ppt Ivan Riolino_led_eos2013

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Impianti di illuminazione stradale con tecnologia LED

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  1. 1. Titolo slideDescrizione slide.Se possibile• poco testo• uso di immagini/graficiImpianti di illuminazione stradalecon tecnologia LEDIvan Riolino – Centro Ricerche Plast Optica S.p.A.
  2. 2. Centro Ricerche Plast-opticaIl CRP (Centro Ricerche Plast-Optica) è un azienda del gruppoAutomotive Lighting. E’ stata fondata nel giugno del 2002, grazie allacollaborazione del Centro Ricerche FIAT (CRF), dell’ AutomotiveLighting Rear Lamps Italia e dell’ Agemont (Agenzia per lo sviluppodella 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 plasticheLa Missione: Fornire innovazione, supporto e consulenzaa Magneti Marelli e Automotive Lighting Fornire innovazione, supporto e consulenzaalle imprese Divenire un punto di riferimento tra i centridi ricerca a livello europeo2
  3. 3. 3Centro Ricerche Plast-Optica:le aree di ricercaProgettazione e simulazione otticaProgettazione di micro-otticheDispositivi di illuminazione basati susuperfici complesse e sorgenti a statosolidoCaratterizzazione ottica e fotometricaStampaggio ad iniezione tradizionale edad inietto-compressioneSimulazione di processoMicro-stampaggioStampaggio di materiali innovativiCaratterizzazione termo-meccanica ereologica di materiali plasticiProgettazione meccanicaSimulazione FEM termica e strutturaleOtticaIlluminazione esegnalazione con sorgentia stato solidoPlastica e MeccanicaMateriali plastici perl’ottica innovativi etecnologie correlateTecnologia Chip on Board (COB)Nuove sorgenti luminose (Chip-LED,OLED)Tecnologia MIDAffidabilità e test elettroniciElettronicaTecnologie di processoelettroniche
  4. 4. ProgettazioneSw per la simulazione ottica: ASAP, MatlabSw per la simulazione termica: CFXSw CAD: Catia, Rhino, AutocadSw CAE: Moldflow, TMconcept,Ansys Workbench, Accelrys, AltiumSviluppoSorgenti luminose: linea con tecnologia Chip on BoardCamera di deposizione in alto vuoto per la realizzazione di OLEDTecnologie legate ai materiali plastici: 4 presse ad iniezione (6, 70, 100 e210 tonn), estrusore per nano compositi e mixerLaboratorio micro e nano tecnologie: Electroforming, Spin Coater,illuminatore UVCaratterizzazioneAnalisi Morfologica: SEM, AFM, profilometro meccanico,microscopiootticoOttica, elettro-ottica e fotometria: Ar Laser, banco ottico, ellissometro,spettrometro UV-VISMateriali plastici: analisi termica (DSC), reologica (DMTA,reometro),ottica (UV-VIS, FT-IR), meccanica (pendolo IZOD/CHARPY)4Centro Ricerche Plast-Optica:i laboratori
  5. 5. 5Contributo di CRP al progetto ENERPLANPDL6:L’intervento di CRP nel progetto Enerplan ha lo scopo di applicare le conoscenze nell‘ambitodella progettazione e realizzazione di sistemi LED, direttamente sul campo con la finalità disperimentare le tecnologie e analizzare le prestazioni degli impianti di illuminazione stradale.FASE 1 : Progettazione e realizzazione degli impianti pilota presso AREA Science Park eAgemont.FASE 2 : Progettazione illuminotecnica e caratterizzazione dei corpi illuminanti degliimpianti d’illuminazione a LED nei campus di Padriciano e Basovizza.FASE 3: Sperimentazione, monitoraggio, raccolta dati ed elaborazioneEFFICIENZA• Sorgenti Puntuali• Ottica• Dissipazione termica• Alimentatore elettronico• Controllo remoto• DiagnosticaLED
  6. 6. 6Impianto Pilota edificio C1 campusAREA Science Park• Installazione di n.6 lampioni modello Zeusdella Xivet, dotati di sistema dimonitoraggio consumi e trasmissione radiorealizzati da CRP• Campagna di misurazione illuminamento
