Entreprises Infineon, Intel Et éluminocité annoncer un projet commun pour créer des rues de la ville connectées à un réseau mondial.
À mesure que la population des grandes villes augmente, les gouvernements du monde entier cherchent des moyens de rendre les villes, leurs infrastructures et leurs systèmes énergétiques plus intelligents, plus sûrs et plus économes en énergie. Dans le même temps, la connexion des véhicules au réseau mondial offre aux services urbains davantage de possibilités d'interagir avec les conducteurs pour une gestion confortable et efficace des flux de circulation. Cependant, à mesure que de plus en plus de systèmes de contrôle migrent vers le cloud, formant ainsi l'Internet des objets (IoT), les possibilités d'accès non autorisé aux données sensibles se multiplient.
Cet article donne un aperçu de certaines des technologies fondamentales créées en collaboration entre les entreprises que j'ai nfineon, éluminocité Et Intel, qui permettent de rendre les villes du futur plus intelligentes, ainsi que des solutions innovantes pour les systèmes d'éclairage, qui peuvent devenir un élément important des villes intelligentes intégrées dans un réseau mondial.
L’accélération des processus d’urbanisation et l’accès aux nouvelles technologies accroissent les exigences des consommateurs quant au confort de leur vie dans un avenir proche. Jusqu'à récemment, l'accent était mis sur l'amélioration des appareils mobiles et des produits associés, mais il devient désormais évident que l'amélioration des infrastructures joue un rôle important dans l'évolution technologique du monde dans lequel nous vivons. Les promoteurs d’infrastructures urbaines sont confrontés à des défis et à des exigences de plus en plus complexes et souvent contradictoires. D’une part, ils introduisent rapidement de nouvelles technologies pour ajouter plus de fonctionnalités aux éléments de la vie quotidienne, comme l’éclairage public conventionnel, et d’autre part, ils tentent de minimiser la consommation d’énergie en raison de l’augmentation constante des coûts énergétiques.
Dans un monde nouveau et plus avancé, un lampadaire n’est plus seulement une source de lumière, mais un portail de communication multifonctionnel, qui constitue la base d’une infrastructure urbaine intelligente. Afin de fournir les fonctionnalités nécessaires et la possibilité d'accéder aux ressources du réseau, les développeurs de systèmes d'éclairage utilisent des technologies cellulaires, divers types de capteurs, actifs et passifs, ainsi que des solutions modernes de sécurité de l'information.
Radar fonctionnant dans la bande 24 GHz
La méthode radar de détection d'objets est basée sur l'utilisation d'ondes électromagnétiques réfléchies, grâce auxquelles il est possible de déterminer la distance à l'objet, l'angle et la vitesse de son mouvement. Les systèmes radar typiques comprennent un émetteur qui génère des impulsions électromagnétiques ou un rayonnement continu dans la gamme des fréquences radio ou micro-ondes, des antennes d'émission et de réception séparées et un récepteur qui reçoit et traite les signaux.
Le radar à impulsions mesure la distance par rapport aux objets stationnaires ou en mouvement en générant une impulsion courte et puissante et en recevant une réponse réfléchie par l'objet. Le temps entre l'impulsion envoyée et la réponse reçue est directement proportionnel à la distance entre le système radar et l'objet.
Les radars à ondes continues génèrent en permanence des ondes électromagnétiques avec modulation de fréquence, mises en œuvre de deux manières (Figure 1). Le radar à ondes continues modulées en fréquence (FMCW) est capable de détecter des objets stationnaires et en mouvement en transmettant un signal modulé en fréquence linéaire qui est mélangé au niveau du récepteur avec le signal reçu. Le signal de sortie basse fréquence du récepteur contient des informations sur la distance par rapport à l'objet et sa vitesse. La modulation par sauts de fréquence, également appelée modulation par déplacement de fréquence (FSK), peut être utilisée pour déterminer la distance uniquement pour les objets en mouvement. Avec cette méthode de modulation, l'émetteur envoie séquentiellement des signaux à deux fréquences différentes et la distance est déterminée par le déphasage Doppler des signaux reçus.
Alors que la détection d'objets devient de plus en plus importante pour les systèmes et appareils intelligents, la technologie radar 24 GHz est utilisée dans diverses applications IoT, notamment les multicoptères/drones, les serrures de porte intelligentes, les systèmes d'automatisation domestique et industrielle, les compteurs de vitesse, la robotique, etc.
Éclairage public intelligent
Riz. 2. Dans les villes intelligentes du futur, l’éclairage public intelligent n’est qu’une des fonctions des hubs intelligents
Un projet commun récemment annoncé entre Infineon, eluminocity et Intel vise à créer les villes intelligentes du futur, connectées à un réseau mondial. En combinant leur savoir-faire et leur technologie de pointe, les trois sociétés ont développé un éclairage public LED avancé et à haut rendement qui comprend également des capteurs de précision et un système de transmission de données sécurisé. Le projet commun visant à créer un système d'éclairage urbain intelligent est basé sur des lampadaires à luminance, qui sont également des centres de réseau pour les applications intelligentes (Figure 2). Les systèmes électroniques sont basés sur les technologies Infineon et comprennent un radar 24 GHz, des dispositifs à semi-conducteurs de puissance (S/P) et une série de microcontrôleurs (MK). XMC™ et série de dispositifs de sécurité de l'information haute performance OPTIGA™. La technologie Intel permet une connectivité réseau via un modem étendu à faible consommation qui prend en charge les réseaux cellulaires utilisant les normes LTE Cat.1, LTE Cat.M1, Cat.NM1, LTE-NB et 5G-IoT.
