incorporación de la técnología led en alumbrado público

Transcripción

INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO
EFICIENCIA ENERGÉTICA Y CONTRATACIÓN PÚBLICA
Francesc Pecanins, SECE
Murcia, 28 de abril del 2010
1 INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO
EL LED
•  Un diodo LED, acrónimo inglés de Light Emi'ng Diode (diodo emisor de luz), es un disposi9vo semiconductor que emite luz monocromá9ca cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por todo el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, 2 INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO
EL LED
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Larga vida útil (50.000 – 100.000 h)
Depreciación luminosa (30% a 50.000 h)
Independiente de los ciclos de encendido
Evacuación de calor
Gama de Potencias
Necesidad de equipo auxiliar
Sensible a la temperatura
Precio
Alta Emisión luminosa (60-80 lm/W)
Índice de reproducción cromática: Ra 80
Gama cromática
Luz Blanca: 3000 K a 6000 K
No radiación de IR/UV
Tamaño reducido
Posibilidad de regulación
Encendido instantáneo
Resistencia mecánica
EVOLUCIÓN
POSIBLES CONFIGURACIONES.
LUZ BLANCA DE CALIDAD
El LED de luz blanca
• 
Mezcla de colores. Sistema RGB.
Utiliza el principio de adición de diferentes colores para obtener la luz blanca.
Elevada eficiencia ( luz directa sin pérdidas)
Complejo diseño electro-óptico para mezclar colores y extraer la luz.
Proceso de degradación diferente de cada unión a lo largo de su vida útil
Tecnología con elevado coste
• 
Modificación de la longitud de onda por fosforescencia.
Se modifica la radiación UV a una longitud de onda visible
Combinando capas de recubrimiento se obtienen elevados IRC
Envejecimiento prematuro debido a la fotodegradación de la
resina epoxi por los UV.
Pérdidas energéticas por los recubrimientos
Construcción simple y de bajo coste (un solo LED emisor).
Es la tecnología más extendida en los LEDs blancos de
elevada intensidad.
• 
IRC 70-90
Mejor IRC • 
LED 75/95 VSAP 25 Sin emisiones UV ni IR
UNI11248
Temperatura de color
Temperatura de color
• 
Una alta eficiencia de los LED podría dar lugar a una instalación con una
temperatura de color demasiado fría para una aplicación de exterior con un IRC bajo.
• 
Ojo con la dispersión del color en LEDs de baja calidad
PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA,…
En la tecnología LED todos los parámetros de
funcionamiento están relacionados entre sí.
La principal causa de la depreciación
del flujo luminoso de un LED es el
calor generado en el interfaz de
unión del LED.
Los parámetros dados por los fabricantes de LEDs (el propio diodo emisor, o LED individual) no
son extrapolables al funcionamiento de los mismos una vez incorporados a una luminaria, a un
módulo LED o a una lámpara de tipo “Retrofit”.
Además y dependiendo de la configuración de la luminaria éstos pueden ir variando de forma
acusada durante el funcionamiento de la misma. Ello es debido a que los fabricantes
caracterizan sus LEDs en condiciones nominales.
El ensayo realizado por los fabricantes del diodo LEDs se hace de forma pulsada y durante un
periodo de tiempo muy corto y a una temperatura ambiente de 25º, lo cual evita que el LED se
caliente: por tanto su valor no sirve como referencia para su aplicación.
Durante el funcionamiento del LED en una luminaria, éste se calienta y el flujo luminoso emitido y
su vida útil dependen de la temperatura que alcanza en las condiciones de funcionamiento.
El flujo y el calor en los LED
Un aumento continuo de la temperatura de funcionamiento provocará dos efectos.
Primero: Una depreciación del flujo emitido.
Segundo: Una depreciación permanente del flujo emitido.
Ensayos térmicos
El flujo y el calor en los LED  ojo con las “adaptaciones”
y con los productos
“Retrofit”…
La adaptación de luminarias ya instaladas y diseñadas expresamente para otras fuentes
de luz que quieran ser utilizadas con LEDs, exime al fabricante original de cualquier
responsabilidad. Será el autor de la modificación quien ha de volver a autocertificar CE
la luminaria.
Influencia de la corriente de alimentación
Curvas de vida de un LED en función de la temperatura de la unión y la corriente
de circulación.
