Leefmilieu Brussel

Opleiding Duurzaam Gebouw:

Verlichting: ontwerp en regeling

VERLICHTING IN DE TERTIAIRE SECTOR:

De technologie van kunstlicht en focus op led

Didier DARIMONT

ICEDD

2

Doelstellingen van de presentatie

Technologie van de verlichting

● Bewustmaking voor energie

● Overzicht van de technologische vorderingen

● Verduidelijking van de led-technologie

3

Plan van de uiteenzetting

Technologie van de verlichting

1. Energie-uitdagingen

2. Lampen en leds

3. Led-accessoires en -drivers

4. Armaturen en leds

Woningen

Verlichting is goed voor 10 tot 20% van het gemiddelde elektriciteitsverbruik

van de gezinnen

Doeltreffende installatie het verbruik kan 2 tot 3 keer lager liggen

4

1. Energie-uitdagingen

Bron: pmp

Tertiaire sector (kantoren, scholen, …)

Hoger verbruik dan warmte en

koude samen

5

1. Energie-uitdagingen

Primaire energie PEV

Hulpuitrustingen

Verlichting

Koeling

Verwarming

Passiefgebouw

Reglementair gebouw

Oud gebouw

Verwarming

Koeling

Verlichting

Ventilatie

Hulpuitrustingen

Verwarming

Koeling

Verlichting

Ventilatie

Hulpuitrustingen

Verwarming

Koeling

Verlichting

Ventilatie

Hulpuitrustingen

1. Energie-uitdagingen

Ondergrondse parking

Het verbruik van de parking ligt heel hoog 20.720 kWh/jaar

Per wagen komt dit overeen met 1.150 kWh/jaar

45% van het elektriciteitsverbruik van een zuinig gezin!!!

6

Audit van een

parking met 18

autostaanplaatsen

1. Energie-uitdagingen Ondergrondse parking

Meting Elektriciteits-

verbruik

Jaarlijkse

besparing

Begin-nvestering ETT

Bestaande toestand 20.720 kWh

Relamping

Halogeen 20 W en 50 W door LED 4 W 15.560 kWh € 670 € 1.100 1,7 jaar

Relighting

Ontladingslampen door fluorescentielampen 7.720 kWh € 1.740 € 4.100 2,4 jaar

Relighting + aanwezigheid 2760 kWh € 2.440 € 6.100 2,5 jaar

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

€

années

Tableau d'amortissement

Sitex

Relamping

Relighting

Relighting + présence

Jaarlijkse besparing gelijk aan

de productie van 180 m²

fotovoltaïsche zonnepanelen

7

Afschrijvingstabel

aanwezigheid

jaren

Energieklasse

8

1. Energie-uitdagingen: energieklassen

Energie-efficiëntie

Verbruikte elektriciteit [W]

Lic

hstr

oo

m [

Lu

men

]

9

Type Vermogen 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Gloeilamp

Helder

15 W Klasse E* Klasse E* Klasse E* Klasse C*

Tweede

niveau

van

functio-

naliteits-

eisen

Heronderzoek

Klasse B

25 W Klasse E* Klasse E* Klasse E* Klasse C* Klasse B

40 W Klasse E* Klasse E* Klasse E* Klasse C* Klasse B

60 W Klasse E* Klasse E* Klasse C* Klasse C* Klasse B

75 W Klasse E* Klasse C* Klasse C* Klasse C* Klasse B

100 W Klasse C* Klasse C* Klasse C* Klasse C* Klasse B

Mat

Klasse A Klasse A Klasse A Klasse A Klasse A

Beschikbaarheid * Klasse E voor fittingen 514, 515, 519

(linolite)

Onbeschikbaarheid

1. Energie-uitdagingen: energieklassen

10

1. Energie-uitdagingen: energieklassen

Klassieke gloeilamp

(transparant of opaline)

Schroeffitting

E27 of E14

Halogeenlamp:

Halogeenlamp met

infraroadcoating:

