Lighting Carbon Reduction 

Association of University Engineers University of East London 

Ed Horgan Briar Associates 

Lighting Carbon Reduction 

Association of University Engineers University of East London 

Ed Horgan Briar Associates

UK Lighting 

58,000 GWh Electricity 

20% of Electricity Generated 

25M tonnes CO 2 emissions 

Typically 20% to 50% of Building Electricity Bill 

58,000 GWh Electricity 

20% of Electricity Generated 

25M tonnes CO 2 emissions 

Typically 20% to 50% of Building Electricity Bill 

58,000 GWh Electricity 

20% of Electricity Generated 

25M tonnes CO 2 emissions 

Typically 20% to 50% of Building Electricity Bill 

58,000 GWh Electricity 

20% of Electricity Generated 

25M tonnes CO 2 emissions 

Typically 20% to 50% of Building Electricity Bill

Maintained Illuminance (lux) 

General Offices/Manufacturing/Meeting Rooms I.T. Offices/Monitors Entrance/waiting/washrooms Stairs/escalators Stairs/escalators Corridors/changing/stores Warehouses Car Park (low risk)/service rooms 

Maintained Illuminance (lux) 

General Offices/Manufacturing/Meeting Rooms  500 lux 350 lux 

Entrance/waiting/washrooms  200 lux 150 lux 150 lux 100 lux 100 lux 

Car Park (low risk)/service rooms  50 lux

Building Regulations Lighting Design (L2) 

Design for high luminaire efficiency (luminaire ­ lumens/circuit­watt >45) 

Accounts for: –Efficacy of lamp source – Luminaire light output ratio –Efficiency of control gear –Use of automatic lighting controls 

Design for high luminaire efficiency (luminaire ­ lumens/circuit­watt >45) 

Accounts for: –Efficacy of lamp source – Luminaire light output ratio –Efficiency of control gear –Use of automatic lighting controls 

Building Regulations Lighting Design (L2) 

Design for high luminaire efficiency (luminaire ­ lumens/circuit­watt >45) 

Accounts for: –Efficacy of lamp source – Luminaire light output ratio –Efficiency of control gear –Use of automatic lighting controls 

Design for high luminaire efficiency (luminaire ­ lumens/circuit­watt >45) 

Accounts for: –Efficacy of lamp source – Luminaire light output ratio –Efficiency of control gear –Use of automatic lighting controls

Comparison of Light Output 

Triphosphor (HF) 

Metal Halide 

SON 

SOX 

Efficacy (lumens per watt) 

0  20  40  60 

Tungsten 

Tungsten Halogen 

Mercury 

CFL 

Fluorescent 

Induction 

LED 

Comparison of Light Output 

Efficacy (lumens per watt) 

80  100  120  140  160  180

Improving Efficiency Light Sources 

Efficiency Light

Lamp life ­ maintenance maintenance

Lamp Source Information Lamp Source Information

Light Emitting Diodes LED 

Potential to be most efficient light source –Achieving over 130 lumens/watt – Lighting directional, absence reflectors needs less lumens (to 70%) 

Potential to be most efficient light source –Achieving over 130 lumens/watt – Lighting directional, absence reflectors needs less lumens (to 70%) 

Light Emitting Diodes LED 

Potential to be most efficient light source –Achieving over 130 lumens/watt – Lighting directional, absence reflectors needs less lumens (to 70%) 

Potential to be most efficient light source –Achieving over 130 lumens/watt – Lighting directional, absence reflectors needs less lumens (to 70%)

Metal halide lamps 

Fluorescent 1961 

100 

Lumen/Watt 

LED Evolution and time 

1950 

Incandescent 

Mercury vapour lamps 

1879 

1904 1959 

1938 

1961 

50 

Year of invention 

Metal halide lamps 

2008 

2012 

White LED 

LED Evolution and time 

2000 

CFL 

Halogen 

Mercury vapour lamps 

1981 

1996 

2002 

2006 

2008 

Year of invention

Luminous flux and temperature 

The luminous flux of an LED decreases with rising temperature. 

Efficient thermal management ensures consistently high luminous flux from LED luminaires. 

