Kenmerken Dimmogelijkheden

22 september 2011: ECL-beurs © VEI

Dimmen en lichtbronnen Kenmerken Dimmogelijkheden

Danny Hermans 7 april 2011/ Promotiedag Duurzame Verlichting

Dimmen en lichtbronnen

[email protected] 1

 Voorstelling VEI

Overzicht

 Dimmen: voordelen/bediening/aanstuursignalen/technieken voor de vermogencomponent

        

Overzichtstabel lichtbronnen Gloeilamp/halogeenlamp Lagedruk Na-lamp Hogedruk Na-lamp Lagedruk Hg-lamp Hogedruk Hg-lamp Metaalhalogenide lamp LED Overzichtstabel dimming

© VEI

22 september 2011: ECL-beurs

 Lichtbronnen: hun karakteristieken en dimmogelijkheden


2


VEI(1)    

Kenniscentrum voor de elektro-installateurs 3 federaties: website : www.vei.be Hoofdactiviteiten

 Technologische Advies Dienst  Vragen mbt elektrische installaties, verlichting, reglementering(AREI, KB‟s, MB‟s) en installatienormen  [email protected]

 VIS-traject GLV 2020: actief lid (dimming, lichtregel-

© VEI



systemen, …) VIS-traject Smart Home: samen met VITO, KHK en IBBT (domotica, smart meter, datacom in een woning,…) Dimmen en lichtbronnen

3

VEI(2)  Hoofdactiviteiten  kennisverspreiding naar de elektro-installateurs via nieuwsbrieven, infoavonden en workshops

© VEI


 workshops “Elektrische voertuigen” (aanvang 18h)  27/09: Gaselwest-Kortrijk  04/10: Electrabel-Antwerpen  13/10:CEDUBO-Heusden-Zolder

 infoavonden “Smart home” (aanvang 19h)     

24/11: Electrabel-Antwerpen 29/11: Gaselwest-Kortrijk 01/12: Electrabel-Gent 06/12: Iverlek-Leuven 08/12: INFRAX-Hasselt

 infoavonden “Specifieke locaties vragen specifieke verlichting”  januari/februari 2012 Dimmen en lichtbronnen

4

    

Aangepast/ergonomisch verlichtingsniveau Centraal of decentraal verlichtingsbeheer Energiebesparing: ?% (terugverdientijd!!!) Gebruiksgemak Sfeercreatie door eventuele interferentie van verschillende lichtbronnen

© VEI


Dimmen: voordelen


5

Dimmen: bediening en instellingen  Bediening geeft een commando door aan de sturing  Enkelknops(NO), dubbele drukknop(NO),

© VEI




potentiometer(analoog),… Elektronische pulsen : presets, automatische aan/uit, daglichtregeling, bewegingsmelders, looptijden van hooglaag, opname in gebouwenautomatisering...


6

Dimmen: aanstuursignalen

 0-10 Vdc spanningssturing (analoog)

 van 1% tot maximale lichtsterkte  ingangsspanning ˂ drempelspanning (±1V)  aangesloten belasting uit  benaming “1–10 Vdc spanningssturing”

    

bij dimbare EVSA en bij bepaalde LS-transformatoren stroomgrootte stuurkring bepaalt het lichtniveau minimum intensiteit afhankelijk van de EVSA (1 tot 3%) ingangsspanning < drempelspanning  belasting brandt op ingesteld minimum  Noodzaakt schakelaar Overgang van 0-10V spanningssturing naar 1-10V stroomsturing

 DALI (digitaal)(voorloper is DSI-protocol)

© VEI


 1-10 Vdc stroomsturing (analoog) (EN60929)


7

Dimmen: technieken voor de vermogencomponent

 Afname van het geleverde vermogen P aan de lamp door afname van U(P = U²/R met R= f(T))

 (Lineaire) spanningsvermindering 22 september 2011: ECL-beurs

 Potentiometer (warmtedissipatie in weerstand!!!)  Variac (autotransformator)

 Fase aansnijding

 inductieve belasting(klassieke magnetische ballast)  schakelelement : TRIAC geleidt na ontsteekpuls tot de stroom

onder de houdstroom zakt  belastingsstroom > houdstroom !!)

