ppt Ivan Riolino_led_eos2013

Titolo slide

Descrizione slide. Se possibile • poco testo • uso di immagini/grafici

Impianti di illuminazione stradale con tecnologia LED

Ivan Riolino – Centro Ricerche Plast Optica S.p.A.

Centro Ricerche Plast-optica

Il CRP (Centro Ricerche Plast-Optica) è un azienda del gruppo

Automotive Lighting. E’ stata fondata nel giugno del 2002, grazie alla

collaborazione del Centro Ricerche FIAT (CRF), dell’ Automotive

Lighting Rear Lamps Italia e dell’ Agemont (Agenzia per lo sviluppo

della montagna del Friuli Venezia Giulia).

CRP conduce attività di ricerca nei seguenti settori :

ottica, illuminazione e sistemi di segnalazione

tecnologie di processo per l’elettronica

stampaggio ad iniezione delle materie plastiche

La Missione:

Fornire innovazione, supporto e consulenza a Magneti Marelli e Automotive Lighting

Fornire innovazione, supporto e consulenza alle imprese

Divenire un punto di riferimento tra i centri di ricerca a livello europeo

2

3

Centro Ricerche Plast-Optica: le aree di ricerca

Progettazione e simulazione ottica Progettazione di micro-ottiche Dispositivi di illuminazione basati su superfici complesse e sorgenti a stato solido Caratterizzazione ottica e fotometrica

Stampaggio ad iniezione tradizionale ed ad inietto-compressione Simulazione di processo Micro-stampaggio Stampaggio di materiali innovativi Caratterizzazione termo-meccanica e reologica di materiali plastici Progettazione meccanica Simulazione FEM termica e strutturale

Ottica Illuminazione e

segnalazione con sorgenti a stato solido

Plastica e Meccanica

Materiali plastici per l’ottica innovativi e tecnologie correlate

Tecnologia Chip on Board (COB) Nuove sorgenti luminose (Chip-LED, OLED) Tecnologia MID Affidabilità e test elettronici

Elettronica

Tecnologie di processo elettroniche

Progettazione Sw per la simulazione ottica: ASAP, Matlab

Sw per la simulazione termica: CFX

Sw CAD: Catia, Rhino, Autocad

Sw CAE: Moldflow, TMconcept,

Ansys Workbench, Accelrys, Altium

Sviluppo Sorgenti luminose: linea con tecnologia Chip on Board Camera di deposizione in alto vuoto per la realizzazione di OLED

Tecnologie legate ai materiali plastici: 4 presse ad iniezione (6, 70, 100 e 210 tonn), estrusore per nano compositi e mixer

Laboratorio micro e nano tecnologie: Electroforming, Spin Coater, illuminatore UV

Caratterizzazione Analisi Morfologica: SEM, AFM, profilometro meccanico,microscopio ottico

Ottica, elettro-ottica e fotometria: Ar Laser, banco ottico, ellissometro, spettrometro UV-VIS

Materiali plastici: analisi termica (DSC), reologica (DMTA, reometro),ottica (UV-VIS, FT-IR), meccanica (pendolo IZOD/CHARPY)

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Centro Ricerche Plast-Optica: i laboratori

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Contributo di CRP al progetto ENERPLAN PDL6:

L’intervento di CRP nel progetto Enerplan ha lo scopo di applicare le conoscenze nell‘ambito

della progettazione e realizzazione di sistemi LED, direttamente sul campo con la finalità di

sperimentare le tecnologie e analizzare le prestazioni degli impianti di illuminazione stradale.

FASE 1 : Progettazione e realizzazione degli impianti pilota presso AREA Science Park e Agemont. FASE 2 : Progettazione illuminotecnica e caratterizzazione dei corpi illuminanti degli impianti d’illuminazione a LED nei campus di Padriciano e Basovizza. FASE 3: Sperimentazione, monitoraggio, raccolta dati ed elaborazione

EFFICIENZA

• Sorgenti Puntuali • Ottica • Dissipazione termica • Alimentatore elettronico • Controllo remoto • Diagnostica

LED

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Impianto Pilota edificio C1 campus AREA Science Park • Installazione di n.6 lampioni modello Zeus

della Xivet, dotati di sistema di monitoraggio consumi e trasmissione radio realizzati da CRP