Fluocompactlamp met

bolvormig omhulsel:

Fluocompactlamp:

Type van lamp Type van fitting Vervanglamp Efficiëntie

C,D (winst van 30%)

B (winst van 50%)

A, B (winst van 75%)

A (winst van +75%)

11

Type Vermogen 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Halogeen

Helder

12 V

5 W Klasse E Klasse E Klasse E Klasse C

Tweede

niveau van

functio-

naliteits-

eisen

Heronderzoek

Klasse B

10 W Klasse E Klasse E Klasse E Klasse C Klasse B

25 W Klasse E Klasse E Klasse E Klasse C Klasse B

40 W Klasse E Klasse E Klasse C Klasse C Klasse B

60 W Klasse E Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B

75 W Klasse C Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B

100 W Klasse C Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B

Helder

230 V

25 W Klasse E Klasse E Klasse E Klasse C Klasse B**

40 W Klasse E Klasse E Klasse C Klasse C Klasse B**

60 W Klasse E Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B**

75 W Klasse C Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B**

100 W Klasse C Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B**

200 W Klasse C Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B**

300 W Klasse C Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B**

500 W Klasse C Klasse C Klasse C Klasse C Klasse B**

Mat Klasse A Klasse A Klasse A Klasse A Klasse A

Beschikbaarheid

** Klasse voor fittingen G9 en R7

Beperkte

beschikbaarheid

Onbeschikbaarheid

Uittreksel E+

1. Energie-uitdagingen: energieklassen

12

1. Energie-uitdagingen: energieklassen

Halogeenspot

12V

Capsulelamp 12V

2.000 u

Halogeencapsulelamp

12V met

infraroadcoating

Halogeenspot 12V met

infraroadcoating

C (winst van 30%)

B (winst van 30%)

Fitting

Fitting

Energie-efficiëntie

Verbruikte elektriciteit [W]

Lic

hstr

oo

m [

Lu

men

]

13

1. Energie-uitdagingen: energieklassen

Energie-efficiëntie

Verbruikte elektriciteit [W]

Lic

hstr

oo

m [

Lu

men

]

Buishalogeenlamp

Buislamp met

infraroodcoating:

Fluocompactlamp R7s:

E (winst van 30%)

A (winst van + 70%)

Lichte daling van

de lichtstroom

Daling van de

lichtstroom, niet-

dimbaar, groot

formaat

Halogeen IRC 30W

21 lm/W Klasse B

Fluocompact met omhulsel 15 W

47 lm/W Klasse B

14

1. Energie-uitdagingen: energieklassen

Klasse A

Ingebouwd voorschakelapparaat

Lichtstroomlimiet

Extern voorschakelapparaat

Vermogen [W]

Lic

hte

ffië

nti

e [

lm/W

]

Klasse B

Klasse C

Klasse G

Klasse D

Klasse E Klasse F

15

Plan van de uiteenzetting

Technologie van de verlichting

1. Energie-uitdagingen

2. Lampen en leds

3. Led-accessoires en -drivers

4. Armaturen en leds

Gloeilampen en halogeenlampen

IRC 100

Lage lichtefficiëntie: 5 – 30 lm/W

Korte levensduur: < 4.000 uur

Kleurtemperatuur: 2.700 K gloeilamp en 3.000 K halogeenlamp

Fluorescentielampen

IRC 80-95

Goede lichtefficiëntie: 60 - 105 lm/W

Lange levensduur: > 10.000 uur

Kleurtemperatuur: 2.700 tot 6.500 K

Fluocompactlampen

IRC 80-90

Goede lichtefficiëntie: 35- 80 lm/W

Lange levensduur: > 6.000 uur

Kleurtemperatuur: 2.700 tot 4.000 K

Zeer lange opwarmtijd voor de

geïntegreerde ballasten

2. De lampen: gloei- en halogeenlamp

16 Geïntegreerde ballast Externe ballastt

Halogenide of metaaljodide

IRC 80-85

Lage lichtefficiëntie : 70 - 100 lm/W

Lange levensduur: > 10.000 uur

Kleurtemperatuur : 3.000 K tot 4.600 K

Lagedruknatriumdamp

IRC -

Zeer goede lichtefficiëntie : 130 - 178 lm/W

Lange levensduur: > 10.000 uur

Kleurtemperatuur : 1.800 K

2. De lampen: ontladingslampen

17

IRC 50-80

Lichtefficiëntie in constante evolutie (20 – 80 lm/W)

