Kosten sparen durch Innovatives Energiemanagement ...

25.09.97 Energie-Management für Beleuchtungsanlagen Seite 1 (8) 

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Beleuchtungs-System digiLUNA 

Ww6.0 Produkt-Info ZK# PDDIGILU 

Kosten sparen durch Innovatives Energiemanagement 

Physiologische Anpassung an das menschliche Auge 

Bedarfsgerechtes Steuern der Beleuchtung 

Intelligentes System auf Microcontroller-Basis 

INHALTSVERZEICHNIS 

Seite 

1 ENERGIE-MANAGEMENT 2 

2 INNOVATIVES SYSTEM 2 

3 SYSTEM-KOMPONENTEN 2 

4 LAMPEN 3 

5 BEISPIEL EINER STRAßENBELEUCHTUNG FUNKTIONS-PLAN 51.2400.01 3 

6 LICHTTECHN.-DATEN 6 

7 WIRTSCHAFTLICHKEIT 7 

Das Urheberrecht - Eigentum an dem in dieser Unterlage zum Ausdruck kommenden technischen Gedankengut verbleibt der Firma ELECTRIC-SPECIAL. Die Unterlage wird 

dem Empfänger vertraulich und nur zu treuhänderischem Gebrauch überlassen. Ohne schriftliche Genehmigung der Firma ELECTRIC-SPECIAL darf diese weder vervielfältigt 

noch dritten Personen zugängig gemacht werden. Auf die Rechtsfolge einer widerrechtlichen Entnahme und Schutzrechtsverletzung wird hingewiesen. 

ELECTRIC-SPECIAL Photronicsysteme GmbH • Ehnkenweg 13 • 26125 Oldenburg (Germany) 

www.electric-special.de


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1 ENERGIE-MANAGEMENT 

Rationelle Energieanwendungen ist eine zeitgemäße Forderung und heute durch intelligente Elektronik 

mit kreativer Software möglich. 

Jetzt Energie sparen: Durch Neuinstallation oder durch Umrüstung auf unser Beleuchtungs-System 

*digiLUNA* können Sie ihren Beitrag für die Umwelt leisten, der sich für Sie auch noch rechnet. 

Unser System *digiLUNA* erfasst die Helligkeit optimal, wertet die Daten aus und dimmt die Leuchten 

über Lichtstromsteller effizient nach individuellen Bedürfnissen. 

2 INNOVATIVES SYSTEM 

2.1 Dämmerungsverlauf 

In Abhängigkeit des Dämmerungs-Verlaufs wird die Beleuchtung optimal ein- und ausgeschaltet. 

2.2 physiologische Schaltschwelle 

Die physiologische Schaltschwelle berücksichtigt das Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges und 

schaltet daher die Beleuchtung morgens bei kleineren Helligkeiten aus. Am Abend dagegen wird bei 

höheren Helligkeiten eingeschaltet. 

2.3 Schaltschwelle 

Die Ein- u. Ausschaltpegel können jeweils getrennt 3 Kanäle schalten. 

2.4 Lichtstromsteller 

Über den Lichtstromsteller wird die Helligkeit der 3 Beleuchtungs-Kanäle während der Nacht 

bedarfsgerecht gedimmt. Es ist außerdem möglich über einen Rundsteuerempfänger, bzw. über eine 

Verkehrslenkung die Dimmung dem Verkehrsaufkommen anzupassen. 

3 SYSTEM-KOMPONENTEN 

3.1 Helligkeits-Sensor *LUXOR Eh-1000* 5V, Messbereich 10...1.000 lx 

Die Beleuchtungsstärke (lx) wird über ein an die spektrale Empflindlichkeit des menschlichen Auges 

angepasstes Siliziumphotoelement gemessen und über einen langzeitstabilen Verstärker in ein lineares, 

proportionales Ausgangssignal umgeformt. 

Der Sensor ist für eine Umgebungstemperatur von -30 °...+60 °C ausgelegt. Eine eingebaute elektronisch 

geregelte Heizung verhindert Vereisung. 

3.2 Micro-Controller *digiLUX* 3 Relais-Ausgänge, 3 Dimm-Kanäle 

Die Betriebsparameter werden über einen frei programmierbaren, intelligenten Micro-Controller mit LCD- 

Anzeige optimal für die 3 Ausgangskanäle eingestellt. 

Alle wichtigen Betriebswerte werden durch ein LCD-Display als Klartext angezeigt. Dieses Display dient 

gleichzeitig für die Menüführung. 

