Iluminação pública LED

LNEG Compras Públicas Sustentáveis Iluminação pública LED Lisboa, 25 de Março de 2009

Agenda 1. TIM (Tertiary Lighting Implementing Measure) 2. Tipos de Iluminação Pública 3. Funcionamento de um led 4. Novas abordagens 4.1 Controlo 4.2 Novas soluções para as fontes de luz 5. Conclusões LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 2

TIM A UE está a definir o rumo para produtos energeticamente eficientes Directiva EuP (aprovada a 6 Julho de 2005) Definição dos requisitos de concepção ecológica de produtos que utilizam energia (Eco- Design) Redução do CO 2 em 20% até 2020 Implementação de Medidas para a Iluminação (Aprovadas em18 Março 2009) TIM (Tertiary Lighting Implementing Measure) DIM Ilum. Pública Ilum. Escritórios Ilum. Industrial Ilum. Doméstica Interior Redução de 32 Mio. tons CO 2 por ano LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 3

As alterações na Iluminação Pública com o TIM Produtos que falhem os limites de performance perdem a marca CE Lâmpadas afectadas* Lâmpadas Fluorescentes Halofosfóricas FL (Lâmp. Fluorescentes) 4/2010 Lâmpadas T12 ** HPS (Sódio Alta Pressão) lâmpadas de qualidade standard, E27/E40 4/2012 4/2012 MH (Iodetos Metálicos) lâmpadas de baixa qualidade, E27/E40 4/2012 Revisão da regulamentação pela comissão UE 2014 HPM (Mercúrio de Alta Pressão) 4/2015 HPS qualidade standard substituição de lâmpadas HPM*** 4/2015 MH lâmpadas de baixa/média qualidade, E27/E40 4/2017 Assumindo que o procedimento da ELC é aceite ** Banida pela eficiência mínima *** Têm de cumprir com o nível Super HPS LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 4

As alterações na Iluminação Pública com o TIM Produtos que falhem os limites de performance perdem a marca CE Balastros e luminárias afectadas Balastros para FL: classe energética A1 B2 necessário 4/2010 Balastros para FL: Etiqueta energética, pot. em stand-by max. 1 W Luminárias FL e HID: informação de produto necessário 4/2010 4/2011 Balastros para FL: pot. em stand-by max. 0.5 W 4/2012 Balastros para lâmpadas HID: etiqueta energética necessária 4/2012 Luminárias com FL e HID compatível com ECG classe A1 e A2 4/2012 Revisão da regulamentação pela comissão UE 2014 Balastros: classes A1, A2 necessários 4/2017 * Excepção luminárias com o mínimo de IP4X LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 5

As alterações na Iluminação Pública com o TIM Ilum. Públ. Nº. de lâmpadas instaladas por tecnologia Ilum. Públ. na EU 25 em 2006 47% HPM Mercúrio de Alta Pressão MML Lâmpadas de luz mista 21 5 Mio. 2 5 Mio. HPS Sódio de Alta Pressão 31 Mio. 3% 4% 5% 8% 33% LPS Sódio de Baixa Pressão MH (cerâmico e quartzo) Iodetos Metálicos CFL & FL 3 Mio. 2 Mio. 5 Mio. Fonte: Estudo VITO Σ 65 Mio. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 6

As alterações na Iluminação Pública com o TIM As mudanças irão acontecer em breve, quer a nível das fontes de luz como dos próprios equipamentos É necessário soluções quer ao nível das fontes de luz como também dos equipamentos LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 7

Tipos de iluminação exterior A luz com objectivo Pública De estradas principais até residenciais Túneis Luz adicionando valor Praças Pública Arquitectural LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 8

Tipos de Iluminação Pública Tipo de lâmpada Forma. Elipsoidal fosca Forma. Tubular Clara Módulo reflector LED Distribuição Emissão de luz difusa a partir da superfície da lâmpada Iluminação directa De acordo com EN 13201 Tipos de Luminárias Luminárias técnicas com reflectores antigos Luminária Cogumelo Modernas Luminárias com reflectores radiais facetados Luminárias sem ópticas e apenas com uma protecção do modulo contra o tempo e protecção mecânica, etc LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 9

