incorporación de la técnología led en alumbrado público

INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO


Francesc Pecanins, SECE

Murcia, 28 de abril del 2010

EFICIENCIA ENERGÉTICA Y CONTRATACIÓN PÚBLICA

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•  UndiodoLED,acrónimoinglésdeLightEmi'ngDiode(diodoemisordeluz),esundisposi9vosemiconductorqueemiteluzmonocromá9cacuandosepolarizaendirectayesatravesadoporlacorrienteeléctrica.Elcolordependedelmaterialsemiconductorempleadoenlaconstruccióndeldiodoypuedevariardesdeelultravioleta,pasandoportodoelespectrodeluzvisible,hastaelinfrarrojo,

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EL LED


VENTAJAS

Larga vida útil (50.000 – 100.000 h) Depreciación luminosa (30% a 50.000 h) Independiente de los ciclos de encendido

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

DESVENTAJAS

Evacuación de calor Gama de Potencias Necesidad de equipo auxiliar Sensible a la temperatura Precio

EL LED


EVOLUCIÓN

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POSIBLES CONFIGURACIONES.

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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.

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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.

LUZ BLANCA DE CALIDAD


•  IRC 70-90

•  Sin emisiones UV ni IR

LED75/95VSAP25

MejorIRC


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UNI11248

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Temperatura de color


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•  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


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Temperatura de color


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.

PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA,…

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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.


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Un aumento continuo de la temperatura de funcionamiento provocará dos efectos.

Primero: Una depreciación del flujo emitido.

El flujo y el calor en los LED


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Segundo: Una depreciación permanente del flujo emitido.



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Ensayos térmicos




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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.


Curvas de vida de un LED en función de la temperatura de la unión y la corriente de circulación.

Influencia de la corriente de alimentación


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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)



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•  Laopciónmáseficientees66LEDsalimentadosa350mA•  Elflujolumínicoobtenidoesde6.100lmatemperaturaambientede25ºC.

•  LaeficienciadelLEDesde80lm/W

* [1]

Sehanrealizadodis9ntassimulacionesenfuncióndelnúmerodeLEDsylafuentedealimentaciónu9lizada:

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Intensidad @525mA @350mA

Temperaturaambiente

L80(80%lm)L70(70%lm)L80(80%lm)L70(70%lm)

25ºC >55.000h. >85.000h. >72.000h. >110.000h.

15ºC >75.000h. >110.000h.>100.000h.>160.000h.

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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

Múltiples ópticas focalizadas Diferentes ópticas para cada LED Patrón lumínico según las ópticas y la forma de la PCB Mayor coste

Lens LED Narrow lens

medium lens

wide lens

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EL CONTROL DE LA LUZ


DescripcióndelosproductosLED

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Óptica única en plano (1)



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Múltiples ópticas focalizadas


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En cualquier caso...

-  CERO Contaminación lumínica

-  EXCELENTE utilancia

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•  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 DRIVERS

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(2ª parte)

Driver

LED

AC/DC Supply 24Vdc

0-10V

L N

Caja fusibles

SLaM

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LOS DRIVERS

Nuevos escenarios en el control... •  Encendido instantáneo(<10ms) •  Totalmente graduable

•  DALI •  0-10V •  …


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MANTENIMIENTO

• Experiencia •  Semáforos •  Monumental

• Fiabilidad de los datos de vida Garantías • Depreciación REAL factor de mantenimiento • Drivers

• Previsión mantenimiento Recambios


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

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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

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EFICACIA -- EFICIENCIA

Rendimiento en diferentes sistemas de iluminación


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?

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OTROS ASPECTOS A CONDIDERAR


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

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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.

RECOMENDACIONES ANFALUM

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POSIBILIDADES. INNOVACIÓN

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Los OLEDs


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Internet

Segmento20puntosdeluz

CuadroOperadorComunicacionesCentroControl

RecargaCocheEléctrico

GesDónEstacionamiento

SensoresPublicidad

AerogeneradorEnergía

Comunicaciones

ParadaBus Bicing

 Infraestructuras Servicios MobiliarioUrbano

MicrogeneraciónAlmacenamiento

TelegesDón GesDóncontenedores

Serviciosalosciudadanos

Riego

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LA TELEGESTIÓN Y LA INTEGRACIÓN DE TECNOLOGÍAS


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Driver

LED

AC/DC Supply 24Vdc

DALI /0-10V

L N

Caja fusibles

SLaM



UNTODOENUNO‐ContenedordeServicios

• Indicadorescontaminación:Acús9caAtmosféricaLumínica

• DetectoresdePresencia• AccesoaInternetZonal(Wifi)• Televigilancia(Videocámara)• AlimentaciónCochesEléctricos• Publicidad(IngresosAyto)• Repe9dorparaactuarconotroselementosurbanos(Zigbee)


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(2ª parte)

ALUMBRADO“PASIVO”

ALUMBRADO“FLEXIBLE”“DINÁMICO”

“ADAPTATIVO”

“PROACTIVO”

“INFORMATIVO”

NUEVASOPORTUNIDADES&CONCEPTOS

“URBÓTICA”

“CIUDADESINTELIGENTES”

“INTEGRACIÓNSERVICIOS”

HOY

MAÑANA

Urbótica el conjunto de sistemas automatizados de una población que aporta a sus habitantes diversos servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación.

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Gracias por vuestra atención

www.sece.com

Francesc Pecanins Roure, responsable I+D [email protected]

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