtquelle mit Leuchte Schrader, Amstein+Walthert AG 9
10 Komplexe Sache Unterschied zwischen konventioneller und LED Leuchte Leuchtengehäuse + Reflektor, Leuchtmittel, Betriebsgerät -> frei wählbare Komponenten -> einfaches System Leuchtengehäuse, Optikeinheit, Reflektor, Leuchtmittel (LED) mit abgestimmten Kühlungssystem, Betriebsgerät mit Steuerungselektronik für gleichbleibenden Lichtstrom und Farbtemperatur -> gute abgestimmte Komponenten zwingend, nicht frei wählbar -> komplexes System 10
11 Thermomanagement Gutes Thermomanagement ist für hohe Effizienz und Lebensdauer der LED entscheidend - Wärme entsteht auf der Leiterplatte und muss abgeführt werden - Die Kühlungssysteme werden immer komplexer Kühlkörper Heatpipe Aktive Kühlung (Lüfter) - Damit das Thermomanagement auch funktioniert, muss die Umgebung und die Einbausituation berücksichtigt werden. (z.b. Grösse des Einbaugehäuses) - Dauerbetrieb nur mit gutem TM - Vertrauen / Garantien 11
12 Weiss ist nicht immer weiss Der Mensch hat hohe Ansprüche an die Farbtemperatur und die Farbwiedergabe - Die LED s unterscheiden sich in ihrer Helligkeit Farbort - Farbwiedergabe von Ra >80 ist für professionelle Anwendungen Voraussetzung (SN/EN 12464) - Neue Norm erforderlich? - Binning zur Selektion - Laufend werden die Prozesse optimiert, wie kann aber die gewünschte Qualität ausgeschrieben werden? - MacAdam Ellipsen zur Klassifizierung? 12
13 Lebenszykluskosten Kostenbetrachtung über gesamte Lebensdauer macht Sinn - Lebensdauer: nach h Lichtstromrückgang auf 70% - Was ist bei Ersatz oder Erweiterung der Anlage (können gleiche Helligkeit und Farbtort garantiert werden) - Wegwerfprodukte oder Austauschkonzepte? - Nach Austausch wird die neuste Generation verwendet - LED s haben höhere Investitionskosten - Können LED Systeme schon heute wirtschaftlich sein? - Was ist mit CO 2 und grauer Energie? - Vergleich zu anderen Systemen? 13
14 Lebenszykluskosten Beispiel Lebenszykluskosten bis h Vergleich vier unterschiedlicher Downlightsysteme Je nach Anwendung, Betriebsdauer etc. kann die Verwendung von LED- Produkten schon heute wirtschaftlich sein - Unterscheidung zwischen: technischer Lebensdauer betrieblicher Lebensdauer Investition Lampenersatz Energie Schrader, Amstein+Walthert AG 14
15 Lebenszykluskosten Beispiel Lebenszyklus HIT - Innerhalb der h entstehen bei LED-Anlagen keine Wartungskosten. Nach den h muss mit der Neuinvestition gerechnet werden Kosten [CHF] Kosten [CHF] Lebenszyklus LED Betriebszeit [h] Investition Lampenersatz Energie Betriebszeit [h] 15
16 SWOT Analyse Stärken - Schaltbarkeit - Lange Lebensdauer - Hohe Energieeffizienz - Hohe Lichtausbeute - In eine Richtung strahlend - Wärme nach hinten strahlend - IR und UV frei (im Licht) - Robust - Hohe Farbwiedergabe (weiss) - Medienanwendungen (farbig) Schwächen - Investitionskosten - Keine Erfahrung (Langzeitverhalten) - Hohe Qualitätsunterschiede - Kein Normung (Sockel, Farbwiedergabe, Binning, LED) - Kinderkrankheiten - Keine offene Dokumentation und Kommunikation - Wissen nicht vorhanden (Planer, Bauherr und Leuchtenhersteller) - Andere Vertriebskanäle (Halbleiterindustrie); ändert sich momentan - Keine einheitlichen Planungsgrundlagen Chancen - Neue Lichtandwendungen - Neue Leuchten; Formensprache - Energieeffizienz - Neue Schaltkonzepte - Integrale Systeme (Wärmerückführung) - Ständige Weiterentwicklung - Neue Absatzmärkte (Retrofit, Glühlampe, LED Schlauch; Zugang zum Consumermarkt) - Nachhaltigkeit Gefahren - Zeitpunkt der Entscheidung - Frühzeitiges Sterben (Frühausfälle) - Schlechte Produkte (Spreu vom Weizen trennen) - Falsch verbaute Produkte (Thermomanagement) - Falsch betriebene Produkte (Strombegrenzung) - Blendung, Leuchtdichte - Unberücksichtigtes Wartungskonzept - Ersatz defekter Leuchtmittel - Nachhaltigkeit; Recycling (Spurenelemente)
17 Zusammenfassung - Wandel der Beleuchtungsindustrie - LED s bieten schon heute einen klaren Mehrwert für den Kunden - LED-Leuchten sind hochkomplexe Elektroniksysteme - Der Planer muss sich intensiver mit der neuen Technologie und deren Besonderheiten beschäftigen und hat mehr Aufwand - Industrie muss Normen schaffen - Grundlagen müssen zur Verfügung stehen - Offene Kommunikation der LED- und Leuchtenhersteller, um den extrem hohen Erwartungen gerecht zu werden (Wissenstransfer) - Erfahrungen sammeln - Umdenken 17
18 Zusammenfassung - Wandel der Beleuchtungsindustrie - Industrie muss Normen schaffen - LED s bieten schon heute einen klaren Mehrwert für den Kunden - Grundlagen müssen zur Verfügung stehen - LED-Leuchten sind hochkomplexe Elektroniksysteme - Offene Kommunikation der LED- und Leuchtenhersteller, um den extrem hohen Erwartungen gerecht zu werden (Wissenstransfer) - Der Planer muss sich intensiver mit der neuen Technologie und deren Besonderheiten beschäftigen und hat mehr Aufwand 18 - Erfahrungen sammeln - Umdenken
19 [ AUF WIEDERSEHEN ] Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Daniel Tschudy Dipl. Arch. ETHZ Bereichsleiter Licht daniel.tschudy@amstein-walthert.ch Tel: Björn Schrader Dipl. Ing. TU Ilmenau Senior Consultant bjoern.schrader@amstein-walthert.ch Frank Dardel Dipl. Arch. ETHZ Senior Consultant frank.dardel@amstein-walthert.ch
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