Two cooling methods: ­  passive, e.g. heat sink 

­  active, e.g. fan 

5 

The luminous flux of an LED decreases with rising temperature. 

Efficient thermal management ensures consistently high luminous flux from LED luminaires. 

Two cooling methods: ­  passive, e.g. heat sink 

­  active, e.g. fan 

Luminous flux and 

Relative luminous flux (%) 

Rising  temperature (°C)

Life and temperature 

40 

80 

Relative luminous flux [%] 

30 

50 

60 

70 

90 

100 

6 

§ The luminous flux of an LED depreciates faster at higher temperatures. § Efficient thermal management extends the life of LEDs. § Please consider the definition of life as stated by the LED manufacturer. 

0 

20 Relative luminous flux [%] 

Operating hours 

10 

30 

20,000  40,000  60,000 

Life and temperature 

T = 80°C T = 100°C T = 125°C 

Source: Seoul Semiconductor SSC Product P3 

T = 55°C 

§ The luminous flux of an LED depreciates faster at higher temperatures. § Efficient thermal management extends the life of LEDs. § Please consider the definition of life as stated by the LED manufacturer. 

120,000 Operating hours 

60,000  80,000  100,000

LED Lighting 

50,000 Life – 10 years Commercial – 30 years Domestic 

UK Dispose of 200M lamps/yr 

LEDs no heavy metals & recyclable 

50,000 Life – 10 years Commercial – 30 years Domestic 

UK Dispose of 200M lamps/yr 

LEDs no heavy metals & recyclable 

50,000 Life – 10 years Commercial – 30 years Domestic 

UK Dispose of 200M lamps/yr 

LEDs no heavy metals & recyclable 

50,000 Life – 10 years Commercial – 30 years Domestic 

UK Dispose of 200M lamps/yr 

LEDs no heavy metals & recyclable

LED Lighting 

Reduced heat gain Improved comfort conditions Avoidance air conditioning 

Reduced heat gain Improved comfort conditions Avoidance air conditioning

LED Opportunities ­ Now 

Architectural/Decorative Entrances Corridors/Stairs Washrooms Emergency Lighting Spotlights and Downlights Bulkhead fittings 

Architectural/Decorative Entrances Corridors/Stairs Washrooms Emergency Lighting Spotlights and Downlights Bulkhead fittings 

LED Opportunities ­ Now 

Architectural/Decorative Entrances Corridors/Stairs Washrooms Emergency Lighting Spotlights and Downlights Bulkhead fittings 

Architectural/Decorative Entrances Corridors/Stairs Washrooms Emergency Lighting Spotlights and Downlights Bulkhead fittings

Fluorescent Triphosphor Coating Fluorescent Triphosphor

Lamp Ballasts 

Old wire­wound coil (choke) uses electromagnetic technology. High energy use +25% on lamp rating 

Electronic ballasts energy efficient +5­ 10% on lamp rating 

Old wire­wound coil (choke) uses electromagnetic technology. High energy use +25% on lamp rating 

Electronic ballasts energy efficient +5­ 10% on lamp rating 

Old wire­wound coil (choke) uses electromagnetic technology. High energy use +25% on lamp rating 

Electronic ballasts energy efficient +5­ 10% on lamp rating 

Old wire­wound coil (choke) uses electromagnetic technology. High energy use +25% on lamp rating 

Electronic ballasts energy efficient +5­ 10% on lamp rating

CIBSE/LG3/LG7 Direct Lighting Systems (VDU’s) Offices 

Avoidance of change in illuminance across room 

Ceiling illuminance 30% of task level horizontal 

Wall illuminance 50% of task level horizontal 

Encourages direct & indirect light components 

Lighting designer responsible 

Avoidance of change in illuminance across room 

Ceiling illuminance 30% of task level horizontal 

Wall illuminance 50% of task level horizontal 

Encourages direct & indirect light components 

Lighting designer responsible 

CIBSE/LG3/LG7 Direct Lighting Systems (VDU’s) Offices 

Avoidance of change in illuminance across room 

Ceiling illuminance 30% of task level horizontal 

Wall illuminance 50% of task level horizontal 

Encourages direct & indirect light components 

Lighting designer responsible 

Avoidance of change in illuminance across room 

Ceiling illuminance 30% of task level horizontal 

Wall illuminance 50% of task level horizontal 

Encourages direct & indirect light components 

Lighting designer responsible

Lighting Design

Lighting Design

Lighting Opportunity Identification 

Lighting 

Opportunity Identification 

Opportunity Identification 

Opportunity Identification

Assessment Lighting Performance (simple) 

kW circuit power Lighting performance kW/m 2 floor area Compare performances (similar lux) 

