Creșterea eficienței sistemelor electrice de iluminat

Creșterea eficienței sistemelor electrice de iluminat

Calitatea iluminatului joacă un rol esențial în atracția și siguranța spațiilor interioare și exterioare. Sistemele de iluminat bine concepute pot spori productivitatea, în timp ce strălucirea și alte caracteristici de iluminare dure o pot reduce.

Calitatea luminii afectează, de asemenea, starea de somn și sănătatea și poate modela starea de spirit a oricărui spațiu. Aproximativ 18% din consumul de energie electrică din UE și 6% din consumul total de energie este utilizat pentru a furniza iluminat interior și exterior.

Scopul cercetării sistemului de iluminat DOE este de a oferi proiectanților strategiile și dispozitivele care pot oferi performanțe optime de iluminare, reducând în același timp consumul de energie. Ele au fost rezumate în studiul cu titlul ”Increasing Efficiency of Building Systems and Technologies”, realizat de QTR Institute.

Strategiile cheie

Noile tehnologii pot face mult mai mult decât să potrivească performanțele existente ale sistemului de iluminat cu o utilizare mult mai redusă a energiei. Ele pot îmbunătăți calitatea iluminării, permițând un control mai mare al utilizatorului, inclusiv posibilitatea de a selecta culoarea și intensitatea. Este posibil ca noile sisteme de iluminat să poată funcționa zeci de ani fără înlocuire sau întreținere.

Strategiile cheie, pentru îmbunătățirea eficienței și calității iluminării sunt un bun design al clădirii și iluminatului, tehnologiile de acoperire a ferestrelor și ferestrelor (cum ar fi jaluzelele și difuzoarele), senzorii și comenzile de iluminare (inclusiv senzorii de ocupare și senzorii de lumină) și dispozitivele de iluminat alții). Un design de iluminare bun poate asigura că nivelurile de lumină sunt ajustate la cerințele utilizatorului. Poate fi necesară iluminarea intensă a sarcinilor pentru lucrări detaliate, în timp ce nivelurile mult mai scăzute sunt necesare în holuri.

Evaluări necesare

Deoarece, fiecare dintre aceste elemente este influențat de celelalte, este important să le evaluați ca parte a unui sistem integrat. De asemenea, trebuie recunoscut faptul că iluminatul, indiferent dacă este furnizat de lumina zilei sau de lumina artificială, poate avea un impact semnificativ asupra încălzirii și răcirii sarcinilor.

Impacturile energetice și de mediu ale sistemelor de iluminat trebuie considerate întotdeauna ca o parte a performanței integrate a clădirii. În timp ce 71% din toate lămpile din Uniunea Europeană sunt instalate în unități rezidențiale, iluminatul clădirilor comerciale este de departe cel mai mare consumator de energie și lumeni (lm).

Deși doar 29% din lămpi sunt instalate în clădiri comerciale, acestea utilizează în mod semnificativ mai mult corpurile de iluminat fluorescente, care consumă în medie de patru ori mai puțină energie electrică, pentru a produce un lumen, decât un corp de iluminat tip incandescent, rezidențial. Piața lămpilor eficiente, condusă parțial de reglementări, schimbă rapid piața iluminatului. Electricitatea utilizată pentru iluminat a scăzut cu 9% între 2001 și 2010, chiar dacă numărul lămpilor instalate a crescut cu 18%.

Luminozitatea și eficiența becurilor

Eficiența unei unități de iluminat este cel mai bine măsurată prin lumenii produși pentru fiecare unitate de electricitate consumată, lumeni pe watt (lm/W). Lumenii sunt o măsură a luminii pe care o percepe de fapt ochiul uman. O lumânare produce aproximativ 12,6 lm, iar un bec tradițional cu incandescență, de 100W, produce aproximativ 1700 lm.

Ochiul uman este mult mai eficient la procesarea luminii verzi, decât la procesarea de roșu intens sau albastru și suntem complet orbi față de infraroșu și ultraviolete. Eficiența becurilor cu incandescență este de aproximativ 17 lm / W, în timp ce un bec fluorescent bun poate atinge 92 lm / W.60

Aceasta înseamnă că limita absolută a eficienței unui dispozitiv ușor este de 683 lm/W. Albul, desigur, este un amestec de multe culori diferite și, prin urmare, pentru a-l vedea, este nevoie de receptori oculari mult mai puțin eficienți, decât verdele. A existat o analiză extinsă a ceea ce se califică drept ”lumină albă” acceptabilă. 61 „Albul” care este acceptabil depinde de ceea ce este iluminat (restaurante, zone de locuit sau străzi) și pot exista diferențe culturale.