  7. 7. 7AGEMONTLe aree di intervento
  8. 8. La metodologia8Acquisizione caratteristichegeometriche e normativeElaborazione griglia di misuraAnalisi illuminamento attualeClassificazioneStesura specifiche dei dispositividi illuminazioneSimulazione illuminotecnicaInstallazione dispositiviAnalisi illuminamento con nuovidispositiviEventuale taratura del flussoluminoso mediante dimmingMetodologia sviluppata per laprogettazione ed analisi degli impianti diilluminamento a LED dei comprensori diPadriciano, Basovizza ed Amaro.Nelle successive slide si farà riferimentoal comprensorio di Padriciano ma ilmetodo è stato applicato a tutte le areeinteressate dall’progetto Enerplan
  9. 9. Acquisizione caratteristiche geometricheed eventuali normative delle aree diintervento9Le grandezze di interesse sono:• Larghezza carreggiata• Interasse palo (per installazioni esistenti)• Altezza palo (per installazioni esistenti)Particolare importanza rivestono iregolamenti e le normative urbanistiche edambientali che possono gravare sul territoriointeressato dall’intervento
  10. 10. 10Le norme tecniche di riferimento che si applicano nell’illuminazione stradale sono leseguenti:• 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 prestazionifotometriche• UNI 10819: Impianti di illuminazione esterna: requisiti per la limitazione delledispersioni verso l’alto del flusso luminoso• EN 62471: Sicurezza fotobiologica• EN 60598: Specifica le prescrizioni generali per gli apparecchi di illuminazioneA cui vanno aggiunte eventuali normative regionali e/o del particolare territorio diintervento• 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’ambientee dell’attività svolta dagli osservatori astronomici”• Norme tecniche di attuazione per l’area di Basovizza fornite dal committente.Acquisizione caratteristiche geometricheed eventuali normative delle aree diintervento
  11. 11. Elaborazione griglia di misura11S Interasse palo 15.1 mWr Larghezza semi carreggiata 4.05 mN Numero punti lungo l’asselongitudinale10n Numero punti lungo l’assetrasversale3D Interdistanza puntilongitudinale1.51 md Interdistanza punti trasversale 1.35 mCARREGGIATA 20,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,350,682,033,38LONGITUDINALE [m]TRASVERSALE[m]0,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,350,682,033,38LONGITUDINALE [m]TRASVERSALE[m]CARREGGIATA 1Sulla base delle caratteristichegeometriche e seguendo leindicazioni della norma UNI EN13201-3, viene definita la grigliadi misura
  12. 12. 12Analisi illuminamento attualePer il rilevamento dei valori di illuminamento è stato utilizzato il radiometro modelloIL1700 della International Light con detector SED033/Y/W opportunamente calibratiStrumento base:radiometro InternationalLight IL1700Detector per misure diilluminamento:SED033/Y/WLONGITUDINALE [m]TRASVERSALE[m]0,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,350,68 4,7 3,27 2,1 1,23 0,93 0,95 1,4 2,42 3,35 3,42,03 3,5 2,45 1,6 0,98 0,76 0,77 1,2 1,87 2,43 2,513,38 2,06 1,67 0,89 0,69 0,62 0,65 0,92 1,3 1,46 1,67LONGITUDINALE [m]TRASVERSALE[m]0,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,350,68 5,41 3,82 2,37 1,65 1,22 1,25 1,65 2,4 2,86 3,072,03 4,36 3,27 2,25 1,66 1,62 1,47 1,63 2,03 2,3 2,443,38 3,4 2,91 2,44 2,1 2 1,73 1,62 1,69 1,85 1,93Carreggiata1Carreggiata2