• Campagna di misurazione illuminamento

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AGEMONT

Le aree di intervento

La metodologia

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Acquisizione caratteristiche geometriche e normative

Elaborazione griglia di misura

Analisi illuminamento attuale

Classificazione

Stesura specifiche dei dispositivi di illuminazione

Simulazione illuminotecnica

Installazione dispositivi

Analisi illuminamento con nuovi dispositivi

Eventuale taratura del flusso luminoso mediante dimming

Metodologia sviluppata per la progettazione ed analisi degli impianti di illuminamento a LED dei comprensori di Padriciano, Basovizza ed Amaro. Nelle successive slide si farà riferimento al comprensorio di Padriciano ma il metodo è stato applicato a tutte le aree interessate dall’progetto Enerplan

Acquisizione caratteristiche geometriche ed eventuali normative delle aree di intervento

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Le grandezze di interesse sono: • Larghezza carreggiata • Interasse palo (per installazioni esistenti) • Altezza palo (per installazioni esistenti)

Particolare importanza rivestono i regolamenti e le normative urbanistiche ed ambientali che possono gravare sul territorio interessato dall’intervento

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Le norme tecniche di riferimento che si applicano nell’illuminazione stradale sono le seguenti:

• UNI 11248: Illuminazione stradale: selezione delle categorie illuminotecniche

• UNI 13201-2: Illuminazione stradale parte 2: Prestazioni illuminotecniche

• UNI 13201-3: Illuminazione stradale parte 3: Calcolo delle prestazioni

• UNI 13201-4 : Illuminazione stradale parte 4: Metodo di misura delle prestazioni fotometriche

• UNI 10819: Impianti di illuminazione esterna: requisiti per la limitazione delle dispersioni verso l’alto del flusso luminoso

• EN 62471: Sicurezza fotobiologica

• EN 60598: Specifica le prescrizioni generali per gli apparecchi di illuminazione

A cui vanno aggiunte eventuali normative regionali e/o del particolare territorio di intervento

• LR n.15/2007 “Misure urgenti in tema di contenimento dell’inquinamento luminoso, per il risparmio energetico nell’illuminazione per esterni e per la tutela dell’ambiente e dell’attività svolta dagli osservatori astronomici”

• Norme tecniche di attuazione per l’area di Basovizza fornite dal committente.

Acquisizione caratteristiche geometriche ed eventuali normative delle aree di intervento

Elaborazione griglia di misura

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S Interasse palo 15.1 m

Wr Larghezza semi carreggiata 4.05 m

N Numero punti lungo l’asse

longitudinale

10

n Numero punti lungo l’asse

trasversale

3

D Interdistanza punti

longitudinale

1.51 m

d Interdistanza punti trasversale 1.35 m

CARREGGIATA 2

0,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,35

0,68

2,03

3,38

LONGITUDINALE [m]

TR

AS

VE

RS

AL

E

[m

]

0,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,35

0,68

2,03

3,38

LONGITUDINALE [m]

TR

AS

VE

RS

AL

E

[m

]

CARREGGIATA 1

Sulla base delle caratteristiche geometriche e seguendo le indicazioni della norma UNI EN 13201-3, viene definita la griglia di misura

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Per il rilevamento dei valori di illuminamento è stato utilizzato il radiometro modello IL1700 della International Light con detector SED033/Y/W opportunamente calibrati

Strumento base: radiometro International Light IL1700

Detector per misure di illuminamento: SED033/Y/W

LONGITUDINALE [m]

TRA

SVER

SALE

[

m]

0,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,35

0,68 4,7 3,27 2,1 1,23 0,93 0,95 1,4 2,42 3,35 3,4

2,03 3,5 2,45 1,6 0,98 0,76 0,77 1,2 1,87 2,43 2,51

3,38 2,06 1,67 0,89 0,69 0,62 0,65 0,92 1,3 1,46 1,67

LONGITUDINALE [m]

TRA

SVER

SALE

[

m]

0,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,35

0,68 5,41 3,82 2,37 1,65 1,22 1,25 1,65 2,4 2,86 3,07

2,03 4,36 3,27 2,25 1,66 1,62 1,47 1,63 2,03 2,3 2,44

3,38 3,4 2,91 2,44 2,1 2 1,73 1,62 1,69 1,85 1,93

Carreggiata

1

Carreggiata

2

13

0,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,35

0,68

2,03

3,38

longitudinale [m]

trasvers

ale

[m

]

