Recent Posts

Poluarea luminoasa depinde de temperatura de culoare corelata (CCT) a sursei de iluminat

Una dintre consecintele inevitabile ale carosabilului si ale zonei de iluminat a acestuia este poluarea luminoasa. Lumina emis de corpurile de iluminat si reflectata de la sol este imprastiata de moleculele si aerosolii din aer, aceasta fiind vazuta de observatori pe suprafata solului ca o stralucire difuza care obtureaza stelele pe cerul noptii. Cu toate acestea, iluminatul partii carosabile este o cerinta de siguranta, dar selectia unui CCT cald poate minimiza impactul asupra cerului intunecat. Din pacate alegerea CCT nu este simpla, iar mai jos vom prezenta faptele cu privire la modul in care CCT relationeaza cu poluarea luminoasa, performanta iluminatului exterior, precum si cu alti factori.

Poluarea luminoasa deasupra unui oras
Poluarea luminoasa deasupra unui oras

Poluarea luminoasa este adesea considerata ca fiid de interes mai ales pentru astronomi profesionisti si amatori, dar aceasta are efecte mult mai profunde catat aceesta cum ar fi : perturbarea comportamentului nocturi la mamifere, pasari, amfibieni, pesti si insecte. De asemenea aceasta poate intrerupe ritmul circadian al oamenilor, animalelor si plantelor, si chiar a fost implicat in epidemia de obezitate la nivel mondial – poluarea luminoasa ne poate face sa avem un comportament diferit, cum ar fi apetitul marit in orele tarzii ale noptii.

S-a afirmat adesea ca sursele de lumina alb rece duc la o poluare mai ridicata de lumina, deoarece lumina albastra este in mod preferential imprastiata de catre moleculele de aer. Sursele de lumina alba calda sunt preferate din cauza lipsei luminii albastre din componenta lor. Asociatia Internationala Dark-Sky a redus recent CCT maxim admisibil de la 4100K (alb neutru) la 3000K (alb cald).

O alta justificare pentru un CCT scazut al iluminatul exterior este ca multi oamenii il prefera in zonele rezidentiale. Orasul Davis, de exemplu, a fost obligat sa inlocuiasca corpurile de iluminat stradal de 4800K cu cele de 2700K la un cost de peste 350.000 Euro ca urmare a plangerilor rezidentilor cu privire la iluminatul cu lumina ca de inchisoare alba.

Pentru si impotriva CCT-ului alb cald

Cu toate acestea exista argumente valide impotriva CCT-ului scazut din sursele de iluminat cu lumina alba calda. De exemplu, Manualul IES de iluminat, Editia a zecea, discuta despre iluminatul parcarilor sau al zonelor exterioare  cu lumina cu un grad ridicat scotopic-to-fotopic (S/P), raport ce profita de viziunea mezopica si de reducerea nivelurilor de lumina fotopica. Din pacate rapoartele S/P pentru modulele LED depind de CCT-ul acestora cum este aratat in tabelui 1.

TABELUL 1.  

Raportul scotopic / fotopic (S / P), comparativ cu CCT pentru module LED.

CCT (K) 2700 3000 3500 4000 5000 6000
Interval al raportului      S/P  1.1-1.4 1.2-1.5 1.3-1.6 1.4-1.8 1.6-2.0 1.9-2.2

Un alt argument este acela ca LED-urile cu un CCT scazut sunt in mod inerentmai putin eficiente decat LED-urile cu un CCT ridicat  datorita atat pierderilor de schimabre cat si emisiilor de banda larga fosforescente rosii care se extind in campul infrarosu apropiat. Acest lucru se traduce, desigur, intr-o investitie, exploatare si intretinere mult mai ridicata din punct de vedere al costurilor pentru agentiile municipale si de stat care detin in administrare mai multe corpuri de iluminat sau module LED de mare putere.

Distributii spectrale tipice pentru LED-uri de mare putere normalizate pentru o intensitate maxima unitare.
FIG. 1. Distributii spectrale tipice pentru LED-uri de mare putere normalizate pentru o intensitate maxima unitara.

In cele din urma exista problema ofertei fata de cerere. In zona producatorilor de corpuri de iluminat nu au existat mereu produse cu un CCT scazut pentru iluminat stradal sau pretul acestora era unul ridicat. Acesta situatia se schimba, o data ce factorii de decizie din industria LED livreaza LED-uri alb calde mai eficiente din punct de vedere energetic si al costurilor.

Care sunt dovezile?

Problema pentru designeri de corpuri de iluminat profesionale este faptul ca trebuie sa isi justifice deciziile de design si specificatiile produselor, in fata clientilor. Avand in vedere faptul ca specificatiile progtsmului IDA care ajuta la identificarea acestor probleme sunt optionale, acestea fiind mai degraba voluntare decat obligatorii pentru cele mai multe jurisdictii iar designerii de corpuri de iluminat au nevoie de fapte cantitative.

FIG. 2. Funcia de eficienta luminoasa fotopica
FIG. 2. Funcia de eficienta luminoasa fotopica
FIG. 3. Distributii spectrale de putere tipice pentru LED-uri normalizate pentru o intensitate luminoasa constanta.
FIG. 3. Distributii spectrale de putere tipice pentru LED-uri normalizate pentru o intensitate luminoasa constanta.

Oarecum suprinzator, asemenea date sunt greu de gasit. Poluarea luminoasa a fost o ingrijorare pentru astronomii profesionisti din ultima jumatate de secol sua cam asa ceva. Au exista mai multe lucrari academice publicate pe acest subiect, cu numeroase modele matematice dezvoltate pentru a modela stralucirea artificiala a cerului. Subiectul acesta, al CCT-ului surselor de lumina a devenit o preocupare din ce in ce mai mare, in ultimul timp, in special cu recenta inlocuire a luminilor stradale cu corpuri de iluminat cu LED-uri si au provocat o oarecare miscare catre CCT-uri mai reci.

TABELUL 2.

Exponentul împrăștierii luminii în funcție de distanță de centrul orașului.

Distanta (km) 0 5 10 20 30 80
Exponent α 3.60 3.59 3.58 3.59 3.35 2.70

Din pacate, comunitatea de cercetari astronomice nu discuta cu comnunitatea de comunitatea de iluminare a zonelor carosabile. Serios, cat de multi profesionisti in iluminat citesc articolele Societatii Astronomice sau Jurnatul transferului cantitativ Spectroscopic si Radiativ ? Pe de alta parte, cat de multi astronomi profesionisti citesc Reviste referitoare la Luminile cu LED-uri?

Din fericire, putem scurt-circuita acest esec de comunicare, luand imprumut rezultatele cele mai recente ale acestor modele matematice mentionate mai sus si efectuarea cu ajutorul lor a unor calcule simple si directe intr-un tabel. Rezultatul este exact ceea ce avem nevoie – fapte cantitative in ceea ce priveste relatie dintre CCT-ul sursei de lumina si artificiala stralucire a cerului.

De la mere la supercalculatoare

Primul program de calculator ce a realizat modelul de stralucire artificiala a cerului datorita iluminatului stradal a fost dezvoltat in 1986 de catre astrofizicianul Roy Garstang, care a executat programul sau pe un computer Apple II. Treizeci de ani mai tarziu, modelul matematic Garstang de sisteme optice atmosferice este considerat inca valabil si este utilizat in cercetarea curenta.

