Maîtriser la variation d'intensité des LED : Le guide ultime de l'éclairage personnalisé
Qu'est-ce que la variation d'intensité ?
INTRODUCTION À L'VARIATION D'INTENSITÉ DES LEDS / COMMENT VARIATEUR LES LEDS / VARIATION D'INTENSITÉ DES LEDS
La variation d'intensité signifie réduire la sortie d'une lampe ou d'un luminaire.
La sortie d'une lampe ou d'un luminaire est mesurée en lumens (lm) et est parfois appelée son « flux lumineux ». À mesure qu'une lampe ou un luminaire est varié, sa sortie en lumens diminue.
LES LED PEUVENT-ELLES ÊTRE VARIÉES ?
Oui, tous les LED peuvent être variés, mais ce n'est pas toujours simple. Le fait qu'il soit pratique ou non de varier une lampe LED ou un luminaire LED particulier dépendra du driver utilisé pour la contrôler. Donc, pour répondre à la question « Ces LED spécifiques peuvent-elles être variées ? », il est nécessaire de d'abord comprendre un peu les LED et les drivers.
Tous les LED ont besoin d'un driver, qui est un composant électronique. Sa fonction principale est de faire fonctionner les LED à la bonne tension et au bon courant, en convertissant l'alimentation CA du secteur (généralement 230V, 50Hz) en 12 ou 24V CC, généralement. Cela est nécessaire car les LED ne fonctionnent pas sur secteur. Les LED fonctionnent à basse tension en courant continu.
Dans les luminaires commerciaux, tels que les panneaux LED, les encastrés et les projecteurs, le driver est généralement séparé du luminaire. Cela signifie que le driver est accessible à l'installateur de sorte que, si le driver est du type approprié, les fils de commande de variation d'intensité, en plus des fils d'alimentation, peuvent y être raccordés.
Un panneau LED avec son driver. Le driver est séparé du panneau, il est donc accessible pour la connexion des fils de commande de variation d'intensité si nécessaire.
Dans les lampes LED le driver est intégré et n'est pas accessible. Les LED et le driver sont livrés comme un seul ensemble scellé.
Une lampe LED. Le driver se trouve à la base de la lampe et l'unité est scellée, il n'est donc pas possible de connecter de fils de contrôle de variation d'intensité.
Pour répondre à la question très générale « Les LED peuvent-elles être dimables, et comment faire ? », il faut d'abord déterminer si le driver est séparé et accessible, ou s'il est intégré aux LED.
VARIATION DE L'INTENSITÉ DES LED AVEC UN DRIVER SÉPARÉ
Si le driver est séparé du luminaire ou accessible à l'intérieur de celui-ci, la meilleure façon de réguler l'intensité des LED est d'utiliser un driver dimmable. C'est ainsi que fonctionne la plupart des installations de variation d'intensité dans les installations commerciales et industrielles.
Installation d'un modèle courant de luminaire commercial. Le driver LED – visible ici à gauche de l'image – est un élément séparé et accessible à l'installateur.
Si souhaité, le driver peut être de type dimmable, remplissant les deux fonctions d'un driver (transformer l'alimentation entrant de 230V AC en 12-24V DC) et d'un variateur.
Un driver dimmable remplit deux fonctions : c'est à la fois un driver et un variateur.
En tant que driver il convertit l'alimentation secteur AC (généralement 230V, 50Hz) en 12-24V DC. Ceci est nécessaire car les LED ne fonctionnent pas sur le secteur. Les LED fonctionnent à basse tension en courant continu.
En tant que variateur il augmente et diminue la quantité d'énergie électrique acheminée vers les LED. Il existe deux principaux moyens qu'un driver utilise pour cela - la modulation de largeur d'impulsion (PWM) ou la modulation d'amplitude (AM) - et ceux-ci sont discutés ci-dessous. Cependant, qu'un driver utilise PWM ou AM est généralement peu intéressant pour l'installateur ou le spécificateur. Elles sont internes au driver et ont peu ou pas d'effet sur l'utilisateur final et la qualité de la lumière dimable qu'il verra. La question plus importante pour le spécificateur et l'installateur est de savoir comment le driver doit être instructé pour rendre les LED plus brillantes ou plus sombres.
