L'ENLLUMENAT EXTERIORL ENLLUMENAT EXTERIOR, LEDs O LÀMPADES DE

ÀDESCÀRREGA?

Josep Mª Berengueres i Palaup gCap del Departament d’Enllumenat

Ajuntament de BarcelonaAjuntament de Barcelona

El procés cap al LED

E i t i j l' lt ti d l LED t t t b f di t d l• Existeix ja l'alternativa dels LEDs, que estan entrant amb força dintre del món de la il·luminació d'interiors i que comencen a ser presents EN ENLLUMENAT EXTERIOR.

• Els municipis planifiquen i realitzen les seves inversions al ritme que marquen els mandats municipals. L'actual mandat es va iniciar amb les eleccions de juny de 2007 i terminarà amb les eleccions de maig del 2011 .

• Existeix el convenciment que en els pròxims tres anys la eficiència del LED es incrementarà en un 50% i els costos es reduiran en una proporció similar. Serà llavors en el pròxim mandat, el moment idoni per a iniciar la i l ió d ? li h i ? b LEDSimplantació de ?street ligthting? amb LEDS.

• Però, ?.. la veritat és que el camí cap al LED s'està accelerant

Afirmacions contundents

�E l Si i d l' 2008 l è i d D ili P i ll E ll t úbli b�En el Simposium de l'any 2008 en la ponència de Duilio Passariello, Enllumenat públic amb semiconductors: mite o realitat es deia:

Avui en dia companyies com Cree, Luxeon, Nichia i moltes d'altres són capaços de fabricar díodes d'alta potència en diversos tipus de llum blanca. Recentment s'han anunciat nivells superiors als 100 Lumens per vat i la corba ascendent no ha arribat encara a la seva capacitat màxima; no està molt lluny el moment en el qual productes del tipus Rebel (Luxeon) siguin capaços d'assolir nivells superiors als 150 Lumens per vat. La física quàntica permet de moment esperar inclusiu nivells mes elevats d'extracció de llum.

D'altra banda hi ha moltes webs que pontifiquen amb contundència sobre els LEDs:• La il·luminació LED per a espais urbans ja no és cosa del futur és una realitat• La il luminació LED per a espais urbans ja no és cosa del futur, és una realitat.• Noves lluminàries on s'ha combinat la tecnologia LED d'alta potència amb sistemes òptics idonis. • El rendiment optimitzat permet reduir fins i tot un 80% la despesa energètica, oferint a més una millor lluminositat i allargant la vida útil del producte fins a uns 13 anys.

Aquestes característiques al costat d'un preu realment competitiu, fan que les lluminàries amb LEDssiguin les més recomanades per a la il·luminació dels espais públics.

ARGUMENTS FAVORABLES ALS LEDS, segons els fabricants

ConsideracionsConsideracions

El LEDS t lt i t t ò t t l d t t E t• Els LEDS tenen moltes virtuts, però tot al seu degut temps. En aquest moment el balanç energètic no es al seu favor. Per mes que ens diguin maravelles les prestacions no superen la tecnologia actual.

• La qualitat de la llum si es un factor positiu, però les normes encara no ho reflexen i els nivells demanats continuent essent el mateixos independentment de la font.

• Tanmateix quina temperatura de color de llum cal implantar?, blanc càlid (2.800-3.700 ºK), blanc neutral (3.700-5.000 ºK) i blanc fred (mes de 5.000 ºK). Com es veu la qualitat i la eficiència van en sentits oposats.

• L’electrònica que incorpora el LED amb la font d’alimentació i el driver de control pot ser un problema si no es protegeix convenientment en front problemes de la xarxa.

• Els avantatges de la llarga vida útil són certs sempre que es demostri la qualitat del producte, però no calen més de 8 anys atésa l’evolució tecnològica del LED (volem tenir producte obsolet pagat a preu d’or?)

¿Es redueixen costos a l’invertir en LEDs?¿

A ib t l'i t t l' fi iè i èti 'i l i l t í ti• Arribat a l'instant en que l'eficiència energètica s'iguala, i les característiques diferencials de cada tecnologia es potencien, ens queda el preu com nexe diferencial

• Actualment, la tecnologia LED segueix sent una tecnologia relativament cara en l’adquisició inicial de materials De manera que una lluminària de LEDs pot tenir unl adquisició inicial de materials. De manera que una lluminària de LEDs pot tenir un preu final de gairebé entre dos i quatre vegades el preu d'una lluminària equivalent per a llums de descàrrega en Vapor de Sodi o Halogenurs Metàl·lics

• Com veurem a les probes que s’estan fent l’estalvi energètic que s’aconsegueix no p q g q ges significatiu, i en ocasions, es inexistent si es compare la solució LEDs amb la solució VSAP o HM.