Exista, de asemenea, un program numil Illumina, dezvoltat de catre fizicianul Martin Aube de la Univesitatea din Sherbrooke. Acest program pune in aplicare un algoritm mult mai complex, bazat pe fluxul de transfer radiativ bazat pe voxel, care poate necesita saptamani de lucru pe un supercomputer cu mai multe mii de procesoare si terabiti de memorie RAM.

Situatia este similara cu modelele de prognoza a vremii, unde in cazul unui model simplu cum ar fi al lui Garstang va va da o idee de ceea ce se intampla dar pentru a efectua cantitati masive de prelucare a datelor este nevoie de un supercomputer in scopul de a avea incredere deplina in predictiile pe care le realizeaza. Pur si simplu, modelele Illumina pentru poluarea de lumina ar fi fost de neconceput in urma cu treizeci de ani.

Imprastierea Rayleigh și Mie

Intelegereamatematica a modelelor de previziune ale stralucirii artificiale a cerului necesita o buna intelegere a sistemelor optice atmosferice. Ca o indicatie a complexitatii, ecuatia Garstang pentru luminozitatea cerului masurata in nanolamberti, arata astfel:

Ecuatia Garstang
Ecuatia Garstang

Dar, noi nu avem nevoie sa intelegem pe deplin complexitatea ecuatie daca ne intereseaza doar relatia dintre CCT si stralucirea cerului.

Poluarea luminoasa se datoreaza atat imprastierii Rayleigh din cauza moleculelor de aer cat si imprastierii Mie din cauza aerosolilor cum ar fi praf, fum sau ceata. Imprastierea Rayleigh este puternic dependenta de lungimea de unda cu o probabilitatea proportionala de λ-4, unde λ este lungimea de unda. Cerul este albastru din cauza imprastierii Rayleigh. Imprastierea Mie este independenta de lungimea de unda si aceasta este motivul din care cerul senin apare apbastru pal sau alb in zonele urbane foarte poluate luminos.

Ceea ce a gasit Aube cu programul Illumina este o combinatie dintre imprastierea Rayleigh si Mie rezultate intr-o dependenta de lungimea de unda descrisa de λ-α, unde α variaza 3.6-2.7, o data ce distanta de la centrul orasului creste.

Acum, sa aplicam rezultatele lui Aube la problema influetei CCT in stralucirea artificiala a cerului. In primul rand, avem nevoie de niste date SPD, date de distributie spectrala a puterii reprezentative. Luati in considerare Fig. 1. Curbele SPD au fost digitalizate din catalogul produselor Lumileds Luxeon Rebel cu SPD-urile normalizate, astfel incat cea mai mare valoare este unitatea.

Pentru a asigura o comparatie corecta, aceste SPD-uri trebuie sa fie scalate astfel incat LED-urile sa genereze aceeasi intensitate luminoasa. Pentru a face ascest lucru, multiplicam SPD-ul prin functia de eficienta luminoasa fotopica reprezentata de graficul din Fig. 2, la intervale de 5nm. Apoi vom realiza suma rezultatelor pentru a obtine intesitatile relative luminoase fotopice si normalizam sumele la unitatea de 3000K CCT ca in tabelul 3.

TABELUL 3. Intensitatea luminoasa fotonica relativa fata de CCT normalizat la 3000K.

CCT (K)

2700 3000 3500 4000 5000
Intensitatea relativa luminoasa 0.88 1.00 1.12 1.17

0.94

Calculul stralucirii artificiale a cerului

In continuare, vom efectua unele calcule matematice, care ne vor muta si mai aproape in determinarea stralucirii cerului asociata cu LED-uri pe intreaga gama de CCT. Vom impartii SPD-urile normalizate originale ale LED-urilor la valorile din tabelul 3 pentru a produce noile SPD-uri din Fig. 3 care sunt acum normalizate pentru o intensitate luminoasa constanta. Figura prezinta diferite SPD-uri absolute ale iluminatului stradal situate la un centru al orasului teoretic pentru fiecare CCT, presupunand aceeasi ieside a fluxului luminos.

Acum, folosind rezultatele lui Aube si presupunand un punct de observare la 80 km de centrul orasului, vom multiplica fiecare interval de 5nm cu (λ / 550 nm) -2.7 pentru a reprezenta dependenta de lungimea de unda, obtinandu-se SPD-ul de stralucire a cerului la 80 km.

Distributia spectrala de putere a stralucirii cerului la 80 km
FIG. 4. Distributia spectrala de putere a stralucirii cerului la 80 km

Aceast grafic arata exact ceea ce ne-am asteptat – lumina albastra este in mod preferential risipita, sustinand ideea noastra cum ca un CCT ridicat al luminii rezulta intr-o stralucire a cerului mai mare. Aceste SPD-uril reprezinta distributia relativa energetica spectrala la zenit din punctul de observare, care este, probabil, cea mai buna definitie a stralucirii cerului. Daca presupunem scotopic (adica adaptati la intuneric) conditiile de observare vizuala trebuie sa multiplicam aceste SPD-uri cu functia scotopica de eficienta luminoasa (Fig. 5), la intervale de 5 nm pentru a obtine date tipice pentru setarile pe timp de noapte.

Din nou, trebuie sa fie insumate rezultate pentru a obtine luminanta relavita scotopica la zenit. Rezultatele sunt prezentate in tabelul 4 si normalizate la 3000k. Intr-adevar, acest tabel contine datele cantitative de care avem nevoie.

TABELUL 4. Luminanta relavita scotopica la 50 km de centrul orasului

CCT (K)

2700 3000 3500 4000 5000
Luminanta relativa  0.96 1.00 1.04 1.12

1.42

 

Consideratii astronomice

In conformitate cu tabelul 4, cresterea luminozitatii scotopice a cerului  pentru led-uri de 4000K comparativ cu LED-uri de 3000K este doar de 12%. Perceptia noastra de stralucire, ca urmare a legii Steven Power pentru surse de lumina extinse, inseamna ca vom vedea o crestere a luminozitatii cerului perceput de doar 4%! Cu siguranta acest lucru nu este o justificare rezonabila pentru a reduce CCT-urile maxime admisibile de la 4100K la 3000K?

poluarea luminoasa astronomie
Poluarea luminoasa in astronomie

Astrofotografi profesionisti si amatori nu ar fi de acord cu aceste lucruri. Richard Wainscoat, investigator principal pentru fundatia Pan-STARRS finanta de NASA pentru cautarea obiectelor apropiate de pamant de la Univesitatea din Hawaii, a numit pe buna dreaptate acest spectru unul de cosmar. Puterea de la 440 nm a unui led de 5000K este aproximativ tripla fata de cea a unui led de 3000K.

Din pacate, emisia maxima in jurul a 450 nm este chiar in regiunea spectrala, unde stralucirea aerului este scazuta si sunt importante elemene de absortie astronomice si linii de emisie. Astronomii folosesc intensitatile masurate ale acestor caracteristici spectrale pentru a determina abundenta relativa a hidrogenului, heliului si altor elemente in atmosferele stelare si nebuloase.Spre deosebire de emisiile monocromatice ale lampilor de sodiu cu joasa presiune, emisiile LED-urilor, albastre sunt imposibil de filtrat cu filtre de respingere. Limitarea CCT la 3000K reduce contributia la poluarea luminoasa in regiunea albastra a spectrului cu un factor de doi pana la trei.