Associées à la technologie OPTIGA™ d'Infineon, les communications cellulaires basées sur des protocoles standards fournissent un système ouvert évolutif et totalement indépendant de l'infrastructure existante, tout en offrant un haut niveau de sécurité des informations.
Riz. 3. Apparition du lampadaire intelligent d'éluminocité
Dans ce cas, l’exploitant des systèmes d’éclairage public (généralement une agence gouvernementale) n’a qu’à connecter les pôles d’éclairage public à l’infrastructure existante.
Outre le fait que les lampadaires utilisant des puces de gestion de l'alimentation et des interrupteurs d'alimentation Infineon sont eux-mêmes très économes en énergie, l'utilisation d'un radar 24 GHz leur permet de détecter la présence d'objets et d'augmenter la luminosité de la lumière uniquement là où cela est nécessaire, ce qui entraîne plus d'intensité. Solution d'éclairage efficace par rapport à la plupart des luminaires toujours allumés.
Cependant, les luminaires intelligents eluminocity ne sont pas seulement des systèmes d'éclairage à haute efficacité énergétique (Figure 3). Leurs détecteurs de proximité intégrés peuvent détecter les places de stationnement disponibles à proximité, ce qui, combiné aux technologies de réseau Intel, fournit aux conducteurs à proximité des informations sur le nombre de places de stationnement disponibles.
Cette fonction caractérise les luminaires à luminosité comme l'un des éléments d'un système intelligent de gestion du trafic entièrement fonctionnel.
En surveillant les conditions de circulation locales, les urbanistes et les commerçants de quartier obtiennent des informations utiles pour guider les conducteurs de véhicules dans les zones encombrées, soit par le biais de signaux ou de panneaux de signalisation, soit en fournissant des informations actuellement pertinentes aux systèmes de navigation par satellite embarqués.
Les lampadaires intelligents modernes peuvent également être équipés de chargeurs intégrés pour les véhicules électriques.
Comme ces chargeurs ne nécessitent pas d’espace supplémentaire, il s’agit d’un facteur clé contribuant au développement réussi du transport électrique urbain.
Aperçu des technologies d'éclairage intelligentes
Assurer la sécurité des données dans les hubs OPTIGA™
Le grand potentiel de création d’une structure de réseau de villes intelligentes basée sur des pôles d’éclairage public et les avantages obtenus grâce au libre accès des utilisateurs à cette structure créent un problème potentiel de vulnérabilité du réseau. Pour éliminer la menace d'accès non autorisé et garantir la sécurité des réseaux sur lesquels reposent les villes intelligentes, les centres d'éclairage public mettent en œuvre une technologie fiable de sécurité de l'information à l'aide d'appareils de la famille OPTIGA™ d'Infineon. Les fonctionnalités de sécurité intégrées d'OPTIGA™ incluent la vérification de l'intégrité du système et des données, l'authentification, le transfert et le stockage de données inviolables, ainsi que les mises à jour logicielles sécurisées.
La famille d'appareils OPTIGA™ comprend un contrôleur de pointe protégé par des données 16 bits qui peut être facilement intégré à une large gamme d'appareils IoT. Pour offrir toute la flexibilité dont les développeurs de systèmes ont besoin, la famille d'appareils OPTIGA™ prend en charge Microsoft Windows, Linux et leurs dérivés, ainsi que la prise en charge de l'intégration des systèmes d'exploitation propriétaires. La famille OPTIGA™ comprend également un processeur cryptographique TPM qui prend en charge la dernière version de la norme TCG Consortium TPM 2.0, permettant au développeur d'utiliser les protocoles de sécurité les plus avancés.
La détection de proximité d'objets dans les centres d'éclairage public intelligents est mise en œuvre sur la base d'un radar industriel BGT24LTR11 Gamme 24 GHz (Figure 4), qui a la taille minimale du boîtier dans cette classe d'appareils et vous permet de mesurer la distance à un objet et sa vitesse à l'aide de l'effet Doppler. Des canaux de réception supplémentaires permettent également de déterminer l'angle et la direction de mouvement d'un objet grâce à la détection de phase des signaux provenant de différentes antennes.
La bande 24 GHz offre une grande précision de détection d'objets : jusqu'à 50 m pour les piétons et jusqu'à 150 m pour les véhicules. De plus, les méthodes de détection radar sont nettement plus sensibles que les capteurs infrarouges passifs (IR) et sont capables, par exemple, de détecter une oscillation respiratoire à quelques millimètres près. On peut affirmer sans se tromper que les radars remplaceront à terme les capteurs PIR dans de nombreuses applications. La bande 24 GHz est adaptée au fonctionnement sous diverses influences atmosphériques, notamment des changements de température importants, des niveaux d'humidité élevés et une augmentation de la poussière atmosphérique, ce qui permet l'utilisation de radars fonctionnant dans cette plage, même dans les conditions les plus défavorables des villes modernes.
