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Come ottenere una migliore illuminazione Spendendo meno: il Programma Europeo Green light Mercoledì 21 Maggio 2003 Jurgen Diano Gruppo Sorgenti Luminose.

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1 Come ottenere una migliore illuminazione Spendendo meno: il Programma Europeo Green light Mercoledì 21 Maggio 2003 Jurgen Diano Gruppo Sorgenti Luminose ASSIL

2 LED Efficienza luminosa max. Lampade ad alogeni Lampade fluorescenti con ECG Temitrattati Temi trattati 21 Maggio 2003

3 Efficienza luminosa teorica con conversione di energia senza perdite Efficienza luminosa lm/W Resa dei colori Ra Tonalità di luceTemperaratura di colore di rif. K 683-giallo-verde 555nm bianco Daylight spettro a 3 linee bianco Daylight spettro a 3 bande bianco Daylight spettro continuo bianco neutro bianco tono caldo Maggio 2003

4 maggiore efficienza luminosa maggiore economia di esercizio lunga durata direzionabilità della luce ottimale geometria compatta luce brillante maggiore temperatura di colore Vantaggi delle lampade ad alogeni 21 Maggio 2003

5 Bilancio energetico di una lampada ad alogeni 10% luce visibile 20% dissipazioni termice attraverso il gas di riempimento 10% resistenza ohmica dei reofori 60% emissione infrarossa convezione diffusione 21 Maggio 2003

6 tensione efficienza luminosa temp. di colore diametro filamento lunghezza filamento Importanti parametri a differenti tensioni di funzionamento Lampade ad alogeni 21 Maggio 2003

7 Confronto dellintensità luminosa tra diverse lampade ad alogeni da 50 W con riflettore La lampada dicroica con tecnologia IRC è la lampada ad alogeni più efficiente Efficienze luminose a confronto 21 Maggio 2003

8 Il potenziale di risparmio annuo e di ca Costi rimanenti 49% Riduzione costi di climatizzazione 16% Riduzione costi grazie a tecn. IRC 35% Emissioni di CO 2 ridotte di ca kg allanno => Un importante contributo per lambiente Pay Back in ca. 2 mesi Negozio con 100 lampade: un esempio di calcolo economico 21 Maggio 2003

9 Lampada ad alogeni IRC 20 – 50 W (12V) bis 30 lm/W 3000 K h Valore teorico raggiunto al 19 % Limitazione della efficienza luminosa a causa di punto di fusione del tungsteno a 3680 K Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata Technology Performance Card: alogena 21 Maggio 2003

10 secolo... Im/W 110 – 1570 – – 190 Obiettivo 50 lm/W <1%5 – 9%25 – 30%30 – 35%20 – 30% HQILED Il futuro dellilluminazione? Im/W % 21 Maggio 2003

11 Evoluzione della luminosità dei LED a luce visibile InGaAlP 0,001 0,01 0, Luminosità dei 20 mA [lm] InGaN GaN InGaN InGaAlP SiC GaAsP GaAsP:N GaP:N DH-GaAlAs SH-GaAlAs TS AS InGaN Sostituzione della lampada ad incandescenza 21 Maggio 2003

12 Blue Green Yellow Orange White Red Amber W = White (GaN) x=0.32/y=0.31) B = Blue (InGaN) 470nm V= Verde-Green (InGaN) 505nm T= True Green (InGaN) 525nm P = Pure Green (GaP) 560nm G = Green (GaP:N) 570nm Y (InGaAlP) 587nm O (InGaAlP) 605nm A (InGaAlP) 615nm S (InGaAlP) 630nm H (GaAlAs) 645nm B = Blue (GaN) 466nm W = White (InGaN) (x=0.32/y=0.31) s 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 00,10,20,30,40,50,60,70,8 blue green red yellow white Diagramma cromatico CIE Gamma dei colori 21 Maggio 2003

13 nessuna emissione IR/UV piccole dimensioni lunga durata elevata efficienza cromatica resistenza a urti e vibrazioni luce focalizzata opportunità: numerose nuove applicazioni per la realizzazione di soluzioni innovative nellilluminazione generale e nella segnalazione del traffico Caratteristiche principali dei LED 21 Maggio 2003