Zeer lange levensduur (< 25.000 uur)

Kleurtemperatuur 2.700 tot 6.500 K

Bron: Laborelec

2. De lampen: leds

18

Kort theoretisch overzicht!

2. De lampen: leds

• Afhankelijk van de polariteit toegepast op de led, is er al dan niet emissie van fotonen.

• Afhankelijk van de onzuiverheden van de halfgeleiders van de led is de uitgestraalde

kleur anders, maar monochromatisch.

19 BronE+

Kort theoretisch overzicht! Hoe maak je wit licht?

2. De lampen: leds

• Door de combinatie van meerdere leds op een houder

• Door een blauwe led te bedekken met een +/- dichte fosforcoating kenmerkend

geel uitzicht

20

Bron E+

Blauw + Geel fosfor

Blauwe

piek

Geel fosfor

Blauwe

piek

Rode

piek Groene

piek

Kort theoretisch overzicht! Binning voor een cluster leds met identieke kenmerken

2. De lampen: leds

• Sortering volgens kleur

• Sortering volgens lichtstroom

• Sortering volgens directe spanning

21

CCT

Ellips van

MacAdam

Curve van het zwarte lichaam

Stelling: leds zijn koud … van temperatuur!

Hoe krachtiger de led, hoe meer ze verwarmt!

2. De lampen: leds

Er is een radiator nodig om

de lamp af te koelen!

22

Zichtbaar

licht

Warmte

Geleiding

Convectie

Infrarood

Warmte

Zichtbaar

licht

Stelling: een ledlamp heeft een levensduur van meer dan 50.000 uur

2. De lampen: leds

23

Exploitatieduur (u)

Re

latie

ve

lic

hts

tro

om

Stelling: een ledlamp heeft een levensduur van meer dan 50.000 uur

De lampen: leds

24

Bron: ETAP

Toepassingen: warmteafvoer noodzakelijk

De lampen: leds

25 Radiator: efficiëntie indien kop onderaan?

• Het design van de lamp kan speciaal lijken

• Beperking wat de plaats van de lamp in de armatuur betreft

Bron: Philips

Toepassingen

Armatuur met ledbuis

80 lm /W

Levensduur (> 25.000 uur)

Rendement van de armatuur 100%

Hogere onderhoudsfactuur (geen

reflector die vuil wordt)

Technologisch imago

Dimbaar

2. De lampen: leds

26

Opgelet bij relighting: vervanging van

een fluorescentiebuis door een ledbuis

kan het rendement en de fotometrie van

de armatuur wijzigen Philips Lighting

Spot

Downlight

Noodverlichting

Buitenverlichting

Vervanging van

fluocompactlampen

Toepassingen

2. De lampen: leds

27

Aantal branduren 2.500 uren

Kosten van vervanging van een lamp € 3

Elektriciteitstarief € 0,15/kWh

Rendabiliteit van de leds: vervanging van halogeenlampen door ledlampen

2. De lampen: leds

28

Afschrijving

Halogeen

29

Plan van de uiteenzetting

Technologie van de verlichting

1. Energie-uitdagingen

2. Lampen en leds

3. Led-accessoires en -drivers

4. Armaturen en leds

3. De hulpuitrustingen: tl

Ballast

Elektronisch <> Ferromagnetisch

Minder verliezen ter hoogte van de ballast (daling met 20%)