A un mismo LED se le puede hacer funcionar a diferentes corrientes y por tanto con
diferentes consumos. La relación entre el flujo emitido y el consumo no es
Actualmente lineal. (relación aprox. 1,7)
Se han realizado dis9ntas simulaciones en función del número de LEDs y la fuente de alimentación u9lizada: * [1]
• 
• 
• 
La opción más eficiente es 66 LEDs alimentados a 350mA El flujo lumínico obtenido es de 6.100 lm a temperatura ambiente de 25ºC. La eficiencia del LED es de 80 lm/W 23 INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO
Intensidad @ 525 mA @ 350 mA Temperatura L80 (80%lm) L70 (70%lm) L80 (80%lm) L70 (70%lm) ambiente 25º C > 55.000 h. > 85.000 h. > 72.000 h. > 110.000 h. 15º C > 75.000 h. > 110.000 h. > 100.000 h. > 160.000 h. 24 INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO
EL CONTROL DE LA LUZ
Para Alumbrado Público existen dos opciones de diseño para el control del
haz lumínico
Ópticas ángulo ultra amplio
Todos los LEDs con la misma óptica
Patrón lumínico creado por las ópticas
Circuito plano  menor coste
Lens
LED
Narrow
lens
Múltiples ópticas focalizadas
Diferentes ópticas para cada LED
Patrón lumínico según las ópticas y la forma de la PCB
Mayor coste
medium
lens
wide lens
Descripción de los EL CONTROL DE LA LUZ
productos LED Óptica única en plano (1)
Óptica única en plano (2)
Óptica única en plano (3)
Múltiples ópticas focalizadas
En cualquier caso...
- 
CERO Contaminación lumínica
- 
EXCELENTE utilancia
LOS DRIVERS
•  Los drivers han de cumplir todas las normativas de seguridad vigentes a la que
estén sujetos y que se ven reflejadas en el marcado CE de dicho elemento
•  La vida de un equipo electrónico debe venir dada en horas, con una tasa máxima
de fallos (por ejemplo 50.000 horas con tasa fallos máxima del 10%).
•  A la hora de analizar la eficacia de una luminaria de LEDs, se han de contemplar
también las pérdidas en estos equipos.
•  Cuidado con los drivers de bajo coste  elevadas pérdidas, problemas como
consumos de reactiva y armónicos, vida corta…
LOS
(2ª parte)
DRIVERS
Nuevos escenarios en el control...
• 
• 
Encendido instantáneo(<10ms)
Totalmente graduable
•  DALI
•  0-10V
•  …
SLaM
0-10V
Driver
LED
L
N
Caja
fusibles
AC/DC
Supply 24Vdc
MANTENIMIENTO
• Experiencia
•  Semáforos
•  Monumental
• Fiabilidad de los datos de vida  Garantías
• Depreciación REAL  factor de mantenimiento
• Drivers
• Previsión mantenimiento  Recambios
EFICACIA -- EFICIENCIA
En el caso de luminarias de LEDs no se puede hablar de eficiencia, ya que no se puede
evaluar su flujo luminoso fuera de la luminaria y en las mismas condiciones, como es
requerido para su evaluación.
Deberemos indicar el valor de su eficacia como cociente entre el flujo real emitido
por una luminaria y su consumo total real (LEDs + Electrónica y fuente de alimentación).
La eficacia es un parámetro que engloba la calidad de los elementos introducidos en
la luminaria, la capacidad para disipar calor de la luminaria y la eficiencia del conjunto
óptico utilizado.
Se están desarrollando normativas específicas.
EFICACIA -- EFICIENCIA
Rendimiento en diferentes sistemas de iluminación
LED
Incandescente
Halógeno
CFLs
Fluorescente
Halogenuros metálicos
Vapor de sodio
Eficiencia típica (lm/W)
80*
10
20
50
75
80
120
Eficiencia en funcionamiento
80%-90%
100%
100%
80%-90%
80%-90%
80%-90%
80%-90%
Eficiencia de la luminaria
80%-90%
30%-50%
30%-50%
50%-60%
50%70%
40%-90%
40%-80%
Eficiencia total del sistema
58
4
8
23
38
41
61
Tiemo de vida útil (h)
50,000
1000
3000
10,000
15,000
10,000
16,000
* Usando un led a 350mA x 3,3V. Rendimiento
típico 80lm
OTROS ASPECTOS A CONDIDERAR
SEGURIDAD:
- Resistencia a vibraciones e impactos
- Trabajan a muy baja tensión
MEDIO AMBIENTE:
- No contienen componentes contaminantes
(mercurio, plomo,…)
- Son reciclables
- Evitan la Contaminación lumínica
- ¿Ahorro energético?