14 risparmio di energia grazie allefficienza cromatica dei LED: confronto dellefficienza luminosa tra una soluzione con lampade ad incandescenza e una con moduli LED sulla base di un segnale semaforico versione con lampada ad incandescenza: 12 lm/W ca. 20% rosso giallo verde ca. 90% 1 lm/W efficienza lampada a incandescenza perdite nella transmissione per filtro colorato colore efficienza del segnale con lpd. a incand. ca. 80% 2 lm/W ca. 90% 1 lm/W perdite nel riflettore efficienza cromatica Caratteristiche principali dei LED - vantaggi nelle applicazioni di segnalazione 21 Maggio 2003

15 risparmio di energia grazie allefficienza cromatica dei LED: confronto dellefficienza luminosa tra una soluzione con lampade ad incandescenza e una con moduli LED sulla base di un segnale semaforico versione con moduli LED: efficienza cromatica 25 lm/W 12 lm/W ca. 50 % ca. 35 % ca. 50 % rosso giallo verde 12,5 lm/W efficienza tipica dei LED efficienza risultante dopo le perdite per trasmissione attrav. le ottiche e per effetto temperatura colore efficienza del segnale con moduli LED 9 lm/W 6 lm/W Caratteristiche principali dei LED - vantaggi nelle applicazioni di segnalazione 21 Maggio 2003

16 Le applicazioni – insegne luminose Per la retroilluminazione di insegne luminose si possono utilizzare i Moduli LED. Vantaggi: - grazie allangolo di emissione di 120° si possono realizzare illuminazioni omogenee anche con scatolati di profondità ridotta (a partire da 2,5 cm) - la flessibilità dei moduli LED consente di seguire profili e contorni complessi - la lunga durata dei LED consente maggiori intervalli di manutenzione In queste applicazioni i maggiori costi di primo impianto si aggirano attorno al 5-10% rispetto alle tradizionali soluzioni con neon (soprattutto se si utilizzano LED gialli, rossi o arancioni) Nella foto: insegna luminosa dei grandi magazzini Wöhrl di Lipsia 21 Maggio 2003

17 Confronto luminanza (cd/m 2 ) a parità di potenza: modulo LED vs. neon (neon 100 %) rossoaranciogialloverdeblu / % Efficienza / Economia di esercizio 21 Maggio 2003

18 Costi di energia elettrica Esempio sulla base di uninsegna rossa; moduli LED della generazione attualmente disponibile Il consumo di energia è calcolato a parità di luminosità 100% 16% 0% 20% 40% 60% 80% neonmodulo LED rosso Efficienza / Economia di esercizio 21 Maggio 2003

19 Confronto costi di installazione a parità di luminanza (cd/m 2 ): modulo LED vs. neon (neon 100 %) rotorangegelbgrünblau /4 100% 200 % Efficienza / Economia di esercizio 21 Maggio 2003

20 Le applicazioni – insegne luminose 21 Maggio 2003

21 sala concerti di Lispsia Per lilluminazione dei 600 scalini della sala concerti di Lispsia venivano utilizzate lampade ad incandescenza da 15 W. Problemi: - frequente manutenzione - calore elevato negli scalini di legno - elevato consumo di energia elettrica La soluzione: Moduli LED - lunga durata dei LED per minori necessità di manutenzione - inoltre è aumentata la sicurezza dellimpianto (ridotto il pericolo di incendi) - il consumo di energia dellimpianti passa da 8,7 kW a 0,5 kW In questa applicazione si sfrutta la possibilità di scomporre la potenza luminosa ed elettrica, ossia è possibile installare solo il flusso luminoso strettamente necessario per la relativa applicazione. Le applicazioni – segnalazione 21 Maggio 2003

22 Le applicazioni – soluzioni artigianali 21 Maggio 2003

23 LED Limitazione della efficienza luminosa a causa di estrazione della luce (efficienza interna / efficienza esterna) materiali disponibili per la generazione della luce fino a 1 W fino a 40 lm/W (col.) fino a 20 lm/W (bianco) 6000 K (bianco) h Valore teorico raggiunto al 20 % Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata Technology Performance Card: LED 21 Maggio 2003

