Ing. Petr Žák, Ph.D., ČVUT FEL ČVUT FEL

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Ing. Petr Žák, Ph.D., ČVUT FEL ČVUT FEL"

Miroslav Malý
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Ing. Petr Žák, Ph.D.,

2 Vývoj veřejného osvětlení Impulsy pro změny ve veřejném osvětlení 70. léta 20. st. - energetická krize vysokotlaké sodíkové výbojky; 80. léta 20. st. - světelné znečištění optické systémy, legislativa, praxe; zač. 21. st. - kvalita veřejného osvětlení (bílé světlo) halogenidové výbojky, Cosmopolis, indukční výbojky; zač. 21. st. energetické úspory (globální oteplování) úsporná zařízení a technologie (LED, řídicí systémy);

- světelné znečištění optické systémy, legislativa, praxe; zač. 21. st.

3 Rozdělení světelných zdrojů pro všeobecné osvětlování SVĚTELNÉ ZDROJE PRO VŠEOBECNÉ OSVĚTLENÍ Teplotní zdroje Výbojové zdroje Polovodičové zdroje Žárovky Hal. žárovky Vysokotlaké Nízkotlaké Elektrodové Bezelektrodové Bezelektrodové Elektrodové Rtuťové Sodíkové Halogenidové Sodíkové Zářivky Plasmové Indukční OLED LED

Hal. žárovky Vysokotlaké Nízkotlaké Elektrodové Bezelektrodové Bezelektrodové

4 Vývoj světelných zdrojů pro VO 240 max~280 lm/w Měrný výkon (lm m/w) Nízkotlaké sodíkové výbojky Vysokotlaké sodíkové výbojky Halogenidové výbojky Indukční výbojky LED Plasmové výbojky Rtutové výbojky Rok Rok 2040

sodíkové výbojky Halogenidové výbojky Indukční výbojky LED Plasmové

5 Vývoj vysokotlakých sodíkových výbojek Historický vývoj sodíkových výbojek 1964 první sodíkové výbojky 400 W, ~ 90 lm/w, t = hod 1969 sodíkové výbojky 250W, 400W 1980 doba života hod, měrný výkon lm/w (50 400W) 2. pol. 90. let - měrný výkon 15%

hod 1969 sodíkové výbojky 250W, 400W 1980 doba života 24 000 hod,

6 Typy sodíkových výbojek pro VO ROZDĚLENÍ VYSOKOTLAKÝCH SODÍKOVÝCH VÝBOJEK PRO VO Válcové Elipsoidní P = W = 4 18 klm = lm/w P = W = 3,5 17 klm = lm/w Svítidla s přesným optickým systémem Svítidla pro celkové osvětlení pro osvětlení pozemních komunikací venkovního prostoru (pěší (vozovky, chodníky, cyklostezky) y) zóny, náměstí,,parky)

Svítidla s přesným optickým systémem Svítidla pro celkové osvětlení pro osvětlení

7 Parametry sodíkových výbojek pro VO Vysokotlaké sodíkové výbojky Parametr 50W - 70W 100W - 150W Standard New Rozdíl Standard New Rozdíl Měrný výkon (lm/w) % % Teplota chromatičnosti T cp (K) % % Index podání barev R a (-) % % Světelný tok po h z (-) 80% 85% 6% 85% 90% 6% Úmrtnost B10 t n90% (hod) % % Úmrtnost B50 t n50% (hod) % %

2 000 2 000 0% Index podání barev R a (-) 20 20 0% 20 20 0% Světelný tok po 20 000 h z (-) 80% 85% 6% 85% 90% 6%

8 Vývoj LED Historický vývoj LED 1907 objev elektroluminescence 1962 první světelná ě dioda d červená á(n. Holonyak, GE) 1993 modrá dioda (Nakamura, Nichia) 1995 bílá dioda, 20mA, YAG luminofor (Nichia) 1999 výkonová dioda 350 ma (Lumileds) : COB LED