Pour les développeurs qui ne sont pas encore familiarisés avec la technologie radar 24 GHz, Infineon propose une gamme de cartes de démonstration, telles que Sense2GoL. Cette carte complète mesurant 25x25 mm contient, avec le radar BGT24LTR11, des antennes d'émission et de réception à bande spécialisée, ainsi qu'un MCU industriel 32 bits. XMC1302 ARM® Cortex® M0. La carte de démonstration radar est reliée par un cavalier perforé à la carte de développement Segger, grâce auquel vous pouvez programmer et évaluer la fonctionnalité de la carte radar.
La carte de démonstration comprend également un logiciel de détection de mouvement et une interface utilisateur graphique (GUI) pour surveiller les signaux radar, ainsi qu'un manuel d'utilisation et un ensemble complet de schémas et de fichiers Gerber PCB pour accélérer le développement jusqu'à la production.
Possibilité de connecter des capteurs supplémentaires
Presque tous les capteurs peuvent être connectés aux hubs intelligents des systèmes d'éclairage public : par exemple, les capteurs de gaz peuvent surveiller la qualité de l'air et les capteurs de son peuvent reconnaître l'augmentation des niveaux de bruit. Les applications spécifiques des capteurs peuvent inclure le guidage audio sur la route ou la détection de coups de feu. Les capteurs de lumière, malgré leur simplicité, jouent un rôle important dans l'augmentation de l'intelligence de l'éclairage public : en mesurant le niveau de lumière naturelle, ils pourront allumer l'éclairage public par temps nuageux. De plus, en surveillant le niveau d'éclairage réel, ils sont capables de transmettre un signal de retour au contrôleur pour assurer le niveau d'éclairage standard dans toutes les conditions de fonctionnement, quelle que soit la durée de vie épuisée des lampadaires. Dans le même temps, les données sur l'usure des équipements peuvent être transmises à distance au personnel technique pour une meilleure planification de la maintenance de routine et la prévention des pannes prématurées des équipements.
Alexeï MikhaïlovL'éclairage fonctionnel est un domaine hautement compétitif. Il améliore constamment la technologie. Les changements affectent tous les aspects de ce domaine. De nouveaux dispositifs d'éclairage apparaissent, l'efficacité des sources lumineuses augmente, des systèmes de contrôle sont introduits, etc.
De grandes perspectives sont associées à l'éclairage LED, un domaine qui se développe à un rythme rapide.
Classification
L'éclairage artificiel peut être divisé en plusieurs grandes catégories. Il existe un éclairage fonctionnel (de travail), de secours, de sécurité et de secours. Un groupe à part est constitué par l'éclairage architectural dont le rôle est largement décoratif et se résume à créer une ambiance et à mettre des accents.
Le segment principal est occupé par l'éclairage fonctionnel. Il offre des conditions d'éclairage standardisées (cette lumière blanche sous laquelle il est pratique de travailler) dans toutes les pièces, ainsi que dans les zones extérieures au bâtiment destinées aux travaux, au passage des personnes et à la circulation.
L'éclairage fonctionnel est également divisé en plusieurs types. Selon la méthode d'installation, il existe des luminaires encastrés, suspendus, en saillie et placés librement au sol. Il existe également des downlights, des systèmes d'éclairage multi-composants, des luminaires pour baies hautes et basses, des systèmes de coffre et des sources lumineuses à lattes.
Selon le domaine d'application, ils comprennent, par exemple, l'éclairage de magasins, d'entreprises, d'hôtels, de restaurants, de bureaux, d'installations sportives, de serres, d'écoles et de zones adjacentes.
Chaque groupe adopte une approche différente. Ainsi, l'éclairage des entreprises industrielles est le segment le plus complexe et le plus complexe de l'éclairage artificiel. La lumière joue un rôle essentiel pour garantir la sécurité du processus de production. La meilleure approche consiste ici à utiliser un ensemble de solutions les plus modernes, par exemple des systèmes de base avec un système de contrôle intelligent, pour obtenir des économies d'énergie maximales. Il en va de même pour les installations logistiques. L'utilisation de systèmes de contrôle d'éclairage sur eux est extrêmement importante. La spécificité de ces centres est telle que l'éclairage n'est requis que dans certaines zones de l'entrepôt où se trouvent les personnes. Dans ce cas, la lumière peut s'allumer selon un horaire ou uniquement lorsque les chariots élévateurs traversent l'entrepôt et effectuent des opérations de chargement et de déchargement.
Efficacité énergétique
L'efficacité énergétique des sources lumineuses est le principal indicateur dans le domaine de l'éclairage fonctionnel, contrairement, par exemple, à l'éclairage architectural, où cette problématique occupe actuellement la troisième place, et parfois la moindre (au premier plan se trouve la complexité de développer une solution , la compacité des lampes, les effets de création, etc.).