LED-urile cu un CCT de 4100K pot fi acceptate pentru astronomi amatori, ocazionali nu si pentru cercetari astronomice mai complexe sau astrofotografie.

Consideratii ecologice

Daca astronomiii sunt preocupati de poluarea luminoasa, ecologistii si biologii au si mai multe motive pentru a fi ingrijorati. Impactul poluarii luminoase la animale are loc prin perturbarea orientarii in timpul migrarii, modificarea comportamentului de reproducere si schimbarea balantei pradator-prada.

De o ingrijorare deosebita este faptul ca animalele vad lumea diferti fata de oameni si raspund in concordanta cu aceasta. Soarecii salbatici, de exemplu, au conuri retiniene ale caror raspunsuri maxime se situaze in jurul a 370 nm(lumina ultravioleta) si 530 nm(lumina verde). Puii de broasca testoasa sunt atrasi de culoarea albastra dar nu si de cea galbena. Pe de alta parte, unele pasari sunt afectate in mod negativ de lumina alba sau rosie nu si de cea verde. Liliecii si multe insecte zburatoare sunt sensibile la radiati ultraviolete dar nu si la lumina rosie. Modificari in comportamentul pe timp de noapte al insectelor zburatoare vor avea un impact atat asupra liliecilor cat si asupra multor amfibieni.

 

FIG. 5. Functia de eficienta luminoasa scotopica V'(λ).
FIG. 5. Functia de eficienta luminoasa scotopica V'(λ).

Efectele poluarii luminoase asupra sistemelor ecologice sunt complexe, acestea devenind obiectul unor cercetari in curs de desfasurare. Din punctul de vedere al proiectantului de sisteme de iluminat, este necesar ca acesta sa fie constient de aceste probleme, in special in cazul in care iluminatul exterior se va realiza langa zone mlastinoase sau rezervatii naturale.

Rezumat

Alegerea corespunzatoare a unei surse de iluminat cu un CCT care sa nu influenteze mediul inconjurator in mod negativ, nu este o sarcina usoara. Dintr-o perspectiva a cerului intunecat, nu conteaza daca alegem module cu specificatii de 3000K sau 41000K. Pentru observatii astronomice, totusi, 3000K este o alegere mai buna.

Aceasta alegere trebuie sa puna in balanta mai multi factori cum ar fi: posibilitatea reducerii nivelurilor minime de iluminare cu multiplicatori mesopici; preferintele proprietarilor strazilor rezidentiale; capitalul investit initial, costurile cu intretinere si de operare ale unor module cu LED-uri mai putin eficace din cauza CCT-ului scazut si eventual trebuie luate si considerente ecologice specifice amplasamentului.

Corpurile de iluminat integrale cu LED surclaseaza lampile de iluminat clasice

Este momentul potrivit pentru LED-uri, aplicatiile solicitante de iluminat se descurca mai bine cu corpurile de iluminat LED destinate special pentru acestea decat cu retehnologizarea lampilor deja existente.

In timp ce majoritatea s-ar gandi in continuare ca LED-urile sunt o tehnologie relativ noua de iluminat, multe instalatii cu LED-uri au functionat cu succes mai mult de cinci ani. Bine implementate in proiectul tehnic al corpului de iluminat complet, LED-urile pot oferi in mod fiabil lumina de inalta calitate si o durata de viata lunga, in acelasi timp consumand cantitati mici de energie si ajutand la economisirea acesteia.

Cu toate acestea, pentru a face trecerea de la iluminat cu incandescenta la cel cu LED-uri, de ce sa nu optati pentru inlocuirea lampilor conventionale cu becuri cu LED in loc sa cumparati corpurile de iluminat special concepute? Lampile cu LED-uri special concepute pentru a fi inlocuite sunt acum disponibile la scara larga intr-un format standard si cu un consum de energie redus decat lampile cu incandescenta.

Corpuri de iluminat LED integrale
Corpuri de iluminat LED integrale

Pai si atunci unde este toata schema? Am sa va explic mai departe. In timp ce unele lampi de inlocuire cu led-uri pot economisi cantitati semnificative de energie, ele pot avea o performanta slaba pe parcursul vietii lor, deoarece calitatea luminii se degradeaza perceptibil. S-ar putea presupune ca o solutie de iluminat evaluata la 50.000 de ore va performa in ultimele ore ale vietii cum a facut-o in primele (adica va arata identic pentru ochiul uman), dar aceasta ipoteza s-ar putea dovedi problematica.

Dovezile anecdotice ale instalatorilor de corpuri de iluminat cu led sugereaza ca in unele instalatii, lampile cu LED nu reusesc sa ajunga la revendicarile producatorilor de peste 35.000 ore. Mai mult, studii recente facute in unele departamente de energie dezvaluie unele dezavantaje la inlocuirea lampilor clasice cu lampi LED:

  • afiseaza schimburi de culoare foarte vizibile dupa aproximativ 4000 de ore de utilizare
  • afiseaza un comportament nedorit, cum ar fi palpaire vizibila sau
  • sufera din cauza ratei accelerate de depreciere a fluxului luminos

Nu lasati acest lucru sa va descurajeze in a pune in aplicare o strategie de iluminat cu LED-uri, trebuie doar sa alegeti solutia potrivita. Corpurile cu iluminat cu LED-uri bine concepute sunt mult superioare doar becurilor schimbate in corpurile de iluminat clasice, acestea avand mai multe setari profesionale.

Aplicatiile profesionale necesita temeratura de culoare stabila si intensitatea luminii ridicata. In mediile de vanzare cu amanuntul, tonurile de culoare sunt specificate cu atentie pentru a se potrivi cu marfa afisata, o schimbare de culoare poate slabi apetitul clientilor si implicitit profitul. Im mediile de ospitalitate si de restaurant, sistemele de iluminat trebuie sa ureze bun venit si confort oaspetilor. In muzee si galerii, tonurile de culoare sunt selectate tocmai pentru a evidentia anumite lucrari de arta.

Iluminat intr-o expozitie de pictura
Iluminat intr-o expozitie de pictura

Aceste sisteme specifice de iluminat au nevoie de cea mai buna calitate a luminii, culoare adevarata, constanta in timp, fara nici o palpaire, licarire sau degradare a acesteia si un risc minim de esec. Inlocuirea becurilor clasice cu becuri cu LED-uri pot indeplini aceste cerinte. In primul rand, palpairile vizibile (de multe ori rezultat al sistemelor de reglase a intensitatii luminoase incompatibile) nu sunt mai putin frecvente daca doar inlocuim sursele de iluminat ale corpurilor clasice cu unele noi cu tehnologie LED. In al doilea rand, multe sisteme profesionale necesita lumina aprinsa in continuu, lucru care poate crea probleme termince la becurile de schimb cu LED-uri. Caldura generata de LED-uri in regim normal poate degrada rapid sau chiar distruge componentele electronice, precum si LED-ul si invelisul sau de fosfor (care converteste culoarea albastra nativ a LED-ului in alb) daca aceasta nu este canalizata in mod corespunzator departe de bec. Intr-un corp de iluminat cu LED incorporat special, este proiectat un sistem termic de disipare al caldurii, pentru a realiza o functionare continua fara deteriorari din cauza caldurii.

