Verlichting met leds: Kwaliteitseisen en normalisatie

Transcriptie

1 Verlichting met leds: Kwaliteitseisen en normalisatie EasyFairs ECL 22 september 2011 Bertrand Deroisy, ir Laboratorium Licht en Gebouw Afdeling Energie en Gebouw WTCB Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf 22/09/2011

2 Verlichting met leds: Kwaliteitseisen en normalisatie INHOUD: Leds voor verlichting Steekproef led-producten Typische problematieken Definities en begrippen Hoe ver staat de normalisatie? Kwaliteitseisen Leds in woningen 2

3 Leds voor verlichting - Trends Globaal volume verkochte lampen verminderd Aandeel led lampen is nog beperkt Total average LED penetration in lighting was 1.4% in 2010 (DisplaySearch) Bron: Le Figaro 3

4 Leds voor verlichting - Trends Doorbraak voor functionele verlichting? Forecast to reach 9.3% in 2014 High penetration in spot lights and street lights Bron: DisplaySearch Quarterly LED Supply/Demand Market Forecast Report 4

5 Leds voor verlichting - Trends Grote verscheidenheid van produkten Nieuwe marktspelers (expertise?) Kwaliteit van produkten sterk variërend Bron: Frog design Bron: Pieke Bergmans 5

6 Steekproef led-produkten Vervangingslampen Gloeilamp 40W: 8 W 420 lm 8 W 420 lm 6 W 400 lm 40 W 420 lm 8 W 345 lm 9 W 470 lm 6

7 Steekproef led-produkten Vervangingslampen Gloeilamp 40W: Lumenbehoud? Welke Kleurweergave? Lichtverdeling? Levensduur?...? 40 W 420 lm 7

8 Steekproef led-produkten Vervangingslampen Gloeilamp 60W: 60 W 710 lm 12 W 810 lm 12 W 806 lm 8

9 Steekproef led-produkten Vervangingslampen Gloeilamp 75W: 12 W 806 lm 75 W 940 lm US produkt 9

10 Typische problematieken Productgegevens zijn onjuist of overdreven Productmarkering en labelling onvolledig Onvoldoende lichtstroom Slechte kleurweergave Vroegtijdige stuk Opwarmen van de lichtbron Stralingsprofiel niet aangepast 10

11 Typische problematieken - Productgegevens Produktinformatie led-lamp: 11

12 Typische problematieken - Productgegevens Produktinformatie led-spot 2:??? 12

13 Typische problematieken - Markering Voorbeeld : Produktmarkering Ledspot 3 X 1 W LED = 45 W GLS Stel gemiddeld rendement Gloeilamp : 12 lm/w Led : 100 lm/w? 45 W x 12 lm/w = 540 lm 3 W x 100 lm/w = 300 lm Markering: 540 lm = 300 lm? Risiko verwerpen van led-produkten door slechte eerste ervaring (cfr. CFL experience ) 13

14 Typische problematieken - Lichtstroom Mills, E "Assessing the Performance of 5mm White LED Light Sources for Developing Country Applications. Lumina Project Research Note #1 : Studie van 26 loten van 10 chips met dezelfde nominale eigenschappen Verschillende oorsprong 14

15 Typische problematieken - Lichtstroom Mills, E "Assessing the Performance of 5mm White LED Light Sources for Developing Country Applications. Lumina Project Research Note #1 : Resultaten: bij stroom 20mA Mean 2.9lm; 3.20V; 0.064W 45 lm/w Min 0.2lm; 2.92V; 0.059W 2 lm/w Max 4.3lm; 4.02V; 0.081W 67lm/W Enorme kwalieteitsvariaties in éénzelfde produktie! Dus sorteren ( Binning Process ) 15

16 Typische problematieken - Kleurweergave Colour binning: Standaard model 400 lm 400 lm Max 145 cd/klm Max 90 cd/klm Bron: presentation by Y. Ohno, CIE,

17 Typische problematieken - Kleurweergave Colour binning: Verfijnd model Voor toepassingen waar kleurweergave cruciaal is Invloed op kostprijs Afhankelijk van fabricant Behoud kleurweergave ( Colour consistency ) Bron: Osram 17

18 Typische problematieken - Levensduur Invloed van temperatuur Max 145 cd/klm Max 90 cd/klm Bron: Laborelec 18

19 Typische problematieken - Levensduur Invloed van stroom 400 lm Max 145 cd/klm Max 90 cd/klm Bron: Lumileds 19

20 Typische problematieken - Temperatuur Invloed van temperatuur op lichtstroom Produktgegevens : Lichtstroom bij 25 C na 30ms Bron: Laborelec Voor binnentoepassingen werken leds meestal bij hogere temperaturen dan 25 C! Gereduceerde lichtstroom 20

21 Typische problematieken - Stralingsprofiel Invloed vorm van de lamp Klassiek ( peertje ) Bolvormig ( Globe ) 400 lm 400 lm Max 145 cd/klm Max 90 cd/klm 21

