Principes de base de l’éclairage commercial: la gradation à l’aide des DEL

18 octobre 2019

Dès que vous entrez dans un restaurant, vous remarquez de quelle manière il est éclairé. Un éclairage lumineux crée une atmosphère plus décontractée et un éclairage atténué crée une ambiance beaucoup plus intime. Les restaurants et les hôtels offrent d’excellents exemples des qualités esthétiques de la gradation, mais celle-ci constitue également une caractéristique esthétique importante dans les bureaux commerciaux, les hôpitaux et les établissements d’enseignement. Toutefois, la gradation ne joue pas qu’un seul rôle esthétique. La possibilité de contrôler ainsi l’éclairage est un élément essentiel des stratégies d’économie d’énergie.

Nous savons que les luminaires DEL consomment déjà peu d’énergie, mais la gradation offre des économies d’énergie supplémentaires selon un rapport d’environ 1 pour 1. Par conséquent, si vous réglez l’intensité d’un luminaire DEL à 50%, il n’utilisera environ que 50% de l’énergie dont il aurait normalement besoin pour éclairer un espace à sa pleine intensité. De plus, la gradation d’un luminaire DEL vous permettra d’allonger encore sa durée de vie, car il dégagera moins de chaleur. Fonctionnant à plus faible température, il causera moins de stress pour les composants électroniques et le pilote, ce qui allongera sa durée de vie.

Associez ces avantages d’économie d’énergie à la capacité d’obtenir les effets d’éclairage souhaités et il apparaît clairement que la gradation est un élément essentiel des systèmes d’éclairage commerciaux.

La gradation expliquée

La gradation fait référence à une réduction du flux lumineux et on la mesure généralement en pourcentage de la capacité du flux lumineux total du luminaire. C’est une fonction importante des stratégies de contrôle de l’éclairage telles que le réglage des tâches, la planification du temps, la détection de l’occupation, le contrôle personnel et l’exploitation de la lumière du jour. La gradation favorise la conservation de l’énergie et la personnalisation de l’éclairage pour les individus.

On exploite avec succès la gradation des lampes à incandescence depuis des décennies. Lorsque les DEL sont arrivées sur le marché, beaucoup pensaient que les mêmes variateurs muraux pour les lampes à incandescence tamisées fonctionneraient. Cependant, les DEL ont besoin d’un courant continu (CC) plutôt que d’une alimentation en courant alternatif, ce qui nécessite un pilote. Et ces DEL, pilotes et gradateurs doivent tous être compatibles pour fonctionner.

Les techniques de gradation des DEL

Il existe quelques méthodes courantes utilisées par les pilotes pour DEL du commerce pour leur gradation: la réduction du courant constant (RCC), la modulation de largeur d’impulsion (MLI), la modulation d’amplitude (MA) et une approche hybride.

• La gradation à réduction de courant constant (RCC), aussi appelée gradation analogique, est une méthode assez simple pour contrôler la quantité de courant fournie à la ou aux DEL. La pleine luminosité de la DEL se produit lorsque la quantité maximale de courant allouée lui est fournie et une gradation survient lorsque le courant est réduit de manière continue. La quantité de courant traversant la DEL est proportionnelle à la sortie lumineuse. La gradation RCC peut occasionner des problèmes avec les lampes DEL à intensité réglable lorsque les niveaux de courant sont très faibles.

• La modulation de largeur d’impulsion (MLI) fonctionne en allumant et en éteignant rapidement la ou les DEL. Tel que décrit dans Power Electronics News, la fréquence d’impulsion (environ 200 Hz ou plus) doit être suffisamment élevée pour empêcher l’œil de remarquer le scintillement des lampes et ne percevoir que l’intensité lumineuse moyenne. La MLI y parvient en fournissant la quantité exacte de courant électrique requise par la DEL et en basculant rapidement entre cette valeur et zéro. Ainsi, soit la diode fonctionne avec la quantité d’énergie requise, soit elle est éteinte. Du fait que la MLI offre une large plage de gradation et une relation linéaire entre le rendement lumineux et le cycle de service, elle est plus largement utilisée même si elle nécessite des composants électroniques sophistiqués.

• La modulation d’amplitude (MA) est une lente diminution du courant d’attaque permettant d’atteindre une réduction du flux lumineux. Elle n’est pas aussi simple ni aussi efficace que la MLI, mais les risques de scintillement visible sont évités.

Approche hybride – Une méthode plus sophistiquée consiste à utiliser les attributs de la MLI et de la MA. Cette approche est dotée d’un faible risque de scintillement sur toute la plage de variation. La MLI est exploitée lorsque des niveaux de lumière plus faibles sont nécessaires alors que la MA est utilisée à des niveaux de puissance lumineuse plus élevés.

La plage de gradation

La plage de gradation requise pour une DEL est directement liée à son usage. Par exemple, dans un hall d’entrée, il est rarement nécessaire d’atténuer l’intensité lumineuse d’un luminaire à 5%. Par contre, un luminaire dont la luminosité ne dépasse pas 25% ne serait pas approprié dans une salle multimédia.

La plage de variation d’un appareil d’éclairage dépend du pilote. Celui-ci détermine la plage de gradation pouvant être atteinte et la meilleure performance possible de la lampe ou du luminaire.

Le scintillement

Le scintillement, c’est la vie

Comme toutes les sources d’éclairage électrique, le scintillement peut constituer un défi pour l’éclairage DEL. Un scintillement (visible et invisible) peut survenir lorsque la fréquence de la lumière émise par la source change rapidement d’intensité. Lorsqu’une alimentation convertit le courant alternatif en courant continu et que le courant est ensuite envoyé à la DEL, elle peut clignoter en raison d’une ondulation élevée du courant de sortie.

Selon la norme PAR1789 de l’IEEE, les effets biologiques du scintillement visible incluent des crises d’épilepsie ainsi que des symptômes neurologiques moins spécifiques tels que maux de tête et malaises. En outre, des effets sur la santé ont également été rapportés avec l’exposition au scintillement invisible, notamment les maux de tête et la fatigue oculaire. Le scintillement affecte négativement la vidéo et la photographie en provoquant des images sous-exposées et un décalage des couleurs.

Un pilote de qualité peut atténuer ces problèmes. En revanche, un pilote mal conçu peut fournir un courant fluctuant à la DEL et non un courant continu stable, ce qui peut provoquer un scintillement.

Les pilotes pour DEL

Le pilote pour DEL est le composant principal qui détermine les capacités de gradation du luminaire et influe considérablement sur ses performances, sa fiabilité et sa durée de vie. À moins de disposer d’un pilote pour DEL de qualité, les performances globales en termes de rendement lumineux et de fiabilité risquent de chuter considérablement, ce qui se traduirait par une expérience désagréable ou un souci de sécurité pour l’occupant.

Les pilotes de qualité peuvent offrir des niveaux d’atténuation aussi bas que 1% sans impact négatif sur la mesure du rendement lumineux. D’autre part, les pilotes pour DEL de piètre qualité convertissent simplement le courant alternatif en courant continu et peuvent produire une lumière de mauvaise qualité entraînant des effets de scintillement et de stroboscopie.

Les pilotes pour DEL de qualité peuvent fournir un régime permanent de sortie de lumineuse mesurée tout au long de la durée de vie du luminaire. Nous avons expliqué l’importance des pilotes pour DEL de qualité, tels que les pilotes de LED OPTOTRONIC, dans un précédent article de blogue.

Source : https://info.osram.us/blog/commercial-lighting-basics-dimming-with-leds