Kai Nitschke

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Gesche Baumann
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1 Aktueller Stand der LED aus Sicht eines Herstellers >> LED Beleuchtung Status Quo, Erfolgsfaktoren und Herausforderungen für die Produktentwicklung << Kai Nitschke Green Switch Manager

2 Vielfältige Anwendungen / Anforderungen Kreisverkehre Verkehrsstraßen und Wohngebiete Fuß- und Radwege Plätze und Parkplätze

3 Herausforderungen für die Anwender und Hersteller Überalterte t Straßenbeleuchtung Regierungen stellen Bestimmungen auf Straßenbeleuchtung verbraucht 15% der für Licht aufgewendeten Energie ErP-Richtlinie HPL-Ende in 2015 Energieeffizienz und Lichtqualität LED als neue Schlüsseltechnologie Die Effizienz der LED steigt rasant: >> 30% in 5 Jahren erwartet Zukunftssicherheit Städte wollen eine eigenständige g Identität 5.5 Milliarden Dollar weltweite Investitionen in Außenbeleuchtung 2009 Breite Produktpalette 3

4 Herausforderung Energieeffizienz versus Lichtqualität Energieeffizienz W/km; W/m²; W/Lux/m²/Jahr Weniger Energie Farbtemperatur >4000K Höhere Effizienz Abstand/Höhe Größere Mastabstände Abgegrenzte Lichtbündel Kein Licht außerhalb der Straße Lichtmanagement t Dimmen zum Energiesparen Lichtqualität (Sicherheit+Wohlbefinden) Vertikale Beleuchtungsstärke tä Gesichtserkennung, Sicherheit Farbtemperatur Akzeptanz Anwohner Farbwiedergabe Wohlbefinden Anwohner Angenehme Umgebung Straßenraumaufhellung Sicherheit, Orientierung Blendungsbegrenzung Visueller Komfort, Sicherheit Streulichtbegrenzung g Keine Himmelsaufhellung, Komfort

5 Herausforderung Energieeffizienz: LED Systemeffizienz LED-Chip Optik Wärmemanagement Leuchte Lichtstrom des Chips Leistungsaufnahme Lichtausbeute der Lichtquelle 100 lm/w Abhängig von: GreenLine EconomyLine Farbwiedergabe Optische Verluste Thermische Verluste LOR (Light Output Ratio) Beispiel Greenline 83-2S (8320 lm), 5700K: 124 lm/w 100,3 lm/w 5

6 Herausforderung Energieeffizienz Entscheidend ist die Systemeffizienz HPS 70W (80lm/Watt) Systemleistung: 78W installiert lm anfänglicher Lichtstrom LED 3000 Kelvin (58 lm/w) Systemleistung: 69W installiert lm anfänglicher Lichtstrom 28% lm gestreuter Lichtstrom 0% 0 lm gestreuter Lichtstrom lm genutzter Lichtstrom (52%) 48% lm verlorener Lichtstrom lm genutzter Lichtstrom (73%) 27% lm verlorener Lichtstrom Statt auf den anfänglichen lm/w-wert kommt es auf den genutzten Lichtstrom an.

7 Herausforderung Energieeffizienz Effizienzvergleich * HPL LED SON TC Energieeinsatz pro Straßenkilometer 300% 256% 303% 224% 200% 100% 140% 129% 100% 100% 100% 73% 44% 45% 0% Wohnstraßen (S5) Sammelstraßen (ME5) Hauptstraßen (ME3b) HME HSE beste HST/TC-TEL-Leuchte beste LED-Leuchte HME = Quecksilberdampf-Hochdrucklampe HSE = Natriumdampf-Hochdrucklampe (Ellipsoid-Form) HST = Natriumdampf-Hochdrucklampe (Röhren-Form) ME5 & ME3b TC-TEL = Kompaktleuchtstofflampe mit elektronischem Vorschaltgerät S5 * Beispielberechnungen bei gleichem normgerechtem Beleuchtungsniveau Philips SpeedStar oder Mini Iridium verglichen mit Koffer² SON-T

8 Herausforderung Energieeffizienz Lichtmanagement-Optionen Hohe Einsparung DMX/ Ethernet totale Flexibilität Telemanagement bewegungsgesteuert z.b. LumiMotion Geringe Einsparung DynaDimmer LumiStep z-.b. CLOu zeitgesteuert konstantes Luxniveau Philips CityTouch wurde 2012 unter die TOP 100 nachhaltigsten Lösungen auf der Weltklimagipfel Rio+20 gewählt

9 Herausforderung Energieeffizienz Konstantlichtregelung CLOu Zweck : - das Beleuchtungsniveau stets genau auf dem Normwert halten - Kompensation des Lampenlichtstromrückgangs LLMF durch die Erhöhung des Lichtstroms in Abhängigkeit zur Betriebszeit - Vermeidung der Überdimensionierung und damit Energieeinsparung Beispiel: Funktionsweise 100% Ohne CLOu Die CLOu-Werte sind Lampenabhängig und können damit unterschiedlich sein 80% Mit CLOu Le eistung Betriebszeit der Leuchte

10 Herausforderung: Lichtqualität MultiSpot versus Mehrfach-Überlagerungoptik Licht - Qualität MultiSpot Mehrfachüberlagerungsoptik Lebensdauer 10