  13. 13. 130,76 2,27 3,78 5,29 6,80 8,31 9,82 11,33 12,84 14,350,682,033,38longitudinale [m]trasversale[m]4,5-54-4,53,5-43-3,52,5-32-2,51,5-21-1,50,5-10-0,5Emin= 0,62 U=Emin/Emed= 0,35Emax= 4,70 Emin/Emax= 0,13Emed= 1,79Elaborando i dati ricavati dalle misurazione effettuate sulla griglia, si ottengono i parametriilluminotecnici 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 uniformitàEmin= 1,22 U=Emin/Emed= 0,52Emax= 5,41 Emin/Emax= 0,23Emed= 2,35Carreggiata 1 Carreggiata 2Analisi illuminamento attuale
  14. 14. Classificazione14Seguendo quanto indicato dalla normativa UNI 11248 è stata eseguita laclassificazione illuminotecnica delle aree interessate dall’intervento:Strada locale extraurbana→ Limite velocità (S3) → Zona di conflitto (S3/S2) →Flusso traffico (S4/S5)
  15. 15. Classificazione15STRADA DI BASOVIZZAPARCHEGGIO DI BASOVIZZA ECOMPRENSORIO PADRICIANOLa classificazione illuminotecnica permette di definire i parametriilluminotecnici di riferimento secondo quanto specificato dalla norma UNI EN13201-2Per garantire un livello di uniformità minimo è stato fissato anche un limiteinferiore pari a 0,15
  16. 16. 16Classificazione eilluminamento attualeAREA DIMISURAEmin[lux]Emed[lux]U= Emin/EmedClasse diprogettoNOTECiclabile Basovizza 0,58 9,640,06S5Illuminamento minimo quasisufficienteProblemi di uniformitàCarreggiata Basovizza 0,40 4,47 0,09 S5Illuminamento minimo insufficienteProblemi di uniformitàParcheggi Basovizza 0,17 2,260,08S4Illuminamento minimo e medioinsufficienteProblemi di uniformitàArea 1-2 Carreggiata 1Padriciano0,62 1,79 0,35 S4Illuminamento minimo e medioinsufficienteArea 1-2 Carreggiata 2Padriciano1,22 2,35 0,52 S4 Illuminamento medio insufficienteArea 1-2 Parcheggio 2Padriciano1,10 3,41 0,32 S4 Illuminamento medio insufficienteArea 3 Parcheggio 2Padriciano0,25 0,79 0,32 S4Illuminamento minimo e medioinsufficientiArea 4 CarreggiataPadriciano0,80 2,30 0,35 S4Illuminamento minimo e medioinsufficienti
  17. 17. 17Stesura specifiche deidispositivi di illuminazionePer garantire i vantaggi (risparmio energetico, durata e qualità della luce) dell’utilizzo disorgenti a stato solido (LED) nei dispositivi di illuminazione è necessaria una correttaprogettazione degli stessi sotto ogni aspetto: ottico, meccanico, termico ed elettrico.A questo scopo è stato stilato un elenco di specifiche che il costruttore dei dispositivideve garantire.La tabella seguente ripropone una valutazione di alcuni modelli di lampioni secondo iparametri individuati (controllo remoto, monitoraggio, CCT, CRI, altezza installazione,efficienza, ecc)VALUTAZIONE REQUISITI TECNICITIPIPOLOGIA 1: A MATRICE DI LEDPRODUTTORE MODELLOCONTROLLOREMOTOMONITORAGGIOCONSUMICCT 4000K CRI>=80Altezza installazionemin di 3,5mAltezza installazionemin di 4,5mVita minima di60000 hT giunzione <65°Efficienzaalimentatore >90%Sorgenti di qualità Efficienza ottica >80% IP 65 NOTEMartini Stilis SI chiedere NO 5000K non dichiarato SI 4m non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato SI ottiche non complanariSiteco LANTERN LED SI SI SI NOLUCI srl SI Implementabile SI SI SI SI SI SI SI SIDisano stelvio 1 SI chiedere SI SI non dichiarato SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato SIEnel archilede NO SI NO NO SI SI SIarmatura stradale peraltezze di 6 mPhilips citysoul o minicitysoul SI SI 4m NO non dichiarato SIRuud lighting italia EDGE Round SI SI NO 75 SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato SITIPOLOGIA 2: CHIP ARRAYPRODUTTORE MODELLOCONTROLLOREMOTOMONITORAGGIOCONSUMICCT 4000K CRI>=80Altezza installazionemin di 3,5mAltezza installazionemin di 4,5mVita minima di60000 hT giunzione <65°Efficienzaalimentatore >90%Sorgenti di qualità Efficienza ottica >80% IP 65 NOTEIBT lighting Dogma 46 SI SI SI NO SI NO SI SI non dichiarato SI SIG LED USA RSP-STL-70 