Il existe plusieurs façons de contrôler un driver, ou de lui donner des instructions sur ce qu'il doit faire. Dans chaque cas, le driver nécessitera une alimentation secteur continue plus un signal de contrôle pour lui indiquer ce qu'il doit faire. Les méthodes les plus courantes de contrôle d'un driver sont les suivantes :
DALI (Digital Addressable Lighting Interface). DALI est le protocole de communication le plus répandu pour le contrôle de l'éclairage commercial en usage aujourd'hui. Un signal DALI est acheminé au(x) driver(s) LED via deux câbles supplémentaires à ceux qui acheminent l'alimentation secteur. De nombreux fabricants proposent des drivers LED qui acceptent une entrée DALI.
Voici comment un pilote DALI serait normalement câblé.
- Contrôle analogique 1-10V. Il s'agit d'un protocole de communication analogique. Comme DALI, il est livré au pilote sur deux fils en plus des fils d'alimentation.
Voici comment un pilote 1-10V serait normalement câblé.
- Variation par interrupteur, variation tactile, variation par bouton. Tous utilisent un fil supplémentaire transportant une alimentation secteur supplémentaire vers une borne dédiée du pilote. Le dispositif de commande est généralement un interrupteur rétractile (sans maintien) connectant/déconnectant le fil transportant l'alimentation supplémentaire ; une courte pression sur l'interrupteur rétractile activera/désactivera les LED du pilote tandis qu'une pression prolongée ordonne au pilote de varier l'intensité des LED.
Voici comment un pilote serait câblé pour une commande de variation par interrupteur, variation tactile ou variation par bouton.
- Fonction couloir. Il s'agit d'une variation du contrôle par interrupteur/variation tactile/variation par bouton (ci-dessus). Comme avec la variation par interrupteur, une alimentation secteur supplémentaire est connectée à une borne dédiée du pilote. Cependant, au lieu d'utiliser un interrupteur rétractile comme dispositif de commande, la fonction couloir utilise un interrupteur à maintien, généralement un détecteur de mouvement (PIR ou micro-ondes) ou un minuteur. Il connecte ou déconnecte l'alimentation supplémentaire, ce qui indique au pilote d'activer/désactiver ou de varier les LED à un niveau prédéfini.
- DMX (Multiplex Numérique). Il s'agit d'un protocole de communication originaire de l'éclairage théâtral, largement utilisé pour d'autres applications de changement de couleur telles que l'éclairage de façade.
- Commande sans fil. Plusieurs technologies sans fil sont disponibles pour communiquer avec les pilotes LED, notamment Zigbee et Bluetooth.
FONCTIONNEMENT D'UN PILOTE VARIATEUR
Un variateur a deux fonctions :
- En tant que driver, il convertit l'entrée secteur 230V AC en une sortie DC basse tension.
- En tant que variateur, il réduit la quantité d'énergie électrique circulant vers les LED, les amenant ainsi à s'atténuer.
Exemples de drivers à variation d'intensité comme ils seraient couramment utilisés dans ou aux côtés des luminaires LED commerciaux/industriels. Ces deux unités remplissent des fonctions doubles ; elles sont à la fois un driver et un variateur.
Pour fonctionner comme un variateur, ils disposent tous deux de bornes supplémentaires où des fils de commande peuvent être connectés pour fournir un signal de commande de variation.
Les drivers peuvent utiliser l'une ou l'autre de deux techniques pour réduire la quantité d'énergie circulant vers les LED.
- Modulation de largeur d'impulsion (PWM)
Un driver LED qui s'assombrit en utilisant la PWM commute l'alimentation des LED d'une manière cyclique. Plus les impulsions « activées » sont longues et plus les impulsions « désactivées » sont courtes, plus les LED paraîtront brillantes, et inversement. À partir d'une fréquence supérieure à environ 200 Hz, tout scintillement sera imperceptible à l'œil humain et le cerveau fera la moyenne du niveau de luminosité perçu.
- Modulation d'amplitude (AM). Le driver augmente ou diminue simplement le courant de sortie vers les LED. Le risque de scintillement est éliminé, mais certaines LED changent légèrement de couleur si leur courant est modifié, particulièrement à faibles niveaux.
Certains fabricants de drivers LED utilisent une combinaison de PWM et d'AM pour atteindre des performances optimales.
VARIATION D'INTENSITÉ DES LAMPES ET LUMINAIRES LED AVEC DRIVERS INTÉGRÉS
Dans la plupart des lampes LED, le driver est scellé à l'intérieur. C'est également le cas de nombreux luminaires conçus pour un usage résidentiel. Dans les deux cas, il n'existe aucun moyen de transmettre au driver un signal de contrôle de variation d'intensité. Par conséquent, si une variation d'intensité est requise, cela doit se faire en installant un variateur externe sur l'alimentation secteur entrante de la lampe LED ou du luminaire scellé.