Holonyak, GE) 1993 modrá dioda (Nakamura, Nichia) 1995 bílá

9 Typy LED ROZDĚLENÍ SVĚTELNÝCH DIOD PODLE VÝKONU Standardní LED Výkonové HP LED Vícečipové COB LED P = W P = 1 5 W P = W = lm = lm =07 0,7 18 klm Lineární a plošné zdroje světla Bodové a lineární zdroje světla Bodové zdroje světla

1 1 W P = 1 5 W P = 5 180 W =10 100 lm = 100 700 lm =07 0,7 18

10 Typy LED ROZDĚLENÍ SVĚTELNÝCH DIOD PODLE VZNIKU BÍLÉHO SVĚTLA Modrá LED + luminofor RGB LED

11 Parametry LED Výkonové HP LED Využití ve svítidlech s přesnými optickými systémy pro osvětlení pozemních komunikací (reflektory, čočky) Barva světla Výrobce Typ Parametry R a ( ) (lm) (lm/w) Cree XLM Nichia NS9W x Chladně bílá Citizen CL L Osram Oslon SSL Philips RblES Rebel Neutrálně bílá Cree XL M Citizen CL Osram Oslon SSL Philips Rebel ES Cree XL M Nichia NS9L Teple bílá Citizen CL Osram Oslon SSL Philips Rebel A *) Pozn. Firma Cree dosáhla v lednu 2013 v laboratorních podmínkách 276 lm/w (350mA, 4401 K)

129 Neutrálně bílá Cree XL M 75 130 134 Citizen CL 80 121 111 Osram Oslon SSL 70 130 121 Philips Rebel ES 65 130 124 Cree XL M 80 110 113 Nichia NS9L 80 124 122 Teple

12 Parametry LED Vícečipové COB LED Využití ve svítidlech pro celkové osvětlení prostoru, pěší zóny, náměstí, komunikace pro pěší. Barva světla Neutrálně bílá Teple bílá Výrobce Typ ~ lm ~ lm ~ lm P (W) (lm/w) P (W) (lm/w) P (W) (lm/w) Citizen CLL 7, , ,6 120 Sharp Zenigata 10, Philips Fortimo LLM, G Osram Soleriq E 7, ,3 110 Citizen CLL 7, , ,3 114 Sharp Zenigata 11, Philips Fortimo LLM, G Osram Soleriq E 9, *) Pozn. Firma Citizen Electronics Co., Ltd má ve výrobním programu COB LED lm, 185W, 5500 K, Ra=65

Zenigata 10,0 100 26 79 42 71 Philips Fortimo LLM, G3 10 110 17 105 30 100 Osram Soleriq E 7,5 130 20 118 29,3 110 Citizen CLL 7,9 120 17,7 119 26,3 114 Sharp

13 Parametry LED Obr. 7 Odhady vývoje měrného výkonu sériově vyráběných diod, 350 ma (zdroj: DOE, 2012)

14 Parametry LED Prakticky dosažitelné hodnoty měrného výkonu LED v závislosti na teplotě chromatičnosti a indexu podání barev (zdroj: DOE 2012) T cn (K) RGB modrá LED + luminofor R a ( ) R a ( )

2012) T cn (K) RGB modrá LED + luminofor R a ( ) R a ( ) 70 85 90 70 85 90

15 Parametry LED Prognóza vývoje ceny LED Obr. 8 Odhady vývoje ceny sériově vyráběných HP LED 350 ma, teple bílá ( K), chladně bílá ( K), zdroj: DOE, 2012

16 Využití LED ve veřejném osvětlení Vhodnost LED pro veřejné osvětlení: Základní charakteristika: dlouhá doba provozu, cca 4000 hod. / rok; změna charakteru využití v průběhu noci. Důležité parametry: účinnost; doba života; možnost regulace.