Selon SP 52.13330.2011 « Éclairage naturel et artificiel », des sources lumineuses économes en énergie doivent être utilisées pour l'éclairage artificiel, en privilégiant, à puissance égale, les sources lumineuses ayant l'efficacité lumineuse et la durée de vie les plus élevées. Tout d’abord, il s’agit d’une variété de lampes à décharge et fluorescentes à économie d’énergie. Dans le même temps, dans le contexte d'une réduction générale des coûts, du développement de nouvelles normes, d'initiatives vertes et de l'adoption de législations visant à protéger l'environnement, on constate une tendance à un intérêt croissant pour les solutions LED. Étant une technologie relativement jeune, l'éclairage LED a réussi à se développer rapidement et constitue actuellement la direction la plus prometteuse de la technologie d'éclairage. Les produits d’éclairage LED peuvent être utilisés dans presque toutes les catégories d’éclairage artificiel. Cette solution d’éclairage est la plus respectueuse possible de l’environnement en contribuant à économiser les ressources énergétiques de la planète. De plus, contrairement aux lampes fluorescentes, les LED ne contiennent pas de mercure, elles ne constituent donc pas des déchets dangereux et ne nécessitent pas d'élimination particulière. Les luminaires LED correctement conçus surpassent les luminaires traditionnels à bien des égards. Ils fournissent une lumière couleur et blanche stable et de haute qualité avec pratiquement aucune différence de couleur visible entre les luminaires ; avoir une efficacité énergétique plus élevée ; maintenir un flux lumineux élevé pendant toute la durée de vie ; nécessitent des coûts de maintenance minimes, etc.
Actuellement, les principaux efforts de tous les principaux acteurs du marché du secteur LED se concentrent sur deux points : augmenter l'efficacité des solutions LED et réduire leur coût. À mesure que la technologie s’améliore, les luminaires LED offriront d’énormes possibilités de modernisation des systèmes. Par exemple, la plupart des éclairages industriels encore utilisés en Russie atteignent rarement moins de 10 W/m2/100 lux, et la densité de puissance des solutions modernes peut être inférieure à 2 W/m2/100 lux.
Il existe également un grand potentiel dans l’éclairage public. Dans cette zone, les lampes équipées de lampes à décharge de sodium se sont répandues, dont l'inconvénient est la lumière jaune sale et brillante qui en résulte, sous laquelle il est impossible de déterminer la couleur de l'objet.
En fait, un rendu des couleurs de haute qualité n’est pas nécessaire pour l’éclairage routier. L'important est que les lampes au sodium produisent beaucoup de lumière, ce qui permet de distinguer clairement la circulation sur la route. Mais jusqu'à présent, aucun système d'éclairage LED n'a été créé qui surpasserait cette solution en termes d'efficacité.
Entre-temps, la dynamique du marché est telle qu'au cours de plusieurs décennies, il y a eu une réduction annuelle du coût des LED de 20 % en moyenne et une augmentation de l'efficacité en termes de paramètres de flux lumineux au niveau de 35 %. Autrement dit, l'efficacité globale des LED doublait tous les 1,5 à 2 ans (données de LEDs Magazine).
Maintenant, le rythme a un peu ralenti. Il est probable que le rythme continuera à ralentir à l’avenir, mais la tendance se poursuivra et l’accent sera mis sur une technologie encore plus efficace.
Solutions modernes pour les installations industrielles et les bureaux
Dans le secteur industriel, deux catégories de luminaires se sont répandues : les systèmes à grande hauteur et les systèmes troncs.
Les systèmes pour grandes hauteurs (littéralement - lampes pour grandes hauteurs) sont le plus souvent utilisés dans les entreprises manufacturières et les grands centres logistiques.
Cette solution d'éclairage est basée sur des types ponctuels de dispositifs d'éclairage. Les lampes de cette catégorie sont à symétrie circulaire (leur forme ressemble à des cloches) et atteignent 800 mm de diamètre.
À l'heure actuelle, la majeure partie des feux de route sont fabriqués à l'aide de lampes aux halogénures métalliques (un des types de lampes à décharge à haute pression), qui ont remplacé les lampes au sodium auparavant courantes (elles ne répondent pas aux exigences de la SP 52.13330.2011). pour l'éclairage général et local, selon lequel les sources lumineuses doivent avoir une température de couleur de 2 400 à 6 800 K et un rendu des couleurs d'au moins Ra = 50). Les lampes aux halogénures métalliques combinent une transmission lumineuse très élevée, une longue durée de vie et ont le rendement le plus élevé de toutes les lampes à décharge. Il existe également des lampes à lampes fluorescentes et LED. Ces derniers ne sont pas largement utilisés en Russie en raison de leur coût élevé.
En plus d'un rendement élevé, une caractéristique de ce type de lampes est leur fonctionnement stable dans des environnements agressifs (dans des pièces où des fuites, de la fumée, de la condensation, etc. sont possibles).