4,5-5

4-4,5

3,5-4

3-3,5

2,5-3

2-2,5

1,5-2

1-1,5

0,5-1

0-0,5

Emin= 0,62 U=Emin/Emed= 0,35

Emax= 4,70 Emin/Emax= 0,13

Emed= 1,79

Elaborando i dati ricavati dalle misurazione effettuate sulla griglia, si ottengono i parametri illuminotecnici di riferimento per le successive fasi di lavoro:

• Emin: Illuminamento minimo [lux]

• Emax: Illuminamento massimo [lux]

• Emed: Illuminamento medio [lux]

• U=Emin/Emed: Uniformità

• Emin/Emax: altro indice di uniformità

Emin= 1,22 U=Emin/Emed= 0,52

Emax= 5,41 Emin/Emax= 0,23

Emed= 2,35

Carreggiata 1 Carreggiata 2


Classificazione

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Seguendo quanto indicato dalla normativa UNI 11248 è stata eseguita la classificazione illuminotecnica delle aree interessate dall’intervento:

Strada locale extraurbana→ Limite velocità (S3) → Zona di conflitto (S3/S2) → Flusso traffico (S4/S5)

Classificazione

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STRADA DI BASOVIZZA

PARCHEGGIO DI BASOVIZZA E COMPRENSORIO PADRICIANO

La classificazione illuminotecnica permette di definire i parametri illuminotecnici di riferimento secondo quanto specificato dalla norma UNI EN 13201-2

Per garantire un livello di uniformità minimo è stato fissato anche un limite inferiore pari a 0,15

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Classificazione e illuminamento attuale

AREA DI

MISURA

Emin

[lux]

Emed

[lux]

U

= Emin/Emed

Classe di

progetto

NOTE

Ciclabile Basovizza 0,58 9,64 0,06

S5

Illuminamento minimo quasi

sufficiente

Problemi di uniformità

Carreggiata Basovizza 0,40 4,47 0,09 S5 Illuminamento minimo insufficiente


Parcheggi Basovizza 0,17 2,26 0,08

S4

Illuminamento minimo e medio

insufficiente


Area 1-2 Carreggiata 1

Padriciano 0,62 1,79 0,35 S4


insufficiente


Padriciano 1,22 2,35 0,52 S4 Illuminamento medio insufficiente

Area 1-2 Parcheggio 2

Padriciano 1,10 3,41 0,32 S4 Illuminamento medio insufficiente

Area 3 Parcheggio 2

Padriciano 0,25 0,79 0,32 S4


insufficienti

Area 4 Carreggiata

Padriciano 0,80 2,30 0,35 S4


insufficienti

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Stesura specifiche dei dispositivi di illuminazione

Per garantire i vantaggi (risparmio energetico, durata e qualità della luce) dell’utilizzo di sorgenti a stato solido (LED) nei dispositivi di illuminazione è necessaria una corretta progettazione degli stessi sotto ogni aspetto: ottico, meccanico, termico ed elettrico. A questo scopo è stato stilato un elenco di specifiche che il costruttore dei dispositivi deve garantire. La tabella seguente ripropone una valutazione di alcuni modelli di lampioni secondo i parametri individuati (controllo remoto, monitoraggio, CCT, CRI, altezza installazione, efficienza, ecc)

VALUTAZIONE REQUISITI TECNICI

TIPIPOLOGIA 1: A MATRICE DI LED

PRODUTTORE MODELLOCONTROLLO

REMOTO

MONITORAGGIO

CONSUMICCT 4000K CRI>=80

Altezza installazione

min di 3,5m


min di 4,5m

Vita minima di

60000 hT giunzione <65°

Efficienza

alimentatore >90%Sorgenti di qualità Efficienza ottica >80% IP 65 NOTE

Martini Stilis SI chiedere NO 5000K non dichiarato SI 4m non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato SI ottiche non complanari

Siteco LANTERN LED SI SI SI NO

LUCI srl SI Implementabile SI SI SI SI SI SI SI SI

Disano stelvio 1 SI chiedere SI SI non dichiarato SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato SI