24 La domanda: I moduli LED possono essere utilizzati per lilluminazione di un ambiente? Il risultato: Si tratta di una vision per il futuro, che potrà diventare realtà nei prossimi 5 anni, così Christian Bartenbach La realizzazione: (in occasione di una esposizione del laboratorio della luce di Bartenbach nellestate 2000) Realizzazione di moduli speciali (costituiti da ca LED OSRAM bianchi e colorati) Inserimento dei moduli in un soffitto Distribuzione della luce senza effetti di abbagliamento grazie allimpiego di mini.riflettori appositamente sviluppati LED per illuminazione di ambienti: la luce bianca è generata dal perfetto bilanciamento di LED bianchi e colorati. Il futuro dellilluminazione ! 21 Maggio 2003

25 Efficienza luminosa 4000K / T8 58W / KVG RARA Standard Trifosforo 100% f = η = 96 lm / W Efficienza luminosa lampade fluorescenti Efficienza luminosa 21 Maggio 2003

26 T12 38 mm diametro T8 26 mm diametro T5 16 mm diametro Evoluzione tecnologica delle lampade fluorescenti 21 Maggio 2003

27 FLUO TRIFOSFORO 90% dopo h FLUO ALOFOSFATI 70% dopo h Ore di funzionamento [h] Flusso luminoso [%] Nel corso della vita della lampada la polveratura fluorescente subisce un naturale processo di invecchiamento: il flusso luminoso iniziale si riduce. Ridotto decadimento del flusso luminoso e maggiore vita economica Le polveri fluorescenti trifosforo riducono questo fenomeno assicurando, dopo ore di funzionamento e oltre, con alimentazione convenzionale, il 90% del flusso luminoso iniziale 21 Maggio 2003

28 600 mm 900 mm mm mm 18 W 30 W 36 W 58 W lm lm lm lm 550 mm 850 mm mm mm 14 W 21 W 28 W 35 W lm lm lm lm 24 W 39 W 54 W 49 W / 80 W lm lm lm lm / lm T5 (Ø 16 mm) T8 (Ø 26 mm) flussi luminosi a 25°C Sistema T5: confronto con le lampade T8 21 Maggio 2003

29 I 4 passaggi chiave per unilluminazione razionale degli interni Energia 1. Passaggio 70% 2. Passaggio 50% 3. Passaggio 40% 4.Passaggio 20% Risparmio di energia 80% Risparmio di energia 80% Regolazione in funzione della luce naturale Alimentatore elettronico Moderni apparecchi dilluminazione ad alto rendimento Lampade T8 26 mm Lampade T8 26 mm Lampada T5 16 mm + alimentatore elettronico con tecnologia Cut-Off 100% Illuminazione razionale ed efficiente 21 Maggio 2003

30 Risparmio potenziale di energia elettrica, carbone e CO 2 nellEuropa Occidentale 40 mio tonnellate di CO 2 13,2 tonnellate di carbone Alimentatore elettronico GWh GWh 26 mio tonnellate di CO 2 8,8 tonnellate di carbone Produzione di energia attraverso la combustione di carbone 1 kWh = 0,33 kg = 1 kg di CO 2 Alimentatore elettronico regolabile + Sensore di luminosità Alimentazione elettronica: ci guadagna anche lambiente 21 Maggio 2003

31 Qtà* non dannosa per lambiente: 2.3 t pro capite 1.0 t 1.2 t 2.0 t 2.4 t 6.3 t 8.5 t 9.1 t 10.9 t 19.8 t Africa Asia America latina America latina Cina Svizzera EX- USSR EX- USSR Giappone Germania USA *Fonte: Inchiesta del Parlamento tedesco Protezione dellambiente mondiale Emissioni di diossido di carbonio pro capite 21 Maggio 2003