Tipos de Iluminação Pública A rua é iluminada indirectamente através da superfície de circulação, garantindo o contraste para os condutores Nova iluminação vai de acordo com a EN 13201 Os projectos de iluminação eficientemente energéticos são escolhidos de forma a reduzir a nossa pegada de CO 2 e custos de energia Fontes de luz mais eficientes energeticamente são escolhidas; As ultimas luminárias técnicas são escolhidas, garantindo uma melhor iluminação da superfície Luminárias técnicas são escolhidas como opção das luminárias tipo cogumelo Onde é possível, os níveis de iluminação são reduzidos fora das horas de pico (ex 22:00 às 5:00). As instalações devem ser escolhidas por forma a reduzir os custos de operação. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 10

Funcionamento de um LED O light-emitting diode (LED) é um dispositivo semicondutor emissor de luz. Quando sujeito a uma diferença de potêncial emite luz visível. A luz é monocromática e é produzida pelas interacções energéticas dos electrões. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 11

Funcionamento de um LED Camada janela Camada P Camada activa Camada n - Secção vertical de um LED + Substrat (absorbierend oder transparent) tip. 0,25 mm E Conduction Camada N band Um LED é constituído por várias camadas de material semicondutor A luz é gerada na camada activa quando o díodo está em funcionamento A luz é emitida directamente ou por reflexão Em contraste com as fontes de luz convencionais que emitem luz num dado espectro, os LED emitem cor A cor da luz depende dos materiais utilizados Dois Etipos F de compostos (AllnGaP e InGaN) são utilizados para fabricar LED de alta intensidade em todas as cores Valence Camada band P E F Chip LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 12 1... 4 mm

Funcionamento de um LED InGaN = Indium, Gálio(metal), Nitride Para VERDE, AZUL, BRANCO Secção vertical de um LED + InGaAlP = Indium, Gálio(metal), Aluminio, Fosfito Para VERMELHO, LARANJA, AMARELO Tabela Periódica p n Camada janela Camada P Camada activa Camada n - Substrat (absorbierend oder transparent) tip. 0,25 mm Chip LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 13 1... 4 mm

Funcionamento de um LED LED radial Suporte SMT Chip-on-board LED radial (3mm/5mm) : 0,1W Power TOPLED < 0,3 W LED alto fluxo 1,5...3 W Fonte compacta ~ 10 W Características: - Vários ângulos de radiação - tipo de lentes epoxy utilizadas - Max. current 20-30 ma Características: - Óptima dissipação de calor - Corrente max.~100 ma - Fluxo luminoso: 4 lm Características: - Óptima dissipação de calor - Corrente máx. >400 ma - Fluxo luminoso: 30 lm Características: - Óptima dissipação de calor - Corrente máx. 1A - Fluxo luminoso: >100lm - Lentes secundárias LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 14

Funcionamento de um LED epoxy Epoxy Ligação LED-Chip leadframe Moldura de suporte Cavidade cavity bond Fio de wire ligação chip 0,25 mm Lead frame substrat Circuito 1... 4 mm LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 15 Foil White LED 4

LED Branco Diagrama Cromático 0.9 520 0.8 510 0.7 540 InGaN Método para produzir Luz Branca Multiled 0.6 500 0.5 0.4 0.3 490 E 560 Planc k 580 InGaAlP 600 620 Conversão luminescente Luz Branca Diodo Azul + 400 500 600 700n m 0.2 Fósforo Diodo UV 0.1 0 480 460 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 16 Azul/UV Chip SMT-Topled + + 400 500 600 700n m

LED Branco Chip azul + conversor amarelo = Luz branca Amarelo Azul Conversão volumétrica Partículas de fósforo inseridas no suporte / molde Chiplevel Conversion (CLC) Camada de fósforo no chip Amarelo Azul LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 17

Novas abordagens para a iluminação publica Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 18

Controlo Modo de operação Operação100% Nível de ilum. Arranque 100 0 Por do sol Step Down Nocturno Nível de ilum. Arranque 100 < 70 0 Por do sol ~22:00 ~5:00 t Nascer do sol t Nascer do sol Comentários Infra-estrutura Simples Ajustado para lâmpadas de descarga com elevada eficiência e vida longa Dissuasão de actividades criminosas Ajustado para lâmpadas de descarga com elevada eficiência e vida longa Poupança de energia 15-30% Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 19

Controlo Modo de operação Despoletado por veículo Nível de ilum. 100 < 70 15 0 Por do sol Detecção de veiculo t ~22:00 ~5:00 Nascer do sol Comentários Poupança Energética até 50%. Reduz a poluição luminosa. Restringida a estradas com pouco tráfego nocturno Requer iluminação Led com o seu arranque instantâneo Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 20

