EFICIENCIA ENERGÉTICA Y CONTRATACIÓN PÚBLICA INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO. Francesc Pecanins, SECE

Transcripción

1 EFICIENCIA ENERGÉTICA Y CONTRATACIÓN PÚBLICA INCORPORACIÓN DE LA TÉCNOLOGÍA LED EN ALUMBRADO PÚBLICO Francesc Pecanins, SECE Murcia, 28 de abril del

2 EL LED Un diodo LED, acrónimo inglés de Light Emi'ng Diode (diodo emisor de luz), es un disposi9vo semiconductor que emite luz monocromá9ca cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por todo el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, 2

3 EL LED VENTAJAS Larga vida útil ( h) Depreciación luminosa (30% a h) Independiente de los ciclos de encendido Alta Emisión luminosa (60-80 lm/w) DESVENTAJAS Evacuación de calor Gama de Potencias Necesidad de equipo auxiliar Sensible a la temperatura Precio 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

4 EVOLUCIÓN 4

5 POSIBLES CONFIGURACIONES. 5

6 LUZ BLANCA DE CALIDAD 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. 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. 6

7 LUZ BLANCA DE CALIDAD IRC Mejor IRC LED 75/95 VSAP 25 Sin emisiones UV ni IR 7

8 LUZ BLANCA DE CALIDAD 8

11 LUZ BLANCA DE CALIDAD UNI

12 LUZ BLANCA DE CALIDAD Temperatura de color 12

13 LUZ BLANCA DE CALIDAD Temperatura de color 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 13

14 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, 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. 14

15 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, 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. 15

16 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, El flujo y el calor en los LED Un aumento continuo de la temperatura de funcionamiento provocará dos efectos. Primero: Una depreciación del flujo emitido. 16

17 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, El flujo y el calor en los LED Segundo: Una depreciación permanente del flujo emitido. 17

18 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, El flujo y el calor en los LED Ensayos térmicos 18

19 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, El flujo y el calor en los LED 19

20 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, 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. 20

21 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, Influencia de la corriente de alimentación Curvas de vida de un LED en función de la temperatura de la unión y la corriente de circulación. 21

22 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, Influencia de la corriente de alimentación 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) 22

23 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, Influencia de la corriente de alimentación Se han realizado dis9ntas simulaciones en función del número de LEDs y la fuente de alimentación u9lizada: * [1] La opción más eficiente es 66 LEDs alimentados a 350mA El flujo lumínico obtenido es de lm a temperatura ambiente de 25ºC. La eficiencia del LED es de 80 lm/w 23

24 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO: VIDA, EFICACIA, Influencia de la corriente de alimentación ma Temperatura ambiente 25º C 15º C L80 (80%lm) L70 (70%lm) L80 (80%lm) L70 (70%lm) > h. > h. > h. > h. > h. > h. > h. > h. 24

25 EL CONTROL DE LA LUZ 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 Lens LED Narrow lens Múltiples ópticas focalizadas Diferentes ópticas para cada LED Patrón lumínico según las ópticas y la forma de la PCB Mayor coste medium lens wide lens 25

26 EL CONTROL DE LA LUZ Óptica única en plano (1) Descripción de los productos LED 26

27 EL CONTROL DE LA LUZ Óptica única en plano (2) 27

28 EL CONTROL DE LA LUZ Óptica única en plano (3) 28

29 EL CONTROL DE LA LUZ Múltiples ópticas focalizadas 29

30 EL CONTROL DE LA LUZ En cualquier caso... - CERO Contaminación lumínica - EXCELENTE utilancia 30

31 LOS DRIVERS 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 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 31

32 LOS DRIVERS (2ª parte) Nuevos escenarios en el control... Encendido instantáneo(<10ms) Totalmente graduable DALI 0-10V SLaM 0-10V Driver LED L N Caja fusibles AC/DC Supply 24Vdc 32

33 MANTENIMIENTO Experiencia Semáforos Monumental Fiabilidad de los datos de vida Garantías Depreciación REAL factor de mantenimiento Drivers Previsión mantenimiento Recambios 33

34 EFICACIA -- EFICIENCIA 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. 34

35 EFICACIA -- EFICIENCIA Rendimiento en diferentes sistemas de iluminación LED Incandescente Halógeno CFLs Fluorescente Halogenuros metálicos Vapor de sodio Eficiencia típica (lm/w) 80* 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 Tiemo de vida útil (h) 50, ,000 15,000 10,000 16,000 * Usando un led a 350mA x 3,3V. Rendimiento típico 80lm 35

36 OTROS ASPECTOS A CONDIDERAR 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? 36

37 RECOMENDACIONES ANFALUM 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. 37

38 RECOMENDACIONES ANFALUM 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. 38

39 POSIBILIDADES. INNOVACIÓN 39

42 POSIBILIDADES. INNOVACIÓN Los OLEDs 42

43 LA TELEGESTIÓN Y LA INTEGRACIÓN DE TECNOLOGÍAS Infraestructuras Servicios Mobiliario Urbano Publicidad Comunicaciones Sensores Servicios a los Microgeneración ciudadanos Almacenamiento Internet Cuadro Centro Control Operador Comunicaciones Segmento 20 puntos de luz Aerogenerador Energía Recarga TelegesDón GesDón GesDón Parada Bus Coche Eléctrico contenedores Estacionamiento Bicing Riego 43

44 LA TELEGESTIÓN Y LA INTEGRACIÓN DE TECNOLOGÍAS SLaM DALI /0-10V Driver LED L N Caja fusibles AC/DC Supply 24Vdc 44

45 LA TELEGESTIÓN Y LA INTEGRACIÓN DE TECNOLOGÍAS UN TODO EN UNO Contenedor de Servicios Indicadores contaminación: Acús9ca Atmosférica Lumínica Detectores de Presencia Acceso a Internet Zonal (Wifi) Tele vigilancia (Video cámara) Alimentación Coches Eléctricos Publicidad (Ingresos Ayto) Repe9dor para actuar con otros elementos urbanos (Zigbee) 45

46 LA TELEGESTIÓN Y LA INTEGRACIÓN DE TECNOLOGÍAS (2ª parte) HOY ALUMBRADO PASIVO MAÑANA ALUMBRADO FLEXIBLE DINÁMICO ADAPTATIVO PROACTIVO INFORMATIVO NUEVAS OPORTUNIDADES & CONCEPTOS URBÓTICA CIUDADES INTELIGENTES INTEGRACIÓN SERVICIOS Urbótica el conjunto de sistemas automatizados de una población que aporta a sus habitantes diversos servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación. 46

47 Gracias por vuestra atención Francesc Pecanins Roure, responsable I+D 47