Comparison LED Comparison LED -- HIDHIDpp

Light efficacy Light efficacyg yLEDs

warm white (3200 K) : 65 lm/W

g y

110118

80

100

120

140

cool white (> 6000 K) : 85 lm/W

High Pressure sodium

65

0

20

40

60lm/W

SON-T 150 W – flux = 16.5 klm 110 lm/W

Cosmopolis

LED SON-T 150 W Cosmo 140 W

p

CPO 140 W – flux = 16.5 klm 118 lm/W

Question :

How is it possible in these conditions to be competitive ?

22/10/08 P186 7How is it possible in these conditions to be competitive ?

ComparisonComparison LED LED -- HIDHIDppanswer :

By using the directional aspect of the LEds

By concentrating the light only on the roady g g y

By optimizing the utilisation factor

HID isloluxLED islolux

22/10/08 P186 8

HID isloluxs o u

Photometrical aspectsPhotometrical aspects

Utilisation factor K

pp

Utilisation factor K

62.3

40 4340

50

60

70 The utilisation factor represents the way the light is concentrated on the road

0

10

20

30

LED SON-T Cosmo

%Light efficacy * K

82% 87%

100%

70%

80%

90%

100%

Light efficacy

10%

20%

30%

40%

50%

60%

65

110118

40

60

80

100

120

140

lm/W

0%LED SON-T Cosmo

0

20

LED SON-T 150 W Cosmo 140 W

The utilisation factor balances the low light efficacy of the LEds

22/10/08 P186 9

Les proves en curs i a realitzarDintre d'aquest context s‘estan realitzant un conjunt de proves per a explotar la tecnologia de Leds en condicions reals. Aquestes instal·lacions pretenen mostrar la realitat d'aquesta tecnologia, superantcondicions reals. Aquestes instal lacions pretenen mostrar la realitat d aquesta tecnologia, superant les afirmacions i versions optimistes que solament mostren els avantatges. Desitgem analitzar com es veu i com es comporta la il·luminació amb LEDs, la sensació lumínica que aporten vistes per l'usuari, etc. Per a això s'ha previst iniciar les proves amb 6 instal·lacions diferenciades i amb unes magnituds reduïdes quant al nombre dels punts de llum implicats en ladiferenciades i amb unes magnituds reduïdes quant al nombre dels punts de llum implicats en la prova. • La primera, Passatge Frígola, amb 5 p.ll. amb materials facilitats per l'empresa Well Import • La segona en el Passatge Mas de Roda, un carrer per als vianants en el districte 22@, amb 12

l di t d' bi ió j t il t t E d N t k F tp.l. dintre d'un ambiciós projecte pilotat per Endesa Network Factory. • La tercera, amb 14 p.l. en un carrer tipologia eixample en el mateix districte 22@, amb lluminàries

de Simón Lighting• La quarta en un jardi. el Teatre Grec, 21 p.ll. il·luminant un passeig dintre del recinte enjardinat q j , p p g j

amb lluminàries de Roura.• La cinquena en altre entorn de ciutat, en la carrer Copérnic, amb 5 p.ll. de Socelec. • La sisena en un tram del carrer Espasseria a Ciutat Vella amb lluminàries de Iluminandoleds

L t t bé l C i b 5 ll d Si l• La setena, també al carrer Copernic amb 5 pll. de SimluxS’està a punt de fer altres instal·lacions amb lluminaries de Fundición Ductil Benito i de Priveda

Passatge Frígolag gLum. BE LU2 (Well Import)

• Luminaria integrada de alta potencia y muy bajo consumo 56W 4.200 lúmenes; 75 Lúmenes x Watiolúmenes; 75 Lúmenes x Watio

• la lámpara incorpora un estabilizador de corriente de alta precisión parade corriente de alta precisión, para una mayor eficiencia del sistema LED.

Resultats Pge. FrigolaResultats Pge. Frigola(con el brazo mural a 10º)

LECTURA LUMINICA MANUAL PTGE FRIGOLA (27/08/08).

F1 10,7 lux. F4 18,8 lux. F7 16,6 lux. F10 13,5 lux. F13 13,1 lux. F16 6,3 lux (*). F19 13,2 lux. F22 14 lux. F25 13,8 lux. F28 9 lux.

F2 12,2 lux. F5 23,3 lux. F8 17,8 lux. F11 20 lux. F14 13,1 lux. F17 18,6 lux. F20 13,1 lux. F23 22,2 lux. F26 17,7 lux. F29 14,8 lux.