 Fase afsnijding

 voor capacitieve belasting(evsa)  Schakelelement : transistor in geleiding bij nuldoorgang uit geleiding bij bepaalde fasehoek

© VEI

 Pulsbreedtemodulatie

 hoge f  lichtbron met kleine tijdsconstante (vb LED)  dutycycle: aan/(aan + uit) Dimmen en lichtbronnen

8

Lichtbronnen Gloeidraad

Ontlading

Wolfraam

Natrium

LED'S

Kwik

Wolfraam-halogeen 22 september 2011: ECL-beurs

Lagedruk

Lagedruk

Hogedruk FCL CFL TL Inductie Hogedruk Halogeen-metaal

Kwartsbrander © VEI

Ceramiekbrander


9

    

Continu spectrum (zwarte straler) Rendement: 7,5 tot 16,5 lm/W(5 % licht!!) Kleurtemperatuur = T° draad = 2700K Levensduur: 1000h 5% overspanning  levensduur / 2 5% onderspanning  levensduur x 2  Vermogen: 15 tot 500 W  Toepassingsgebied: huis-tuin-keuken/dagelijks gebruik

© VEI


Wolfraam gloeidraadlamp (1)


10

Wolfraam gloeidraadlamp (2)  100 % compatibel met het dimmen door

© VEI


 Spanningsvermindering  Fase aansnijding  Fase afsnijding

 Uitfasering niet richtbare gloeilampen volgens de Ecodesign Richtlijn voor huishoudelijke verlichting.

    

Van gloeilamp naar CFL (retrofit of relighting) Van gloeilamp naar LED (retrofit of relighting) Van gloeilamp naar Ecohalogeen (retrofit of relighting) Van gloeilamp naar Metaalhalogenide (keramische brander)(systeem) 60W eruit sinds 1 sept 2011  prijs CFL + 25% !! Dimmen en lichtbronnen

11

© VEI


Tijdsverloop uitfasering


12

Halogeenlamp (1)  Continu spectrum (zwarte straler)  Combinatie van gloeidraad en halogeen cyclus  betere karakteristieken dan gloeilamp

 Levensduur x 2 22 september 2011: ECL-beurs

 Levensduur 2000 h

 Kleurtemperatuur beter

 T° gloeidraad = 2900 – 3200 K

 Rendement hoger dan GL: 15%(230V) tot 25%(12V)  Gebruik op Zeer Lage Spanning: 6, 12, 24 V

 levensduur sterk afhankelijk van spanning (cfr gloeilamp)  Vermogen 5 tot 2000 W  Toepassingstype: huis-tuin-keuken/dagelijks gebruik &

© VEI

accentverlichting(winkels, galerijen, …)


13

Halogeenlamp (2)

 Compatibel met het dimmen door  Spanningsvermindering  Fase aansnijding  Fase afsnijding

 halogeen cyclus werkt optimaal bij nominaal vermogen 22 september 2011: ECL-beurs

 geregeld nominaal aansturen

 Evoluties die de karakteristieken of het gebruik sterk beïnvloeden

 Koudlichtspiegel + infrarood coating  warmte afgifte ↓ ,

 

© VEI



levensduur ↑ , rendement ↑ Van 12 V naar 230 V  levensduur ↑ maar rendement ↓ Ecohalogeen: rendementsverbetering door andere gasvulling en betere T-huishouding: 30% tot 50%(C-label) Uitfasering volgens de Ecodesign Richtlijn voor huishoudelijke verlichting. Dimmen en lichtbronnen

14

Halogeenlamp: de transformator Elektronische trafo: capacitief karakter BEVEILIGING TEGEN OVERBELASTING EN KORTSLUITING

ONTSTORINGSFILTER


STUURSCHAKELING

HF-TRANSFORMATOR

HALOGEENLAMP GELIJKRICHTER

© VEI

TEMPERATUURAFHANKELIJKE TERUGKOPPELING

HOOGFREQUENT GENERATOR


17

Lagedruk natriumlamp

zonder bijkomende eisen: verlichting van autosnelwegen

 Zeer goed rendement: tot 203 lm/W  Zeer slechte kleurweergave: monochromatisch oranje licht (Na-ontlading)