Controlo Regulação de fluxo através do 4º cabo Central de operações Controlo via linha telefónica, GSM, rádio Operação 100% Step Down nocturno CCG CCG Com redução Alimentação Relé Sinal analógico Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 21

Controlo Ligação digital Central de operações Comunicação bidireccional via GSM, linha telefónica, Powerline Step down Nocturno Despoletado Veiculo ECG com DALI interface ECG com DALI interface Comunicação bidireccional DALI Controlador luminária DALI Controlador luminária Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 22

Controlo Requisitos Poupança Energética Esquema On/Off Esquema Analogico Esquema Digital Tecnologia de Lâmpada Operação a 100% 0% Todas Step down nocturno 15 30% ok com relógio interno Lâmpadas de descarga HCI, NAV, HQL, e todas as outras Despoletado por veículo Até 50% LED Requisito sim não Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 23

Controlo Poupança energética e reduzida manutenção com utilização da digitalização Menores custos de manutenção ao utilizar informação previa antes da falha da luminária Controlo de stocks melhorado utilizando a informação das falhas de lâmpada Poupança de energia por aumento de potência quando há um nível de iluminação reduzido (aquando da substituição) em sincronização com a depreciação do fluxo luminoso ao longo do tempo de vida da lâmpada Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 24

Novas soluções para a fonte de luz Novas soluções para fontes de luz Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 25

Novas soluções para a fonte de luz 150 Ano de invenção Eficiência [lm/w] 100 50 Fluorescente Tubular Sódio Alta Pressão Mercúrio Alta Pressão Iodetos Metálicos Alta Pressão Fluorescente Compacta Incandescente Halogéneo // 1900 1950 1960 1980 1990 2000 2010 2020 Ano LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 26

A evolução das fontes de luz White LED Eficiência [lm/w] Condições laboratoriais branco frio LED Condições operação branco frio LED Condições operação branco quente LED Condições laboratoriais branco quente LED Condições laboratoriais máximo branco frio LED Baseado em projecções de 2009 da DoE (US Department of Energy) LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 27 Ano

Novas soluções para a fonte de luz A utilização de luz branca terá vantagens em ser aplicada na Iluminação Pública? LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 28

Novas soluções para a fonte de luz Vantagens/Desvantagens Características Cor Branco Quente 3000K Amarelo 2000K IRC > 70 < 70 < 30 Segurança na condução Desencorajamento da criminalidade Atracção de insectos + + MH o LED + + o HPM o LED + o o HPS + Comentário O olho humano apercebe-se da mesma forma com a cor branca ou amarela ao longo do eixo central de visibilidade. Quando observado em direcções descentradas há uma melhor percepção com luz branca. A luz amarela provoca o efeito de túnel Devido ao bom discernimento das cores sob uma luz branca com um bom índice de restituição cromático, os criminosos são mais fáceis de identificar, e permite evitar estas áreas Com: MH Iodetos Metálicos, HM Mercúrio de Alta Pressão e HPS Sódio de Alta Pressão. A maior atracção depende da área a iluminar como também do ângulo de emissão. Elevada estima por produtos + o o Luz branca com boa restituição cromática garante uma correcta percepção das cores. Acrescentando valor a área que está a iluminar. Agradabilidade + + + No escuro e com baixos valores de iluminação na zona as pessoas preferem temperaturas de cor entre os 2000... 3000 K Aplica. Estra. residenciais Vias principais LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 29 Adequado Não adequado

Novas soluções para a fonte de luz Alguns exemplos de aplicação de luz branca Características Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 30

Novas soluções para a fonte de luz Actualização com HCI-TT de HPS (NAV) mantendo luminárias e postes HPS-T (NAV-T) Características Upgrade* Antes: HPS Depois: HCI Aplica. LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 31 HCI-TT * HPS 86 lm/w @ 70 W; ** HCI-TT 70W; 95 lm/w Remark: Lamp replacement only, no changes in ballasts required; luminaires must be able to retain all hot lamp pieces in the most unlikely case of bursting lamps Finlandia, Jyväskylä, rua Harjukatu

Novas soluções para a fonte de luz Actualização para HCI-TT de HPS (NAV) Luminária Antiga HPS 70W L médio = 0,66 cd/m², NAV-E Standard 70W (83 W), 5.600 lm 2012 0.0-0.3 0.3-0.5 0.5-0.75 0.75-1.0 1.0-1.5 >1.5 [cd/m²] Nova Luminária HCI-TT 70W L médio = 0,72 cd/m², HCI-TT 70W (74 W), 7.000 lm Aplica. * Poupança anual por luminaria@ 12,5 Cent/kWh @ 4.000 h/d LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 32 conforme 5,- Poupança*

