Valaistusala murroksessa - syitä ja seurauksia

Copyright Tapio Kallasjoki 9/2012

Valaistusala murroksessa- syitä ja seurauksia

Tapio Kallasjoki5.9.2012


Sisältö

• ErP-direktiivi ja sen toimeenpanosäädökset– Miksi toimeenpanosäädökset ovat tulleet?– Mitä ne vaikuttavat kuluttajille?

• Kotitalouksien ympärisäteilevät lamput• Palvelusektorin lamput• Kohdelamput ja LED-lamput

– Uusi energiatehokkuusluokittelu– Ledien haasteita ja mahdollisuuksia


A change


Vapaaehtoisilla hankkeilla eiole saatu aikaan riittävästi


Perustelut ErP-direktiiville• Siirtymien energiatehokkaisiin tuotteisiin on ollut

hidasta• Merkittäviä elinkaarikustannussäästöjä olisi

saavutettavissa, mutta niitä ei hyödynnetä• Direktiivissä mainittujen tuotteiden merkitys

ympäristörasituksen ja energiansäästön kannalta onmerkittävä

• Vapaaehtoinen säästäminen ei tuota tuloksia• Direktiivi on linjassa EU:n tavoitteiden kanssa• Lähtökohtana on ollut, että markkinoilta poistettavalle

tuotteelle löytyy korvaava energiatehokkaampivalonlähde.


Direktiivi 2009/125/EC (ErP)Valaistustuotteita koskevattäytäntöönpanotoimenpiteet

• Kotivalaistuksen ympärisäteilevät lamput–asetus 244 astui voimaan 24.3.2009

• Palvelusektorin valaistustuotteet–asetus 245 astui voimaan 24.3.2009.

• Kohdelamput ja valaisimet –taustaselvitys onvalmistunut ja säätelykomitea on hyväksynyttoimenpidesäädökset 13.7. 2012.


Ympärisäteilevät lamput(kotitalouksissa)


Lamppujen valotehokkuuden kehittyminen(Lähde: IEA Annex 45 Guidebook 2010)



Lampun energiankäyttö ja vaikutus kasvihuonekaasupäästöihinelinkaaren aikana

- esimerkkinä pienoisjännitteinen halogeenikohdelamppu

-Yli 90 % lampun ilmastovaikutuksistasyntyy käytön aikana


ErP-säädökset pakottavatsiirtymään energia-

tehokkaampiin lamppuihinLoiste- ja monimetallilamput, led-retrofit-lamput

Halogeenilamput

Hehkulamput


Täytäntöönpanotoimenpiteet”kotivalaistuksen”lampuille


ErP-direktiivit asettavat vaatimuksiamyös lamppujen syttymisajoille


Säädökset koskevat uusiamarkkinoille tuotavia lamppuja


Vaihtoehtojahehkulampuille

Komission pöytäkirjoista 22.10.2008

Lampputeknologia Energian-säästö (%)

Energiatehokkuus-luokka

Hehkulamppu - E,F,G

Perinteinen halogeenilamppu (230V) 0-15 D, E, F

Perinteinen halogeenilamppu (12V) 25 C

Xenon-täytteinen halogeenilamppu (230V) 25 C

IR-halogeenilamppu (infrared-coating) 45 B (alapää)

Energiansäästölamppu(hehkulampun muotoinen loistelamppu)

65 B (yläpää)

Energiansäästölamppu (paljaat putket) 80 A

Kuva: US Department of Energy


827

Yleinenvärintoisto-indeksi eliRa > 80

VärilämpötilaT=2700 K elilämminsävyinen

Kuluttajan on opittavalukemaan lamput tiedotpakkausmerkinnöistä.

Enää ei voi kertoa, mitähehkulamppua uusi lamppuvastaa.

Valovirta

Copyright Tapio Kallasjoki 9/2012Kirkkaiden lamppujen korvaamisessa saattaa olla ongelmia


Energiansäästölampun käytössävoi olla muitakin ongelmia

ei saa käyttää hämäräkytkimelläohjattuna

ei saa ohjata kellolla

ei saa himmentää

Markkinoille tulee kuitenkin kokoajan uusia malleja, jotkamahdollistavat esimerkiksihimmenninkäytön.


Direktiivin 2009/125/ECpalvelusektorin täytäntöönpanosäädös

Mitä tuotteita koskee:• suurpaineiset purkauslamput

– elohopealamput– monimetallilamput– suurpainenatriumlamput

• loistelamput, joissa ei ole sisäistä liitäntälaitetta (siismuut paitsi ns. energiansäästölamput)

• näille lampputyypeille tarkoitetut valaisimet


Palvelusektorin säädökset ohjaavatsisävalaistuksessa elektronisten

liitäntälaitteiden käyttöön

Huonon värintoiston lampun poistuivatsyksyllä 2010

Paksut T12-lamput poistuvat syksyllä2012

Vuoden 2017 syksyn jälkeenmarkkinoille tuotavissaloistelamppuvalaisimissa on oltavaelektroniset liitäntälaitteet (kuristin eitäytä energiatehokkuusvaatimuksia).