Über den Parameter "Mindest-Brennzeit" und dem Lichtstrom "95 %" ist ein Lampenschonbetrieb 

möglich. Hierdurch sind im praktischen Betrieb Brennstundenverlängerungen bis zum 3-fachen erzielt 

worden. 

Ein Ereignis-Speicher ist integriert und über Display auslesbar. 

3.3 Lichtstrom-Steller *variLUM* 

Über diesen Lichtstrom-Steller wird der Lichtstrom der Leuchten (Helligkeit) bedarfsgerecht, 

entsprechend den Vorgaben, gedimmt. 

Die Funktionsweise ist dem Verhalten moderner Gasentladungs-Lampen angepasst. Ein Soft-Anlauf 

verhindert hohe Anlaufströme, Netzspannungsschwankungen werden automatisch ausgeregelt. Die 

Lampe arbeitet immer unter optimalen Verhältnissen.


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4 LAMPEN 

4.1 Allgemein 

4.1.1 Der Anschluss erfolgt über ein der Netzspannung angepasstes Vorschaltgerät. Zulässige 

Spannungsabweichungen kurzfristig + 5%. Bei größeren Abweichungen ist mit verkürzter Lebensdauer 

zu rechnen. 

4.1.2 Vorschaltgeräte ≥ 230V werden als Drosselspule ausgeführt. 

4.1.3 Der Leistungsfaktor (cosϕ) beträgt bei HQL-Lampen 0,4...0,7, bei NAV-Lampen 0,3...0,4. 

4.1.4 Einschalten: Der volle Lichtstrom bei HQL-Lampen wird nach etwa 5 min., bei NAV-Lampen je 

nach Type in etwa 6...10 min. erreicht. Der Anlaufstrom bei HQL beträgt ≈ das 1,4 fache, bei NAV ≈ 1,25 

fache des Betriebsstromes. 

4.1.5 Wiederzündung: HQL- u. NAV-Lampen zünden nach dem Erlöschen nach einer Abkühlzeit 

(wenigen Minuten) wieder. Der Typ NAV-TS zündet dagegen sofort bei Verwendung geeigneter 

Zündgeräte. 

4.1.6 Lichtstrom: Bei Hochdruck-Entladungslampen ist der Lichtstrom weitgehend von der 

Umgebungstemperatur unabhängig. Die Lichtstromwerte der HQL-Lampen sind nach DIN IEC 188, der 

NAV-Lampen nach DIN IEC 662 angegeben. 

4.2 Lampen-Daten u. Belastung des Lichtstromstellers *variLUM* 

4.2.1 Natriumdampfhochdruck-Lampen 

P 1 

P 2 

I 1 

I 2 Φ Lampen pro *VARILUM* 

[W] [W] [A] [A] [%] [25A] [50A] [75A] [100A] 

7000 830 1.5 1.0 20...100 20___ 40___ 60___ 80___ 

10000 1150 1.8 1.2 20...100 17___ 34___ 51___ 68___ 

15000 1700 2.7 1.8 20...100 11___ 22___ 33___ 44___ 

25000 2750 4.5 3.0 20...100 6___ 12___ 18___ 24___ 

40000 4400 6.5 4.4 20...100 4___ 8___ 12___ 16___ 

P 1 

= Lampen-Leistung [W] I 1 

= Anlauf-Strom [A] Φ = Lichtstrom [lm] 

P 2 

= Leuchten-Leistung [W] I 2 

= Betriebs-Strom [A] % = Lichtstrom-Stellbereich 

5 BEISPIEL EINER STRASSENBELEUCHTUNG FUNKTIONS-PLAN 51.2400 

5.1 Funktions-Plan 

Aus dem Funktions-Plan ist als Beispiel das Zusammenwirken der verschiedenen System-Komponenten 

einer Straßenbeleuchtung zu ersehen. 

Die Straßen und Kreuzungen können getrennt nach verschiedenen Parametern eingestellt werden. Es 

sind max. 3 Regelkreise vorgesehen, so daß z. B. Straßen, Kreuzungen und Fußgängerüberwegungen 

nach unterschiedlichen Kriterien betrieben werden können. Die Einstellparameter sind jederzeit vom 

Betreiber vor Ort veränderbar. 

Straßen A+B+C Kreuzungen Fußgänger 

Halb-Nacht Φ =90% Halb-Nacht Φ =90% EIN = 800 lx 

Nacht Φ =50% Voll-Nacht Φ =50% AUS = 400 lx 

Spar-Nacht Φ =30% 

Durch die Reduzierung des Lichtstromes [Φ] wird die Lebensdauer der Lampen-- wie praktische Versuche 

ergeben haben - um den Faktor 2 verlängert. 