Best Practice Office 500lux  – 12W/m 2 

IT Office 350 lux –  8W/m 2 

kW circuit power Lighting performance kW/m 2 floor area Compare performances (similar lux) 

Best Practice Office 500lux  – 12W/m 2 

IT Office 350 lux –  8W/m 2 

Assessment Lighting Performance (simple) 

kW circuit power Lighting performance kW/m 2 floor area Compare performances (similar lux) 

Best Practice Office 500lux  – 12W/m 2 

IT Office 350 lux –  8W/m 2 

kW circuit power Lighting performance kW/m 2 floor area Compare performances (similar lux) 

Best Practice Office 500lux  – 12W/m 2 

IT Office 350 lux –  8W/m 2

Reduce Lux Levels 

Over design general lighting Reduced lux e.g. corridors, warehouses 

Remove lamps/luminaires Remove fl. tubes from fittings 

Light meter (lux) £50 ­ £100 

Over design general lighting Reduced lux e.g. corridors, warehouses 

Remove lamps/luminaires Remove fl. tubes from fittings 

Light meter (lux) £50 ­ £100 

Reduce Lux Levels 

Over design general lighting Reduced lux e.g. corridors, warehouses 

Remove lamps/luminaires Remove fl. tubes from fittings 

Light meter (lux) £50 ­ £100 

Over design general lighting Reduced lux e.g. corridors, warehouses 

Remove lamps/luminaires Remove fl. tubes from fittings 

Light meter (lux) £50 ­ £100

Reduce Light Levels Reduce Light Levels

Unnecessary Lighting Unnecessary Lighting

Unnecessary Lighting Unnecessary Lighting

Opportunity?

Maintenance Diffusers Maintenance Diffusers

Decoration ­ Reflective Reflective

Lighting  Controls

Lighting Control Strategies 

Staff Awareness 

Automatic Controls 

Mixed strategy 

Staff Awareness 

Automatic Controls 

Mixed strategy 

Lighting Control Strategies

Staff Awareness – Switch Off

Switch off when vacating office Switch off when adequate daylight Involve cleaners Involve security Demonstrate savings – success 

Switch off when vacating office Switch off when adequate daylight Involve cleaners Involve security Demonstrate savings – success 

Staff Awareness – Switch Off

Switch off when vacating office Switch off when adequate daylight Involve cleaners Involve security Demonstrate savings – success 

Switch off when vacating office Switch off when adequate daylight Involve cleaners Involve security Demonstrate savings – success

Lighting Industry Federation (1994) Lamp Guide 

“The energy taken during starting (a fluorescent) is a small fraction of the energy taken during one minute’s operation” 

Manufacturers lifetime estimates are based on switching a fluorescent on upto 8 times a day.  If this is not exceeded the lifetime remains at 100% 

“The energy taken during starting (a fluorescent) is a small fraction of the energy taken during one minute’s operation” 

Manufacturers lifetime estimates are based on switching a fluorescent on upto 8 times a day.  If this is not exceeded the lifetime remains at 100% 

Lighting Industry Federation (1994) Lamp Guide 

“The energy taken during starting (a fluorescent) is a small fraction of the energy taken during one minute’s operation” 

Manufacturers lifetime estimates are based on switching a fluorescent on upto 8 times a day.  If this is not exceeded the lifetime remains at 100% 

“The energy taken during starting (a fluorescent) is a small fraction of the energy taken during one minute’s operation” 