© VEI


  dimmen is niet aan de orde  Gebruik: waarnemen van voorwerpen


18

Hogedruk natriumlamp  Dimbaar  Spanningsvermindering  Fase aansnijding: van 100% tot 50%  Dimbare elektronische ballast 22 september 2011: ECL-beurs

 Gebruik: wegverlichting, industriële verlichtingen, voor tuinbouw, zalen en sportterreinen (dit alles op grotere hoogtes)

 Rendement: tot 150 lm/W  Kleurweergave naargelang type van 20 voor klassieke natrium tot 80 voor witte natrium

 Uitfasering volgens Ecodesign

© VEI

Richtlijn voor tertiaire verlichting


19


Lagedruk kwikdamp lamp De fluorescentiebuizen (1)  3 poedertypen  Standaard - industrieel wit met KWI 50-75  Trifosfor met KWI > 80  Met hoge KWI > 90  Huidig beschikbaar: 3 diameters  T12(38mm) tot 65 W en tot 78,5 lm/W(tot 2012)  T8(26mm) tot 58W en tot 100 lm/W of tot 66,5 lm/W voor KWI 90  T5(16mm) tot 80W en tot 104 lm/W  Kleurtemperatuur = 2700K tot 6500K  Levensduur: (voorbeeld T8)

© VEI

Veroudering cyclus

EM ballast (inductief)

Elektr. ballast (warme start)

2,75 u aan/0,25 u uit

36.000u

55.000u

11,5 u aan/0,5 u uit

55.000u

63.000u


20

Lagedruk kwikdamp lamp De fluorescentiebuizen (2)  Compatibel met het dimmen door


 Spanningsvermindering bij conventionele ballast  Fase aansnijding bij conventionele ballast: van 100% tot



0% Dimbare elektronische ballast: van 100% tot enkele procenten

 Gebruik: algemene verlichting bedrijven en kantoren, industriële verlichting, sportverlichting,…

 Uitfasering volgens Ecodesign Richtlijn voor tertiaire © VEI

verlichting Dimmen en lichtbronnen

21

Lagedruk kwikdamp lamp De fluorescentiebuizen – Starters en ballast  Glimstarter

 Elektronische starter    

Ontsteking door een triac Juist gedefinieerde voorverwarmingstijd Afschakeling na een aantal pogingen Oververhittingsdetectie met automatische reset

© VEI


 2 bimetaal elektrodes  Glazen omhulsel gevuld met edelgas  Parallel over de lamp


22

Lagedruk kwikdamp lamp De fluorescentiebuizen – Starters en ballast     

flicker (50Hz netspanning) zware ballast extra condensatoren extra filterspoelen hoog eigen energieverbruik  lager systeemrendement

© VEI


 Nadelen klassieke ballast


23

Lagedruk kwikdamp lamp De fluorescentiebuizen – Starters en ballast  Elektronische ballast

© VEI


R

L

L

C 230 V

C2

C1

L

HF C3

Low-pass filter

Gelijkrichter

Buffer Cond.


HF vermogen Oscillator

Lamp stabilisatie 24

Lagedruk kwikdamp lamp De fluorescentiebuizen – Starters en ballast  Lamprendement in functie van de frequentie

108

F (%)


110

106

104

102 100

0,1

1

10

20

30

50

100

© VEI

0,05

FREQUENTIE (KHz) Dimmen en lichtbronnen

28

Lagedruk kwikdamp lamp De fluorescentiebuizen – Starters en ballast


 Keuze van de frequentie  > 10 kHz meer dan 5% extra lichtopbrengst  > 20 kHz boven de menselijke gehoorgrens  < 100 kHz beperken van de verliezen in deferrietkernen  < 33 - 40 kHz>  < 50 kHz

en transistoren interferentie met IR-afstandsbediening Radio storingen beperken

Mogelijke frequentiegebieden



 <20 - 33kHz>  <40 - 50 kHz> Aan-uit schakeling  Koude start

 De lampelektrodes worden niet voorverwarmd.  Een hoge ontsteekspanning (> 800V r.m.s.) zorgt voor de start.