F3 14,3 lux. F6 18,2 lux. F9 16,1 lux. F12 18,6 lux. F15 18,5 lux. F18 19,4 lux. F21 12 lux. F24 21,8 lux. F27 18,2 lux. F30 16,6 lux.

Valor máximo: 23,3 lux. Media: 14,8 lux. Valor mínimo: 2,6 lux.

Passatge Mas de RodagLluminaria de Santa&Cole

LEDs Xlamp XR-I LED de CREE, de 4.300ºK i 93,9 lm. Després de diversos assajos fotométricos, es va optarDesprés de diversos assajos fotométricos, es va optar perquè els LEDs funcionessin a 350 mA. i 3,6 V Flux nominal LED a 350 mA: 93,9 lmPotència consumida pel LED: 0,350A x 3,6V = 1,26W Eficàcia lluminosa LED: 74,52 lm/W El plantejament d'il·luminació per al Passatge Mas de Roda (fanals de 6m d'altura a 19,5m de interdistancia) sol·licitaven una lluminària de 90 LEDs. Els parametros lumínics teòrics són: Emax, 30 lux, Emed, 17 lux, Emin, 8 lux, Umed, 0,43, Uext, 0,29

Passatge Mas de RodaResultats esperats

MEDICIONS MANUALS AL PTGE DE MAS DE RODA (13/10/09).

Nº 31.

M1 7,5 lux. M5 6,6 lux. M9 7,5 lux. M13 7,4 lux. M17 14,9 lux.

M2 30 lux. M6 15,2 lux. M10 8,4 lux. M14 15,9 lux. M18 28,5 lux.

M3 26,3 lux. M7 13,5 lux. M11 8,7 lux. M15 14,9 lux. M19 31,1 lux.

P P P P P P P P PM4 14 4 l M8 9 l M12 7 4 l M16 7 2 l M20 6 7 lM4 14,4 lux. M8 9 lux. M12 7,4 lux. M16 7,2 lux. M20 6,7 lux.

Valor màxim: 31,1 lux.Valor mínim: 6,6 lux.Mitjana: 14 lux.

Columna LED individual.

Passatge Mas de RodagImatges del carrer

Projecte al carrer C/ Àvila, (Tànger i Sanchod’À il ) Ll i i LAYNA 72 d Si Li htid’Àvila), Lluminaria LAYNA 72 de Simon Lighting

P d ll f l• Punt de llum format per columna rectangular i lluminària IP65 ambtecnologia LED d'alta potència, adequadaper a aplicacions d'enllumenat urbà.per a aplicacions d enllumenat urbà.

• L'estudi s'aplica a un vial, amb tipologiaEixample en la trama viària del districte22@ de Barcelona, consistent en 14 luminárias en el tronc i 4 en l'encreuament, les primeres a 7.5 m. d'altura i a 10 m. d'altura en els xamfrans. La ll minària emprada és de Simón• La lluminària emprada és de Simón Lighting, model LAYNA 72 amb 72 leds

Calle en 22@@Resultados esperados

Proyector de ROURA para el Teatre Grecy p

• Longitud --------- 200 mm • Ancho -------- 150 mm• Fijación -------- lira orientable• Material ---- fundicion de aluminio• LEDS 20W• LEDS ---------- 20W• Peso ---------- 3 Kg con driver• %F.H.S. ----------- 4,8%• Ip ------------ IP66• Flujo ------------ 1,565Klm• Rendimiento -------- 78,25 lm/WRendimiento 78,25 lm/W

Teatre Grec

Teatre GrecTeatre Grec

Parámetros lumínicos Características de la instalación

• Iluminancia máxima , 16 lux• Iluminancia media, 11 lux• Iluminancia mínima, 5 lux

• Longitud (Eje X): 11,0 m• Longitud (Eje Y): 4,2 m• Puntos de luzIluminancia mínima, 5 lux

• Uniformidad media, 0,52• Uniformidad extrema, 0,29

• Disposición: UNILATERAL• Interdistancia entre Puntos: 11,0 m• Altura: 4,0 m,• Lumin.: TEATRE GREC LEDS 20 W• Inclinación: 5 º• Factor de Conservación:: 0,8,• Lámpara: Led 20 3000 K 20 W• Flujo de la lámpara: 1,57 kLm