Direktiivin 2009/125/EC”välivaihe”vuonna 2015 aiheuttaa

suurimmat toimenpiteet

– ns. korvaavat suurpainenatriumlamput poistuvatmarkkinoilta

– elohopealamput poistuvat kokonaan markkinoilta

Ongelmana elohopealamppujen poistumisessa on se,että elohopealamppua ei voi suoraan korvatatavanomaisella toisella suurpaineisella purkauslampulla(monimetalli- tai suurpainenatriumlampulla), koskaelohopealamppu syttyy ilman ulkoista sytytintä. Kokovalaisin on siis vaihdettava.


UUSI ENERGIATEHOKKUUSLUOKITTELU TULOSSA



Arvioitu aika 1.9.2014


Arvioitu aika 1.9.2016


kW/m2

kWh/m2,y

Valaistustuotteiden energiatehokkuus ei yksin riitäsiihen, että energiaa käytetään tehokkaasti.Kokonaistehon lisäksi on otettava huomioonvalaistuksen käyttö.



Rakennusten energiatehokkuus 2012Ympäristöministeriön asetus 30.3.2011

• Rakennusluvan ehtona on, että rakennus ei saa ylittää sille annettua E-lukua (kWh/m2,h)

• Eri energiamuodoille on annettu omat painokertoimet– Sähkö 1,7, kaukolämpö 0,7, fossiiliset polttoaineet 1,0, uusiutuvat

polttoaineet 0,5• Valaistuksen energiankulutus lasketaan oheisella kaavalla ja tulos

kerrotaan energiamuotokertoimella (sähkövalo 1,7; öljylamppu 1,0;päre 0,5)

k = käyttöasteP = lämpökuorma (teho)τd = käyttötunnit vuorokaudessaτw = käyttöpäivät viikossa

10008760*

7*

24** wdPkW

ττ=



YHÄ USEAMMINHEHKUSÄTEILIJÄKORVATAAN LED-

LAMPULLA


HEHKULAMPPU vs. LED-LAMPPU

0

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Kustannus

Vuo

sia

HEHKULAMPPU LED-LAMPPU

Laskenta-arvot: 40W hehkulamppu (1 euro), 10 W LED-lamppu (20euroa), 1000 kWh/vuosi, 0,1 euroa/kWh, ei vaihtokustannuksia


OMINAISUUKSIA,joilla ledien käyttöä voidaan perustella

• pieni koko• suuri luminanssi

(pintakirkkaus)• pitkä elinikä• hyvä valontuotto

alhaisissalämpötiloissa

• laaja värivalikoima• luja rakenne

• suunnattu valoerilaisilla linsseillä

• säädettävyys• alhainen jännite• valo ei sisällä lämpö-

eikä UV-säteilyä• uusia mahdollisuuksia

valaistuksen javalaisimientoteuttamiseen


Ledejä käytetään nykyisin laajaltiluminanssipohjaisissa sovelluksissa

Kuva: Obelux OyKuva: Audi


ja arkkitehtuurivalaistuksessa, kun halutaan

• tarkasti kohdistettuavaloa

• värillistä valoa ilmansuodattimia

• värinvaihtoa• liikkuvaa valoa


ja nyt myös valaisemaan

Kuvat: Philips, iGuzzini, Osram, Valopää, Greenlux


LEDIEN HAASTEITA•Riittävän hyvä värintoisto ja värien

pysyvyys•Miten varmistua siitä, että valmistajan

ilmoittamat arvot pitävät paikkansa•Elinikäennusteiden paikkansapitävyys•Tuotteiden turvallisuus•Himmennettävyys vanhoissa

säädinkäytöissä


VALKOINEN LED SAADAAN YLEENSÄ PÄÄLLYSTÄMÄLLÄ SININEN LEDKELTAISELLA FOSFORILLA. KYLMÄSÄVYINEN LED-VALAISTUSSAATETAAN TÄLLÖIN KOKEA VALAOISAMPANA KUIN PERINTEISILLÄLÄMMISÄVYISILLÄ VALONLÄHTEILLÄ TOTEUTETTU VALAISTUS.

Lähde:Lumileds


Värintoistoindeksin määrittely• mitataan testivärien

koordinaatit tutkittavanvalonlähteen valossa

• lasketaan värierovertailuvalonlähteeseenverrattuna

• lasketaan poikkeamienkeskiarvo, jonkaperusteella määritetäänvärintoistoindeksi

2300… 5000 K lampuillavertailuvalo on hehkusäteilijä.Siksi hehkulamppujen jahalogeenilamppujenvärintoistoindeksi on lähelläarvoa 100.Yli 5000 K lamppuja verrataanpäivänvalostandardeihin.


CIE TC 1-62 Raportti• värintoistoindeksi ei vastaa todellisuutta silloin, kun

valonlähteellä on sellainen spektrijakauma, jossa onkapeita aallonpituushuippuja.