Chiedere Chiedere NO 3 o 5000 non dichiarato NO non dichiarato non dichiarato SISoluxima SL 80W non dichiarato non dichiarato NO 3 o 6000 NO NO SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato usa LED della BridgeluxLITA Lighting LL/STR0012CPW NO NO SITIPOLOGIA 3: FOTOVOLTAICIPRODUTTORE MODELLOCONTROLLOREMOTOMONITORAGGIOCONSUMICCT 4000K CRI>=80Altezza installazionemin di 3,5mAltezza installazionemin di 4,5mVita minima di60000 hT giunzione <65°Efficienzaalimentatore >90%Sorgenti di qualità Efficienza ottica >80% IP 65 NOTETECNOLOGIA MONO-POLICRISTALLINOEFFICIENZA > 15%SOLarlight 20/20 chiesto NO 5000K NO SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiaratobatteria a bordo palo,policristallino SI non dichiaratoCitydesign Lotus 1 non dichiarato non dichiarato SI non dichiarato SI NO non dichiarato SI non dichiarato non dichiarato SIottiche non complanaribatteria a pozzetto SI SISolarhtec MiniLampione e MidiLampione SI non dichiarato non dichiarato non dichiarato non dichiarato SI SI non dichiaratoEcontek NO 6500 SI non dichiarato non dichiarato NO non dichiarato SI SI SIPANNELLO FOTOVOLTAICO SISTEMA DI ACCUMULO
  18. 18. 18Caratterizzazione lampioni inlaboratorioLe grandezze rilevate sono le seguenti: Caratterizzazione elettrica potenza elettrica assorbita, fattore di potenza valutazione efficienza elettricaconversione da CA a CC Caratterizzazione termica al fine dellastima della vita utile del dispositivo: rilevamento delle temperature diesercizio stima temperatura giunzione edestrapolazione vita media Caratterizzazione fotometrica: temperatura colore CCT indice di resa cromatica CRI mappa fotometrica illuminamentoal suolo distribuzione spettrale flusso totale
  19. 19. Simulazione illuminotecnica19Lo studio illuminotecnico è stato realizzato con il software Dialux che, partendo dallecurve fotometriche dei dispositivi , il loro flusso luminoso e la collocazione spazialedei punti luce, è in grado di mappare l’illuminamento al suolo e calcolare i parametriilluminotecnici di riferimento.Curva fotometrica di un lampioneSiteco Lantern Led (flusso:2060 lm,potenza 47W)Mappa al suolo dell’illuminamento su carreggiata 1 e 2
  20. 20. Installazione dei dispositivi201. Relamping: viene sostituito solo il motore di luce ma il corpodel lampione e il palo rimangono inalterati.• contenimento costi• rapida attuazione• prestazioni potrebbero non essere ottimizzate.• mantenere interdistanza e altezza palo esistenti puòpenalizzare la distribuzione luminosa al suolo2. Sostituzione testa palo: viene sostituita l’intero corpo dellampione mentre il palo rimane invariato.• corpo illuminante ben realizzato• mantenere l’interdistanza e l’altezza palo esistenti puòpenalizzare la distribuzione luminosa al suolo3. Installazione ex novo: sostituzione sia della testa palo che ilpalo stesso• possibilità di modificare l’interdistanza e l’altezza in mododa garantire una corretta distribuzione luminosa al suoloL’installazione dei nuovi dispositivi di illuminazione a LED può essere eseguita in diverse modalità:
  21. 21. Analisi illuminamento con nuovidispositivi21Ultimata l’installazione dei nuovi corpi illuminanti si procede alla misurazione dell’illuminamento al suolo e alla valutazione dei parametri illuminotecnici.CR1 CR2Emed= 7,06 6,53Emax= 11,50 11,10Emin= 3,40 2,20Mappa al suolo ottenuta dalle simulazioniMappa al suolo ricavata dalle misurazioniCome si può notare la corrispondenza tra illuminamento simulato e quello misurato èsoddisfacente e anche i parametri illuminotecnici Emed, Emin ed uniformità rientranonelle specifiche della normativa.
