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

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

Efficienza luminosa teorica con conversione di energia senza perdite Efficienza luminosa lm/W Resa dei colori Ra Tonalità di luce Temperaratura di colore di rif. K 683 - giallo-verde 555nm 5900 354 63 bianco Daylight spettro a 3 linee 318 76 spettro a 3 bande 206 100 spettro continuo 194 bianco neutro 4300 161 bianco tono caldo 3000 21 Maggio 2003

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

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

Lampade ad alogeni Importanti parametri a differenti tensioni di funzionamento 3200 6 V 35 W K 2800 3100 3000 2900 lm/W 24 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 300 µm mm 1200 1300 50 1000 800 600 400 200 100 250 150 45 12 V 100 W 24 V 120 V 100W 230 V [lm/W] [K] [ µm] [mm] efficienza luminosa temp. di colore diametro filamento lunghezza filamento tensione 21 Maggio 2003

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

Negozio con 100 lampade: un esempio di calcolo economico Il potenziale di risparmio annuo e di ca. 2.100€ Costi rimanenti 49% Riduzione costi grazie a tecn. IRC 35% Riduzione costi di climatizzazione 16% Pay Back in ca. 2 mesi Emissioni di CO2 ridotte di ca. 6.600 kg all‘anno => Un importante contributo per l‘ambiente 21 Maggio 2003

Technology Performance Card: alogena Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata 20 – 50 W (12V) bis 30 lm/W 3000 K 100 4000 h Valore teorico raggiunto al 19 % Limitazione della efficienza luminosa a causa di Lampada ad alogeni IRC • punto di fusione del tungsteno a 3680 K 21 Maggio 2003

Il futuro dell’illuminazione? 15. 19. 20. secolo... HQI LED Im/W Obiettivo 50 lm/W 1 10 – 15 70 – 100 70 – 190 Im/W % <1% 5 – 9% 25 – 30% 30 – 35% 20 – 30% 21 Maggio 2003

Evoluzione della luminosità dei LED a luce visibile 0,001 0,01 0,1 1 10 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Luminosità dei dispositivi @ 20 mA [lm] InGaN GaN InGaAlP SiC GaAsP GaAsP:N GaP:N DH-GaAlAs SH-GaAlAs TS AS Sostituzione della lampada ad incandescenza InGaAlP 21 Maggio 2003

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

Caratteristiche principali dei LED 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 nell‘illuminazione generale e nella segnalazione del traffico 21 Maggio 2003

Caratteristiche principali dei LED - vantaggi nelle applicazioni di segnalazione  risparmio di energia grazie all‘efficienza cromatica dei LED: confronto dell‘efficienza luminosa tra una soluzione con lampade ad incandescenza e una con moduli LED sulla base di un segnale semaforico versione con lampada ad incandescenza: efficienza cromatica 12 lm/W ca. 20% 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 21 Maggio 2003

Caratteristiche principali dei LED - vantaggi nelle applicazioni di segnalazione  risparmio di energia grazie all‘efficienza cromatica dei LED: confronto dell‘efficienza 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 % 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 21 Maggio 2003

Le applicazioni – insegne luminose Per la retroilluminazione di insegne luminose si possono utilizzare i Moduli LED. Vantaggi: grazie all’angolo 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

Efficienza / Economia di esercizio Confronto luminanza (cd/m2) a parità di potenza: modulo LED vs. neon (neon  100 %) rosso arancio giallo verde blu 2001 2002 2003/4 200 400 600 800 100% 21 Maggio 2003

Efficienza / Economia di esercizio Costi di energia elettrica Esempio sulla base di un‘insegna rossa; moduli LED della generazione attualmente disponibile Il consumo di energia è calcolato a parità di luminosità 100% 16% 0% 20% 40% 60% 80% neon modulo LED “rosso” 21 Maggio 2003

Efficienza / Economia di esercizio Confronto costi di installazione a parità di luminanza (cd/m2): modulo LED vs. neon (neon  100 %) rot orange gelb grün blau 2001 2002 2003/4 100% 200% 21 Maggio 2003

Le applicazioni – insegne luminose 21 Maggio 2003

Le applicazioni – segnalazione Per l’illuminazione 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 dell’impianto (ridotto il pericolo di incendi) - il consumo di energia dell’impianti 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. 21 Maggio 2003

Le applicazioni – soluzioni “artigianali” 21 Maggio 2003

Technology Performance Card: LED Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata fino a 1 W fino a 40 lm/W (col.) fino a 20 lm/W (bianco) 6000 K (bianco) 80 ≤ 100 000 h LED Valore teorico raggiunto al 20 % Limitazione della efficienza luminosa a causa di • estrazione della luce (efficienza interna / efficienza esterna) • materiali disponibili per la generazione della luce 21 Maggio 2003