32 DISINSERZIONE AUTOMATICA AL TERMINE DELLA VITA DELLA LAMPADA POSSIBILITA DI REGOLAZIONE ACCENSIONE PRIVA DI SFARFALLII FUNZIONAMENTO SILENZIOSO BENESSERE LUCE STABILE PRIVA DI SFARFALLIO BASSA DISPERSIONE ELETTROMAGNETICA RIDOTTO COSTO DI CABLAGGIO RISPARMIO DI ENERGIA (25-30%) COMFORT VISIVO RISPETTO DELLAM- BIENTE ECONOMICITA DESERCIZIO ALIMENTATOREELETTRONICO MINORE QUANTITA DI RIFIUTI DA SMALTIRE (circa il 30%) MINOR CONSUMO DI ENERGIA (25-30%) MAGGIORE DURATA DELLA LAMPADA (circa + 50%) MAGGIORE DURATA DELLA LAMPADA (circa + 50%) Alimentatori elettronici (ECG): caratteristiche e vantaggi 21 Maggio 2003

33 Lampade fluorescenti Limitazione della efficienza luminosa a causa di convernsione UV in luce (efficienza dei quanti) perdite negli elettrodi perdite negli alimentatori (molto ridotte negli alimentatori elettronici) Valore teorico raggiunto al 45 % 14 – 35 W (T5) 92 – 104 lm/W 2700, 3000, 4000, 6000 K h Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata Technology Performance Card: lampade fluorescenti 21 Maggio 2003

34 Come ottenere una migliore illuminazione Spendendo meno: il Programma Europeo Green light Mercoledì 21 Maggio 2003 Pietro Perego Gruppo Componenti per Illuminazione ASSIL

35 Sistemi di illuminazione con lampade fluorescenti Requisiti di efficienza energetica degli alimentatori per lampade fluorescenti Direttiva 2000/55/CE Classificazione Celma del circuito alimentatore-lampada 21 Maggio 2003

36 Si stima che lilluminazione artificiale contribuisca per circa il 15% al consumo complessivo di energia elettrica nel mondo industrializzato. Una parte considerevole di sistemi illuminanti impiega lampade fluorescenti; è perciò significativo il consumo di elettricità derivante da tali sistemi. Lampade fluorescenti e consumo energetico 21 Maggio 2003

37 Illuminazione con lampade fluorescenti I principali vantaggi derivanti dallimpiego di sistemi che utilizzano lampade fluorescenti sono: elevata efficienza luminosa buona qualità della luce emessa lunga durata 21 Maggio 2003

38 Scopo della Direttiva 2000/55/CE I vari modelli di alimentatori per lampade fluorescenti attualmente disponibili presentano, per un dato tipo di lampada, livelli di potenza assorbita diversi e quindi rendimenti energetici variabili. Scopo della direttiva 2000/55 e quello di diminuire il consumo di energia degli alimentatori per lampade fluorescenti passando progressivamente ad alimentatori a maggior rendimento. 21 Maggio 2003

39 Requisiti della Direttiva 2000/55/CE Fissa limiti massimi della potenza assorbita in ingresso dal circuito alimentatore – sorgente luminosa 21 Maggio 2003

40 Fasi della Direttiva 2000/55/CE 21 Maggio 2003

41 Classificazione Celma Lalimentatore, non è che uno dei componenti responsabili del consumo energetico. Il grado di efficienza energetica dei circuiti di illuminazione a fluorescenza dipende dalla combinazione alimentatore-lampada. CELMA ha ritenuto necessario sviluppare un sistema di classificazione di alimentatori fondato su tale combinazione. 21 Maggio 2003

42 Indice di Efficienza Energetica Classificazione Celma La massima potenza corretta in ingresso nel circuito alimentatore-lampada è definito come: Indice di Efficienza Energetica del sistema lampada- alimentatore (EEI) Vi sono sette classi di efficienza. Tali classi non sono direttamente collegate ad una specifica tecnologia 21 Maggio 2003

43 Classi di Efficienza Energetica Classificazione Celma 21 Maggio 2003

44 Benefici Classificazione Celma Lindice EEI riportato sullalimentatore permette: di scegliere lalimentatore giusto per ogni applicazione a partire da valutazioni oggettive stabilire facilmente la conformità alla direttiva 2000/55/CE 21 Maggio 2003

45 Valutazione risultati Direttiva 2000/55/CE La Direttiva UE 2000/55/EC ha lo scopo di attuare una trasformazione del mercato entro il contraddistinto dai seguenti valori: alimentatore di classe A: 55%, classe B e C (in commercio fino al ):45%. Le stime relative agli equipaggiamenti dei punti luce, riferite allanno 2000 sono le seguenti: 76% alimentatori convenzionali 24% alimentatori elettronici 21 Maggio 2003