Astfel, pentru a obtine rezultatele dorite, corpul de iluminat trebuie sa prezinte atat consistenta cat si fiabilitate. O iesire constanta de lumina mentine o temperatura stabila de culoare, o intensitate (masurata in lumeni), o capacitate de redare a culorii si un model de fascicul pe toata durata de viata nominala a corpului de iluminat. Pentru a fi considerate fiabile, aparatul de iluminat trebuie sa fuctioneze pe toata durata sa de viata nominala, fara un comportament nedorit cum ar fi palpairea sau aparitia petelor intunecate vizibile pe sursa de lumina.

Vorbind despre sursa de lumina, stabiliatea culorii corpului de iluminat este afectata cel mai puternic de catre stabiliatea sursei de lumina cu LED. In timp ce managementul terminc si degradarea optica slaba pot provoca schimbari de culoare, in cazul in care sursa de lumina cu LED nu este de culoare stabila, corpul de iluminat nu poate compensa deficientele acesteia.

Industria de iluminat la nivel mondial inca nu are un cadru pentru a prezice stabilitatea culorii in timp, dar multi producatori de corpuri de iluminat au inceput sa urmeze exemplul stabilit de Xicato. Acestia proiecteaza modulele sale de LED-uri de la bun inceput pentru a fi stabile in timp din punctul de vedere al culorii, consistentei si fiabilitati, acestia garantand performanta in timp a acestora. Programul de validare termica a corpului de iluminat al companiei, garanteaza un managent de caldura gestionat in mod corespunzator pentru o durata de viata si o performanta ridicate, in timp ce tehnologiile inovatoare permit module care ofera cea mai buna calitate posibila a luminii.

Iluminatul cu LED-uri – progresele realizate din lectiile invatate

Iluminatul cu LED-uri a facut progrese impresionante in ultimul deceniu. Aparut initial, ca un domeniu in curs de dezvoltare, aceasta tehnologie promitatoare, ar putea modifica si imbunatati fundamental sistemele de iluminat si ar putea reduce consumul de energie . Beneficiind de experienta acumulata de la introducerea pe piata a lampilor fluorescente compacte(CFL), intre ani 1980 si 1990, noua tehnologie LED poate folosi toate aceste programe de eficienta energetica mult mai bine decat inainte. De altfel, organizatiile de standardizare, au ajutat industria de iluminat sa evite unele din problemele, care, au afectat dezvoltarea pietei lampilor fluorescente. Cu toate acestea, industria de iluminat se confrunta cu provocari in perioada de tranzitie, iar aceste provocari pot fi preintampinate, cu ajutorul lectiilor invatate in primele etape ale implementari acestor sisteme de iluminat LED.

 

Eforturile depuse de catre departamentele de energie din tarile dezvoltate au influentat pozitiv experienta adoptarii de iluminat cu LED-uri. Intradevar, adoptarea de iluminat cu LED-uri se intampla mult mai rapid decat a fost facuta adoptarea CFL, dar nu la fel de rapid ca unele tehnologii electronice de consum.

Rata de adoptie Lampi CFL vs Becuri LED
Rata de adoptie Lampi CFL vs Becuri LED vs Smartphone

Succesul se datoreaza in mare parte, testarilor standardizate si cerintelor minime de performanta. Publicarea rezultatelor de testare a triat producatori de produse slabe fata de cei care produc diode LED de calitate superioara.

 

Privind in perspectiva, cu toate acestea, performanta si economisirea de energie la care poate ajunge tehnologia LED sunt departe de a fi realizate si asigurate. Cu toate acestea in minte , Departamentul de Energie al SUA a realizat un report intitulat “Iluminat LED : lectii invatate in drumul spre adoptarea generala pe piata”, in care analizeaza actiunile intreprinse pana in prezent si identifica noi provocari si lectii, precum si implicatiile acestora in viitor. Rezultatul este o compilatie de analiza si recomndari pentru producatori, organizatii de standardizare, programe de eficienta energetica, comercianti, precum si alte parti interesate. Aceasta analiza este destinata sa stimuleze discutii precum si pentru a ajuta la corectiile tehnologice ale tehnologiei LED pentru a ajunge la potentialul maxim. In continuare vom examina unele dintre principalele lectii despre iluminatul LED.

 

LECTIA 1: Cerintele de testare riguroare adoptate la inceputul dezvoltarii iluminatului LED au fost nevesare pentru a contracara pretentiile exagerate ale performantei pe care unii producatori le aveau, dar in cele din urma au condus la costuri nejustificat de mari pentru teste.

Numarul mare de produse si variatiile lor, care au aparut pe piata au creat o povara in plus cu testare acestora, adaugand un cost suplimentar si o rata de introducere lenta a lor pe piata. Politicile grupurilor implicate au fost principalul mijloc utilizat de catre programele de eficienta energetica pentru abordarea problemei de testare.

Grupurile de listare si calificare voluntare – cum ar fi Consortium DesignLights(DLC), Energy Star si DOE LED Lightinig Facts – ar trebui sa ia in considerere o coordonare sporita pentru a continua sa reduca timpul de testare la producator, mentinand in acelasi timp integritatea datelor produsului prin testarea aleatorie. In plus, comunitatea de iluminat ar trebui sa ia in considerare in continuare cautarea unor metode si strategii pentru a reduce sarcinile generale de testare asupra producatorilor, o data ce increderea in performantele tehnologiei LED continua sa creasca.

LECTIA 2: In ciuta unor promisiuni ale timpului de viata indelungat, nu exista nici o modalitate standard de a evalua durata de viata si fiabilitatea produselor de iluminat cu LED-uri.

Variabilitatea in timpul vietii si fiabilitatea produselor similare trebuie sa fie reduse pentru a imbunatati adoptarea pe piata a produselor cu LED. Exista multe surse de esec in produsele LED care trebuie sa fie contabilizate. Incertitudinea este redusa lent , in timp ce eforturile pentru standardizarea metodelor de estimare a duratei de functionare precum si a fiabilitatii. Dezvoltatorii de standarde lucreaza la noi instrumente de masura, unele dintre ele inca limitate in utilitatea lor, dar foarte nevesare pentru a raspunde acestor provocari.

Grafic fiabilitate durata de viata iluminat LED
Graficul prezinta distributia a 29 de esecuri in peste 34 de milioane de ore de functionare pentru o familie a unui producator de corpuri de iluminat cu LED-uri pentru exterior. Pentru ca LED-urile sunt doar una din multele componente care pot provoca defectarea intregului sistem de iluminat, este recomandata o abordare a sistemelor individual pentru a vedea durata de viata si fiabilitatea.

Unii producator furnizeaza garantii mai lungi pentru produsele care deservesc aplicatii cheie si sectoare de piata ceea ce reprezinta un alt mod prin care se poate depasi aceasta incertitudine. Designul inovator al produselor si utilizarea sporita a controllerelor de iluminare pot complica si mai mult masurarea si raportarea duratei de viata si a fiabilitatii produselor LED in viitorul apropiat, iar toti jucatorii de pe piata trebuie sa lucreze impreuna pentru a explora efectul unor astfel de functii asupra duratei de viata si a fiabilitatii, precum si educarea utilizatorilor in noile tendinte tehnologice.