22 Normalisatie - Algemeen Streeft naar objectieve evaluatie van prestaties en kenmerken door vastleggen van een eenduidige terminologie, rekenmethodes en meetprocedures. Aanbevelingen op basis van goede praktijk/actuele kennis Conventioneel ( consensus ) Door neutrale organisaties Verplicht indien verwijzingen in regelgeving 22

23 Normalisatie Waarom? Beschermen van eindgebruikers Selecteren en voorschrijven producten door ontwerpers Opleggen van minimale wettelijke eisen Handhaven vrije markt voor goederen Bevorderen van kwaliteitsvolle producten Ontwikkeling naar een energiezuinige samenleving 23

24 Normalisatie Wat? Licht en waarneming van licht Begrippen en terminologie ivm fotometrie Fysische en fysiologische wetten die waarneming van licht bepalen Basisgrootheden en hun meting Producten : Lampen, armaturen en voorschakelapparatuur Prestaties en meetprocedures Veiligheid Maatvoering en toleranties voor uitwisselbaarheid Toepassing Verlichting voor visueel comfort (ifv taken) Efficiënte verlichting voor energiebesparingen 24

25 Normalisatie Wie? Wereld Europees Nationaal Werkgebied Toepassingen Produkt (Fotometrie) ISO CEN NBN Operator IBE-BIV Produkt (Elektrische aspecten en veiligheid) CEI CENELEC NBN Operator CEB-BEC Toepassingen Produkt (Fotometrie) Theoretische aspecten Licht CIE - IBE-BIV 25

26 Normalisatie Terminologie Definities Led chip Led lamp Led module Led armatuur Lichtbron te integreren Vervangingslamp Standaard lampvoet Inclusief VSA Direct geschakeld op netspanning of laagspanning Verzameling van ledchips In te bouwen of onafhankelijk Met of zonder VSA Thermische componenten Volledig systeem Niet demonteerbaar Bevat ledlamp of ledmodule, eventueel uitwisselbaar Direct geschakeld op netspanning IEC TS :Terms and definitions for LEDs and LED modules 26

27 Normalisatie Normen veiligheid Led chip Led lamp Led module Led armatuur IEC (Ed ) IEC (Ed ) IEC (Ed ) IEC * (2012?) * Non ballasted led lamps + IEC Photobiological safety 27

28 Normalisatie Normen prestaties Led chip Led lamp Led module Led armatuur IEC (Ed ) - - IEC * (2012?) IEC PAS (2011?) IEC PAS 6xxx (2011?) * Non ballasted led lamps 28

29 Normalisatie Lijst IEC o IEC , Ed.1,2006: Lamp controlgear - Part 2-13: Particular requirements for d.c. or a.c. supplied electronic controlgear for LED modules o IEC , Ed,1,2009: Digital addressable lighting interface Part 207: Particular requirements for control gear LED modules o o o o o o o o o o o o IEC 62560, Ed. 1,2011: Self-ballasted LED-lamps for general lighting services by voltage > 50 V - Safety specifications IEC and 2; Non self-ballasted LED-lamps IN PROGRESS IEC 62031, Ed.1,2008 : LED modules for general lighting Safety requirements IEC , Ed.7,2008 : Luminaires - Part 1: General requirements and tests IEC :2005, Electromagnetic compatibility (EMC) Part 3-2: Limits Limits for harmonic current emissions IEC 61547, Equipment for general lighting purposes EMC immunity requirements CISPR 15:2005, Limits and methods of measurement of radio disturbance characteristics of electrical lighting and similar equipment IEC Photobiological safety; Guide IEC 62384, Ed.1,2006: Lamp controlgear - Part 2-13: Particular requirements for d.c. or a.c. supplied electronic controlgear for LED modules IEC 62612, Ed. 1,2009: Self-ballasted LED-lamps for general lighting services by voltage > 50 V Performance requirements CURRENTLY IN REVISION IEC PAS 62717, LED modules for general lighting Performance requirements IN PROGRESS 2011(?): IEC PAS 6xxx, LED Luminaires Performance requirements and tests IN PROGRESS 29

30 Normalisatie IEC/PAS 62717: Led modules Fotometrische gegevens: (VOORLOPIG) Criterium Lichtstroom (lm) bij t p * Vermogen (W) Lichtrendement (lm/w) Maximale lichtsterkte (cd) Stralingshoek ( ) Kleurtemperatuur (K) Kleurweergave-index Ra Lumenbehoudsfactor bij t p * Prestatieeis > 90% nominale waarde < 110% nominaal vermogen > 90% nominaal rendement > 75% nominale waarde +/- 25% nominale waarde Tolerantieklassen (T/100) Ra nom - 3 en Ra nom 5 na 6000h Volgens 3 klassen (>90%, >80% of >70%) na 6000h Kleurcoordinaten 3 Tolerantieklassen (initieel en na 6000h) Levensduur * tp =prestatietemperatuur L70 Versnelde testmethode in uitwerking 30