La lampe fermée et les lampes dans une coque de protection spéciale empêchent la libération de fragments et de mercure dans l'environnement. En raison de leurs bonnes caractéristiques optiques, ils sont également utilisés avec succès dans des pièces avec de hauts plafonds (environ 15 à 20 m), par exemple dans les halls d'exposition et les grands complexes sportifs. Il existe des installations d'éclairage dans lesquelles des lampes à grande portée sont utilisées à des hauteurs de 40 m ou plus.
Les systèmes de lignes lumineuses sont familiers à la plupart des gens des supermarchés. Il s'agit de la ligne dite lumineuse, installée sur des suspensions réglables. Dans les magasins, les lampes de type linéaire sont généralement suspendues au-dessus des équipements commerciaux (comptoirs, réfrigérateurs, etc.).
En termes d'efficacité, les systèmes de grande ligne sont supérieurs aux systèmes à grande hauteur. Premièrement, ils peuvent être suspendus à différentes hauteurs et créer un éclairage vertical et horizontal optimal dans une pièce particulière. Deuxièmement, ils ont fait leurs preuves lorsqu'ils travaillent avec le système de contrôle. Contrairement aux feux de route, les systèmes de base utilisent généralement des lampes fluorescentes ou un module LED. Les deux technologies vous permettent d'automatiser le système d'éclairage. Ces lampes s'allument rapidement, ce qui permet de les allumer et de les éteindre instantanément. Les lampes aux halogénures métalliques, au contraire, s'allument très lentement (parfois jusqu'à 10 minutes). La lumière blanche y est obtenue en brûlant une énorme quantité de sels de différents métaux, et avant de la recevoir, la lueur de la lampe passe d'une couleur à l'autre. L'inconvénient de ces lampes est leur forte dépendance à la tension. Si vous allumez la lampe sans la laisser refroidir, elle risque de tomber en panne. Pour éviter que cela ne se produise, la conception des lampes aux halogénures métalliques comprend un ballast qui empêche la lampe de s'allumer jusqu'à ce qu'elle puisse s'enflammer sans se blesser.
Le secteur des bureaux est représenté principalement par des lampes encastrables et suspendues. Les lampes suspendues constituent le moyen le plus efficace d’éclairer une pièce et de créer un environnement confortable pour les employés. La condition principale pour cela est un projet d'éclairage bien exécuté, dans lequel l'agencement des postes de travail est pensé et les changements possibles sont pris en compte (si possible). Dans ce cas, chaque lampe est située directement au-dessus de la table de travail et fournit, sans aucune perte, l'éclairage requis par les normes pour un type d'activité particulier (par exemple, pour des travaux liés à la distinction d'objets avec une très grande précision, l'éclairage requis de la surface de travail peut être atteint à 500 lux).
Lors du choix de ce système d'éclairage, il convient de garder à l'esprit que la réorganisation ou la modification du nombre de postes de travail créera dans la plupart des cas un énorme problème. La ligne de lampes a déjà été posée et il n'est plus possible de les déplacer n'importe où sans de graves pertes financières. Si l'entreprise n'est pas sûre que le bureau ne subira pas de changements avant longtemps, il vaut mieux ne pas prendre cette décision.
Le système d'éclairage basé sur des lampes intégrées, bien que moins efficace, permet de résoudre le problème des éventuels « mouvements » au sein de l'entreprise. Les entreprises ont généralement le choix entre différents types de lampes. La principale tendance européenne pour cette catégorie de lampes est le passage des lampes fluorescentes T8 (diamètre 25,4 mm) aux T5 (diamètre 15,9 mm) puis aux LED. En Russie, comme le notent certains analystes, ils contourneront très probablement l'étape T5 et passeront immédiatement aux lampes à LED, car la production de LED bon marché, bien que de qualité inférieure, a déjà été lancée.
Un type d'éclairage de bureau relativement nouveau - les lampadaires - mérite une attention particulière. Cette technologie est de plus en plus demandée en Europe et aux États-Unis en raison de l'émergence de la certification verte. C'est une solution plutôt coûteuse. Pour cette raison, dans notre pays, de tels dispositifs d'éclairage ne sont jusqu'à présent utilisés que dans des projets isolés. La principale caractéristique des lampadaires est la liberté de mouvement. En cas de changements au sein de l’entreprise, ils peuvent être facilement déplacés, contrairement aux appareils suspendus. De plus, elles ont une faible hauteur de suspension, ce qui permet d'orienter la lumière de manière ciblée, comme c'est le cas des suspensions.
Attestation
Un système d'éclairage efficace vous permet d'obtenir des scores élevés dans les systèmes de certification, notamment LEED et BREEAM. Un exemple de bâtiment dans lequel le concept d'organisation de l'espace met l'accent sur la lumière est le bureau de Jones Lang LaSalle. Cette approche a permis non seulement de réduire la consommation d’énergie, mais aussi de créer des conditions confortables pour les employés ainsi que pour les clients de l’entreprise. Les locaux de bureaux sont équipés de lampes fluorescentes suspendues équipées de capteurs de lumière et de présence. La possibilité de contrôle manuel des paramètres d'éclairage est fournie.