LECTIA 3: Desi proiectantii prefera familii complete de produse, evolutia rapida a tehnologiei cu LED-uri reprezinta o provocare pentru producatori in creearea si mentinerea liniilor complete de produse.

Specificarea familiilor de corpuri de iluminat perminte un aspect si simt consistent in interiorul unui spatiu de iluminat si poate, de asemenea, sa standardizeze intrezinirea si realizarea pieselor de schimb. Dar, uneori, producatorilor din lipsa de timp le este greu sa dezvolte game complete de produse sau sa pastreze produse compatibile unul cu altul, atunci cand diodele LED si driverele se schimba atat de rapid. Fara optiunile unei familii complete de produse de iluminat, producatorii pot avea probleme in utilizarea LED-urilor in cadrul diverselor proiecte pe care le dezvolta.

Producatorii ar trebuie sa ia in considerare furnizarea unei game de lampi sau a unor corpuri de iluminat cu aspect similar, dar cu performante fotometrice diferite. Atunci cand un produs de iluminat cu LED-uri este inlocuit de unul cu un flux luminos mai mare, producatorii ar trebui sa ia in considerare pastrarea ambelor produse in linia de productie. Dezvoltarea uneia sau mai multora forme de testare ar putea ajuta producatorii sa gestioneze costurile legate de testarea produselor din aceeasi gama de lampi de iluminat cu LED.

LECTIA 4: Gama de calitate a culorilor disponibile pentru produsele de iluminat cu LED-uri, precum si limitarile valorilor de culoare existente pot induce in eroare utilizatorii.

In timp ce disponibilitatea unor calitati de culoare pentru corpurilor de iluminat cu LED-uri poate fi un avantaj intr-un sens, variabilitatea prezinta, de asemenea, o serie de provocari.Abordarea acestor provocari va necesita o serie de eforturi coordonate din partea industriei producatoare. Comerciantii ar trebui sa continue eforturile de a oferi informatii clare in ceea ce priveste calitatea culorilor, mai ales diferentele dintre CCT-uri diferite. Eforturile pentru a imbunatatii consistenta informatiilor de pe ambalajele produselor led ar trebui sa continue, iar industria ar trebui sa stabileasca instrumente de comunicare eficiente a culorii pentru a simplifica alegerea produsului.

In acelasi timp, comunitatea de cercetare in industria iluminatului ar trebui sa ia in considerare stabilirea unor criterii de performanta pentru redarea culorilor, lucru ce va asigura o si mai mare acceptabilitate din partea majoritatii utilizatorilor. Organizatiile de standardizare ar trebui sa ia in considerare stabilirea unor grade de toleranta mai restranse pentru intervalele cromatice, pentru reducerea variabilitatii de la un produs la altul cu acelasi CCT, ceea ce ar face mult mai usor de specificat diferite produse LED in acelasi spatiu. Sunt necesare noi valori suplimentare de redare a culorilor pentru a caracteriza cu precizie capacitatea de redare a culorilor pentru toate sursele de lumina existente.

LECTIA 5:Culoarea luminii la unele produse cu LED-uri se schimbă suficient in timp pentru a avea un impact negativ asupra adoptarii lor in unele aplicatii.

Capacitatea produselor de iluminat cu LED-uri de a mentine cromaticitatea culorilor in decursul intregii durate de functionare a fost demonstrata de catre castigatorul premiului DOE L, dar nu toate produsele au acelasi randament, performantele variind in mod semnificativ. Sunt necesare metode de masurare a stabilitatii culorii si metode de predictie a culorilor entru a permite comparatii de performanta intre produsele de iluminat cu LED-uri. Este nevoie de programe de eficienta energetica si standarde de calificare care sa includa valori de stabilitate a culorii.

diferente-cromatice-becuri-led
O lampa nous si un produs identic dupa 4000 de ore de functionare arata o schimbare a culorii, ceea ce ar fi inacceptabil in multe aplicatii.

Eforturile de a stabili noi metode si valori pentru evaluarea stabilitatii culorii ar trebui sa continue. Standardele si valorile schimbarilor de culoare ar trebui sa fie incluse intr-o evaluare pe durata intregi vieti a produselor de iluminat cu LED-uri. Producatorii si comitetele industriilor conexe ar trebui sa continue sa impartaseasca metode de testare si noi date pentru a fi utilizate de catre organizatiile de standardizare. Aceste organizatii ar trebui sa ia in considedare includerea noilor cunostinte acumulate in standarde pentru stabilirea culorii.

 

LECTIA 6: Unele produse cu LED-uri palpaie, in mod evident acest lucru poate avea un impact negativ asupra adoptarii in anumite aplicatii.

Intrucat tehnologiile conventionale de iluminat prezinta intr-o maniera destul de asemanatoarea, efectul de palpaiere (acestea au fost remediate cu balasturi concepute in mod special) variaza semnificativ in cazul surselor de iluminat cu LED-uri. Organizatiile de standardizare ar trebui sa ia in cosiderare dezvoltarea unei proceduri de masurare pentru palpaire si o valoare a acesteia care sa tina cont de frecventa, astfel incat producatorii sa poata comunica performanta produsului in mod exact.

Procent palpaire index palpaire
Procentul de palpaire si indicele de palpaire sunt valori istorice folosite pentru a cuantifica palpairea, dar procedurile de masurare standardizate a palpairii nu sunt inca in vigoare pentru a asigura efectuarea unor comparatii adecvate a valorilor raportate pentru produsele cu LED-uri.

Producatorii ar trebui sa ia in considerare evaluarea si comunicarea performantelor de palpaire pentru produsele cu LED-uri atunci cand sunt la valoarea de iesire maxima sau cand sunt modulate (cu ajutorul dimmerului), contabilizand si dependenta fata de un echipament de control , daca este cazul. Comunitatea de cercetare in domeniul iluminatului ar trebui sa ia in considerare efectuarea de cercetari pentru a stabili praguri de detectie a palpairii, riscul din cauza palpairii asupra efectelor neurologice precum si degradarea lor in indeplinirea sarcinilor in diferite aplicatii de iluminat.

 

LECTIA 7: Corpurile de iluminat cu LED-uri pot provoca efectul de orbire (glare) , ceea ce ar putea avea un impact negativ asupra adoptarii lor în unele aplicatii.

Unele dintre problemele efectului de orbire au fost cauzate sau agravate din cauza  intentiei de a creste lumina de iesire(de exemplu, prin utilizarea LED-urilor de mare putere) si de a reduce costurile(de exemplu, prin utilizarea a mai putine LED-uri), astfel incat o provocare in abordarea efectului de orbire va fi gasirea echilibrului intre cele doua obiective potential concurente prezentate mai sus.  Industria ar trebui sa continue sa lucreze la dezvoltarea de solutii de iluminat cu LED-uri care nu sporesc efectul de orbire in raport cu tehnologiile existente. Organizatiile de cercetare ar trebui sa ia in cosiderare in mod curent, evaluarile reflexiillor de lumina pentru produse si evaluarile acestora in aplicatii si demostratii.

In cazul in care o metodologie standard de evaluare a efectului de orbire nu este disponibila, aceste organizatii ar putea lucra pentru stabilirea unor noi metode si valori pentru evaluarea de orbire. Producatorii ar trebui sa continue sa optimizeze utilizarea de solutii optice care reduc luminanta de la sursa, in special pentru aplicatii in care sursa de lumina este mult mai mica in luminanta decat o sursa de lumina LED tipica. Programele de eficienta energetica ar trebui sa ia in considerare implicatiile efectului de orbire la stabilirea standardelor de eficacitate pentru produse.

