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Produktlebenszyklus

Produktlebenszyklus

Der Produktlebenszyklus beschreibt die gesamte Lebensdauer eines Produkts. Er reicht von der Rohstoffgewinnung über die Produktion von Materialien und der Fertigung bis hin zum Gebrauch des Produkts, dem abschließenden Recycling beziehungsweise der endgültigen Entsorgung. Mit anderen Worten umfasst ein Produktlebenszyklus die einzelnen Entwicklungsphasen eines Produkts im Laufe seines gesamten Lebens.

Lebenszyklusanalyse von OSRAM-Produkten

Unsere Produkte beeinflussen die Umwelt auf verschiedenste Weise. Sie werden in Fabriken hergestellt, die einen ökologischen Fußabdruck haben und wirken während ihrer Nutzungsphase erheblich auf die Umwelt ein. Um Lampen jedoch im Hinblick auf ihren Energie- und Ressourcenverbrauch beurteilen zu können, ist es nicht ausreichend nur auf einzelne Phasen ihres Lebenszyklus einzugehen. Aus diesem Grund betrachtet die Lebenszyklusanalyse die ökologischen Aspekte sowie die potentiellen Umweltauswirkungen eines Produkts über die gesamte Lebensdauer hinweg.

Um den Umwelteinfluss von OSRAM-Produkten beurteilen zu können, führten wir für bestimmte typische Produkte Lebenszyklusanalysen durch. Die Methodik dieser Analysen ist in Anlehnung an den internationalen Standards ISO 14040 und 14044. Neben dem Primärenergieverbrauch wurden auch die Umweltauswirkungen der Produkte in verschiedenen Kategorien gemessen. Zur Erstellung der folgenden Lebenzyklusanalyse wurde die Ökobilanz-Software GaBi verwendet.

Primärenergiebedarf

Primärenergie ist die Energie, die in natürlichen Ressourcen wie Kohle, Öl oder Sonnenlicht vorhanden ist und noch nicht in nutzbare Energie, wie Elektrizität, umgewandelt wurde. Der Primärenergiebedarf ist ideal für Vergleichszwecke, da er die für die einzelnen Phasen des Produktlebenszyklus benötigte Energie zusammenfasst.

Die folgenden Lebenszyklusanalysen der OSRAM-Produkte zeigten, dass die Nutzungsphase für annähernd den gesamten Energiebedarf verantwortlich ist - dieser liegt während des Gebrauchs bei >95%. Dementsprechend spielt der Energiebedarf während der Produktion und anderen Phasen des Lebenszyklus eine eher untergeordnete Rolle. 

 

LCA - LED Innenraumleuchte (Englisch)



Taris is the new range of luminaires for universal lighting in offices and public buildings. Thanks to the many variants they are suitable for a wide range of applications, from classic screen-based offices and educational establishments to break rooms and ancillary rooms. The basis for its harmonious light and high visual comfort is the Optical Core System, a combination of louvre and lens technology with all-round light-guiding structures. Taris is suitable for new lighting systems and as an efficient replacement for conventional systems with T16/T26 lamps.

Product homepage: Taris LED 

 

Electrical and optical data

Unit Value
Power Consumption (elec.) W 30
Luminous Flux lm 3930
Luminous efficacy
lm/W 131
Lifetime (L80/B50) h 50,000
Weight kg 2.9
Dimensions
mm 600 x 600; 625 x 625

Material Composition

Material Weight Percentage
PC/ABS

1,965 g

67.8 %
PC 60 g 2.1 %
PMMA 522 g 18 %
NON-FERROUS METAL 51 g 1.8 %
ELECTRONIC COMPONENTS 179 g 6.2 %
FERROUS METAL 85 g 2.9%
OTHER 20 g 0.7%
TOTAL 2,900 g 100%

Environmental impact of all life cycle phases

Impact Category Unit Production Use End of Life
Cumulative Energy Demand (CED) MJ 651 16,615 -18
Global Warming Potential KgCO2eq. 31.4 917 6.3
Acidification Potential (AP) Kg SO2eq. 0.0947 1.36 -
Eutrophication Potential (EP) Kg PO4eq. 0.0104 0.218 -
Photochemical Ozone Creation Potential (POCP) Kg ethene eq. 0.0075 0.0945 -
Human Toxicity Potential (HTP) Kg DCB eq. 6.07 30.9 1.28
Abiotic Depletion Potential (ADP) (fossil) MJ 487 8.93 -
Water consumption l 5,040 9,480 0.36

Determining the CED (Cumulative Energy Demand) of the LED indoor luminaire Taris

  • Production phase

To determine the amount of energy needed in the manufacturing phase, all the materials used, their masses and production steps had to be considered. Transportation of the components during this phase was also taken into account.