Die Fußgängerüberwegungen werden geschaltet. Die Ein- u. Ausschaltwerte sind einstellbar.


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5.1.1 Beleuchtungs-System *digiLUNA* für Straßenbeleuchtung 

Funktions-Plan für 51.2400


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5.1.2 Beleuchtungs-System *digiLUNA* für Straßenbeleuchtung 

Schwellen-Programm K3 mit 3 Dimm-Stufen 60.2400 

Die Grafik stellt den Programm-Ablauf über einen Brenntag (12.00 bis 11.59 des nächsten 

Tages) im Kanal K3 dar. 

Die Helligkeit ist als Beleuchtungsstärke [Eh] in lx als variable Größe aufgetragen. Das 

Steuerverhalten wird in nachstehenden Punkten (Pkt.) erklärt. 

S1 = Schwelle 1 

S2 = Schwelle 2 

H1 = Hysterese 1 

H2 = Hysterese 2 

Freigabe 

10...999 lx - Step 1,0 lx 

10...999 lx - Step 1,0 lx 

10...999 lx - Step 1,0 lx 

10...999 lx - Step 1,0 lx 

10...999 lx - Step 1,0 lx 

Zeit Eh Relais Lichtstrom 

- Pkt. 1 16 00 : lx 40 ≤ S1 = Relais EIN Zünd = 100% 

nach Zünd-Lichtstrom wird auf Betriebs-Lichtstrom gedimmt 

= Relais EIN Betrieb = 90% 

- Pkt. 2 17 00 : lx 40 ≥ S1 = Relais AUS = 0% 

- Pkt. 3 19 00 : lx 40 ≤ S1 = Relais EIN Zünd = 100% 

nach Zünd-Lichtstrom wird auf Betriebs-Lichtstrom gedimmt 

= Relais EIN Betrieb = 90% 

- Pkt. 4 19 15 - 19 30 : lx 30 ~ H1 = Relais EIN Betrieb = 90% 

- Pkt. 5 20 00 - 20 15 : lx 40 ~ S1 = Relais EIN Betrieb = 90% 

- Pkt. 6 20 40 : lx 30 ≤ H1 = Relais EIN Betrieb = 90% 

- Pkt. 7 21 00 - 21 30 : lx 25 ~ S2 = Relais EIN Betrieb = 90% 

- Pkt. 8 22 00 - 22 15 : lx 30 ~ H1 = Relais EIN Dimm1 = 50% 

- Pkt. 9 22 30 : lx 25 ≤ S2 = Relais EIN Dimm1 = 50% 

- Pkt. 10 23 00 - 01 15 : lx 15 ~ H2 = Relais EIN Dimm2 = 30% 

- Pkt. 11 04 00 : lx 15 ≥ H2 = Relais EIN Dimm3 = 50% 

- Pkt. 12 05 00 : lx 25 ≥ S2 = Relais AUS 

- Pkt. 13 05 30 - 07 00 : lx 25 ~ S2 = Relais AUS 

- Pkt. 14 08 00 - 08 45 : lx 30 ~ H1 = Relais AUS 

- Pkt. 15 09 15 - 10 30 : lx 40 ~ S1 = Relais AUS 

- Pkt. 16 11 15 : lx ≥100 = Freigabe für nächsten Brenntag 

6 LICHTTECHN.-DATEN


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Die Graphiken zeigen die relative Abhängigkeit 

6.1 Lichtstrom u. Leistung der Leuchte einschl. VG = f(Leuchtenspannung[V]) 

Φ [%] 

P 

Φ 

U-Leuchte [V] 

Die Graphik dient zur Ermittlung der Leistung der Leuchte einschließlich Vorschaltgerät in Abhängigkeit 

vom Lichtstrom für die Berechnung der Wirtschaftlichkeit. Siehe 7.4.1 ... 7.4.3. 

Φ [%] = Normierter Lichtstrom 

U Leuchte [V] = Spannung an der Leuchte effektiv gemessen 

P-Leuchte [W] = 115 

Φ [50%] 

Φ [50%] 

= P [65%] = 115x0,65 = 75 [W] 

= U-Leuchte 205 [V] 

6.2 Lichtstrom = f(Steuer-Spannung U st [V]) 

Φ☯ 

Steuer-Spg. [V] 

Die Graphik dient zur Ermittlung der Steuerspannung des Lichtstromstellers *variLUM* in Abhängigkeit 

vom Lichtstrom. 