- ¿Análisis del Ciclo de vida?
RECOMENDACIONES ANFALUM
Documento realizado por un grupo de trabajo
dentro de Anfalum .
El objetivo de esta comunicación es facilitar
a los posibles usuarios de luminarias con
tecnología LED, la información que deben
exigir a los fabricantes de luminarias para
comparar de manera fiable los distintos
productos existentes y también cómo los
fabricantes han de exponer de una forma clara,
concisa, realista y estandarizada, los
parámetros de las luminarias, intentando
alejarse de la presentación de datos confusos
o parciales.
RECOMENDACIONES ANFALUM
Recomendación de solicitud de información a los fabricantes.
o Flujo útil entregado por la luminaria para ser empleado en los cálculos
luminotécnicos, en lm.
o Potencia nominal del sistema de LEDs (nº de LEDs, amperaje y su potencia
nominal individual).
o Potencia total consumida por la luminaria de LEDs, en W.
o Eficacia del sistema de LEDs funcionando en la luminaria, en lm/W
o Factor de mantenimiento a emplear en los cálculos luminotécnicos y su justificación.
o Temperatura de color en K del LED empleado.
o Fotometría y/o estudio luminotécnico.
o Vida útil del sistema de LEDs en la luminaria (XX horas).
o Vida media del conjunto electrónico.
o Rango de Temperatura ambiente a la que puede funcionar la luminaria de forma
permanente.
o Por ser una luminaria para alumbrado exterior y alojar dispositivos electrónicos,
es necesario definir un grado de hermeticidad IP (recomendable no inferior a IP65), su
resistencia a impactos IK, material del cuerpo y protector, sistema de apertura y cierre,
tipo de fijación mecánica, pintura… y demás características mecánicas que definen la
calidad de una luminaria y la adecuan para esta aplicación.
o Certificación de producto.
POSIBILIDADES. INNOVACIÓN
Los OLEDs
LA TELEGESTIÓN Y LA INTEGRACIÓN DE TECNOLOGÍAS
  Infraestructuras   Servicios   Mobiliario Urbano Publicidad Comunicaciones Sensores Servicios a los Microgeneración ciudadanos Almacenamiento Internet Cuadro Centro Control Operador Comunicaciones Recarga TelegesDón GesDón GesDón Parada Bus Coche Eléctrico contenedores Estacionamiento Segmento Aerogenerador Energía 20 puntos de luz Bicing Riego 43 INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO
SLaM
DALI /0-10V
Driver
LED
L
N
Caja
fusibles
AC/DC
Supply 24Vdc
UN TODO EN UNO ‐ Contenedor de Servicios •  Indicadores contaminación: Acús9ca Atmosférica Lumínica •  Detectores de Presencia •  Acceso a Internet Zonal (Wifi) •  Tele vigilancia (Video cámara) •  Alimentación Coches Eléctricos •  Publicidad (Ingresos Ayto) •  Repe9dor para actuar con otros elementos urbanos (Zigbee) 45 INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO
HOY Y LA INTEGRACIÓN DE TECNOLOGÍAS
ALUMBRADO “PASIVO” MAÑANA LA TELEGESTIÓN
(2ª parte)
ALUMBRADO “FLEXIBLE” “DINÁMICO” “ADAPTATIVO” “PROACTIVO” “INFORMATIVO” NUEVAS OPORTUNIDADES & CONCEPTOS “URBÓTICA” “CIUDADES INTELIGENTES” “INTEGRACIÓN SERVICIOS” Urbótica el conjunto de sistemas automatizados de una población que aporta a sus habitantes diversos
servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación.
Gracias por vuestra atención
Francesc Pecanins Roure, responsable I+D
[email protected]
www.sece.com
47 

incorporación de la técnología led en alumbrado público

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