  • Usage phase
1.) Electrical energy consumption during life (50,000 hours) 30 WEl·50,000 h = 1500 kWhEl
2.) Energy mix (includes average power plant efficiency) 1 kWhEl requires 3.076 kWhPrim
3.) Cumulative energy demand

1500 kWhEl·3.076 4615 kWhPrim

4615 kWhPrim·3.6 = 16,615 MJPrim
  • End of Life phase

In this assessment, combustion of the plastic components in a municipal waste incineration, in conjunction with a power plant, has been assumed. Therefore, a small amount of energy could be recovered and reused. In addition, recycling of the metal components will provide a small benefit compared to extracting new materials. In other impact categories the disposal/recycling phase is negligible.

 

 

Comparison of CED during the usage phase of different lighting technologies

To determine the energetic amortization of a new LED lighting system, Taris was compared with two luminaires with older technologies (T8 fluorescent lamp with conventional control gear (CCG) and T5 fluorescent lamp with electronic control gear (ECG)). For these luminaires, a total power consumption of 90 W and 63 W respectively was assumed so that they deliver an almost identical luminous flux. Their production energy has been neglected, because they are assumed as already existing and dedicated for replacement by Taris luminaires. Only the CED of the production of four replacement fluorescent lamps per luminaire was taken into account (about 20 MJ/luminaire).

After less than 1000 hours of operation the LED luminaire Taris, when compared with the T8 luminaire, has saved as much energy as its production has needed (1700 hours compared with the T5 luminaire).

 


Interpreting the results

This analysis shows that the greatest amount of energy in the life cycle of an LED luminaire is consumed during the usage phase. It is strongly recommended to use an energy efficient system with a high efficacy (lm/W) in order to improve the environmental performance and reduce the impact of a lighting system. As seen in the lighting system comparison up to 70% of energy can be saved during operation.

LCA - Elektronisches Vorschaltgerät (Englisch)




Constant current LED driver incl. OSRAM DALI features.

OSRAM OTi DALI 60 is a standard ECG that enables a connected LED to be dimmed via a DALI interface. Thanks to its flexible output characteristics it can be used in numerous applications.

Flexible, reliable solution for energy saving lighting: DALI dimmable & programmable, embedded corridor functionality and advanced TouchDIM with daylight harvesting, constant lumen output. Automatic current set through the LEDSet interface.

Product family homepage: OSRAM OTi DALI

 

 

Electrical data

Unit Value
Maximum output power W 90
Liftetime h 50,000
Power loss during operation W 5
Power loss during standby W <0.25
Dimensions mm 280 x 30 x 21

 

Material Composition

Material Weight Percentage
Metal components

85 g

41.5 %
Electronic components 108.1 52.7 %
Plastic components 10.5 g 5.1 %
Silicone-free thermal pads 1.4 g 0.7 %
TOTAL 205 g 100%

Calculating CED (Cumulative energy demand) during the life cycle of an ECG

  •  Production phase

The following figure shows the cumulative energy demand during the production phase of the ECG 

 


A total of about 99 MJ of primary energy is needed to produce an ECG. Most of the energy is consumed by the production of the two microcontrollers and other semiconductors.

 

  • Usage phase

During operation, the ECG has a power loss of 5 W at most. The figure below shows the resulting CED in the production, usage and recycling phase. The CED of the usage phase has been calculated as follows:

1.) Electrical power consumption during life (50,000 hours) 5 WEl·50,000 h = 250 kWhEl
2.) Energy mix (includes average power plant efficiency) 1 kWhEl requires 3.076 kWhPrim
3.) Cumulated energy demand

250 kWhEl·3.076 kWhPrim/kWhEl 769 kWhPrim

769 kWhPrim* 3.6 = 2768 MJPrim

The following figure shows the results of this life cycle assessment. For the End of Life phase, there is a small benefit through the re-use of metal from the ECG housing components. This represents the energy saved in comparison to the use of newly extracted material. Regarding the recycling of electronic components, no appropriate data could be gathered from the database. However, according to former LCA and considering the other phases of the life cycle, this step is negligible.

 

 

Interpreting the results

It has been shown that most of the energy in the life cycle of this electronic control gear is consumed during the usage phase. This energy is not represented by any useful energy, but by the power losses during operation, causing warming of the ECG. Use of a highly efficient ECG with low losses during operation is strongly recommended. 

 

 

LCA - LED Modul (Englisch)





A light engine consists of a printed circuit board (PCB) with several LED chips mounted on it. With mechanical and electrical fixings, it is ready for being installed in an LED luminaire.

The OSRAM PrevaLED Linear Value 3 is a family of light engines that can be applied in long field or panel luminaires. They assure a quick and simple installation and homogenous illumination. With its performance it is suitable for office or industry application. 