© VEI

 Warme start

 De lampelektrodes worden voorverwarmd.  Lagere onsteekspanning en dunnere elektroden Dimmen en lichtbronnen

29

Lagedruk kwikdamp lamp De compactfluo lampen

 De geminiaturiseerde fluorescentiebuis

 2 types:

© VEI


 E27/E14 met geïntegreerde ballast,  33 tot 65 lm/W en kleurtemperatuur zoals fluorescentiebuizen (20 % licht)  Van 5 tot 23 W  Levensduur: 6 tot 12.000u

 Met afzonderlijke ballast,  50 tot 87,5 lm/W en kleurtemperatuur zoals fluorescentiebuizen  Van 5 tot 55 W  Levensduur: 8 tot 16.000u  KWI > 80 Dimmen en lichtbronnen

30

Lagedruk kwikdamp lamp De compactfluo lampen  Compatibel met het dimmen door  Gescheiden dimbare elektronische ballast: van 100% tot




enkele procenten Spanningsvermindering in zeldzame gevallen waarbij flicker niet optreedt

 Ecodesign Richtlijn: dimbaar of niet op de verpakking  welke dimmer? (zie website fabrikant?)  houdstroom van een dimmer met triac !!!

© VEI

 Gebruik: huis-tuin-keukenverlichting en tertiaire sector


31


     

De lagedruk kwikdamp lamp De inductielamp Inductie zonder elektrode 65 tot 70 lm/W, 55 tot 165 W Kleurtemperatuur: 2700K tot 4000K KWI > 80 HF generator noodzakelijk maar flickerongevoelig! Levensduur: 60.000u

 Geen veroudering van elektroden

 dimmen niet aan de orde!

 Gebruik: algemene interne en externe verlichting op

© VEI

locaties met moeilijke toegang (tunnels, hoge plafonds,…) => “eeuwige” levensduur! …maar maximale afstand tussen lamp en HF generator Dimmen en lichtbronnen

32


Hogedruk kwikdamp lamp     

36 tot 61 lm/W 50 tot 1000 W Kleurtemperatuur: 3300K tot 4300K KWI van 36 tot 57 Levensduur: 16.000u met kleurverschuiving naar groen op het einde

 dimmen niet aan de orde!

 Gebruik: buitenverlichting en industriële verlichting op © VEI

grotere hoogtes Dimmen en lichtbronnen

33


Metaalhalogenidelamp met kwartsbrander(1)     

65 tot 108 lm/W 70 tot 2000 W Kleurtemperatuur: 3000K tot 5600K KWI van 65 tot 92 Levensduur: 4.000 tot 20.000u met kleurverschuiving naar groen op het einde (Na-verdwijning)

 Dimmen: brengt afwijking van de kleurtemperatuur, dus beperkt dimbereik

 Spanningsvermindering bij conventionele ballast  Fase aansnijding bij conventionele ballast

© VEI

 Kan exploderen bij einde levensduur  extra glazen koker rond brander of in armatuur met voorzetglas Dimmen en lichtbronnen

34

Halogeen-metaallamp met kwartsbrander(2)

 Dimbare elektronische ballast met soft-start

 beschikbaar voor grote vermogens (300W - 400W)  dimbereik tot 25% van de lichtstroom bij 50% elektrisch

  

 Gebruik: industriële verlichting (klassiek) en

sportveldverlichting (compacte ontlading  optiek  minder lichtvervuiling )

© VEI




verbruik tot 15% kleurtemperatuurverandering over dimbereik  toepassing moet het toelaten!! HF  beperkt strobosscoopeffect en geen brom PF > 0,97 over hele dimbereik soft start  beter lumenbehoud en langere levensduur  initieel minder vermogen installeren


35

Halogeen-metaallamp met keramiekbrander

  

78 tot 95 lm/W 35 tot 150 W Kleurtemperatuur: 3000K tot 4200K KWI > 80 tot 90, met betere stabiliteit van de kleuren in de tijd dankzij de keramiekbrander Levensduur: 12.000u Compacte afmetingen, geschikt voor binnengebruik Meerderheid behoeft het gebruik van gesloten verlichtingsapparaat met beschermingsglas

© VEI


   


37

Halogeen-metaallamp met keramiekbrander  Dimmen: brengt afwijking van de kleurtemperatuur, dus  Spanningsvermindering bij conventionele ballast  Fase aansnijding bij conventionele ballast  Dimbare elektronische ballast