• hyvästä värintoistoindeksistä huolimatta jokin yksittäinenväri saattaa korostua tai vääristyä huomattavasti.

• värintoistoindeksi on uudistettava, jolloin vaihtoehtoinaovat esim.– testivärien määrää lisätään– laskentatapaa muutetaan siten, että yksittäiset värien vääristymät

tulevat esille– käytetään useita eri vertailuvalonlähteitä– ehkä yhden indeksin sijasta olisi käytettävä useita tunnuslukuja

COMMISSION INTERNATIONALE DE L'ECLAIRAGEINTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATIONINTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION


BINNINGVärisävyjen luokittelussa olisi päästävä yhtenäiseen käytäntöön

valmistajien kesken

Lähde: CREE LED Light


SDMC standard deviation of colour matchingPienin havaittava väriero on yksi SDMC-ellipsi. Ellipsit perustuvat vuonna 1942MacAdamin tekemään työhön. Kuvassa on esitetty SDMC-ellipsit 3000 Kkohdalla. Vihreä alue edustaa sallittua vaihtelualuetta arkkitehtuuri- jakorostusvalaistuksessa, keltainen alue yleisvalaistuksessa ja punainen aluetilannetta, jossa värieroilla ei ole suurta merkitystä.

Lähde: Harbers & Schanda, 2011


Ledien värimuuttuu myöspolttoiän aikana.

Tämä näkyy sekävärikoordinaattiensiirtymänä ettäspektrijakaumanmuodossa.

Eri valmistajienledeissä onsuuria eroja.

Anras Poppe & al.,2011


Väriominaisuudet ja lämpötila

• lämpötila vaikuttaa säteilytehon aallonpituushuippuun eri tavoinerivärisillä ledeillä

• ledin liitoslämpötila(syöttövirta, asennus-tapa ja ympäristönlämpötila) vaikuttaaeri tavoin erivärisiinledeihin, mikä voi muuttaaled-lampun tairgb-valaisimen tuottamanvalon värisävyäja värilämpötilaa


POLTTOIKÄMistä iästä puhutaan?

• led kuolee yleensä ”hiipumalla”eli valovirtaalenee hitaasti

• alenemisnopeus riippuu puolijohteenlämpötilasta ja virrasta

• yleensä polttoiän varsinaisessa valaistuksessakatsotaan päättyvän, kun valovirta on laskenut30 % alkuperäisestä arvosta (L70)

Herää kysymys: Vaihdetaanko led-valaistuställöin uuteen?


Ledin elinikä (L70) arvioidaan matemaattisestiyleensä 6000 tunnin polton aikana syntyneen

valovirran aleneman perusteella


Valovirran alenema

Ledien valovirran alenema =ledivalaisimen valovirran alenema


Ledien sisäinen liitoslämpötila vaikuttaaoleellisesti valovirran alenemaan


Ledivalaisimen elinikä ei riipuainostaan ledeistä


Jotkut ledit eivät toimi ennusteiden mukaan

Lähde: Narendran, LRC, Rensselaer Polytechnic Institute, 2010


Markkinoilta löytyy kaikenlaisia tuotteita

DOE Caliber program, 2009


Korvaavien ns. retrofit-lamppujen elinikä ei riipu siitä, kuinkakauan ledit kestävät, vaan kuinka kauan niissä oleva

elektroniikka kestää


Led-valoputket eivät ole korvaavialoistelamppuja vaan kohdelamppuja

Lamppuja ei saa myydä korvaavina lamppuina,jos niiden ominaisuudet poikkeavat poikkeavatkorvattavan lampun ominaisuuksista.

Kuva: TradeKOREA.com


Led-lampun ja energiansäästölampun värisävy éi muutuhimmennettäessä kuten hehkusäteilijän.


Kylmäsävyiset ledit ovat yleensävalotehokkampia kuin lämpimät.

Lähde: Schiller, C. & al., Technische Universität Darmstadt, 2011


Paljaat ledit ja pienikokoiset linsseillä varustetut valopisteetsaattavat aiheuttaa entistä enemmän kiusahäikäisyä.


Green Paper: ”Lighting the Future: Acceleratingthe imployment of innovative lighting technogies

Results of public consultation, June 2012


LED-tuotteiden turvallisuuspuutteethuolestuttavat viranomaisia

www.marek.tukes .fi 5.9.2012


LED-valaisimien valotehokkuuden arvioidaanylittävän muut perinteiset valonlähteet nopeasti

LED-valaisimien valotehokkuuden kehittyminen

0

50

100

150

200

250

2009 2010 2012 2015 2020

lm/W

Lähde: U.S. Department of Energy 2010


Led-valaisimien hintojen ennustetaanlaskevan voimakkaasti

Lähde: U.S. Department of Energy 2010

Copyright Tapio Kallasjoki 9/2012… .Saaristomeri 16.7.2012… ..

Kiitokset mielenkiinnosta!

Kuvassa luennoitsija kesälomallailmastonmuutoksen kourissa

Documents

Valaistusala murroksessa - syitä ja seurauksia