Φ [%] = Normierter Lichtstrom 

U ST [V] = Steuer-Spannung (Richtwerte)


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6.3 Lichtstrom =f(Lebensdauer) - Quelle BEWAG, Berlin 

Φ [%] 

Die Graphik zeigt die Abnahme des Lichtstromes in Abhängigkeit von der Lebensdauer. 

t [h] 

7 WIRTSCHAFTLICHKEIT 

7.1 Dunkelstunden in Abhängigkeit von der geographischen Lage 

10° 

Bremerhaven 

Bremen 

Hamburg 

ZONE 1 NW 

ZONE 2 NO 

Berlin 

A=Voll-Nacht [h] 

802 


848 

B=Halb-Nacht [h] 

1518 


1506 

C=Spar-Nacht [h] 

1825 


1800 

Gesamt-Nacht [h] 

4145 


4154 

51° 

Köln 

Dresden 

51° 

ZONE 3 SW 

ZONE 4 SO 


781 


821 


1579 


1576 


1825 


1825 


4185 


4222 

Ulm 

München 

10°


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VORGABEN: 

- Verwendete Lampentyp: NAV 70W 

(Leuchtenleistung 83W) 

- Anzahl der Leuchten: 40 Leuchten pro Phase 

(50A-Steller) 

- Anzahl d. Dunkelstunden: ca. 4100 h/p.a. 

--> ca. 11 h/p.d. 

- Stromkosten: 0,21 DM/kWh netto 

- Wartungskosten: ca. 52,- DM/Leuchte/Jahr 

BETRIEBSKOSTEN: 

- Energieverbrauch: 

3 Phasen je 40 Leuchten mit 83W im Jahr 

bei 4100 Dunkelstunden Energiekosten bei 

0,21 DM/kWh: 

8575,56 DM/p.a. 

- Wartung: 

3 Phasen je 40 Leuchten 

mit 52,- DM/p.a.: 

6240,00 DM/p.a. 

- Gesamtkosten (ungedimmt) 

bei 40 Leuchten je Phase insgesammt 

14.815,56 DM/p.a. 

BETRIEBSKOSTENEINSPARUNG DURCH 

BELEUCHTUNGS-SYSTEM digiLUNA: 

- Beispiel für eine Programmierung: 

19:30 - 19:40 Uhr 100 % Lichtstrom 

19:40 - 20:00 90 % 

20:00 - 22:00 70 % 

22:00 - 01:00 50 % 

01:00 - 03:00 30 % 

03:00 - 04:30 50 % 

04:30 - 06:30 85 % 

KOSTEN FÜR DIE ERGÄNZUNG BESTEHENDER 

STRAßENBELEUCHTUNGSSCHRÄNKE: 

- Beleuchtungssystem: 

3 Lichtstromsteller variLUM (50A) 

5550,00 DM 

1 Illuminance LUXOR *Eh* 

1280,00 DM 

1 Licht-Regler digiLUX 

3035,00 DM 

- Schaltschrank: 

1 Zentralkompensation 

1 Heizung + 1 Lüfter 

Netzfilter, Blitzschutz, Sonstiges 

(abhängig vom Schaltschranklieferanten) 

ca. 4500,00 DM 

- Investionsaufwand: 

bei 40 Leuchten je Phase insgesammt 

AMORTISATION 

14.365,00 DM 

Bei 40 Leuchten je Phase amortisiert sich der Einsatz 

unserer Technik innerhalb von 2 Jahren ! 

14.365,- DM / 5.478,28 DM = 2,62 

(Unter der Bedingung der Nachrüstung bestehender 

Straßenbeleuchtungen) 

ergiebt durchschnittlich 

58,3 % Lichtstrom. 

Hieraus ergiebt sich anhand der Kennlinie "Verhältnis 

von Lichtstrom und Leistung der Leuchte" eine 

durchschnittliche Leistungsaufnahme von ca. 72,5 %. 

- Energiekosteneinsparung 

27,5 % von 8.575,56 DM/p.a. 

2358,28 DM/p.a. 

- Wartungkosten: 

Verdopplung der Lebensdauer/Wartungszyklen 

3120,00 DM/p.a. 

- Betriebskosteneinsparung durch Beleuchtungs- 

System digiLUNA: 

bei 40 Leuchten (NAV 70W) insgesammt 

5.478,28 DM/p.a.

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