Un type de lampe LED largement utilisé. Le driver, qui convertit l'alimentation secteur entrante (230 V CA) en tension continue basse tension, se trouve dans la base de la lampe. S'il est conçu pour être « gradable », cette lampe pourrait être graduée avec un variateur approprié installé sur l'alimentation entrante de la lampe.
Un spot encastré coupe-feu, populaire pour un usage résidentiel. Le driver est scellé dans le boîtier sans possibilité de raccordement d'un fil de contrôle de variation d'intensité. Comme une lampe LED gradable, celui-ci pourrait également être assombri avec un variateur approprié installé sur l'alimentation entrante.
Cela a un impact significatif sur la conception du driver dans la lampe ou le luminaire. Un variateur externe augmente et diminue la quantité d'énergie électrique circulant dans la lampe LED ou le luminaire scellé et le fait généralement en commutant l'alimentation à intervalles réguliers (selon un cycle de rapport variable) à 50Hz. Si le driver doit fonctionner dans ces conditions, il doit être conçu en conséquence. Cela donne naissance au concept de lampe LED ou de driver « gradable ou non-gradable ».
Une lampe LED gradable est celle qui est conçue pour être gradée par un variateur externe (séparé). Cependant, même une lampe LED gradable pourrait ne pas convenir à tous les types de variateurs, il est donc important de vérifier quel type de variateur est recommandé pour la lampe LED ou le luminaire que vous souhaitez grader. La section suivante (ci-dessous) décrit les principaux types de variateurs disponibles.
Une lampe ou un luminaire LED non gradable est simplement cela. Il n'est pas conçu pour être gradué du tout.
QUELS TYPES DE VARIATEUR LED EXISTE-T-IL ?
Les variateurs LED les plus courants sont les variateurs à découpage de phase.
Tous les variateurs à découpage de phase fonctionnent en commutant l'alimentation CA du réseau vers la lampe ou le luminaire LED activée et désactivée deux fois à chaque cycle du réseau. Cela a pour effet de réduire le flux d'énergie électrique vers la lampe ou le luminaire LED, réduisant ainsi son intensité lumineuse.
Il existe deux types de variateurs à découpage de phase.
- Front de montée variateurs à découpage de phase (également connus sous le nom de variateurs TRIAC et variateurs de front montant). Ils fonctionnent en coupant le courant au point de passage par zéro (voir diagramme) et en le rétablissant plus tard dans le même cycle du réseau. La quantité d'énergie circulant vers les LED dépend de la durée de la période « d'arrêt ». Plus la période d'arrêt est longue, plus les LED apparaîtront tamisées.
- Front de chute variateurs à découpage de phase. Ils fonctionnent en établissant le courant au point de passage par zéro (voir diagramme) et en le coupant plus tard dans le cycle du réseau. Généralement, cela se fait avec un composant électronique appelé transistor bipolaire à grille isolée (IGBT). La quantité d'énergie circulant vers les LED dépend de la durée de la période « d'arrêt ». Plus la période d'arrêt est longue, plus les LED apparaîtront tamisées.
Veuillez noter que nous avons parlé ici de variateurs qui fonctionnent du côté du réseau (entrée) d'une lampe LED ou d'une autre unité LED/driver scellée. Dans ces applications, nous parlons de lampes LED et de drivers LED qui sont « gradables » — ce qui signifie qu'ils peuvent être gradués avec succès avec un variateur séparé (approprié) installé sur leur alimentation réseau. Cette approche est la plus largement utilisée dans les petites situations résidentielles.
Lors de la gradation dans un environnement commercial, nous utilisons généralement des drivers à double fonction qui intègrent leur propre capacité de gradation — voir ci-dessus « GRADATION DES LED AYANT UN DRIVER SÉPARÉ » — et nous les appelons drivers de « gradation ».
QUEL EST LE MEILLEUR TYPE DE VARIATEUR LED À UTILISER ?
Pour identifier le meilleur variateur à utiliser pour une lampe LED particulière ou un luminaire LED/driver scellé, consultez d'abord le fabricant. Demandez si l'article est gradable. Si c'est le cas, demandez si le fabricant dispose d'une liste de ses variateurs recommandés. S'il n'y a pas de telle liste et qu'ils ne donnent aucune indication supplémentaire, suivez ces étapes :
- Vérifiez la charge du circuit que vous envisagez de graduer. Pour ce faire, additionnez la puissance de toutes les lampes/luminaires sur le circuit, puis sélectionnez un variateur dont la plage de charge (en watts) encadre cette valeur. Une erreur courante est d'utiliser un variateur avec une charge minimale de, par exemple, 60 W, quand la charge du circuit que vous souhaitez graduer n'est que de 20 W. Cela ne fonctionnera pas bien.