LECTIA 8: Realizarea de reglaje de inalta calitate a intensitatii luminoase pentru lampile cu LED-uri este dificila, dar situatia se imbunatateste.

Desi nu exista o definitie standard a reglarii intensitatii luminoase(dimabilitatii), capacitatea surselor incandescente de a se regla pana la nivelul de 1% din total luminii, serveste drept referinta neoficiala pentru dimabilitatea produselor, iar, comparabil aceasta este foarte slaba la multe lampi cu LED-uri, acesta fiind motivul care limiteaza adoptarea acestora. Comerciantii, producatorii si organizatiile care promoveaza achizitionarea de lampi integrate cu LED-uri cu intensitate variabila ar trebui sa ia in considerare cresterea eforturilor educationale in aceasta directie, alertarea cumparatorilor de potentialele probleme cu reducerea intensitatii(dimarea) si sa lucreze impreuna pentru a dezvolta mijloace mai bune, mai clare, si mult mai consistente pentru comunicarea acestor probleme clar cumparatorilor.

Industria corpurilor de iluminat ar trebui sa ia in considerare dezvoltarea de lampi de iluminat capabile de reglarea intensitatii luminoase asemanatoare cu becurile incandescente, cu o eficatitate ridicata in intervalul de reglare a intensitatii luminoase a LED-urilor si ar trebui sa imbunatateasca predictibilitatea performantei de reducere a intensitatii luminoase pentru distribuitori si cumparatori. In plus, industria ar trebui sa continue dezvoltarea de circuite de reglare a intensitatii luminoase, control de faza avansat, precum si standarde anticipative pentru variatoare de faza si lampi. De asemenea, ar trebui sa continue dezvoltarea si promovarea unor abordari alternative, care au potentialul de a evita multe din problemele de compatibilitete inerente la fazele de control.

LECTIA 9: Interoperabilitatea mai mare a componentelor de control al iluminatului si specificatii mai sensibile ale sistemelor de control al iluminatului sunt necesare pentru a maximiza economiile de energie de la iluminatul cu LED-uri.

Controlabilitatea LED-urilor creste semnificativ potentialul de economisire a energiei. Tehnologia LED este gata sa aduca in multe aplicatii inalta performanta de control pentru culoarea si intensitatea luminii.  Integrarea controalelor de iluminat cu o retea de comunicatii ofera oportunitati suplimentare pentru a oferi valoare, si, probabil, a economisi bani si energie suplimentara. Capacitatea de a urmari consumul de energie si de a raporta esecurile pot reduce costurile de intretinere si optimiza si mai mult eficienta energetica in unele cazuri.

Pe masura ce piata se maturizeaza, maximizarea economiilor de energie pentru sistemele de iluminat cu LED-uri va fi in stransa legatura cu realizarea instalarilor cu succes a controaleror de iluminat care sunt specifice pentru fiecare utilizare si utilizator. Industria ar trebui sa continue sa dezvolte si sa perfectioneze programe educationare si de certificare care sa vizeze nu numai selectarea si proiectarea strategiilor de control, ci si asigurarea faptului ca echipamentul de control specificat este cel optim pentru aplicatia in care urmeaza sa fie instalat, precum si instalarea lui corecta.

Consortiile producatorilor ar trebui sa continue eforturile lor pentru a dezvolta specificatii standar deschise si programe de testare a conformitatii produselor care permit introducerea pe piata a controalelor pentru iluminat, cu functii noi ce ofera un anumit nivel de interoperabilitate. Organizatiile de eficienta energetica ar trebui sa ia in considerare programe de stimulare pentru controlul iluminatului si interoperabilitatea echipamentelor.

LECTIA 10: Lipsurile ca mentenanta si interoperabilitatea, au creat bariere de adoptie pe piata in anumite sectoare pentru iluminatul cu LED-uri.

Experientele timpurii cu unele produse de iluminat cu LED-uri au aratat ca, in timp ce LED-ul in sine poate avea o durata indelungata de functionare, defectiunile aparute la surse sau problemele cu schimbarile de culoare pot provoca o scadere al nivelului asteptarilor clientilor chiar daca initial parea o instalatie de succes. Crearea corpurilor de iluminat modulare pot permite schimbarea componentei defecte, reducand riscul de nesatisfacare a duratei de viata si, de asemenea, sa antreneze costuri mult mai mici pentru ciclul de reparatii al acestora.

 

 

 

Becurile CFL sunt inlocuite, incet dar sigur de catre becurile cu led-uri

Mentionate pentru eficienta ridicata, dar evitate de multi consumatori, becurile economice CFL incep sa dispara din oferta retailerilor si producatorilor.

Cei mai multi dintre consumatori au petrecut ultimele doua decenii inlocuid becurile incandescente vechi cu becuri economice CFL pentru o eficienta energetica ridicata. Tuburile spiralate folosesc mai putina energie, economisesc bani si au o durata de viata ridicata dar cu toate aceste avantaje oamenii nu le-au agreat.

Acum becurile CFL sau lampile fluorescente compacte, dispar, treptat din magazine. Retailerul international IKEA a oprit vanzarea acestora in toate locatiile sale de anul trecut, iar acum producatorul GE a transmis o scrisoare intitulata “Dear John” facand anuntul ca va opri productia de becuri CFL in Statele Unite ale Americii.

“Pot vedea clar, acum, becurile cu LED ca un viitor al meu”, se arata in scrisoare, referindu-se la diodele emitatoare de lumina care au castigat o mare cota de piata o data ce preturile au devenit din ce in ce mai accesibile. Cele mai recente statistici din State arata ca becurile CFL sunt in scadere cu 28% in timp ce becurile cu LED au realizat o crestere cu 237%, realizate de catre Asociatia Nationala a Producatorilor de Echipamente Electrice. De asemenea in conformitate cu noile standarde propuse saptamana trecuta, becurile CFL nu vor fi suficient de eficiente in comparatie cu becurile cu LED.

Bec LED sau Bec CFL
Bec LED sau Bec CFL

In timp ce prognoza nu este grozava, becurile CFL vor mai fi gasite pe piata

“Lampile fluorescente compacte nu vor disparea peste noapte, asta este sigur” ne declara Terry McGowan, director inginerie si tehnologie la Asociatia Americana pentru Iluminat din Statele Unite ale Americi. “Cred ca veti gasi lampi CFL de cumparat, in jurul nostru pentru mult timp”. Acestea sunt niste becuri low-cost, astfel vor acea in continuare cautare in special in afara SUA.

Introduse la mijlocul anilor 1980, lampile compacte fluorescente, au devenit progresiv mai ieftine si mai eficiente, folosind cu 75% decat becurile cu incandescenta. Cu toate acestea, becurile CFL nu au depasit probemele care le-au facut sa fie atat de evitate. Au nevoie de timp pentru a ajunge la o intensitate luminoasa maxima, cateodata lumina este prea dura pentru spectru uman, iar tuburile din sticla contin mercur toxic, determinand o lista de curatare tulburatoare pentru orice biet suflet care, intamplator ajuge sa le sparga.