11 Herausforderung Lichtqualität 5 Lichtverteilungen: t il DC Distribution Comfort TI=<10 für TI =<10, ME2-Klasse DN DM DW DK Distribution Narrow Straßenbreite zu Höhe = klein Distribution Medium Straßenbreite zu Höhe = medium Distribution Wide Straßenbreite zuhöhe = groß Distribution Wet nasse Straße Abhängig von der Straßengeometrie Für nasse Oberflächen Und weitere Optiken verfügbar: Fußgängerüberwege, Flächenbeleuchtung 5. Energieforum LiAS der DACH, Bayrischen Mai 2011 Gemeindezeitung 11

12 Herausforderung Lichtqualität Umwelt: LED und Insekten Anlockwirkung von Licht auf nachtaktive Insekten ,1 Licht zwischen 3.000K und 4.000K einsetzen ,5 Ind dividuen / Nach ht ,3 162,8 74,7 45,8 0 HQI-TS HCI-TT HCIEIP NAV-T70W LED 6000K LED 3000K Lampentyp Quelle: Anlockwirkung moderner Leuchtmittel auf nachtaktive InsektenErgebnisse einer Feldstudie in Tirol Dez Tiroler Landesumweltanwaltschaft & Tiroler Landesmuseen Betriebsgesellschaft m.b.h. 12

13 Herausforderung Zukunftssicherheit Lebensdauer Std. mind. 80% Lichtstromerhalt max. 10% Ausfall heute Kaltweiße LED 5.700K Neutralweiss LED 4.000K tt Effizienz in Lumen/Wat 150 Warmweiße LED 3.000K Quelle: DOE-Bericht ste Phase 2 te Phase 3 te phase Einführungsphase LED Etablierungsphase LEDs Reifephase LED schnelle kontinuierliche Verbesserungen kleine Verbesserungen Einführung Energieeffizienz i Stetige Updates! Lebensdauer Preisoptimierung

14 Herausforderung Zukunftssicherheit Module werden Leuchten übergreifend verwendet und sind austauschbar Energieverbrauch 50% Beleuchtungsniveau: 100% Generation 1 Generation X 84 LED, 8800 lm, 109 W?? 48 LED, 8800 lm, 55 W?? 14

15 Zukunftssicherheit mit LED-Modulen (Beispiel Mini Plattform) Spart Bis Ab update 30% 24 LEDs lm / ca. 30W 16 LEDs lm / ca. 20W LED-Straßenleuchten sind modular aufgebaut und passen auf die Anlage LEDGINE Mini Modul Fortimo indirekt

16 Herausforderung Produktpalette Anwendungsbereiche und Leuchtentypen Wohn- und Anliegerstraßen Sammel- und Hauptstraßen Flächen Fahrrad- Wohn- Anlieger- Sammel- Haupt- Ausfall- Parkplätze wege gebiete straßen straßen straßen straßen Industrie Klassisch SpeedStar Koffer² Modern Iridium² Mini-Iridium Linse CitySoul City Spirit Zylinder CitySpirit Sonderform Glocke Peitsche

17 Status Quo LED: Ausgangssituation Inzwischen gibt es am Markt eine breite Auswahl an LED-Straßenleuchten Alle Hersteller sprechen von großen Energieeinsparpotentialen Fragestellung: Wo stehen die LED-Straßenleuchten heute energetisch im Vergleich zur konventionellen HST- und dtcst TC-Straßenbeleuchtung? 17

18 Status Quo LED: Untersuchung Fragestellung: Wie weit ist die LED heute? Repräsentative Untersuchung heute verfügbarer LED-Leuchten Ermittlung von Energieeffizienzkennwerten für alle Straßentypen (Im Rahmen des Vortrags Wohnstraße S5) Vergleich mit der effizientesten aktuellen HST-/TC-Technik 18

19 Status Quo LED: Methodik Straßenbeleuchtung wurde für unterschiedliche Querschnitte untersucht (Im Rahmen des Vortrags Beispiel Wohnstraße S5) Lichtpunktüberhang Lichtpunkthöhe Straßenbreite z.b. Anliegerstraße S5 19

20 Wohnstraßen S5: Ergebnisse Im Mittel bis zu 57% Energieersparnis mit der LED im Vergleich zur besten TC-TEL! 20

21 Status Quo LED: Ergebnisübersicht Anliegerstraßen (S5) Nebenstraßen (ME5) Hauptstraßen (M3b) LED zu PL-T 32W LED zu SON-T 70W LED zu SON-T 150W +57% + 35% + 15% + 12% + 5% + 8% Mastabstand Energieeffizienz Mastabstand Energieeffizienz Mastabstand Energieeffizienz Durchbruch in 2012 LED-Leuchten & weißes Licht sind energieeffizienter als moderne Leuchten für Natriumdampflampen SON-T mit gelben Licht! * Beispielberechnungen bei gleichem normgerechtem Beleuchtungsniveau Philips SpeedStar oder Mini Iridium verglichen mit Koffer² SON-T

22 Status Quo LED: Fazit In allen untersuchten Bereichen sind LED-Leuchten verfügbar, die energetisch gleichwertig oder besser als HST oder TC sind. Kleine Flächen / geringe Anforderungsprofile: Beste LED-Leuchten der HST/TC-Technik deutlich überlegen Große Flächen / hohe Anforderungsprofile: Beste LED-Leuchte L der HST-Technik T leicht überlegen Je höher die Anforderungen, desto größer die Streuung innerhalb des LED-Feldes Die LED-Technologie ist bereit, die Natriumdampf- und dkompakt- leuchtstofftechnik abzulösen! Der Leuchtentyp muss mit Bedacht gewählt werden! 22

23 Status Quo: Umsetzung SpeedStar LEDGINE kwh/a Spart 66% 23

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