Novas soluções para a fonte de luz Referências sobre vantagens da utilização da luz branca: Significativa redução da criminalidade quando comparada com a luz amarela* Sensibilidade do olho humano é 30% superior à luz branca** Os Standards de Iluminação permitem uma redução entre 30 a 50% dos níveis de luminosidade com luz branca*** Características Aplica. *Farrington, D.P. and Welch, B.C. (2002) Effects on improved street lighting on crime: a statistic review *Atkins S., Husain S. and Storey, A. (1991) The influence of street lighting on crime and fear of crime, Crime Prevention Unit Paper 28, London **Fotios S.A., Cheal C, Mesopic Lighting for subsidiary streets: investigation of brightness and visual performance, Lighting Research & Technology ***British Standards BS 5489-1:2003 Code of practice for the design of road lighting. Lighting of roads and public amenity areas LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 33

Novas soluções para a fonte de luz OSRAM STREETlight/830 LED com modulo reflector LED são uma excelente opção com fonte de luz para o exterior Irão ao encontro da eficiência das lâmpadas de descarga de alta pressão Tempo de vida muito longo12 Anos / 48 000 h O LED liga instantaneamente. Pode ser regulado sem perdas adicionais e sem alteração da restituição e cor da luz. Atraí poucos insectos. O LED é insensível a temperaturas ambientais baixas LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 34

Novas soluções para a fonte de luz OSRAM STREETlight/830 LED reflector module click O modulo STREETlight tem o conceito de manutenção integrado Fornecemos a base e o modulo reflector aos fabricantes de luminárias A base e o OSRAM OT DALI 65 E estão prontos a aceitar futuros desenvolvimentos no modulo luminoso permitindo assim ter os últimos LED s mais eficientes A mudança do modulo é feita sem recorrer a ferramentas LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 35

Novas soluções para a fonte de luz OSRAM STREETlight Protect - SLP1 O modulo STREETlight Protect facilita a substituição Modulo com protecção IP 66 Funcionamento com fonte OSRAM OT DALI 65 E Manutenção simples e rápida LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 36

Novas soluções para a fonte de luz A passagem de veículos despoleta o incremento da iluminação da via, e permite a poupança até 50% de energia e reduz a poluição Sem veículos na secção O nível de luminosidade serve apenas o tráfego pedestre Carro aproxima-se da secção Alteração do fluxo luminoso Sensor detecta aproximação LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 37

Conclusões Tecnologia HPM Mercúrio Alta Pressão HPS Sódio Alta Pressão Ceramic MH Iodetos metálicos tecnologia cerâmica Referencia HQL NAV-T SUPER HCI-TT/830 Características Reactância Eficiência [lm/w] Período de manutenção Temperatura de Cor IRC Notas CCG 36 (50W) 55 (400W) 2 Anos 4200 K < 50 CCG / ECG 90 (50W) 150 (600W) 3/ 4 Anos 2000 K 25 Regulação até 40% do fluxo máximo CCG / ECG 95 (50W) 105 (250W) 3 Anos 3000 K > 80 Regulável até 50% com ECG LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 38

Conclusões Tecnologia FL Fluorescente Tubular CFL Fluorescente compacta não integrada Referencia LUMILUX T5/830 HO CO DULUX T/E/830 CO Características Balastro Eficiência [lm/w] Manutenção Temperatura de Cor IRC Notas ECG 80 (24W) 85 (80W) 4 anos 3000 K > 80 Pode ser regulável até 30% no exterior ECG 70 (26W) 76 (42W) 3.5 anos 3000 K > 80 Pode ser regulável até 50%no exterior LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 39

Conclusões Tecnologia LED Modulo reflector Características Referencia Fonte de alimentação Eficiência [lm/w] Manutenção. Temperatura de Cor IRC Outras STREETlight /830 ECG 57 12Anos 3000 K 80 Regulável até 0% Arranque instantâneo LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 40

Conclusões Menores custos de manutenção Investimento Necessário Bom projecto de Iluminação Publica Varias soluções avaliadas e ponderadas Agradabilidade e funcionalidade Solução Técnica de acordo com regulamentação LNEG-Compras Públicas Sustentáveis Pág. 41

Muito obrigado pela vossa atenção!