 Gebruik: accentverlichting in handelszaken, publieke verlichting

© VEI


beperkt dimbereik


38

LED (1)  Punt-lichtbron: lichtgevende diode  Dynamische verlichtingalgemene verlichting  Relatief energiesparend >< temperatuurgevoelig! 

lm/W (25 % licht) Drivers voor LED‟s:  = 85%

 Lange levensduur en betrouwbaarheid (Junctietemperatuur)  Kleur van het uitgestraalde licht is afhankelijk van de gebruikte halfgeleidermaterialen

© VEI


 Vandaag: lichtopbrengst van CFL(60-70 Lm/W); 2025: 160


40

LED (2)


 DC gevoed: 2 tot 4 V, 200 tot 1000 mA  3 manieren om wit licht te verkrijgen

meest gebruikt

geen behoud van wit

principe trifosfor fluorescentiebuis

© VEI

 Dimtechnieken

 Stroomgestuurd  Pulsbreedte Modulatie (PWM) Dimmen en lichtbronnen

41

LED-dimming  LEDs (package, module) kunnen altijd gedimd worden via

 Puls breedte modulatie  Stroomsturing (Constant

LED-armatuur krijgt controlesignaal: 0-10V, DALI, …

© VEI


Current Reduction) = analoog

 Driver (sturing) moet dit toelaten  Voor lampen/ armaturen kunnen er beperkingen gelden!  Driver in lamp of armatuur moet controlesignaal vertalen naar één van deze twee mogelijkheden  Standaardisatie?

 „Dimbaar‟ op verpakking zegt helaas niet hoe te dimmen Dimmen en lichtbronnen

LED-armatuur of LED-lamp op netspanning via dimmer: fase-aansnijding of –afsnijding: zie handleiding

42 42

LED-dimming  Via Puls Breedte Modulatie (PWM)


   

Groot dimbereik (0  100%) f > 100 Hz Lineair verband tussen D en lichtoutput Mogelijke nadelen:

 Ongewenst geflikker(bij te lage frequentie)  Stroboscoop effect (draaiende machines)

 Via Constant Current Reduction (CCR)  Geen lineair verband tussen lichtoutput en I  Kleurverschuivingen zijn groter  Piekgolflengte is stroomafhankelijk (klein)  Vanwege temperatuurseffecten (groot)

© VEI

 Grote verschillen in voorwaartse spanning

 PWM krijgt de voorkeur op CCR Dimmen en lichtbronnen

43

LED-dimming  Dimming via klassieke dimmers op netspanning  Interactie met de LED driver bepaalt de goede werking:


Sommige LED drivers bekijken dimming als fase aan- of afsnijding en vertalen deze ontsteekhoek naar PWM of CCR

 De meeste conventionele dimmers (fase aan-/afsnijding) zijn ontworpen voor gloeilampen/halogeenverlichting met een belastingsstroom die hoger is dan die van de LEDs. (belastingsstroom moet groter zijn dan de houdstroom, zijnde de minimale stroom om de thyristor of de triac in geleiding te houden na het ontsteken) Deze dimmers kunnen dus problemen opleveren

© VEI

 Standaardisatie?


44

Overzichtstabel Indoor

Spanning

Fase-aansn.

Fase-afsn.

E-ballast

Gloeidraad

X

100-0%

100-0%

100-0%

-

Halogeen

X

100-0%

Gewikkelde trafo

E-trafo

-

LP Natrium

-

-

-

-

HP Natrium

XX

XX 100-50%

-

-

© VEI


Lichtbron

LP Kwik – Fluorescentie

X

Convent. ballast

Convent. ballast

-

100-0%

LP Kwik – Compactfluo

X

-

-

-

100-0%

LP Kwik – Inductielamp

X

-

-

-

-

HP Kwik

-

-

-

-

Metaalhalogenidelamp Kwartsbrander

X

X

-

XX 100-25%

KWI !!

KWI !!

X

X

KWI !!

KWI !!

Metaalhalogenidelamp Keramiekbrander

X

LED

X

XX PWM


KWI !!

-

XX 100-25% KWI !!

X CCR 45

Vragen?

© VEI


Dank u voor uw aandacht!


46

Kenmerken Dimmogelijkheden

Recommend Documents