Il futuro dell’illuminazione ! La domanda: I moduli LED possono essere utilizzati per l‘illuminazione di un ambiente? La realizzazione: (in occasione di una esposizione del laboratorio della luce di Bartenbach nell‘estate 2000) Realizzazione di moduli speciali (costituiti da ca.14.000 LED OSRAM bianchi e colorati) Inserimento dei moduli in un soffitto Distribuzione della luce senza effetti di abbagliamento grazie all‘impiego di mini.riflettori appositamente sviluppati Il risultato: „Si tratta di una vision per il futuro, che potrà diventare realtà nei prossimi 5 anni “, così Christian Bartenbach LED per illuminazione di ambienti: la luce bianca è generata dal perfetto bilanciamento di 14.000 LED bianchi e colorati. 21 Maggio 2003

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

Evoluzione tecnologica delle lampade fluorescenti 1936 T12 38 mm diametro 1978 T8 26 mm diametro 1995 T5 16 mm diametro 21 Maggio 2003

Ridotto decadimento del flusso luminoso e maggiore vita economica Nel corso della vita della lampada la polveratura fluorescente subisce un naturale processo di invecchiamento: il flusso luminoso iniziale si riduce. FLUO TRIFOSFORO 90% dopo 12.000 h Flusso luminoso [%] FLUO ALOFOSFATI 70% dopo 12.000 h Ore di funzionamento [h] Le polveri fluorescenti trifosforo riducono questo fenomeno assicurando, dopo 12.000 ore di funzionamento e oltre, con alimentazione convenzionale, il 90% del flusso luminoso iniziale 21 Maggio 2003

Sistema T5: confronto con le lampade T8 T8 (Ø 26 mm) 600 mm 900 mm 1.200 mm 1.500 mm 18 W 30 W 36 W 58 W 1.350 lm 2.400 lm 3.350 lm 5.000 lm 550 mm 850 mm 1.150 mm 1.450 mm 14 W 21 W 28 W 35 W 1.200 lm 1.900 lm 2.600 lm 3.300 lm 24 W 39 W 54 W 49 W / 80 W 1.750 lm 3.100 lm 4.450 lm 4.300 lm / 6.200 lm flussi luminosi a 25°C T5 (Ø 16 mm) flussi luminosi a 25°C 21 Maggio 2003

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

Alimentazione elettronica: ci guadagna anche l’ambiente Risparmio potenziale di energia elettrica, carbone e CO2 nell’Europa Occidentale 40.000 GWh 40 mio tonnellate di CO2 Alimentatore elettronico regolabile + Sensore di luminosità 13,2 tonnellate di carbone 26 mio tonnellate di CO2 8,8 tonnellate di carbone 26.000 GWh Alimentatore elettronico Produzione di energia attraverso la combustione di carbone 1 kWh = 0,33 kg = 1 kg di CO2 21 Maggio 2003

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

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

Technology Performance Card: lampade fluorescenti Potenze Efficienza luminosa Temp. di colore Ra Durata 14 – 35 W (T5) 92 – 104 lm/W 2700, 3000, 4000, 6000 K 80 20.000 h Valore teorico raggiunto al 45 % 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) 21 Maggio 2003

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

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

Lampade fluorescenti e consumo energetico Si stima che l’illuminazione 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. 21 Maggio 2003

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

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

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

Fasi della Direttiva 2000/55/CE 21 Maggio 2003

Classificazione Celma L’alimentatore, 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

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

Classi di Efficienza Energetica Classificazione Celma 21 Maggio 2003

Benefici Classificazione Celma L’indice EEI riportato sull’alimentatore permette: di scegliere l’alimentatore giusto per ogni applicazione a partire da valutazioni oggettive stabilire facilmente la conformità alla direttiva 2000/55/CE 21 Maggio 2003

Valutazione risultati Direttiva 2000/55/CE La Direttiva UE 2000/55/EC ha lo scopo di attuare una trasformazione del mercato entro il 31.12.2005 contraddistinto dai seguenti valori: alimentatore di classe A: 55%, classe B e C (in commercio fino al 21.11.2005):45%. Le stime relative agli equipaggiamenti dei punti luce, riferite all’anno 2000 sono le seguenti: 76% alimentatori convenzionali 24% alimentatori elettronici 21 Maggio 2003

Alimentatori di classe A ad elevate prestazioni Il mercato offre un’ampia 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

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

Illuminazione razionale ed efficiente : elementi Lampade Apparecchi di illuminazione Componenti Come è facile comprendere, il corpo illuminante sintetizza le “performance” dei componenti che ingloba (lampade, alimentatori e regolatori) e, grazie alle proprie caratteristiche progettuali e costruttive, concretizza un reale miglioramento del rapporto comfort visivo / consumo di energia. Ho volutamente parlato di comfort visivo e non di illuminamento perché è questo parametro che, pur di difficile misurazione ma di facile comprensione, rende meglio conto di quelle che sono oggi le richieste del mercato. Sistemi di controllo della luce 21 Maggio 2003