17 Využití LED ve veřejném osvětlení Současný stav: HST x LED Budoucí vývoj LED: Měrný výkon (lm/w): Měrný výkon (lm/w) ~ 240 Doba života t (hod) : Doba života t (hod) > Regulace : ano* ano

Měrný výkon (lm/w) ~ 240 Doba života t (hod) : 25 000

Výhody LED svítidel Zpoždění vývoje LED svítidel za

provozní náklady větší měrný ě výkon, optika, doba

řady, stárnutí svítidel), Větší bezpečnost a

Větší spolehlivost a záruka dlouhá životnost

18 Výhody LED svítidel Zpoždění vývoje LED svítidel za vývojem LED Hlavní omezení LED svítidel: cena Věští rozšíření cca : měrný výkon (+30%); cena (-50%) Nižší provozní náklady větší měrný ě výkon, optika, doba života, regulace Eliminace předimenzování (výkonové řady, stárnutí svítidel), Větší bezpečnost a kvalita osvětlení spektrum, větší rovnoměrnost Větší spolehlivost a záruka dlouhá životnost komponentů, záruka Omezení rušivého světlo přesné optické systémy (ULOR 0%) Lepší orientace řada barevných tónů

předimenzování (výkonové řady, stárnutí svítidel), Větší bezpečnost a kvalita osvětlení spektrum, větší rovnoměrnost Větší

19 Parametry LED svítidel Prognóza vývoje účinnosti a měrného výkonu LED svítidel (zdroj: DOE 2012) Parametr Cíl Měrný výkon LED (lm/w) Tepelná účinnost 85% 88% 90% 93% Účinnost napájecího zdroje 85% 87% 90% 92% Účinnost svítidla (optická) 85% 89% 92% 92% Výsledná účinnost svítidla 62% 68% 74% 79% Měrný výkon LED svítidla (lm/w)

88% 90% 93% Účinnost napájecího zdroje 85% 87% 90% 92% Účinnost svítidla (optická) 85% 89%

20 Typy LED svítidel ROZDĚLENÍ LED SVÍTIDEL A. optický systém součástí LED B. segmentový systém C. optický systém součástí svítidla Každá LED je osazena optickým prvkem, (čočka, reflektor) Několik LED vytváří křivku svítivosti v rámci modulu Světelný tok LED je usměrněn optickým systémem svítidla

optický systém součástí svítidla Každá LED je osazena optickým prvkem,

21 LED svítidla A. Svítidla - optický systém součástí LED A.1 LED svítidla každá LED A.2 LED svítidla každá LED s optickým prvkem vytváří s optickým prvkem vytváří dílčí požadovanou křivku svítivosti část požadované křivky svítivosti

22 LED svítidla B. Svítidla - optický systém součástí LED

P sv (W) sv (lm) sv (lm/w) L m (cd/m 2 ) U O ( ) U l ( ) TI (%) SR ( ) E m (lx) U O ( ) Norma ČSN EN 13 201 2 2 ME4a, CE4 075 0.75 040 0.

23 Porovnání HST a LED svítidel PARAMETRY: rozteč: 40 m montážní výška: 9 m udržovací činitel: 0,75 Povrch komunikace: C2 Třída osvětlení ME4a (CE4) Šířka komunikace: 7 m Svítidlo 1 LED svítidlo Svítidlo 2 HST svítidlo PARAMETRY SVÍTIDEL PARAMETRY OSVĚTLOVACÍCH SOUSTAV Svítidlo Zdroj P sv (W) sv (lm) sv (lm/w) L m (cd/m 2 ) U O ( ) U l ( ) TI (%) SR ( ) E m (lx) U O ( ) Norma ČSN EN ME4a, CE Svítidlo 1 LED Svítidlo 2 HST

LED svítidla v praxi Současný stav použití LED svítidel v praxi

od 2008; propracovaný postup zavádění svítidel LED do praxe;

objektivní nezávislé hodnocení technických parametrů svítidel;

LM-79); nové technické ukazatele BUG, FTE snazší porovnání

24 LED svítidla v praxi Současný stav použití LED svítidel v praxi geografické rozdíly USA a Kanada pilotní projekty, svítidel LED od 2008; propracovaný postup zavádění svítidel LED do praxe; snadná dostupnost informací o svítidel, tenderech a projektech; objektivní nezávislé hodnocení technických parametrů svítidel; certifikační značky zkušeben; známky kvality (Lighting Facts, LM-79); nové technické ukazatele BUG, FTE snazší porovnání svítidel; dotační tituly pro obnovu VO; informační servery: DOE,