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Système d'éclairage de bureau efficace de Jones Lang LaSalle |
Un détail intéressant sont les panneaux LED dynamiques situés au plafond de la zone de réception. Ce sont des modules LED programmables multicolores recouverts d'un tissu insonorisant. Toutes les lampes sont unies par un système de contrôle intelligent.
Les principales exigences des normes vertes sont la présence d'un système de contrôle qui assure l'allumage et l'extinction automatiques de la lumière, la modification du niveau d'éclairage en fonction du niveau de lumière naturelle, etc., ainsi que l'obtention d'une puissance d'éclairage spécifique élevée, mesurée en W/m 2 /100 lux (comme indiqué ci-dessus, pour des solutions efficaces, ce chiffre peut être de 2 W/m2/100 lux ou moins). Le paramètre indique la puissance en watts nécessaire pour 1 m2 pour obtenir un éclairage de 100 lux. Souvent, lors d'une modernisation, il est très difficile de déterminer quelles économies ont été réalisées en utilisant simplement l'indicateur d'éclairement (en lux). Sur le site, les normes n'ont tout simplement pas pu être respectées et, relativement parlant, au lieu de l'éclairage déclaré de 400 lux, il n'y avait que 100 lux. L'utilisation d'un indicateur moyen en W/m 2 /100 lux permet de résoudre ce problème.
Alexeï Mikhaïlov - Responsable Grands Comptes chez Philips Lighting.
Le bureau répond à la fois aux principes de base de deux normes environnementales - LEED (noté « Gold ») et BREEAM (« Good »). Les vecteurs de ces systèmes se déplacent dans des directions différentes, ce qui est particulièrement évident lors de l'évaluation des immeubles de bureaux. LEED nécessite avant tout de réaliser des économies d’énergie. Dans BREEAM, il est d'abord nécessaire de créer des conditions confortables pour les personnes, et d'autre part, de réaliser des économies. Dans le même temps, le strict respect de toutes les normes européennes en matière d’éclairage est nécessaire, et elles sont très strictes. Plus vous réaliserez d’économies, plus vos points seront élevés. Et il est vraiment difficile d’économiser de l’argent là où l’ergonomie est au plus haut niveau. ●
DES ARTICLES
Ecologie de la consommation.Science et technologie : une quatrième option d'éclairage est en route, et la technologie, appelée FIPEL, est déjà à juste titre considérée comme la première des 30 dernières années à revendiquer le titre de nouvelle technologie d'éclairage à économie d'énergie. FIPEL a obtenu une nouvelle source de lumière du professeur de physique de l'Université Forest Wake, le Dr David Carroll.
L'éclairage représente une part importante de la consommation d'énergie dans le monde ; par exemple, on estime qu'environ 12 % de la consommation totale d'électricité provient de l'éclairage. La raison réside dans le fait que les ampoules à incandescence traditionnelles très courantes aujourd'hui (l'ampoule Ilitch dans notre pays ou l'ampoule Edison aux États-Unis) consomment beaucoup d'énergie, 90 % de l'énergie est simplement perdue dans sous forme de chaleur.
Jusqu'à présent, la principale alternative était uniquement les lampes fluorescentes compactes et les LED, qui, consommant beaucoup moins d'électricité, pouvaient produire la même quantité de lumière que les lampes à incandescence. Cependant, une quatrième option d'éclairage est en route et la technologie, appelée FIPEL, est à juste titre considérée comme la première des 30 dernières années à revendiquer le titre de nouvelle technologie d'éclairage à économie d'énergie. FIPEL de Field-Induced Polymer Electroluminescent (électroluminescence polymère induite par champ). Une nouvelle source de lumière a été développée par le Dr David Carroll, professeur de physique à l'Université Forest Wake (Caroline du Nord).
Pour expliquer le fonctionnement de cette technologie, le Dr Carroll suggère de réfléchir au fonctionnement d'un four à micro-ondes. Prenons par exemple une pomme de terre. Si vous le placez dans un micro-ondes et allumez le chauffage, l'appareil agira sur la pomme de terre avec des micro-ondes, générant des courants de déplacement qui provoquent un mouvement d'avant en arrière des molécules d'eau à l'intérieur de la pomme de terre, et le produit chauffera de l'intérieur.
Le Dr Carroll et son équipe ont développé un type spécial de plastique qui, lorsqu'il interagit avec un courant électrique, induit un courant de polarisation de la même manière. Mais dans ce dernier cas, ce n’est pas l’échauffement du plastique qui se produit, mais l’émission de lumière.
La nouvelle source de lumière est constituée de plusieurs couches de plastique très, très fines, chaque couche étant 100 000 fois plus fine qu’un cheveu humain. Le plastique est placé entre deux électrodes, l’une en aluminium et l’autre transparente et également conductrice. Lorsque le courant traverse l’appareil, le plastique est stimulé et brille.
La base de la technologie est le polymère polyvinylcarbazole, dopé avec des nanotubes monoparois et des composés d'iridium. La luminosité obtenue par les chercheurs dépasse 18 000 cd/m², ce qui permet déjà d'éclairer de grandes surfaces sans recourir à des transitions LED très chauffées ; la technologie FIPEL n'a pas un échauffement aussi fort que les autres solutions d'éclairage.
