[ Energieeffiziente Beleuchtung mit LED ] - Energie Zentralschweiz

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[ Energieeffiziente Beleuchtung mit LED ] - Energie Zentralschweiz

[ Energieeffiziente Beleuchtung mit LED ]

Daniel Tschudy

Dipl. Arch. ETHZ

daniel.tschudy@amstein-walthert.ch

Björn Schrader

Dipl. Ing. TU Ilmenau

bjoern.schrader@amstein-walthert.ch

11.05.2010


Vertrauen

Chancen

Verunsicherung

Zukunft

Risiken

Revolution

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Die Zukunft gehört den LED‘s

Extreme Entwicklungen und Erwartungen

- Durch die Entwicklung der LED findet ein

Umbruch in der Lichtindustrie statt

- Licht ist in den Fokus des öffentlichen

Interesses gerückt

Osram

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Haben wir einen LED-Hype ?

… und wo befinden wir uns ?

- Werbung/Messe 90% nur noch LED

- Praxis sieht 2009 anders aus

- Die Güte von Lichtkonzepten hängt

nicht davon ab, wie viele LED‘s

eingesetzt werden

- Trend zeigt, dass vermehrt Produkte

und Anwendungen auf den Markt

kommen, die einen klaren Mehrwert

bieten

Hype-Zyklus nach Gartner Inc. Wikipedia

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Neue Designmöglichkeiten

LED ist eine Punktlichtquelle

- Die geringe Grösse der Lichtpunkte

bringt neue Freiheiten im Design und bei

der Lichtlenkung

- Kühlkörper nicht vergessen

- Grundformen bleiben erhalten:

- Punkt

- Linie

- Fläche (Kreis etc.) ->OLED

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Neue Einsatzmöglichkeiten

Die Eigenschaften der LED ermöglichen schon heute einen

Mehrwert für den Kunden

- keine UV- und Infrarotstrahlung nach

vorn (Lebensmittelbeleuchtung, OP-

Beleuchtung, Museum)

- Klimatisierungskonzepte:

Wärmeentwicklung, wo sie gut

abgeführt werden kann. Integrierte

Deckensysteme (Licht+Lüftung)

- Notbeleuchtungssysteme: wenige

kleine Leuchten mit geringer

Systemleistung und Wartung

- Lichtsysteme mit veränderlicher

Farbtemperatur

- Leuchten für raue und kalte

Umgebungen

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Neue Schaltungskonzepte

Häufiges Schalten beeinträchtigt die Lebensdauer

der LED nicht

- Schnelles und häufiges Schalten ist für

die LED kein Problem

- Erst die Steuerung lässt Vorteile der

LED ausschöpfen (Energieverbrauch)

- Korridore und Nebenräume benötigen

keine Nachlaufzeiten von 20 min

- Umsetzung im Gebäude

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Im Schatten der LED

Auch die Entwicklung bei den konventionelle Lichtquellen

geht weiter

- Effizienzsteigerung bei Leuchten mit

Leuchtstofflampen

- Optimierung von

Kompaktleuchtstofflampen

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Benchmarks

Vergleich und Einschätzung zu konventionellen Lampen

Lichtstromausbeute lm/W

- Lichtstromangaben ohne Referenz

haben keine Aussagekraft, denn die

Betriebssituation ist entscheidend

(Strom, Temperatur, Dauer etc. )

- Lichtstromangaben abhängig von

Farbtemperatur und Farbwiedergabe

- Achtung bei Laborwerten von einzelnen

LED‘s oder Halbfabrikaten

- Lichtstromausbeute in lm/W des

Gesamtsystems

nur Lichtquelle

Lichtquelle mit Leuchte

Schrader, Amstein+Walthert AG

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Komplexe Sache

Unterschied zwischen konventioneller und LED Leuchte

Leuchtengehäuse + Reflektor,

Leuchtmittel, Betriebsgerät

-> frei wählbare Komponenten

-> einfaches System

Leuchtengehäuse, Optikeinheit,

Reflektor, Leuchtmittel (LED) mit

abgestimmten Kühlungssystem,

Betriebsgerät mit Steuerungselektronik

für gleichbleibenden Lichtstrom und

Farbtemperatur

-> gute abgestimmte Komponenten

zwingend, nicht frei wählbar

-> komplexes System

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Thermomanagement

Gutes Thermomanagement ist für hohe Effizienz

und Lebensdauer der LED entscheidend

- Wärme entsteht auf der Leiterplatte und

muss abgeführt werden

- Die Kühlungssysteme werden immer

komplexer

Kühlkörper

Heatpipe

Aktive Kühlung (Lüfter)

- Damit das Thermomanagement auch

funktioniert, muss die Umgebung und die

Einbausituation berücksichtigt werden.

(z.B. Grösse des Einbaugehäuses)

- Dauerbetrieb nur mit gutem TM

- Vertrauen / Garantien

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Weiss ist nicht immer weiss

Der Mensch hat hohe Ansprüche an die Farbtemperatur und

die Farbwiedergabe

- Die LED‘s unterscheiden sich in ihrer

Helligkeit

Farbort

- Farbwiedergabe von Ra >80 ist für

professionelle Anwendungen

Voraussetzung (SN/EN 12464)

- Neue Norm erforderlich ?