Preferințele pentru culorile ”calde”, cu mai mult roșu sau preferințele pentru culorile ”reci”, care se potrivesc mai mult cu lumina soarelui într-o zi senină, depind de o gamă de gusturi individuale. Noua tehnologie de iluminare, care permite o gamă de culori și chiar o abilitate pentru a regla culoarea luminii, va permite ca această diversitate să fie exprimată pe piață.

Împreună, potențialul luminii naturale, comenzile și dispozitivele mai eficiente pot fi enorme. Și impactul ar putea fi rapid, dacă dispozitivele de iluminat, senzorii de iluminat și comenzile de iluminat ar fi ușor de modernizat fără renovări majore.

Noi dispozitive de iluminat

În timp ce multe tehnologii de iluminare sunt disponibile comercial, tehnologia cu cea mai mare probabilitate de a domina viitorul este LED-ul. Există două clase majore de LED-uri: dispozitive semiconductoare cristaline, cu LED-uri care au multe dintre caracteristicile cipurilor de calculator pe bază de siliciu și LED-uri organice (OLED), care utilizează materiale organice și care au caracteristicile semiconductoarelor.

Pentru a le sublinia eficiența, experimental, au fost demonstrate dispozitivele LED de laborator, care se apropie de 300 lm/W, și care încep să se apropie de eficiența teoretică maximă de 400 lm/W, pentru o lumină albă acceptabilă. Cele mai eficiente produse comerciale de astăzi au randamente între 120 și 160 lm/W. Provocările rămase în cercetare includ îmbunătățirea eficienței, reducerea costurilor, fiabilitatea, consistența culorii și compatibilitatea cu variatoarele și alte controale.

Cercetarea a condus la creșteri rapide ale eficienței LED-urilor și a scăzut costul pe lm al produselor LED.Au fost luate trei abordări, pentru a produce un LED cu eficiență ridicată și o calitate a luminii acceptabilă. Acestea includ următoarele: Combinarea a trei sau patru LED-uri cu o singură culoare, pentru a produce o aproximare acceptabilă la o sursă de lumină incandescentă. Acestea sunt alese pentru a se potrivi la receptorii ochilor, cei roșii, verzi și albaștri.

LED-urile de chihlimbar sunt uneori adăugate pentru a obține o calitate mai bună a culorilor. Un avantaj al acestei abordări este că diferitele dispozitive LED pot fi estompate separat, permițând utilizatorilor să controleze culoarea. Utilizarea LED-urilor albastre de înaltă eficiență, se folosește pentru a ilumina un fosfor care apoi radiază lumina într-o gamă largă de culori. Însă, există și abordări hibride, care utilizează culori LED cu o eficiență relativ ridicată și produc culori verzi sau de altă natură, folosind fosfor.

Provocări

Una dintre provocările în utilizarea mai multor LED-uri a fost eficiența scăzută a LED-urilor verzi. Pentru a depăși provocările de performanță cu care se confruntă LED-urile care utilizează fosfor pentru a converti ieșirea LED-ului albastru în alte culori, sunt necesare îmbunătățiri semnificative, atât în ​​fosforii verzi, cât și în cei roșii. Punctele cuantice, care sunt structuri semiconductoare la scară nano, pot înlocui fosforii, dar provocările rămân pentru a obține o eficiență ridicată, fără utilizarea cadmiului.

De asemenea, sunt necesare inovații pentru a îmbunătăți fracțiunea de lumină care părăsește efectiv dispozitivul (spre deosebire de cea pasibilă de a fi absorbită intern) și subsistemele electronice care asigură estomparea și convertesc puterea prizei de curent alternativ (AC), în curentul continuu (DC), necesar luminilor.

Fiabilitatea culorii și durata de viață garantată sunt, de asemenea, o provocare. Echipele de cercetare au încercat să obțină eficiență, fiabilitate și alte obiective care să-i facă să convingă concurenții cu alte LED-uri. Deși progresul a fost constant, acestea rămân provocări majore.

infoconstruct