46 Alimentatori di classe A ad elevate prestazioni Il mercato offre unampia gamma di alimentatori elettronici, è importante scegliere tra i tipi caratterizzati da elevata efficienza energetica (A2, A3) ed affidabilità. Soluzioni con sistemi di gestione del flusso emesso rappresentano un interessante proposta ai fini del risparmio e del confort visivo 21 Maggio 2003

47 Come ottenere una migliore illuminazione Spendendo meno: il Programma Europeo Green light Mercoledì 21 Maggio 2003 Walter Camarda Gruppo Apparecchi di Illuminazione ASSIL

48 Illuminazione razionale ed efficiente : elementi Lampade Componenti Apparecchi di illuminazione Apparecchi di illuminazione Sistemi di controllo della luce Sistemi di controllo della luce 21 Maggio 2003

49 Aree di intervento ottiche - ottimizzazione della geometria in funzione delle lampade utilizzate e della distribuzione di luce desiderata - utilizzo di allumini ad alta riflettenza corpo apparecchio - attenzione alla temperatura interna per ottimizzare lefficienza delle lampade T5 - contenimento delle dimensioni complessive 21 Maggio 2003

50 Esempio : - alluminio ad alta riflettenza PVD (Phisical Vapor Deposition) - vernici con elevato potere di diffusione per contenere le luminanze rendimento 69,5 % rendimento 81,0 % 21 Maggio 2003

51 Risparmi potenziali Ottimizzazione geometrica delle ottiche 10 % - 12 % 26 % - 38 % di potenziale incremento di efficienza Nuovi materiali dei riflettori Temperatura ottimale di funzionamento 6 % - 10 % 10 % - 16 % 21 Maggio 2003

52 Comunità Europea - mandato M226 Richiesta : –Identificazione di un parametro significativo della capacità di contribuire allefficienza energetica dellapparecchio di illuminazione Risposta : –CEN propone : L E F = LOR x Φ lamp potenza Watt LEF = Light Efficiency Factor LOR = Light Output Ratio 21 Maggio 2003

53 Risparmi potenziali con il controllo della luce Modulazione dellintensità emessa mediante alimentatori dimmerabili 40 % - 50 % Sensori di presenza Sensori a luce costante collegati a sistemi di modulazione dellintensità luminosa 46 % - 70 % Sistemi di gestione delle situazioni ambientali con automatica modifica dei parametri di illuminamento 21 Maggio 2003

54 Comunità Europea - direttiva CE 2002/91/EC Energy performance of buildings Comunità Europea - direttiva CE 2002/91/EC Energy performance of buildings Recepimento negli Stati membri entro il dicembre 2005 Parametri di valutazione complessivi dellimpianto Da cui per gli apparecchi di illuminazione necessità di: –Analisi preventiva delle necessità / richieste –Selezione della tipologia di apparecchi adatti –Selezione fra questi di quelli con migliore LEF –Utilizzo dei sistemi di controllo più adatti allimpiego 21 Maggio 2003

55 Comunità Europea - proposta di direttiva ECO Design of end use equipment Comunità Europea - proposta di direttiva ECO Design of end use equipment Attenzione a tutto il ciclo di vita dellapparecchio cioè: –Scelta dei materiali eco compatibili ( anche a fine vita ) –Tecnologie di produzione che prevedano un contenuto impiego di risorse energetiche –Progettazione attenta a: Componenti con prestazioni ottimali Lampade con massima efficienza LEF intrinseco dellapparecchio –Applicazione di tutti i sistemi di controllo e gestione della luce 21 Maggio 2003

56 Conclusioni Importanza dello studio preliminare approfondito del sistema di illuminazione ottimale per le esigenze dellapplicazione Conseguente necessità di Persone competenti, preparate e aggiornate nella fase progettuale degli impianti Impiego di prodotti di Aziende che pongono la necessaria attenzione ai problemi del contenimento dei consumi energetici e operano le scelte di progettazione e di tecnologie di produzione su questi fondamenti. 21 Maggio 2003


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