  22. 22. Eventuale taratura del flussoluminoso mediante dimming22I lampioni a LED più sofisticati integrano un elettronica di controllo in grado dicomunicare , mediante powerline o sistema wireless, con una centralina di controllo chepermette 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 malfunzionamentiLa gestione dell’intensità in remoto permette di regolare l’illuminamento al suolo al finedi soddisfare i parametri illuminotecnici previsti dalla categoria stradale individuataSchermata di gestionedei lampioni IBT
  23. 23. 23Risultati finali BasovizzaLAMPIONI PRECEDENTI LAMPIONI LEDAREA DIMISURAClasse diprogettoEmin[lux]Emed[lux]UEmin[lux]Emed[lux]UClasse diprogettoCiclabileBasovizzaS5 0,58 9,64 0,06 1,4 8,7 0,17 S5CarreggiataBasovizzaS5 0,40 4,47 0,09 1,3 5,8 0,22 S5ParcheggiBasovizzaS4 0,17 2,26 0,08 1 11,3 0,09 S4COLLOCAZIONE LAMPIONI PRECEDENTI LAMPIONI LEDMODELLO TIPO LAMPADAPOTENZA[W]MODELLOPOTENZA[W]∆P%NPALIStrada BasovizzaSITECO 5NA/LA585HME 80IBTLightingDogma 4648 40 109Parcheggio Basovizza Thor HME 80IBTLightingDogma 4648 40 88
  24. 24. 24Risultati finali PadricianoLAMPIONI PRECEDENTI LAMPIONI LEDAREA DI MISURAClasse diprogettoEmin[lux]Emed[lux]UEmin[lux]Emed[lux]UClasse diprogettoArea 1-2 Carreggiata 1PadricianoS4 0,62 1,79 0,35 2,7 5,6 0,48 S4Area 1-2 Carreggiata 2PadricianoS4 1,22 2,35 0,52 1,8 5,2 0,34 S4Area 1-2 Parcheggio 2PadricianoS4 1,10 3,41 0,32 3,0 7,0 0,43 S4Area 3 Parcheggio 2PadricianoS4 0,25 0,79 0,32 2,8 12,2 0,23 S4Area 4 CarreggiataPadricianoS4 0,80 2,30 0,35 1,3 4,9 0,26 S4
  25. 25. 25COLLOCAZIONE LAMPIONI PRECEDENTI LAMPIONI LEDMODELLO TIPO LAMPADAPOTENZA[W]MODELLOPOTENZA[W]∆P%NPALIStrade perifericaPadriciano lampionilateraliSITECO5LA52422KF18dulux-2xTC-LEL 18/24W2X23SitecoLanternaotticaassimm34 26 15+4Strade perifericaPadriciano lampionicentraliSITECO5NA52421CF18HME 80SitecoLanternaottica simm34 57 50Parcheggio Padricianolampioni centraliiGuzzini Publicmod. 1125,diam 400 mmE27 HST highpressure sodium70CitydesignLotus330 57 11Risultati finali PadricianoLa riqualificazione delle aree di intervento ha permesso di illuminare correttamente secondoquanto previsto dalla classe illuminotecnica di riferimento, a fronte di un risparmio energeticomedio del 40 % dato dalla sola efficienza delle nuove sorgenti LED, a cui si aggiunge un ulteriore15-25 % ottenuto con il sistema di controllo remoto che permette la modulazione dell’ intensitàe la temporizzazione per ciascun corpo illuminate.
  26. 26. 28Lampioni installatiParcheggi Basovizza Strada accesso BasovizzaPerimetro Padriciano 1 Perimetro Padriciano 2
  27. 27. 29Lampioni installatiComprensorio Agemont di Amaro
  28. 28. 30Contatti CRPwww.crpo.itinfo.crp@magnetimarelli.comTel.0433487510Grazie per l’attenzione

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