Aree di intervento ottiche corpo apparecchio ottimizzazione della geometria in funzione delle lampade utilizzate e della distribuzione di luce desiderata - utilizzo di allumini ad alta riflettenza - attenzione alla temperatura interna per ottimizzare l’efficienza delle lampade T5 corpo apparecchio La progettazione è una fase estremamente importante nella realizzazione di apparecchi di illuminazione tecnica. In questa fase non solo devono trovare concretizzazione gli obbiettivi di marketing del prodotto, ma devono essere essere considerate tutte le componenti tecniche ed estetiche che l’apparecchio dovrà soddisfare. Particolare attenzione deve essere data alle caratteristiche dei componenti che si ipotizza di utilizzare (lampade, alimentatori ecc.) poiché la profonda conoscenza tecnica degli stessi permette di sfruttarne al meglio le prestazioni. - contenimento delle dimensioni complessive 21 Maggio 2003

Esempio : - alluminio ad alta riflettenza PVD (Phisical Vapor Deposition) Altro settore di notevole importanza è quello dei materiali. L’evoluzione tecnologica porta quotidianamente al raggiungimento di prestazioni e caratteristiche che superano quelle sino a quel momento considerate ottimali. Due esempi significativi nell’analisi di miglioramento di efficienza che stiamo effettuando, sono gli allumini e le vernici. - vedi diapositiva - rendimento 69,5 % rendimento 81,0 % - vernici con elevato potere di diffusione per contenere le luminanze 21 Maggio 2003

26 % - 38 % di potenziale incremento di efficienza Risparmi potenziali Ottimizzazione geometrica delle ottiche 10 % - 12 % Temperatura ottimale di funzionamento 6 % - 10 % 10 % - 16 % Nuovi materiali dei riflettori Riassumendo e quantificando gli aspetti citati, possiamo vedere che : - vedi diapositiva - Complessivamente dunque stiamo parlando di miglioramenti di efficienza significativi che meritano una specifica valutazione. Trascurare un potenziale risparmio energetico del 30 % limitando la valorizzazione di questo aspetto alla sola scelta della lampada e/o del componente più efficienti sarebbe un grave errore. La Comunità Europea ha infatti da tempo affidato ad una specifica Commissione il compito di determinare un criterio semplice ma efficace di caratterizzazione dell’efficienza energetica degli apparecchi di illuminazione. Non è questa la sede per illustrare i lavori sino ad oggi svolti, ma ritengo importante chiarire che , diversamente da quanto è avvenuto per le lampade e i componenti, questa caratteristica importantissima NON può essere l’unico criterio di scelta nel panorama indistinto di tutti gli apparecchi di illuminazione. Può e deve esserlo SOLO all’interno di un omogeneo gruppo di apparecchi 26 % - 38 % di potenziale incremento di efficienza 21 Maggio 2003

Comunità Europea - mandato M226 Richiesta : Identificazione di un parametro significativo della capacità di contribuire all’efficienza energetica dell’apparecchio 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

Risparmi potenziali con il controllo della luce Modulazione dell’intensità emessa mediante alimentatori dimmerabili 40 % - 50 % Sensori a luce costante collegati a sistemi di modulazione dell’intensità luminosa 46 % - 70 % Sensori di presenza Riassumendo e quantificando gli aspetti citati, possiamo vedere che : - vedi diapositiva - Complessivamente dunque stiamo parlando di miglioramenti di efficienza significativi che meritano una specifica valutazione. Trascurare un potenziale risparmio energetico del 30 % limitando la valorizzazione di questo aspetto alla sola scelta della lampada e/o del componente più efficienti sarebbe un grave errore. La Comunità Europea ha infatti da tempo affidato ad una specifica Commissione il compito di determinare un criterio semplice ma efficace di caratterizzazione dell’efficienza energetica degli apparecchi di illuminazione. Non è questa la sede per illustrare i lavori sino ad oggi svolti, ma ritengo importante chiarire che , diversamente da quanto è avvenuto per le lampade e i componenti, questa caratteristica importantissima NON può essere l’unico criterio di scelta nel panorama indistinto di tutti gli apparecchi di illuminazione. Può e deve esserlo SOLO all’interno di un omogeneo gruppo di apparecchi Sistemi di gestione delle situazioni ambientali con automatica modifica dei parametri di illuminamento 21 Maggio 2003

Comunità Europea - direttiva CE 2002/91/EC “ Energy performance of buildings “ Recepimento negli Stati membri entro il dicembre 2005 Parametri di valutazione complessivi dell’impianto 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 all’impiego 21 Maggio 2003

Comunità Europea - proposta di direttiva “ ECO Design of end use equipment “ Attenzione a tutto il ciclo di vita dell’apparecchio 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 dell’apparecchio Applicazione di tutti i sistemi di controllo e gestione della luce 21 Maggio 2003

Conclusioni Importanza dello studio preliminare approfondito del sistema di illuminazione ottimale per le esigenze dell’applicazione 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