“Daca stai sa te gandesti la toate aceste neajunsuri, si balanta incet se inclina catre becurile cu LED, destul de repede. Si o sa se incline din ce in ce mai mult.” spune McGowan. Intr-un studiu finantat de catre Departamentu de Energie in urma cu doi ani, becurile cu LED le depasesc pe cele CFL la beneficiile pentru mediu. Iar, becurile cu LED-uri, care nu au probleme de calitate si fragilitate, costa acum doar o fractiune din ceea ce costau in urma cu cativa ani. Un studiu arata ca pretul becurilor LED au scazut in medie intre 28% si 44% pe an intre anii 2011 si 2014.

Unele tari, cum ar fi India, vor realizata tranzitia la tehnologia LED intr-un timp mai indelungat. In timp ce piata din America de Nord va deveni 70% LED si 4% CFL in 2020, potrivit unui raport din 2012 au firmei de consultanta McKinsey & Company, India va avea un procent de 59% LED si 15% CFL. Alte tipuri de becuri, cum ar fi becurile cu halogen (o versiune mai eficienta a becului cu incandescenta clasic) si becurile fluorescente liniare, vor avea restul cotei de piata.

GE ne spune ca are un parteneriat cu Walmart si Sams Club pentru a promova trecerea la becurile cu LED. Alti jucatori din industrie mizeaza pe acelasi lucru. Ace Hardware subliniaza avantajele becurilor LED fata de cele CFL sau cu halogen pe site-ul sau. Un purtator de cuvant al producatorului Philips spunea ca  au o afacere sanatoasa in domeniul lampilor compacte fluorescente, trecerea se face treptat catre lampile cu LED-uri, iar cifrele din vanzari reflecta aceasta tendinta.

Unii cercetatori inca mai incearca sa imbunatateasca eficienta energetica a becurilor incandescente, initiate de catre Thomas Edison cu un secol mai devreme dar vazute in pragul extinctiei in acest inceput de secol. In ultima luna, oamenii de stiinta ed ma Massachusetts Institute of Technology si Universitatea Purdue au realizat cu ajutorul nanotehnologiei, cresterea eficientei becurilor traditionale. Si in alte laboratoare se incearca acelasi lucri, dar timpul este oarecum limitat. Orice readucere in prim plan a becurilor incandescente trebuie realizata pana in 2020 cand intra standarde mult mai stricte in vigoare.

“Este interesant cum oamenii inca mai incearca sa imbunatateasca eficienta becurilor cu incandescenta” spune McGowan pe un ton amuzat. “Le doresc numai de bine.” completeaza acesta.

McGowan a petrecut 38 de ani de la GE. Prietenul si colegul sau, Ed Hammer, a inventat designul CFL spirala in anii 1970, redefinind posibilitatile pentru lampile fluorescente. Hammer a vazut ascensiunea tehnologiei LED, inaite sa moara in 2012 si a glumit spunand “Ei bine, castiga teren din ce in ce mai mult aceasta tehnologie LED”, dar stiind ca becurile CFL au avut o buna parte din cota de piata in ultimele decenii.

“Eu cred ca asta ar spune Ed daca ar mai fi printre noi: Am avut o perioada frumoasa , am facut unele lucruri mari si am redus custurile de iluminare” ne spunea McGowan in incheiere.

 

 

 

 

 

Tuburile cu LED-uri se apropie de adoptarea in masa in ciuda complexitatilor

In ultimii cinci ani, tuburile cu LED-uri special concepute pentru a le inlocui pe cele fluorescente s-au imbunatatit in mod dramatic. Intr-adevar, eficienta, luminozitatea, si uniformitatea luminii sunt net superioare dar si costurile incep sa scada in mod semnificativ. Totusi, exista multe optiuni si alegerea tipului de tub cu LED-uri, peisajul fiind in continua schimbarea a facut ca potentialii cumparatori sa adopte o abordare de asteptare si informare. Gama de tehnologii, costuri si optiunii de servicii sunt la originea complexitatii. Dar o intelegere clara a optiunilor poate fi calea succesului pentru adoptarea la scara larga.

O mare parte din complexitatea tuburilor este legata de caldura. Caldura este inamicul LED-urilor si a surselor denumite si drivere.  Driverele si LED-urile genereaza caldura. Mai mult, implementarea driverelor in tuburile cu LED-uri este probabil factorul cheie care diferentiaza produsele diferitilor furnizori. In acest articol vom oferi o perspectiva cu privire la gama de optiuni pe care le aveti in functie de modelul driverul aflat in tubul cu LED.

Iluminatul inteligent deschide calea catre orasul inteligent

Urmatoarea generatie de lampi pentru iluminat stradal va fi interconectata.

In multe orase din intreaga lume sunt deja experimentate sisteme de iluminat inteligente care pot fi controlate de la distanta. Acestea ajuta la micsorarea costurilor primariilor cu energia electrica și reducerea emisiilor de dioxid de carbon. Modelele tehnice pe care se lucreaza acum sunt chiar cu un pas inainte, cercetatorii in domeniu prevazand o retea de lampi, ca noduri (coloana vertebrala a retelei), într-o mare retea  de comunicatii multifunctionala pentru realizarea unui oras cu adevarat inteligent.

iluminat-inteligent
Iluminat inteligent stradal

Pana acum, transformarea noptii in zi si iluminarea intunericului au fost principalele sarcini ale iluminatului stradal. In viitor, cu toate acestea, lampile stradale vor indeplini mai multe functii pentru inbunatatirea conditiilor sociale. Acestea vor notifica serviciul de colectare a gunoiului, de fiecare data cand containerele pentru deseuri din vecinatate trebuie golite sau vor inregistra modificarile care se petrec in decursul zilei in volumul de trafic si vor trimite aceste date intr-un sistem de transport inteligent pentru corelarea semafoarelor in mod inteligent. Iluminatul stradal nu va mai fi o sfera izolata ci va fi parte a unei infrastructuri digitalizate  urbane.

La baza acestei viziuni sta o tehnologie in curs de dezvoltare denumita internetul tuturor lucrurilor(Internet of Things) si conceptul de oras inteligent. In viitor toate obiectele si locatiile vor fi interconectate: masinile, containerele de marfa, iluminatul stradal, parcarile, chiar ceasurile de mana, ochelarii si pixurile. Acestea vor masura diferiti parametrii in mediul lor si vor ajuta la rezolvarea provocarilor de zi cu zi cum ar fi gasirea unui loc de parcare. In centrul acestei schimbari sta directa comunicare intre acestea sau machine to machine(M2M) si schimbul automat de date intre dispozitivele din retea, fie intre ele independent fie intre ele si un centru de control.

Comisia Europeana a lansat mai multe programe printre care Parteneriatul european pentru inovare, pentru orase si comunitati inteligente (EIP) care se deruleaza intre anii 2014 si 2020 si programul pentru cercetare si inovare Horizon 2020 acestea cuprinzand fonduri de pana la 80 de milioane Euro. Simpla lampa de iluminat devine un element foarte importata in Planul de implementare Operational EIP ca punct central al infrastructurii urbane a retelei. In plus fata de iluminatul stradal, reteaua de lumini stradale inteligente poate avea mai multe aplicatii fie ca vorbim de monitorizarea calitatii aerului, contorizarea inteligenta sau controlul traficului.