Enel archilede NO SI NO NO SI SI SI

armatura stradale per

altezze di 6 m

Philips citysoul o minicitysoul SI SI 4m NO non dichiarato SI

Ruud lighting italia EDGE Round SI SI NO 75 SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato SI

TIPOLOGIA 2: CHIP ARRAY


REMOTO

MONITORAGGIO



min di 3,5m


min di 4,5m

Vita minima di


Efficienza


IBT lighting Dogma 46 SI SI SI NO SI NO SI SI non dichiarato SI SI

G LED USA RSP-STL-70 Chiedere Chiedere NO 3 o 5000 non dichiarato NO non dichiarato non dichiarato SI

Soluxima SL 80W non dichiarato non dichiarato NO 3 o 6000 NO NO SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato usa LED della Bridgelux

LITA Lighting LL/STR0012CPW NO NO SI

TIPOLOGIA 3: FOTOVOLTAICI


REMOTO

MONITORAGGIO



min di 3,5m


min di 4,5m

Vita minima di


Efficienza


TECNOLOGIA MONO-

POLICRISTALLINOEFFICIENZA > 15%

SOLarlight 20/20 chiesto NO 5000K NO SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato

batteria a bordo palo,

policristallino SI non dichiarato

Citydesign Lotus 1 non dichiarato non dichiarato SI non dichiarato SI NO non dichiarato SI non dichiarato non dichiarato SI

ottiche non complanari

batteria a pozzetto SI SI

Solarhtec MiniLampione e MidiLampione SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato SI SI non dichiarato

Econtek NO 6500 SI non dichiarato non dichiarato NO non dichiarato SI SI SI

PANNELLO FOTOVOLTAICO SISTEMA DI ACCUMULO

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Caratterizzazione lampioni in laboratorio

Le grandezze rilevate sono le seguenti:

Caratterizzazione elettrica

potenza elettrica assorbita,

fattore di potenza

valutazione efficienza elettrica conversione da CA a CC

Caratterizzazione termica al fine della stima della vita utile del dispositivo:

rilevamento delle temperature di esercizio

stima temperatura giunzione ed estrapolazione vita media

Caratterizzazione fotometrica:

temperatura colore CCT

indice di resa cromatica CRI

mappa fotometrica illuminamento al suolo

distribuzione spettrale

flusso totale

Simulazione illuminotecnica

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Lo studio illuminotecnico è stato realizzato con il software Dialux che, partendo dalle curve fotometriche dei dispositivi , il loro flusso luminoso e la collocazione spaziale dei punti luce, è in grado di mappare l’illuminamento al suolo e calcolare i parametri illuminotecnici di riferimento.

Curva fotometrica di un lampione Siteco Lantern Led (flusso:2060 lm, potenza 47W)

Mappa al suolo dell’illuminamento su carreggiata 1 e 2

Installazione dei dispositivi

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1. Relamping: viene sostituito solo il motore di luce ma il corpo del lampione e il palo rimangono inalterati. • contenimento costi • rapida attuazione • prestazioni potrebbero non essere ottimizzate. • mantenere interdistanza e altezza palo esistenti può

penalizzare la distribuzione luminosa al suolo

2. Sostituzione testa palo: viene sostituita l’intero corpo del lampione mentre il palo rimane invariato. • corpo illuminante ben realizzato • mantenere l’interdistanza e l’altezza palo esistenti può

penalizzare la distribuzione luminosa al suolo

3. Installazione ex novo: sostituzione sia della testa palo che il palo stesso • possibilità di modificare l’interdistanza e l’altezza in modo

da garantire una corretta distribuzione luminosa al suolo

L’installazione dei nuovi dispositivi di illuminazione a LED può essere eseguita in diverse modalità:

Analisi illuminamento con nuovi dispositivi

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Ultimata l’installazione dei nuovi corpi illuminanti si procede alla misurazione dell’ illuminamento al suolo e alla valutazione dei parametri illuminotecnici.

CR1 CR2

Emed= 7,06 6,53

Emax= 11,50 11,10

Emin= 3,40 2,20

Mappa al suolo ottenuta dalle simulazioni Mappa al suolo ricavata dalle misurazioni

Come si può notare la corrispondenza tra illuminamento simulato e quello misurato è soddisfacente e anche i parametri illuminotecnici Emed, Emin ed uniformità rientrano nelle specifiche della normativa.