Langere levensduur van ballast en lamp

Geen geflikker, geen stroboscoopeffect

Dimbaar

30

Bron: E+

3. De hulpuitrustingen: tl Classificatie van de ballast (bron CELMA)

EEI INDEX Description Total System Power

B2 magnetic ballasts with low losses <= 43 W

B1 magnetic ballasts with very low losses <= 41 W

A3 electronic ballasts <= 38 W

A2 electronic ballasts with reduced losses <= 36 W

A1 dimmable electronic ballasts 38/19 W (at 100% - 25%)

-20%

Mag niet worden verkocht

T8

31

T8

T5

3. De hulpuitrustingen: tl Classificatie van de ballast (bron CELMA)

32

3. De hulpuitrustingen: led-drivers Kwaliteitscriterium

• Levensduur = levensduur van de led

• Rendement van de AC/DC-omvormer > 85%

• Cos φ het dichtst bij 1

• Opgelet met harmonische stromen

Wijze van aansturing

• Spanning grote stroomschommelingen in de

aansluiting = gevaar

• Stroom lichtstroom evenredig met de stroom

• Stroom makkelijke chromatische regeling

33

Bron: E+

3. De hulpuitrustingen: led-drivers PWM-aansturing (Pulse Width Modulation)

• Led weinig gevoelig voor deze manier van

aansturen

• Dimming is mogelijk

• De prestatie van de driver wordt beïnvloed door

dimming

Driver al dan niet ingebouwd in de lamp

• Opgelet met de warmteafvoer

34

Bron: E+

Bron: Philips

35

Plan van de uiteenzetting

Technologie van de verlichting

1. Energie-uitdagingen

2. Lampen en leds

3. Led-accessoires en -drivers

4. Armaturen en leds

4. De armatuur

Rendement van de armatuur:

η = F / PHIS

• F = lichtstroom afgegeven door de armatuur

• PHIS = lichtstroom afgegeven door alle lampen van de armatuur

Code lichtstroom N1 – N2 – N3 – N4 – N5

36 Bron: WTCB

Classificatie van de armaturen door

4. De armatuur Code lichtstroom

Lichtstroom FC1 FC2 FC3 FC4 F

Kegelhoek α 41, 4 ° 60 ° 75,5 ° 90 ° 180 °

Rendement van de armatuur

.N5 = F / PHIS

• F = lichtstroom afgegeven door de

armatuur

• PHIS = lichtstroom afgegeven door

alle lampen van de armatuur

37 Bron: WTCB

Direct onderdeel van de lichtstroom

N4 = FC4 / F • FC4 = lichtstroom afgegeven door de armatuur in

een hoek van 90°

• F = lichtstroom afgegeven door de armatuur

Code lichtstroom

Lichtstroom FC1 FC2 FC3 FC4 F

Kegelhoek α 41, 4 ° 60 ° 75,5 ° 90 ° 180 °

38 Bron: WTCB

4. De armatuur

Code lichtstroom

Lichtstroom FC1 FC2 FC3 FC4 F

Kegelhoek α 41, 4 ° 60 ° 75,5 ° 90 ° 180 °

Direct onderdeel van de lichtstroom

N2 = FC2 / FC4

• FC2 = lichtstroom afgegeven door de armatuur in

een hoek van 60°

• FC4 = lichtstroom afgegeven door de armatuur in

een hoek van 90°

39 Bron: WTCB

4. De armatuur

Code lichtstroom

40 Bron: WTCB

4. De armatuur

Rendement van de armatuur?