25 LED svítidla v praxi Projekt v Los Angeles Základní údaje: Počet svítidel: Řízení: Realizace: Návratnost: Úspory energie: Úspory nákladů: ks monitoring všech svítidel 5 let 7 let 68 GWh/rok 10 mil. US$/rok Původní osvětlení HST Nové osvětlení LED

26 LED svítidla v praxi Asie masové nasazování svítidel LED ve VO; nedostatečné technické informace; nedostupnost technických informací nekorektní informace o výhodách a parametrech svítidel LED v porovnání s klasickými výbojovými zdroji; nepřesvědčivé doklady o certifikaci svítidel; nízkou kvalitativní úroveň realizovaných soustav;

LED svítidla v praxi Evropa první pilotní projekty v rámci EU (např. LITES); národní pilotní projekty, např. Německo (soutěž se 141 účastníky, 10 měst a obcí vybráno, dotace 2 mil.

27 LED svítidla v praxi Evropa první pilotní projekty v rámci EU (např. LITES); národní pilotní projekty, např. Německo (soutěž se 141 účastníky, 10 měst a obcí vybráno, dotace 2 mil. EUR/město; nedostatečné informace o technologiích a realizovaných projektech; pouze běžná certifikace svítidel (bezpečnost EMC); nabídka evropských výrobců nižší než v USA; 12/2O11 Green Paper Lighting the Future 6/2013 Lighting the Cities

LED svítidla v praxi Česká republika velký rozsah

použití LED svítidel osvětlovací soustava nevykazuje

28 LED svítidla v praxi Česká republika velký rozsah kvalitativní úrovně; nižší kvalita v převaze; nevhodné použití LED svítidel osvětlovací soustava nevykazuje deklarované vlastnosti (životnost, úspory, světelné parametry apod.) negativní zkušenost, nedůvěra k nové technologii; nedostatek informací o technologiích a realizovaných projektech.

29 Pilotní projekt Smíchov, Praha

30 Pilotní projekt Smíchov, Praha (I. etapa) Park Portheimka Ulice Nádražní Ulice Klicperova Park Portheimka Ulice Stroupežnického Ulice Radlická

31 Pilotní projekt Smíchov, Praha

32 Pilotní projekt Karlovo náměstí, Praha (II. etapa) Měrný výkon svítidel (lm/w) ( S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S14 S15 svítidla

Realizace osvětlovacích soustav s LED svítidly

rekonstrukce nebo nová výstavba úseku VO; pilotní

svítidly: spolupráce s autorizovaným projektantem;

na svítidla; záruka na světelně technické parametry;

realizované soustavy nezávislou autorizovanou osobou;

33 Realizace osvětlovacích soustav s LED svítidly Situace výměna stávající svítidel; kompletní rekonstrukce nebo nová výstavba úseku VO; pilotní projekt; Zásady pro realizaci soustav VO s LED svítidly: spolupráce s autorizovaným projektantem; závaznost norem (ČSN EN ); prodloužená záruky na svítidla; záruka na světelně technické parametry; certifikáty autorizovaných zkušeben; měření realizované soustavy nezávislou autorizovanou osobou; dodavatelské firmy realizované projekty (reference); dodavatelské firmy - doba působení na trhu.

34 Děkuji za pozornost

Podobné dokumenty

Ing. Petr Žák, Ph.D. ČVUT FEL, Praha

Ing. Petr Žák, Ph.D. ČVUT FEL, Praha Ing. Petr Žák, Ph.D. Vývoj veřejného osvětlení Impulsy pro změny ve veřejném osvětlení 70. léta 20. st. - energetická krize vysokotlaké sodíkové výbojky; 80. léta 20. st. - světelné znečištění optické