„Steuerungsmöglichkeiten

von Straßenbeleuchtungsanlagen“

Informationsveranstaltung Straßenbeleuchtung

2 LUCAS GmbH | Hermann-Löns-Straße 2 | 07745 Jena Germany | +49(0)3641 6686-0 | info@lucas-jena.de | www.lucas-jena.de

ELEKTRONIK MECHANIK LED TECHNIK

LUCAS instruments GmbH – Entwicklung und Fertigung von Baugruppen und kompletten Geräten sowie LED-Straßenleuchten, lichttechnische Berechnungen LUCAS components GmbH – Vertrieb von FR4- und Metallkernleiterplatten und High Power LED-Lichtmodulen und LED-Retrofits

• 1990 durch Mitarbeiter des Forschungszentrums Carl Zeiss Jena gegründet

• Mittelständische Firma mit ca. 25 Ingenieuren und Facharbeitern

LUCAS instruments

GmbH

LUCAS components

GmbH

Warum steuerbare Straßenbeleuchtung ?

• Energieeinsparung durch Einsatz effizienter Leuchtmittel und deren Dimmung (Kosten, Umweltschutz)

• Ereignisorientierte, zustandsabhängige Ausleuchtung (Veranstaltung, Baustelle, Unfall)

• Wartung, Service, Fehlermanagement

(programmierbare, „intelligente“ Leuchten)

C

B A A

17 18 19 20 21 22 23 00 01 02 03 04 05 06 07 08 Uhrzeit

100%

0%

40%

A – Dämmerung B – Nachtabsenkung C – Normalbetrieb

• Bestandsanlage oder Neubau ? • Welche Leuchtmittel kommen oder sind im Einsatz: HQI?, HCI, NAV, LED etc.

• Welche Steuerfunktionen sollen realisiert werden: Ein-Aus, Dimmen, Szenarien, Gruppen, Fehlermeldung etc.

• Wo liegen Einsparpotentiale und mit welcher Technik sind sie erreichbar: Leuchtmittel, Dimmung, Fehlererkennung etc.

• Installationskosten und Betriebskosten: Anschaffungskosten und Amortisation

Planung der Beleuchtungssteuerung

Dimmverfahren Quecksilberhoch- druckdampflampe

Natriumhoch- druckdampflampe

Halogen-Metall- dampflampe

Spannungsabsenkg. 50% - -

Phasensteuerung 50% - -

Zusatzinduktivitäten - 50% -

Vorschaltgerät mit verschiedenen Leistungsstufen

- 50% -

Rechteckspannung - - 40%

Frequenzerhöhung der Versorgungsspg.

- 67% -

Dimmverfahren und Leistungsreduzierung bei Hg-, Na-Hochdruckdampflampen und Halogen-Metalldampflampen

Das Dimmen ist nur eingeschränkt durchführbar und kann zur Beeinträchtigung der Lebensdauer, Reduzierung der Effizienz und zu Farbveränderungen der Leuchtmittel führen.

Leuchten mit Steuereingang für die Leistungsreduzierung

Vorteile: • Energieeinsparmöglichkeit vorhanden • Synchrones Schaltverhalten • Zeitschaltpunkt für Nachtabsenkung in Steuerzentrale (oder Zeitschaltuhr in UV)

änderbar • Robuste und störsichere Technik • Für die Weiternutzung dieser Steuerungstechnik in Bestandsanlagen sind LED-

Leuchten mit Steuereingang verfügbar

Nachteile: • Nur eine Leistungsreduzierstufe steuerbar • Steuerflexibilität ist durch verlegte Steuerkabelstruktur sehr beeinträchtigt

Beleuchtungssteuerung mit Steuereingang

Zentrale oder UV

Ein TFR-Sender moduliert ein Steuersignal (Impulsdiagramm) auf die Leuchten-Versorgungsspannung. Ein in jeder Leuchte integrierter TFR-Empfänger setzt die empfangenen Steuersignale in entsprechende Schaltvorgänge um (Vorläufer des heutigen Powerline). Vorteile: • Energieeinsparmöglichkeit vorhanden • Synchrones Schaltverhalten der Leuchten • Zeitschaltpunkt für Nachtabsenkung in Steuerzentrale änderbar Nachteile: • Unidirektionale Kommunikation keine Rückmeldung vom Empfänger • Netzstörungen können Signalübertragungen beeinträchtigen • Sehr niedrige Datenrate

Tonfrequenz-Rundsteuertechnik (TFR)

LED

Vorteile: • Hoher Wirkungsgrad, hohe Lichtausbeute • Lange Lebensdauer (ca. 50.000h) • Stufenlose Dimmung zwischen 0 … 100% • Unterschiedliche Dimmverfahren : - PWM (Pulsweitenmodulation) - Änderung des LED-Stroms • Farbtemperatur wählbar Nachteil: • Sehr hohe Übertemperaturempfindlichkeit der LED erfordert gutes

Thermomanagement

Leuchte mit Dämmerungsschalter und interner Uhr (astronomisch oder Funkuhr) und zeitgesteuerter Leistungsreduzierung Vorteile: • Kein zusätzliches Steuerkabel notwendig • Keine Steuerkomponenten in der UV notwendig • Hohes Energieeinsparpotential Nachteile: • Bei mehreren Leuchten in einem Leuchtenzug kein synchrones Schaltverhalten (nur astronomische Uhr) • Festgelegte, täglich wiederkehrende Dimmkurve