Glad polycarbonaat-

oppervlak Oppervlak met

microstructuur in plexiglas Oppervlak met microstructuur

in plexiglas – uitsprong 10 mm Parabolische optieken

η = 54 % η = 60 % η = 73 % η = 85%

+35 %

+57 %

41

4. De armatuur

Curve van de lichtsterktes Curve van de lichtsterktes Curve van de lichtsterktes Curve van de lichtsterktes

4. De armatuur – lichtverdeling?

42 Afbeeldingen gemaakt met behulp van de Dialux-software

Direct - 14% Direct - 38% Direct - 66% Direct - 100%

43

4. De armatuur – lichtverdeling?

4. De ledarmatuur Led <> ledlamp <> ledarmatuur

• Ledchip

• Ledlamp (selectie door binning)

• Ledmodule (selectie door binning)

• Ledarmatuur (selectie door binning)

Criterium van een goede armatuur

• Zelfde ledeigenschappen

• Aantrekkelijk ontwerp

• Efficiënte warmteafvoer

• Lange levensduur

44

4. De lampen: leds Toepassing: het is de combinatie van de led en de armatuur die efficiënt is

45

4. De ledarmatuur Kenmerken van de ledlampen en de ledarmaturen

• Levensduur kan verschillen naargelang van de omgeving

46

Ledlamp en ledarmatuur (binnen)

Ledarmatuur (buiten) Ledlamp en ledarmatuur (binnen)

Ledarmatuur (buiten)

Lev

en

sd

uu

r (x

1.0

00 u

ur)

Eff

icië

nti

e (

lm/W

)

Jaar Jaar

4. De ledarmatuur Kenmerken van de ledlampen

en de ledarmaturen

• Veelbelovende efficiëntie

(lm/W)

47

Bron: E+

4. De ledarmatuur Kenmerken van de ledlampen en ledarmaturen

• Optisch aspect: de leds zijn zeer klein combinatie met lens, diffusor en

reflector om de klassieke armatuurgamma’s te kunnen bestrijken

(intensief, extensief, …)

• Risico van verblinding (aanvaardbaar: tussen 1 en 3.000 Cd/m² gezien

vanuit een hoek > 65°)

48

Type van lamp Luminantie (Cd/m²)

Lineaire fluo – T8 14.000

Lineaire fluo – T5 15.000 – 33.000

Compact fluo 50.000

Naakte led 100.000.000

Zon 1.000.000.000

4. De ledarmatuur Kenmerken van de ledlampen en ledarmaturen

Led

• Vermindering van de luminantie door een lens

• Zachte lichtspreiding

49

50

Te onthouden uit de uiteenzetting ● Het verbruik voor verlichting kan een zware post betekenen voor

performante gebouwen belang van een goed ontwerp en een goede

keuze van de verlichtingssystemen (5-6 W/m²)

● De evolutie naar led is niet te stoppen

► Op dit moment 80 lm/W

► Levensduur 25.000 uur

► Hoog aantal aanschakelingen

► Weinig koudegevoelig

● Opgelet: door de komst van de led blijft de armatuur een

verlichtingssysteem, en niet louter een elektronisch systeem

● Bij relighting moet er rekening mee worden gehouden dat de lichtstroom

en de fotometrie anders zijn bij ledlampen dan bij tl-lampen

51

Interessante tools, websites, enz.:

● Adviesgids voor het energiebewust en duurzaam ontwerp van

collectieve huisvesting – voor de opdrachtgever, Leefmilieu Brussel,

2006

http://www.leefmilieubrussel.be

● Een analysestudie van de levenscyclus van verschillende lampen:

Verlichting vergeleken, CE Delft, mei 2006 – www.ce.nl)

● De website Energie+ of een hulpmiddel voor beslissingen m.b.t. energie:

http://sites.uclouvain.be/energie-plus

● Publicatie van het WTCB :

http://www.WTCB.be/homepage/index.cfm?cat=information

● Websites van fabrikanten met informatie over de prestaties van lampen,

hulpuitrustingen, armaturen, …

52

Referenties Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen:

● Gids Duurzame Gebouwen:

http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be

Info fiche energie ENE01- Optimaal gebruik van kunstlicht

53

Contact

Didier DARIMONT

Functie(s): Projectverantwoordelijke

ICEDD - Boulevard Frère ORBAN, 4 - 5000 NAMUR

: 081 250 480

E-mail: didier.darimont@icedd.be