- „Binning“ zur Selektion

- Laufend werden die Prozesse

optimiert, wie kann aber die

gewünschte Qualität ausgeschrieben

werden ?

- MacAdam Ellipsen zur Klassifizierung?

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Lebenszykluskosten

Kostenbetrachtung über gesamte Lebensdauer macht Sinn

- Lebensdauer:

nach 50‘000h Lichtstromrückgang

auf 70%

- Was ist bei Ersatz oder Erweiterung der

Anlage (können gleiche Helligkeit und

Farbtort garantiert werden)

- Wegwerfprodukte oder

Austauschkonzepte?

- Nach Austausch wird die neuste

Generation verwendet

- LED‘s haben höhere Investitionskosten

- Können LED Systeme schon heute

wirtschaftlich sein?

- Was ist mit CO 2

und grauer Energie?

- Vergleich zu anderen Systemen?

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Lebenszykluskosten

Beispiel

Lebenszykluskosten bis 49‘000 h

Vergleich vier unterschiedlicher

Downlightsysteme

40‘000

30‘000

20‘000

- Je nach Anwendung, Betriebsdauer

etc. kann die Verwendung von LED-

Produkten schon heute wirtschaftlich

sein

- Unterscheidung zwischen:

technischer Lebensdauer

betrieblicher Lebensdauer

10‘000 Investition

Lampenersatz

Energie

Schrader, Amstein+Walthert AG

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Lebenszykluskosten

Beispiel

Lebenszyklus HIT

- Innerhalb der 50‘000 h entstehen bei

LED-Anlagen keine Wartungskosten.

Nach den 50‘000 h muss mit der

Neuinvestition gerechnet werden

Kosten [CHF] Kosten [CHF]

Lebenszyklus LED

Betriebszeit [h]

Investition

Lampenersatz

Energie

Betriebszeit [h]

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SWOT Analyse

Stärken

- Schaltbarkeit

- Lange Lebensdauer

- Hohe Energieeffizienz

- Hohe Lichtausbeute

- In eine Richtung strahlend

- Wärme nach hinten strahlend

- IR und UV frei (im Licht)

- Robust

- Hohe Farbwiedergabe (weiss)

- Medienanwendungen (farbig)

Schwächen

- Investitionskosten

- Keine Erfahrung (Langzeitverhalten)

- Hohe Qualitätsunterschiede

- Kein Normung (Sockel, Farbwiedergabe, Binning, LED)

- Kinderkrankheiten

- Keine offene Dokumentation und Kommunikation

- Wissen nicht vorhanden (Planer, Bauherr und

Leuchtenhersteller)

- Andere Vertriebskanäle (Halbleiterindustrie); ändert sich

momentan

- Keine einheitlichen Planungsgrundlagen

Chancen

- Neue Lichtandwendungen

- Neue Leuchten; Formensprache

- Energieeffizienz

- Neue Schaltkonzepte

- Integrale Systeme (Wärmerückführung)

- Ständige Weiterentwicklung

- Neue Absatzmärkte (Retrofit, Glühlampe,

LED Schlauch; Zugang zum Consumermarkt)

- Nachhaltigkeit

Gefahren

- Zeitpunkt der Entscheidung

- Frühzeitiges Sterben (Frühausfälle)

- Schlechte Produkte (Spreu vom Weizen trennen)

- Falsch verbaute Produkte (Thermomanagement)

- Falsch betriebene Produkte (Strombegrenzung)

- Blendung, Leuchtdichte

- Unberücksichtigtes Wartungskonzept

- Ersatz defekter Leuchtmittel

- Nachhaltigkeit; Recycling (Spurenelemente)


Zusammenfassung

- Wandel der Beleuchtungsindustrie

- LED‘s bieten schon heute einen klaren

Mehrwert für den Kunden

- LED-Leuchten sind hochkomplexe

Elektroniksysteme

- Der Planer muss sich intensiver mit der

neuen Technologie und deren

Besonderheiten beschäftigen und hat

mehr Aufwand

- Industrie muss Normen schaffen

- Grundlagen müssen zur Verfügung

stehen

- Offene Kommunikation der LED- und

Leuchtenhersteller, um den extrem

hohen Erwartungen gerecht zu werden

(Wissenstransfer)

- Erfahrungen sammeln

- Umdenken

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Zusammenfassung

- Wandel der Beleuchtungsindustrie

- LED‘s bieten schon heute einen klaren

Mehrwert für den Kunden

- LED-Leuchten sind hochkomplexe

Elektroniksysteme

- Der Planer muss sich intensiver mit der

neuen Technologie und deren

Besonderheiten beschäftigen und hat

mehr Aufwand

- Industrie muss Normen schaffen

- Grundlagen müssen zur Verfügung

stehen

- Offene Kommunikation der LED- und

Leuchtenhersteller, um den extrem

hohen Erwartungen gerecht zu werden

(Wissenstransfer)

- Erfahrungen sammeln

- Umdenken

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[ AUF WIEDERSEHEN ]

Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Kontakt:

Daniel Tschudy

Dipl. Arch. ETHZ

Bereichsleiter Licht

daniel.tschudy@amstein-walthert.ch

Tel: +41 44 305 91 11

Björn Schrader

Dipl. Ing. TU Ilmenau

Senior Consultant

bjoern.schrader@amstein-walthert.ch

11.05.2010

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