Heureusement pour David Carroll, le FIPEL est arrivé au bon moment, car nous vivons une époque où les nouvelles technologies en matière d'éclairage sont plus que jamais demandées, la production de lampes à incandescence traditionnelles étant progressivement abandonnée.
Les fabricants affirment que la technologie FIPEL n'a pas d'analogue. Par exemple, les lampes fluorescentes compactes consomment 75 % moins d’électricité pour l’éclairage que les lampes à incandescence, et les LED en consomment encore moins. Cela signifie qu'une LFC produit la même quantité de lumière qu'une ampoule à incandescence de 100 watts, consommant 23 watts, et qu'une ampoule à diode électroluminescente (DEL) consomme 20 watts. FIPEL, à son tour, est un peu plus efficace que les lampes fluorescentes compactes et est égale en efficacité aux lampes LED, mais présente un certain nombre d'avantages.
Les LFC contiennent du mercure, qui est toxique et doit être éliminé correctement. Les futures ampoules de technologie FIPEL ne contiendront pas de produits chimiques toxiques ou agressifs, car elles sont uniquement en plastique et peuvent être éliminées comme du plastique.
Les LED ont souvent une teinte bleutée, que beaucoup de gens n'aiment pas, et le rendu des couleurs des LED n'est pas toujours le meilleur. FIPEL peut avoir n'importe quelle teinte, y compris la teinte jaunâtre du soleil, à laquelle nos yeux se sont habitués au cours du processus d'évolution, qui nous convient le mieux.
Bien que la nouvelle source de lumière n'ait pas la forme d'une ampoule traditionnelle, sa forme ressemble davantage à celle d'un grand panneau. Cependant, la forme peut être modifiée, et la lampe s'intégrera alors facilement dans n'importe quel intérieur lorsqu'elle est installée dans un standard. prise. La durée de vie du FIPEL est également comparable à celle des LED : de 25 000 à 50 000 heures.
Cependant, cela n’était pas sans inconvénients. Le Dr Carroll note que l'efficacité de la technologie FIPEL est encore légèrement inférieure à celle qui peut être obtenue avec les LED, et que les LED sont actuellement pratiquement les meilleures sources lumineuses. Malgré cela, le Dr Carroll espère voir son idée sur le marché d’ici 2017. publié
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Les appareils d'économie d'énergie sont indispensables à notre époque, à l'ère des technologies progressistes et de la consommation d'énergie accrue. La demande accrue d’appareils LED contribue à réduire les prix et ils deviennent abordables pour le commun des mortels.
Compte tenu de la baisse constante des prix, le remplacement des ampoules classiques par des ampoules LED est devenu aujourd’hui rentable. Autrefois utilisée uniquement pour l'éclairage, aujourd'hui plus de 50 % du marché des LED est destiné à l'éclairage. De plus, les scientifiques ne restent pas immobiles et développent constamment de nouvelles solutions. Aujourd'hui, les aspects importants du développement sont l'intelligence, la puissance et la consommation d'énergie minimale des solutions.
Lampes LED LED SlimStyle
Ils sont produits par des sociétés aussi connues que NliteN et Philips. Ce sont des lampes fines et légères. Le principal avantage est que la lampe dispose d’un dissipateur thermique. Il y a 26 LED dessus. LED SlimStyle a une durée de vie de 3 ans et le coût indiqué n'est que d'environ 10 $. Selon les fabricants, une telle lampe peut être utilisée pour éclairer un appartement ou une maison.
Lampes LED avec réglage des couleurs
Philips a introduit sur le marché des lampes LED capables d'émettre n'importe quelle couleur dans leur gamme. L'ensemble se compose de lampes (3 pièces) et d'un concentrateur. De plus, l'appareil est intelligent. L'utilisateur peut le contrôler depuis un téléphone mobile, où il peut programmer le programme d'éclairage, définir les modes et les couleurs du rayonnement.
LED-GaN sur substrats de silicium
Développement innovant – technologie GaN. Une particularité de cette solution est l'utilisation de substrats en silicium, qui ont remplacé ceux en saphir. Les premiers n'ont pas pris racine dans l'appareil en raison de leur prix élevé, les substrats en silicium sont beaucoup moins chers (de 30 %). Les appareils fabriqués à l'aide de la technologie GaN ont une luminosité élevée et une consommation d'énergie minimale. Aujourd'hui, ARC Energy, Toshiba et d'autres sociétés développent du GaN.
LED GaN sur substrats GaN
Un autre domaine de la technologie GaN est le développement des LED GaN. Il se compare avantageusement à son prédécesseur en termes de qualité de rendu des couleurs et d'intensité du rayonnement. Ce développement est réalisé par Soraa. Les experts estiment que l'utilisation d'un substrat identique (pas de silicium ni de saphir) simplifie considérablement le processus de production et réduit les coûts de production.
Éclairage centré sur l’humain (HCL)
Une attention particulière est portée à l'adaptation de l'éclairage aux caractéristiques du corps humain. Il existe déjà aujourd'hui des lampes dans lesquelles l'intensité du flux lumineux dépend des biorythmes humains. Les fabricants estiment que ces lampes peuvent améliorer l'humeur, normaliser le sommeil et augmenter les performances.