Autarke Leuchten

ZigBee Light Link, Dali und Powerline

Gemeinsamkeiten und Vorteile

• Alle Lichtpunkte sind einzeln adressier- und steuerbar

• Bidirektionale Kommunikation zwischen Zentrale und Lichtpunkten Status-, Fehlermeldungen

• Flexible Steuermöglichkeiten durch zeit- oder ereignisbasierte Gruppen- und Szenarien-Aufrufe

hohes Energieeinsparpotential

Aktuelle, effiziente, flexible Lichtsteuersysteme

0

50

100

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

00

:00

01

:00

02

:00

03

:00

04

:00

05

:00

06

:00

07

:00

08

:00

He

lligk

eit

sle

vel

in %

Uhrzeit

Dimmkurve

Normalbetrieb Straße

Fußgängerüberweg

Baustelle

Beispiel Gruppensteuerung

Gruppenzugehörigkeit 1,2 1,2 1,3 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

- IP-basierende drahtlose Funktechnik auf IEEE 802.15.4 Standard - Jeder Lichtpunkt ist gleichzeitig Sender und Empfänger

Vorteile: • Hohes Energieeinsparpotential verknüpft mit flexiblen Steuerungsmöglichkeiten

(Gruppen-, Szenensteuerung) • Bidirektionale Kommunikation zwischen Lichtpunkt und Steuermodul (Status- und

Fehlermeldungen) • Flexible Netzwerkstruktur (erweiter-, änderbar) durch Mesh-Net-Technologie • Keine zusätzlichen Steuerleitungen erforderlich (geeignet für Bestandsanlagen !) Nachteil: • Funktechnik unterliegt generell höherem Angriffsrisiko verglichen mit

drahtgebundenen Übertragungstechnologien

ZigBee Light Link

Jede Leuchte ist mit einem Bewegungsmelder und einem Modul ausgestattet. Die Information „Bewegung detektiert“ einer Leuchte erhöht den Helligkeitspegel dieser Leuchte. Zeitgleich wird diese Information an die jeweils rechte und linke benachbarte Leuchte weitergegeben, welche daraufhin auch den Helligkeitspegel erhöhen.

Beispiel: Das „mitlaufende“ Licht

- Standardisierte digitale Betriebsgeräteschnittstelle für intelligente Lichtsysteme

- Über einen zweidrahtigen Steuerbus werden von einem Mastermodul bis zu 64 einzeln adressierte Teilnehmer gesteuert

Vorteile:

• Hohes Energieeinsparpotential verknüpft mit flexiblen Steuerungsmöglichkeiten (Gruppen-, Szenensteuerung)

• Bidirektionale Kommunikation zwischen Lichtpunkt und Steuermodul (Status- und Fehlermeldungen)

• Bustopologie (Sternform, Strangform, keine Abschlusswiderstände)

• Hohe Störsicherheit

Nachteil:

• Zusätzlicher Installationsaufwand durch die benötigten Bussteuerleitungen

Dali (Digital Addressable Lighting Interface)

- Kommunikation erfolgt über die Modulation von Steuersignalen auf die schon vorhandenen Netzversorgungsleitungen der Lichtpunkte

Vorteile:

• Hohes Energieeinsparpotential verknüpft mit flexiblen

Steuerungsmöglichkeiten (Gruppen-, Szenensteuerung) • Bidirektionale Kommunikation zwischen Lichtpunkt und Steuermodul

(Status- und Fehlermeldungen) • Keine zusätzlichen Steuerleitungen erforderlich (geeignet für Bestandsanlagen !)

Nachteil: • Installation von Bandsperren zur Unterdrückung von Netzstörungen wird

empfohlen

Powerline

Powerline Lichtsteuersystem „LED-Commander“

- Wochenzeitschaltuhr - 4 digitale Steuereingänge - 1 digitaler Ausgang Fehlermeldung - Hutschienengehäuse - USB-Schnittstelle - Konfigurationssoftware - Optional mit integriertem GSM-

Modul - 16 Bit Adressierbereich

- Integriertes Powerline-Slavemodul mit LED-Treiber

- Starthelligkeit stufenlos einstellbar

- Bewegungsmeldereingang - Temperaturüberwachung - Energieverbrauchszähler - Betriebsstundenzähler - verschiedene

Abstrahlcharakteristiken - Rippenloses Design - Systemleistungen 60W oder

120W

LUCS II

16 Gruppen 16 Szenarien Fehlerüberwachung Energiemonitoring

LUCAS GmbH | Hermann-Löns-Straße 2 | 07745 Jena Germany | +49(0)3641 6686-0 | info@lucas-jena.de | www.lucas-jena.de

Mastermodul

Varianten

Referenzen: - Lichtsteuersystem „LED Commander“ an bisher 6 Main-Schiffsschleusen des WSV Aschaffenburg - Ausleuchtung der Außenanlagen einiger Autohäuser in Jena - Straßenbeleuchtung mehrerer Straßen der Stadt

Jena Pilotprojekt: - GSM-basierende Datenübertragungsstrecke zwischen LED-Commander-Mastermodul und Steuerzentrale (Stadt Jena)

LUCAS GmbH | Hermann-Löns-Straße 2 | 07745 Jena Germany | +49(0)3641 6686-0 | info@lucas-jena.de | www.lucas-jena.de

Lucas -Straßenleuchten

Powerline

Steuerphase

Basis

Vielen Dank für Ihr Interesse!

Informationsveranstaltung Straßenbeleuchtung

LUCAS GmbH | Hermann-Löns-Straße 2 | 07745 Jena Germany | +49(0)3641 6686-0 | info@lucas-jena.de | www.lucas-jena.de