Product family homepage: OSRAM PrevaLED

 

 

 

Electrical data


Unit Value
Electrical power input W  4.1...14.1
Luminous flux lm 680...2335
Luminous efficacy lm/W up to 165
Average liftetime (L80/B10) h 50,000
Length mm 280 or 560
Width
mm 32.6

In this LCA, a light engine of 280 mm length was evaluated. 24 middle power SMD-LEDs are arranged on its conducting board. It consumes an electrical power of 7.1 W and delivers a luminous flux of 1,100 lm.

 

Material Composition

Component Material Weight Percentage
Printed Circuit Board CEM3

27.5 g

93.2 %
SMD-LEDs Electronic components 0.8 g 2.8 %
Connectors Liquid Crystal Polymer, copper alloy 1.2 g 4.0 %
TOTAL 29.5 g 100%

 

Determining the CED (Cumulative Energy Demand) of the LED light engine

  • Production phase

To determine the amount of energy needed in the manufacturing phase, all the materials used, their masses and production steps had to be considered.

 

  • Usage phase
1.) Electrical energy consumption during life (50,000 hours) 7.1 WEl·50,000 h = 355 kWhEl
2.) Energy mix (includes average power plant efficiency) 1 kWhEl requires 3.076 kWhPrim
3.) Cumulative energy demand - Use phase

355 kWhEl·3.076 kWhPrim/kWhEl 1092 kWhPrim

1092kWhPrim* 3.6 = 3932 MJPrim

The following figure shows the results of this life cycle assessment. For the End of Life phase of electronic components, no meaningful data could be generated for the database. However, according to former LCA and considering the usage phase of the life cycle, this step can be neglected.

 

 

 

Interpreting the results

 

The LCA shows hat most of the energy in the life cycle of a LED light engine is consumed during the usage phase. Only 0.4 % of the accumulated energy is needed during the production phase. For the End of Life phase no meaningful data could be generated from the database. 
In order to reduce the energy consumption for lighting, we recommend to use products with high luminous efficacy. 

 

LCA - Lampen Allgemeinbeleuchtung

In dieser Analyse werden die Lebenszyklen vier verschiedener haushaltsüblicher Produkte verglichen, wobei eine 40 W Glühlampe mit einer Halogenlampe, einer Kompaktleuchtstofflampe und einer LED Lampe verglichen wurde. Dabei wiesen alle Produkte eine vergleichbare Lichtausbeute auf. Um die Vergleichbarkeit der verschiedenen Lampen zu gewährleisten, wurde eine Brenndauer von 25 000 Stunden als Bezugsgröße genommen. Diese Zeit kann entweder mit einer einzigen LED-Lampe erreicht werden oder mit mehreren Lampen der anderen Technologien, die eine kürzere Lebensdauer aufweisen.

Anzahl der benötigten Lampen für 25 000 Stunden Licht

Number of lamps required for 25 000 hours of light

Die unten stehende Grafik zeigt den absoluten Primärenergiebedarf der oben genannten Lampentypen im Vergleich. Dabei wird deutlich, dass die Glühlampe aufgrund ihres hohen Energiebedarfs während des Betriebs die größte Auswirkung hat. Im Vergleich dazu weisen die effiziente LED-Lampe sowie die Kompaktleuchtstofflampe einen deutlich geringeren Energiebedarf auf und sind daher der Glühlampe vorzuziehen. Darüber hinaus veranschaulicht die Grafik den unterschiedlichen Energiebedarf während der Produktions- und Nutzungsphase – sie verdeutlicht den erheblich geringeren Energieverbrauch während der Produktion. Auch wenn der Einfluss gering ist, wird immer noch deutlich, dass Kompaktleuchtstofflampen und LED-Lampen deutlich weniger Primärenergie in der Produktion benötigen als die entsprechende Anzahl von Glühlampen und Halogenlampen, die für 25 000 Stunden Licht benötigt würden.

 

Kumulierter Energieaufwand für 25 000 Stunden Licht

Cumulated Energy Demand based on 25 000 hours of light

Die oben genannten Lampen gleichen einander zwar nicht exakt, weisen aber eine vergleichbare Lichtausbeute auf. Die Kernaussage all unserer Lebenszyklusanalysen bleibt dabei allerdings dieselbe - der Energieverbrauch in der Nutzungsphase einer Lampe stellt die größte Umweltauswirkung dar, wodurch die Effizienz zum bedeutendsten Nachhaltigkeitsindikator wird. Zahlreiche unabhängige Institutionen wie das US Department of Energy oder die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) zogen die gleiche Schlussfolgerung.

  


Die folgenden Seiten bieten detaillierte Informationen über die einzelnen Lebenszyklusanalysen der oben genannten Lampen.

 

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