Le Partenariat à but non lucratif des fabricants de LED et de systèmes à base de LED (NP PSS) a analysé le marché mondial des produits d'éclairage et publié un rapport correspondant.
Tendances d'éclairage LED
L'éclairage LED démontre aujourd'hui ses avantages par rapport aux sources lumineuses traditionnelles. Le marché des LED présente un énorme potentiel de développement. Parmi les tendances qui émergent actuellement dans l'éclairage LED et qui peuvent influencer le développement futur de ce domaine figurent les suivantes :
Réduire le coût des produits LED
Les fabricants de lampes LED se sont donné pour tâche de réduire les prix des produits afin de remplacer plus activement les sources lumineuses traditionnelles. Pour ce faire, il est nécessaire de réduire le coût de production des composants. Les nouvelles technologies et l'augmentation de la production en série réduisent considérablement les prix des LED finies. Cependant, la variété des puissances et des types de LED suggère que le marché en est encore au stade de la détermination des paramètres optimaux des LED à utiliser dans un domaine particulier. De plus, le coût d'une LED dans la plupart des cas n'affecte pas de manière significative le coût final d'un luminaire ou d'une lampe ; le coût de la source d'alimentation et du système de dissipation thermique joue un rôle déterminant. Les fabricants tentent de réduire leurs coûts en remplaçant l'aluminium par du thermoplastique dans le radiateur ou en utilisant des LED haute tension pouvant fonctionner sans pilotes.
Mise en œuvre active de systèmes de contrôle d'éclairage
Grâce aux applications pour smartphone d'aujourd'hui, vous pouvez contrôler efficacement l'éclairage en réglant la luminosité et les paramètres marche/arrêt. Les lampes LED associées à des systèmes de contrôle d'éclairage peuvent réduire la consommation d'énergie de 20 à 60 %.
Systèmes d'éclairage basés sur des diodes électroluminescentes organiques (OLED)
Les technologies OLED permettent l’utilisation de panneaux minces et pliables pour un éclairage capable d’imiter la lumière naturelle du jour. Un tel éclairage est plus naturel que les LED classiques, mais son coût reste très élevé pour une introduction sur le marché de masse.
Nouvelles technologies dans l'éclairage LED
Dans le but d'améliorer l'efficacité de l'éclairage LED, les fabricants se concentrent sur les technologies suivantes :
Éclairage laser
Dans les LED, l'efficacité du rayonnement diminue à mesure que la densité de courant augmente, tandis que dans les diodes laser, c'est l'inverse : à mesure que la densité de courant augmente, l'efficacité du rayonnement augmente.
Nanocristaux de moustaches (NW)
Les nanocristaux filiformes sont un matériau relativement nouveau qui n’a pas encore trouvé d’application industrielle. La possibilité de créer des LED à partir de celles-ci est activement étudiée par certains fabricants. Les NW ont des propriétés uniques : ils ont une grande surface spécifique, éliminent efficacement la lumière et sont exempts de contraintes mécaniques causées par le substrat.
Technologie de phosphore à distance
Implique une séparation spatiale du phosphore et de la puce. Cette technologie peut augmenter l’efficacité lumineuse, réduire la luminosité et l’éblouissement, résoudre le problème de dissipation thermique et créer de nouvelles possibilités de conception. Lorsqu'ils sont spatialement séparés, la puce et le phosphore ne se chauffent pas, ce qui a un effet bénéfique sur les caractéristiques de performance de la lampe.
Géographie et principaux domaines d'utilisation de l'éclairage LED
Selon les prévisions de l'institut de recherche industrielle CSIL, d'ici 2018, le marché mondial des produits d'éclairage LED atteindra 63,6 milliards de dollars, soit près de trois fois plus qu'en 2013.
Volume du marché des produits d'éclairage LED en 2013-2018, milliards de dollars américains
En termes de répartition géographique, la majorité du marché des produits d'éclairage LED se situe dans les pays asiatiques - 43 % (en 2015), 25 % chacun appartiennent aux pays d'Europe et d'Amérique du Nord. Il est prévu que jusqu'en 2018, la structure géographique du marché ne subira pas de changements majeurs et le pourcentage restera le même.
Selon la répartition par segment pour 2015, la plus grande part du marché des produits LED appartient à l'éclairage commercial - 39,3 %. L'éclairage extérieur représente 37,3 %, l'éclairage industriel 13,7 % et l'éclairage résidentiel 9,7 %. D’ici 2018, la répartition en pourcentage par segment ne subira pas de changements majeurs.
Structure du marché des produits d'éclairage LED par segment en 2013-2018, %
Selon les estimations préliminaires du CSIL, d'ici 2018, les plus grands marchés pour les produits d'éclairage LED seront la Chine (17,4 milliards de dollars), l'Europe (15,3 milliards de dollars) et les États-Unis (14,9 milliards de dollars). En termes d'exportation de produits, NP PSS conseille aux fabricants russes de considérer les pays de l'UE comme une priorité.