Eventuale taratura del flusso luminoso mediante dimming

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I lampioni a LED più sofisticati integrano un elettronica di controllo in grado di comunicare , mediante powerline o sistema wireless, con una centralina di controllo che permette di gestire/monitorare i seguenti parametri:

• controllo accensione e spegnimento • modulazione intensità luminosa • rilevamento consumo elettrico (tensione, potenza, corrente, fattore di potenza) • rilevamento temperatura interna • rilevamento malfunzionamenti

La gestione dell’intensità in remoto permette di regolare l’illuminamento al suolo al fine di soddisfare i parametri illuminotecnici previsti dalla categoria stradale individuata

Schermata di gestione dei lampioni IBT

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Risultati finali Basovizza

LAMPIONI PRECEDENTI LAMPIONI LED

AREA DI

MISURA

Classe di

progetto

Emin

[lux]

Emed

[lux] U

Emin

[lux]

Emed

[lux] U

Classe di

progetto

Ciclabile

Basovizza S5 0,58 9,64 0,06 1,4 8,7 0,17 S5

Carreggiata

Basovizza S5 0,40 4,47 0,09 1,3 5,8 0,22 S5

Parcheggi

Basovizza S4 0,17 2,26 0,08 1 11,3 0,09 S4

COLLOCAZIONE LAMPIONI PRECEDENTI LAMPIONI LED

MODELLO TIPO LAMPADA POTENZA

[W] MODELLO

POTENZA [W]

∆P %

N PALI

Strada Basovizza SITECO 5NA/LA

585 HME 80

IBTLighting Dogma 46

48 40 109

Parcheggio Basovizza Thor HME 80 IBTLighting Dogma 46

48 40 88

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Risultati finali Padriciano

LAMPIONI PRECEDENTI LAMPIONI LED

AREA DI MISURA Classe di

progetto

Emin

[lux]

Emed

[lux] U

Emin

[lux]

Emed

[lux] U

Classe di

progetto


Padriciano S4 0,62 1,79 0,35 2,7 5,6 0,48 S4


Padriciano S4 1,22 2,35 0,52 1,8 5,2 0,34 S4

Area 1-2 Parcheggio 2

Padriciano S4 1,10 3,41 0,32 3,0 7,0 0,43 S4

Area 3 Parcheggio 2

Padriciano S4 0,25 0,79 0,32 2,8 12,2 0,23 S4

Area 4 Carreggiata

Padriciano S4 0,80 2,30 0,35 1,3 4,9 0,26 S4

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COLLOCAZIONE LAMPIONI PRECEDENTI LAMPIONI LED

MODELLO TIPO LAMPADA POTENZA

[W] MODELLO

POTENZA [W]

∆P %

N PALI

Strade periferica Padriciano lampioni

laterali

SITECO 5LA52422KF18

dulux-2x TC-LEL 18/24W

2X23

Siteco Lanterna

ottica assimm

34 26 15+4

Strade periferica Padriciano lampioni

centrali

SITECO 5NA52421CF18

HME 80 Siteco

Lanterna ottica simm

34 57 50

Parcheggio Padriciano lampioni centrali

iGuzzini Public mod. 1125,

diam 400 mm

E27 HST high pressure sodium

70 Citydesign

Lotus3 30 57 11

Risultati finali Padriciano

La riqualificazione delle aree di intervento ha permesso di illuminare correttamente secondo quanto previsto dalla classe illuminotecnica di riferimento, a fronte di un risparmio energetico medio del 40 % dato dalla sola efficienza delle nuove sorgenti LED, a cui si aggiunge un ulteriore 15-25 % ottenuto con il sistema di controllo remoto che permette la modulazione dell’ intensità e la temporizzazione per ciascun corpo illuminate.

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Lampioni installati

Parcheggi Basovizza Strada accesso Basovizza

Perimetro Padriciano 1 Perimetro Padriciano 2

29

Lampioni installati

Comprensorio Agemont di Amaro

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Contatti CRP

www.crpo.it [email protected]

Tel.0433487510

Grazie per l’attenzione

http://www.crpo.it/

mailto:[email protected]

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