31 Normalisatie IEC/PAS 62717: Led modules Controle van temperatuur: Prestatietemperatuur t p max ( C) Maximale temperatuur waarbij de fabrikant prestaties (lumenbehoud en levensduur) van zijn product waarborgt Verschillende prestatietemperaturen mogelijk Alle prestaties uitgedrukt bij prestatietemperatuur Duidelijke markering van t p op product Fabrikant van armaturen moet gepaste koelstrategieën gebruiken om bij normale werkingstemperaturen de temperatuur onder prestatietemperatuur te houden 31

32 Normalisatie IEC/PAS 62717: Led modules Productmarkering 32

33 Normalisatie IEC/PAS 62717: Led modules Fotometrische code Bron: Presentatie Normalisation LED Guy Vandermeersch Lausanne 25 janvier

34 Normalisatie Verdere evoluties Aanpassing van toepassingsgerichte normen ifv specifieke eigenschappen van leds: Sterk gerichte straling Hoge luminantie o EN /2 Werkplekverlichting o EN Noodverlichting o EN Verlichting van sportinstallaties o EN Wegverlichting 34

35 Normalisatie Verdere evoluties Aanpassing van toepassingsgerichte normen Enkele vragen Bijkomende eisen voor randzones? Wat is de geldigheid van een actuele verblindingsindexen (UGR en TI)? Risico voor oogletsels met ledspots? Hoog aandeel blauw licht in spectrum van fosfor leds? 35

36 Kwaliteitseisen EU LED Quality Charter Kenmerken : Vrijwillige kwaliteitscriteria Alleen voor led-lampen, bedoeld voor gebruik in woningen Ondersteuning bij uitfasering gloeilampen Gepubliceerd Februari 2011 Geen label The final goal of the European LED Quality Charter is thus to further increase the sales and penetration of high quality and efficient LEDs in the EU and thus contribute to the goals of the EU energy and environmental policies. 36

37 Kwaliteitseisen - EU LED Quality Charter Prestatie-eisen: Lichtrendement 37

38 Kwaliteitseisen - EU LED Quality Charter Prestatie-eisen: Lumenbehoud L70F50 15,000 hours. Maximum 50% lamps having lumen maintenance below 70% after 15,000 hours. (Test volgens IEC/PAS Ed1) L85F hours (Premature failure rate) Maximum 5% lamps having lumen maintenance below 85% after 1000 hours (Test volgens IEC/PAS Ed1 na 1000h) 38

39 Kwaliteitseisen - EU LED Quality Charter Prestatie-eisen: Kleurtemperatuur en kleurweergave CRI > 80 (Test volgens CIE No IEC/PAS Ed1) CCT: K Kleurcoordinaten en tolerantie gedefinieerd F2700 (2720K, X=0.463, Y=0.420), F3000 (2940K, X=0.440, Y=0.403) F3500 (3450K, X=0.409, Y=0.394) (Test volgens IEC/PAS Ed1 en IEC 60081, Annex D.2,modified.) 39

40 Kwaliteitseisen - EU LED Quality Charter Prestatie-eisen: Verblinding en blauw licht The visible radiation hazard class (0-3) shall be 0 or 1 for domestic used LEDlamps. (Test volgens IEC ) Klasse 2 risico op oogletsels bij langere belichtingstijden Klasse 0: Radiantie in blauw spectrum max : 100 W.m-2.sr-1 - Belichtingstijd : < s (2h 30) Klasse 1: Radiantie in blauw spectrum max: W.m-2.sr-1 - Belichtingstijd : < 100 s Klasse 2 : Radiantie in blauw spectrum max: W.m-2.sr-1 - Belichtingstijd: < 0,25 s Klasse 3: Radiantie in blauw spectrum max hoger dan klasse 2 - Belichtingstijd : < 0,25 s 40

41 Kwaliteitseisen - EU LED Quality Charter Prestatie-eisen: Power Factor The power factor shall at least be 0.5 for lamps of wattage between 2 and 25W. (Test volgens IEC :2006) 41

42 Verlichting van woningen Totaal energieverbruik - 6,61% op jaarbasis voor de residentiële sector EU27 - Total Energy Consumption 2.4% (2007) % 24.9% Residential Services Industry % Transport Agriculture % Electricity Consumption and Efficiency Trends in European Union - Status Report 2009 (Paolo Bertoldi, Bogdan Atanasiu) 42

43 Verlichting van woningen Energieverbruik residentiële sector Elektriciteitsverbruik in de residentiële sector daalde voor het eerst met 7,5% in 2007 tov 2006 Aandeel in totale elektriciteitsverbruik voor een gemiddeld Europees huishouden: 18,8% Elektrische verwarmingssystemen 15,2% Koelkasten en diepvriezers ( Cold appliances ) 10,5% Verlichting 9,4% Televisies en computers 8,6% Warm water 43

44 Verlichting van woningen Praktische en technische gids voor de verlichting van woningen. WTCB-Monografie nr 28, 2011/06 (60p.) Download (gratis) 44

45 Verlichting van woningen Praktische en technische gids voor de verlichting van woningen. 45

46 Normalisatie Normen antenne VERLICHTING 46

47 Dank voor uw aandacht 47