Teatre Grec

C/. CopérnicopLuminaria P186 de SOCELEC

96 LEDs CREE XR-E

Blanco cálido ± 3200 K – CRI = 80

80 lm/LED

P/LED 1 15 1 2 WP/LED ≈ 1.15-1.2 W

24 PCB equipados con 4 LEDs

2 ti d li d O 2 8° t2 tipos de colimadores : Op. 2x8° et 2x14°

Potencia total 115 W

Flujo lumínico 5259 lm

Carrer Carrer CopernicoCopernicoppNivellsNivells lumínicslumínics ((avansavans i i despresdespres))

Toma de medidas Instalación P186LEDS Media 33,96 lux

Y/X 0 1,7 3,4 5,1 6,8 8,5 10,2 11,9 13,6 15,35,04 31 34,5 35 32 31 33,8 31 34,4 33 28,73,92 42 40 38 38 39,7 38,6 37 37,7 38 34,72,8 46 41 39 39 41 39,4 38,8 40 42 38

1,68 33 31 34,5 34,6 33 36 34,60 56 27 4 26 25 24 1 24 24 25 22 50,56 27,4 26 25 24,1 24 24 25 22,5

150W SAP lámpara OSRAM súper Media 53,53 lux

Y/X 0 1,7 3,4 5,1 6,8 8,5 10,2 11,9 13,6 15,35,04 49 47 48 44 43 43 44 47 52 493,92 61 59 63 41 52 52 48 51 61 552,8 81 75 72 58 56 57 51 52 62 54

1,68 79 74 71 54 53 55 49 46 52 510,56 67 49 46 45 48 43 39 43 39

CopernicoCopernico con con LEDsLEDspp

22/10/08 P186 25

Carrer EspasseriaLlum. Vuitcentista de ILUMINANDOLEDS

CARACTERISTICAS VALOR UNIDADES

Tipo de led H.P.L.Numero de leds 1 UdPotencia por led 50 W/ud

Intensidad y Voltaje de trabajo 1500/33 mA/V Flujo por led 2850 Lm/LedFlujo teorico por led 2850 Lm/P.L.Eficacia luminica 57 Lm/WRendimiento de la luminaria 99 %Flujo real del P.L. 2821 Lm/P.L.Temperatura de color 5k-6k ºKIndice CRI >80 RAColimadores / Lente 140º º AperturaPotencia total del P.L. 55 W/P.L.Nivel luminico medio en serv. 40 LuxSuperficie a iluminar por P.L. 140 m2Indice de eficacia energética 0,36 W/m2

LUMINICA MANUAL C/ ESPASERIA (15/07/09).

ESPASERIA

E1 30 l. E4 17,6 l. E7 29,3 l. E10 21,4 l. E13 48,4 l. E16 12,7 l. E19 30 l. E22 45,2 l. E25 50,6 l. E28 76,1 l. E31 41,1 l. E34 56,6 l. E37 43 l.

E2 46,4 l. E5 17,8 l. E8 37,3 l. E11 22 l. E14 51,7 l. E17 17,7 l. E20 50,3 l. E23 37,9 l. E26 37,7 l. E29 44,2 l. E32 37,9 l. E35 41,3 l. E38 23,2 l.

E3 28,1 l. E6 14,9 l. E9 22,4 l. E12 17,5 l. E15 38,6 l. E18 10,8 l. E21 32 l. E24 17,7 l. E27 19 l. E30 13,8 l. E33 18,5 l. E36 17,6 l. E39 14,3 l.

A

Valor màxim: 46,4 lux. S Valor màxim: 76,1 lux.

Valor mínim: 14,9 lux. E Valor mínim: 13,8 lux.

Mitjana: 25,4 lux. S Mitjana: 37,9 lux.Mitjana: 25,4 lux. S Mitjana: 37,9 lux.

Fanals de tipus LED' S (4). de 50 W

Fanals tipus halogenurs metàlics, de 70 W

Carrer Espasseriap

Prova amb la lluminaria d’INDALStella52 a Sant Boi

Prova amb la lluminaria d’INDALStella52 a Sant Boi

MEDICIONES REALIZADAS EL 20/04/09 EN LA CALLE CAN PAULET DE SANT BOI DELMEDICIONES REALIZADAS EL 20/04/09 EN LA CALLE CAN PAULET DE SANT BOI DEL LLOBREGAT• NOTAS: Distancia entre puntos de luz 17 m y anchura de calzada 5.5 m. Altura 4.93m• La medición es real teniendo en cuenta que en el entorno del punto mínimo hay una sombraLa medición es real, teniendo en cuenta que en el entorno del punto mínimo hay una sombra• provocada por un árbol…….lo cual significa que la uniformidad aumentaría sensiblemente.• Los puntos están tomados cada 1.90m en la longitud de la calzada y cada 1.10m en su

anchura.anchura.• Matriz de puntos:• 16 16,1 18,7 18,7 20 20 25 22.9 18• 21 3 22 8 25 4 21 3 19 3 22 25 30 3 31 621,3 22,8 25,4 21,3 19,3 22 25 30,3 31,6• 33 32,9 30,5 20,3 19,6 20,8 26 37,2 34,8• 31,5 36,2 30,7 18,4 17,4 19 25,2 37,8 35,2• 31 4 35 1 29 1 15 4 14 8 17 6 22 37 31 8• 31,4 35,1 29,1 15,4 14,8 17,6 22 37 31,8• E med = 24,715 Emin = 14,8 Emax = 37.8• Umed = 0,59881316

