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LED Beleuchtung
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research1
Ulrich Boeke
Philips Research
October 17, 2014
Gliederung
� Motivation
� AC & DC Netze
� LED Beleuchtung
� Standards
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research2
� Standards
� Test Installationen
� Zusammenfassung
� Anhang
Klimawandel
Hornkees, Zillertal
1905 2003
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research3
S.3 Gesellschaft für Ökologische Forschung e.V.
Source: www.gletscherarchiv.de
EU Richtlinie Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research4
Nullenergie-Gebäude – mit AC Netz
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research5
5Photo: Marché Restaurants Schweiz AG
Energieverbrauch: 39 kWh/(m2 * Year)
Gliederung
� Motivation
� AC & DC Netze
� LED Beleuchtung
� Standards
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research6
� Standards
� Test Installationen
� Zusammenfassung
� Anhang
Gewerbekälte Klimanlagen Beleuchtung
3-Phasen AC Netze in Gebäuden
9 % Losses in
• Rectifier
• Cables
9 % Verluste
• Gleichrichter
• Kabel
• Solarwechselrichter
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research7
230 / 400 VAC
AC
DC
AC
DC
AC
DC
L1
L2
L3
N
L1
N
Netztrans-
formator
PE
PEAC-Lasten
Solaranlage
RB
• Cables
• Solar inverter• Solarwechselrichter
Gewerbekälte Klimaanlagen Beleuchtung
Netztrans-
2-Phasen DC Netze in Gebäuden
2 % Losses in
• Cables
• Solar converter
4 % Verluste
• Kable
• Solarwechselrichtern
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research8
+380VDC
DC
DC
L+
M
L-
L1
L2
L3
N -380VDC
N
L1AC-Lasten
PE
PE PE
Solaranlage
Netztrans-
formator
RB Ziel: 5 % Wirkungsgrad Vorteil
Gliederung
� Motivation
� AC & DC Netze
� LED Beleuchtung
� Standards
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research9
� Standards
� Test Installationen
� Zusammenfassung
� Anhang
LED Leuchten verbrauchen 20…50 % weniger Strom als Leuchtstofflampen
• Philips Lighting bietet LED Leuchten mit bis zu 138 Lumen/Watt an
Beispiele für LED Leuchten
• LuxSpace Downlight
LED Beleuchtung
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research10
• LuxSpace Downlight
• SmartBalance
• PowerBalance
• Maxos LED Industry
Online Katalog: http://www.ecat.lighting.philips.com
LED Beleuchtung
LED Treiber für Wechselspannung haben internen DC Bus
Leuchte
AC Netz EMV Leistungs- LED
LED
DC Bus
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research11
AC Netz
Steuerung
EMV Filter
Leistungs-Faktor-Korrektur
LED Treiber
LEDStromRegelung
Steuerung
LEDModul
Bus
z.B. DALI
LED Beleuchtung
LED Treiber für DC Netze verlagern das PFC Schaltnetzteil
Leuchte
DC Netz EMV LEDLEDDC Bus
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research12
DC Netz
Steuerung
EMV Filter
LED Treiber
LEDStromRegelung
Steuerung
LEDModul
DC Bus
Gliederung
� Motivation
� AC & DC Netze
� LED Beleuchtung
� Standards
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research13
� Standards
� Test Installationen
� Zusammenfassung
� Anhang
EMV Emissionen
EN55015 Grenzwerte für Funkstöreigenschaften
von Beleuchtungseinrichtungen � Scope: Abgestrahlte und geleitete Funkstörspannungen 9 kHz bis 400 GHz
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research14
Photo:Geleitete Funkstör-spannungengemessen mit einem 75 W LED Treiber Prototypen mit 380 V DC Versorgung
EMV Störfestigkeit
DIN EN 61547 / VDE 0875-15-2
Einrichtungen für allgemeine Beleuchtungszwecke
EMV Störfestigkeitsanforderungen
Tests mit transienten Überspannungspulsen für AC Netze� 1.2/50 µs Surge Spannungspulse mit Amplituden
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research15
� 1.2/50 µs Surge Spannungspulse mit Amplituden � 1000 V zwischen Phase und Neutralleiter� 2000 V zwischen Phase und Schutzleiter
Diskussion
� Ermöglichen DC Netze geringere Anforderungen an die Störfestigkeit ?+ EMV Filterfunktion von zentralen Gleichrichtern- Solarstromanlagen empfangen bei Gewitter Störungen
Photo: emtest
Gliederung
� Motivation
� AC & DC Netze
� LED Beleuchtung
� Standards
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research16
� Standards
� Test Installationen
� Zusammenfassung
� Anhang
Philips Research Eindhoven
2 kW DC Micro Grid
SolarModules2 kWpk
AC Reference
MainsGrid230V~
SolarModules12 kWpk
MPP
Test Installation mit AC and DC Netzen
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research17
MPPConverter
54 LEDDC-Drivers + Lamps 37 Wdc
Rectifier
380V=
MPPConverter and PV inverter
230V~
18 LEDDrivers+ Lamps 39 Wac
SMA
TRIPOWER
PV InverterPhilips Research
MPP Converter
LED Beleuchtung
� DC Netze ermöglichen
� Einfachere LED Treiber
Zusammenfassung
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� Höhere Energieeffizienz
• DC Netze haben EMV Störfestigkeitsanforderungen vergleichbar mit
3-Phasen 400 V AC Netzen
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research19
Abstract
The 12 partners of the European R&D project “Direct Current Components +Grid”
(www.dcc-g.eu ) are investigating a ±380 V DC 2-phase grid as a more energy efficient
alternative to 400 V 3-phase AC grids. Almost all electric power consumers in
commercial buildings, e. g. lighting, IT-equipment, speed-controlled drives for building
heating, cooling and ventilation, as well as electricity sources such as photovoltaic and
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research20
micro-CHP units benefit from DC grids. The reduced number of DC/AC and AC/DC
conversions holds a potential for electric energy savings and the reduction of passive
and active electronic components. Another advantage compared to a conventional AC
supply arises from the possibility to halve the conductor cross-sections. That is a cost
advantage and it saves on the limited copper resources. The project partners are
developing new semiconductor components, protection modules and applications for
DC grid supply. A joint test bed will be installed and operated at the partner Fraunhofer
Institute IISB in Erlangen, Germany.
References
• DCC+G Project: www.dcc-g.eu
• U. Boeke et al: Efficiency Advantages of ±380 V DC Grids in Comparison with 230 V/400 V AC Grids,
DCC+G project white paper, May 5th 2014, published at www.dcc-g.eu
• U. Boeke, L. Ott: Impact of a ±380 V DC Power Grid Infrastructure on Commercial Building Energy
Profiles, DCC+G project white paper, April 28th 2014, published at www.dcc-g.eu
• U. Boeke et al: Gleichstromnetze für kommerziell genutzte Gebäude,
http://www.elektroniknet.de/power/leistungswandler/artikel/100935/
October 17, 2014 Ulrich Boeke Philips Research21
http://www.elektroniknet.de/power/leistungswandler/artikel/100935/
• ENIAC: European Nanoelectronics Initiative Advisory Council,
http://www.eniac.eu/web/projects/project_profiles.php
Buildings
• European Community: http://ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/buildings_en.htm
• Marché Restaurants Schweiz AG:
http://www.immofield.ch/immobilien/data/buerobauxmarche.pdf
• Beat Kaempfen: www.kaempfen.com/en/projects/newbuild/marche-international
• Voss, Musal: Net zero energy buildings, book 2nd edition, 2012, http://shop.detail.de/eu_e/net-
zero-energy-buildings.html
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