Mai mult decat lumina artificiala

Pentru a intelege cat de inteligent va evolua iluminatul stradal, ne vom uita la mai multe scenarii operationale care implica comunicarea machine to machine(M2M). In sectorul industrial, de exemplu M2M este utilizat pentru intretinerea la distanta a masinilor si echipamentelor. Tehnicienii pot vedea starea de uzura a pieselor si consumabilelor. De indata ce apare o eroare sau sistemul detecteaza un model predefinit, sistemul alerteaza automat personalul. Acest lucru creaza un nou nivel de transparenta in ceea ce priveste procesele de productie, de intretinere precum si un mai bun management in utilizarea resurselor. Sistemele de iluminat inteligente pot oferi beneficii similare. Pentru identificarea lampillor defecte, orasul nu va mai fi dependent de inspectiile periodice de noapte, acest lucru ducand la rezolvarea problemelor inainte de caderea noptii, crescand astfel confortul cetatenilor si scazand rata plangerilor din partea acestora. Sistemul va dezvalui statusul fiecarui bec din oras chiar din centrul de control al orasului.

Arhitectura de baza a iluminatului inteligent

Cerintele pe care un sistem de iluminat inteligent trebuie sa le indeplineasca pentru a actiona o retea multifunctionala sunt urmatoarele. Structura de baza trebuie sa fie compatibila cu multitudinea de solutii deja existente pe piata. In primul rand, tehnicienii doteaza lampile cu dispozitive electronice fie intr-o cutie mica atasata la exteriorul lampii stradale fie chiar in interiorul acestora. Alternativ, producatorii de lampi vor integra hardware-ul direct in designul lampilor. Desigur, unele dintre lampile model mai vechi vor avea nevoie de o actualizare a becurilor cu unele noi, pe tehnologie led, mult mai eficiente energetic. Becurile LED sunt cele mai economice din punct de vedere energetic.Dupa modernizare, lampile pot fi integrate intr-o retea pe distante scurte pentru a se testa fiabilitatea acestora.

In plus fata de hardware-ul instalat in lampi vor mai fi instalate gateway-uri de comunicatii mobile pentru utilizarea schimbului de date pe distante mai mari. Acestea pot fi atasate la corpurile de iluminat sau adapostite in retelele de distributie a energiei electrice. De obicei, ele sunt pozitionate astfel incat fiecare gateway sa poate atinge un numar maxim de noduri.De exemplu, in solutia de management a lampilor stradale implementata de Deutsche Telekom(bazata pe sistemul PE.AMI de la Paradox Engineering), un singur gateway suporta pana la 200 de noduri. Acesta primeste informatii de la noduri si le transmite mai departe la un server in sistemul cloud sau intr-un server local al primariei. De asemenea, gateway-ul de acces poate trimite comenzi de control inapoi la noduri si de aici la lampile de iluminat pe care le poate aprinde, stinge sau varia in intensitatea luminoasa.

Sistem-de-iluminat-inteligent
Sistem de iluminat inteligent, compus din controller cu eficienta energetica ridicata, monitorizare avansata si control la distanta.

Caile neuronale ale orasului inteligent
Combinatia de noduri si gateway-uri care va fi folosita va produce o retea in doua straturi. Reteaua de banda ingusta realizata din noduri va fi predestinata aplicatiilor bazate pe senzori, cum ar fi contorizarea inteligenta. A doua retea, cea de banda larga realizata din gateway-uri va fi folosita de aplicatii intensive de date, cum ar fi monitorizarea traficului cu camere video. O retea mesh(in forma de plasa cu ochiuri) va forma topologia acesteia. Astfel fiecare nod este conectat cu unul mai mai multe noduri. Reteaua mesh are un foarte mare avantaj prin sistemul de autovindecare a acesteia. In cazut in care un nod este defect, reteaua transmite automate datele prin alte noduri.

Solutiile de iluminat stradal pot crea retele multifunctionale

In ceea ce priveste transmisia de date, standardardul IP va fi protocolul de baza. Obiectele si locatiile vor avea adrese IP alocate si prin urmare clar identificabile. IPv6 Internet Protocol este considerata solutia esentiala pentru Internetul tuturor lucrurilor(Internet of Things) si orasul inteligent. Comparativ cu protocolul anterior, IPv6 extinde spatiul alocat adreselor de la 232 la 2128 adrese unice si prin urmare asigura o cantitate mare de adrese. In particular foarte promitator pentru retelele fara fir(wireless) este Low Power Wireless Personal Area Network Protocol(6LoWPAN). Ca tehnologie radio de scurta distanta se face remarca prin consumul scazut fiind ideala pentru retele de senzori.

Sistemul de operare pentru orasul inteligent

In plus fata de standardul de transmitere al datelor, software-ul de management al sistemului trebuie sa fie interoperabil. Majoritatea solutiilor de iluminat inteligente ofera portaluri bazate pe interfata web prin care lampile asociate sunt programate si gestionate. Din centrul de control al orasului se pot specifica ciclurile in care lampile sunt aprinse sau stinse. Dupa aceea se pot adauga senzori de luminozitate si de miscare pentru a realiza modele mai complexe de eficientizare. De exemplu, pe masura in care cerul se intuneca, luminile pot straluci mai luminos, sau, in zonele rar vizitate lampile vor pornidoar atunci cand senzorii de miscare vor detecta persoane in trecere.

In scopul de a crea mai multe aplicatii pentru orasul inteligent, software-ul de management pentru iluminatul orasului nu trebuie sa fie restrictionat. Acesta trebuie sa fie extensibil pentru aplicatii din partea tertilor. In mod ideal, orasul va pune in aplicare un portal de gestionare ca o aplicatie independenta care se va comporta ca un sistem de operare pentru zonele urbane. Acesta va oferi puncte de andocare pentru agentiile guvernamentale, cetateni si sectorul privat.

Cooperarea cu autoritatile este necesara

Pentu a facilita aceasta procedura, Showmine Group si-a propus sa isi intensifice lucrarile in aceasta directie, avand in oferat sa componentele necesare complete pentru realizarea acestui sistem. De exemplu, lampile stradale vechi, reprezinta cea mai mare provocare. Acestea trebuie schimbate cu unele noi bazate pe tehnologii led. Unde acestea nu pot fi inlocuite trebuiesc actualizare. Provocarile, cum ar fi crearea de noi lampi sau integrarea diferitelor sisteme in acestea au fost realizat de catre Showmine Group. In prezent la serviciile de iluminat au apelat mai multe primarii din tara. De asemenea sistemele IT pot fi realizate in colaborare. Cooperarea este cheia unui oras inteligent, iar iluminatul stradal inteligent este un punct de plecare promitator.

Danemarca in topul oraselor inteligente cu ajutorul tehnologiei LED

Tehnologia LED aduce economii de costuri pentru iluminatul stradal explorează modul in care DOLL (Laboratorul Danez pentru Iluminat Exterior) duce iluminatul stradal chiar mai departe cu proiecte inovative pentru a demonstra modul în care poate contribui la crearea de orașe inteligente.

DOLL (Laboratorul Danez pentru Iluminat Exterior) este un consortiu format din trei parteneri. Primul dintre ei reprezentand autoritatile locale este municipiul Albertslund in care se fac si testele, al doilea, este o o institutie de cercetare si anume Universitatea Tehnica din Danemarca. In cele din urma este o companie privata numita Gate 21.