Manufacturers lifetime estimates are based on switching a fluorescent on upto 8 times a day.  If this is not exceeded the lifetime remains at 100%

Lighting Motivation 

Switch Off 

Opportunity for renewable energy 

Reduction in heat gain to office 

Switch Off 

Opportunity for renewable energy 

Reduction in heat gain to office 

Lighting Motivation 

Switch Off 

Opportunity for renewable energy 

Reduction in heat gain to office 

Switch Off 

Opportunity for renewable energy 

Reduction in heat gain to office

Natural Daylight 

Keep windows clean 

Keep windows clear 

Manage blinds for diffuse natural light 

Keep windows clean 

Keep windows clear 

Manage blinds for diffuse natural light 

Keep windows clean 

Keep windows clear 

Manage blinds for diffuse natural light 

Keep windows clean 

Keep windows clear 

Manage blinds for diffuse natural light

Switching Arrangements 

Check or label switches Partitioned offices – consider switches 

Switching Arrangements 

Check or label switches Partitioned offices – consider switches

Light switching management Light switching management

Switching Zoning 

Switching, zoning by department/occupancy Switching, zoning from windows Switching, zoning by task levels Separate, safety lighting 

Switching, zoning by department/occupancy Switching, zoning from windows Switching, zoning by task levels Separate, safety lighting 

Switching Zoning 

Switching, zoning by department/occupancy Switching, zoning from windows Switching, zoning by task levels Separate, safety lighting 

Switching, zoning by department/occupancy Switching, zoning from windows Switching, zoning by task levels Separate, safety lighting

Automatic Controls 

Occupancy sensing 

Photocell (solar) sensing 

Automatic Controls 

Occupancy sensing 

Photocell (solar) sensing

Car Park Lighting Control Car Park Lighting Control

Infra­red and Microwave 

Infra­red 

red and Microwave 

Microwave

Occupancy Sensing 

Sensor range Location detection pattern PIR heat Microwave/ultrasound movement Time off delay (0­30mins) Control introduction/commissioning Override off/on Absence detection 

Sensor range Location detection pattern PIR heat Microwave/ultrasound movement Time off delay (0­30mins) Control introduction/commissioning Override off/on Absence detection 

Occupancy Sensing 

Sensor range Location detection pattern PIR heat Microwave/ultrasound movement Time off delay (0­30mins) Control introduction/commissioning Override off/on Absence detection 

Sensor range Location detection pattern PIR heat Microwave/ultrasound movement Time off delay (0­30mins) Control introduction/commissioning Override off/on Absence detection

Photocell (Solar) Control 

Switch off – adequate daylight 

Internal and external lighting 

Dimming (constant lux) 

Switch off – adequate daylight 

Internal and external lighting 

Dimming (constant lux) 

Photocell (Solar) Control 

Switch off – adequate daylight 

Internal and external lighting 

Dimming (constant lux) 

Switch off – adequate daylight 

Internal and external lighting 

Dimming (constant lux)

Photocell Control

Photocell Sensing 

Setting light switching level Over 3 times artificial lighting 

Sensor position Representative Internal Cleaning 

Time off delay 

Setting light switching level Over 3 times artificial lighting 

Sensor position Representative Internal Cleaning 

Time off delay 

Photocell Sensing 

Setting light switching level Over 3 times artificial lighting 

Sensor position Representative Internal Cleaning 

Time off delay 

Setting light switching level Over 3 times artificial lighting 

Sensor position Representative Internal Cleaning 

Time off delay

Lighting Control Enhancement 

Remote controls adjustments overrides 

Intelligent luminaires Lighting management systems Voltage regulation 

Remote controls adjustments overrides 

Intelligent luminaires Lighting management systems Voltage regulation 

Lighting Control Enhancement 

Remote controls adjustments overrides 

Intelligent luminaires Lighting management systems Voltage regulation 

Remote controls adjustments overrides 

Intelligent luminaires Lighting management systems Voltage regulation

Lighting Carbon Reduction 

Association of University Engineers University of East London 

Ed Horgan Briar Associates 

Lighting Carbon Reduction 

Association of University Engineers University of East London 

Ed Horgan Briar Associates