Carrer Mossen Jacint Verdaguer (Esplugues)S l ió b l ll i à iSolució amb la lluminària

Resum de les provesp

INSTALACIÓ EN PROVES A BARCELONA

CARACTERÍSTIQUES UNIT ROURA SOCELEC SANTA¬COLEILUMINAN‐DOLEDS

WELL IMPORT

SIMON LIGHTING

Lluminaria P186 Layna 72Tipo de LED CREE XR-E CREE XR-E H P L Dragon PlusTipo de LED CREE XR-E CREE XR-E H.P.L. Dragon PlusNúmero de LEDs Ud 1 comp 96 90 1 comp 56 72potencia per LED W/ud 21,00 1,20 1,32 53,00 1,16 1,10Intensitat de treball mA 350 350 350Fluxe per LED Lm/led 1570 80 80 2850 80 90Fluxe teóric del p ll Lm/pl 1570 7680 7200 2850 4480 6480Fluxe teóric del p.ll. Lm/pl 1570 7680 7200 2850 4480 6480Eficacia lumínica Lm/W 74,76 66,67 60,61 53,77 68,97 77,59Rendiment de la lluminaria % 69% 69% 99% 82% 78%Flujxereal del p.ll. Lm/pl 5299 4968 2822 3674 5644Temperatura de color ºK 3000 3200 4000 5500 5500 5500Indice CRI RA 80 80 80 80 75 80Indice CRI RA 80 80 80 80 75 80Potencia total del p.ll. W/pl 21 115,2 118,8 32 56 87Il·luminancia calçada (Em) lux 27,2 17 23Il·luminancia vorera (Em) lux 12 23 17 10

Superficie calçada a iluminar per p l m2 160 152 150Superficie calçada a iluminar per p.l. m2 160 152 150Superficie vorera a iluminar per p.l. m2 44 40 80 150

Indice de eficiència energética (m2*lux)/W 25,14 37,78 21,75 28,75 24,29 56,90

Resum de les provesResum de les proves

proves per fer a Barcelona Sant Boi

CARACTERÍSTICAS UNITATS INDALDUCTIL BENITO

Lluminaria Thunder90 Thunder60 City Soul 84 City Soul 42 Stella 52Tipo de LED Nichia Nichia Rebel RebelpNúmero de LEDs Ud 90 60 84 42 52potencia per LED W/ud 1,15 1,15 1,25 1,25 1,15Intensitat de treball mA 350 350 350Fluxe per LED Lm/led 105 105 80,9Fluxe teóric del p ll Lm/pl 8160 5 440 8820 4410 4206 8Fluxe teóric del p.ll. Lm/pl 8160 5.440 8820 4410 4206,8Eficacia lumínica Lm/W 83,2 83,2Rendiment de la lluminaria % 89% 90% 76% 76%Flujxe real del p.ll. Lm/pl 6.703 3.352Temperatura de color ºK 5000 5000 3.000Indice CRI RA 85 85 85 85Potencia total del p.ll. W/pl 96 64 105 52,5 59,8Il·luminancia calçada (Em) lux 34 26,7 25Il·luminancia vorera (Em) lux 20 21,5

Superficie calçada a iluminar per p.l. m2 184,95 184,95 93,5Superficie vorera a iluminar per p.l. m2 114,9 114,9

Indice de eficiència energética (m2*lux)/W 55,50 35,91 47,03 47,05 39,09Indice de eficiència energética conjunt 46,66 47,04

ConclusionsConclusions

• L'eficiència del LED encara no arriba a la del VSAP o la de la làmpada Cosmopolis de Philips , però s'acosta.

• El preu de la lluminària és un factor diferenciador excepte en productesEl preu de la lluminària és un factor diferenciador, excepte en productes importats de Xina

• Moltes empreses es troben en fase de desenvolupament i proves. Algunes d l i d i l l h d ide les magnituds que apareixen en la taula han de revisar-se.

Seguiremos