- Sélectionnez un variateur décrit comme « front de chute » (voir ci-dessus), ou qui se présente comme « adapté aux LED ». À défaut de conseils plus spécifiques, un variateur front de chute est beaucoup plus susceptible de bien fonctionner avec une lampe ou un luminaire LED gradable qu'un variateur front de montée.
Comment Fonctionnent les Gradateurs LED
À ce stade, nous devrions tous être familiers avec l'éclairage LED comme l'une des options les plus polyvalentes et les plus performantes du marché. Bien que ce puisse être un excellent moyen d'améliorer l'efficacité et la puissance d'illumination globale de votre plan d'éclairage, il y a quelques éléments à considérer en termes de capacités d'atténuation. Pouvoir atténuer les lumières selon les besoins est une excellente fonction que les solutions LED rattrapent, mais il y a encore quelques points à garder à l'esprit. Alors, comment fonctionnent les variateurs LED ? Que devez-vous savoir avant de les installer ? Examinons ce sujet de plus près.
Comment fonctionnent les variateurs LED ?
Bien que beaucoup de gens pensent que l'atténuation des lumières est obtenue en réduisant la tension et donc la lumière également, les solutions LED ont tendance à adopter une approche différente. Avec une LED, la tension reste la même, que la solution fonctionne à pleine capacité ou à capacité atténuée. La LED crée simplement un effet d'atténuation au moyen de la modulation de largeur d'impulsion ou de l'atténuation analogique.
Avec la première option, le luminaire crée essentiellement une impulsion des niveaux de lumière qui oscillent en essence entre haut et bas (ou lumineux et faible) qui sont rapidement générés en successions de millisecondes. La lumière oscille essentiellement entre allumée et éteinte si rapidement que c'est indétectable. Puisque l'œil humain ne perçoit que la tonalité lumineuse et non le scintillement, cela produit une apparence d'atténuation même si la sortie lumineuse réelle reste la même. La deuxième option d'atténuation analogique repose sur la réduction réelle du flux de courant pour créer l'effet d'atténuation. Cependant, avec cette méthode, la qualité de la lumière est diminuée, ce qui la rend moins efficace que la méthode de modulation de largeur d'impulsion.
Les variateurs LED sont-ils la meilleure option ?
Bien que la technologie LED soit presque toujours le meilleur choix pour d'autres raisons, ce type de luminaire rattrape encore les capacités d'atténuation des luminaires comparables. En termes d'efficacité, les lumières LED sont toujours le meilleur choix global, mais avec l'atténuation, vous devriez garder à l'esprit que vous faites toujours essentiellement fonctionner la lumière à la tension et aux coûts énergétiques complets, tandis qu'une atténuation fluorescente utilise généralement une tension réduite pour atteindre le facteur d'atténuation. Tout dépend vraiment de la fréquence à laquelle vous avez l'intention d'atténuer la solution d'éclairage et de l'importance de ce facteur d'efficacité énergétique pour vous. Cela ne veut pas dire que la LED atténuable n'est pas un excellent choix, mais il y a certains éléments que l'industrie cherche encore à améliorer dans cette application.
Comprendre l'atténuation LED : un guide complet
La gradation LED offre un contrôle polyvalent de votre éclairage, vous permettant d'ajuster la luminosité selon vos préférences. Voici un aperçu plus approfondi des principales technologies de gradation disponibles :
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Gradation 0-10V : L'une des premières formes de gradation pour les lumières LED, la gradation 0-10V fonctionne en envoyant un signal de commande basse tension entre 0 et 10 volts. La luminosité de la lumière est directement proportionnelle à la tension ; un signal de 0V éteint la lumière, tandis qu'un signal de 10V l'allume complètement. Ce système analogique se retrouve généralement dans les applications commerciales.
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Gradation TRIAC (Triode pour courant alternatif) : Connue sous le nom de gradation à front montant, la gradation TRIAC est populaire dans les environnements résidentiels en raison de sa compatibilité avec les variateurs muraux standard. En coupant une partie de la forme d'onde CA, les variateurs TRIAC réduisent la tension et ainsi la luminosité de la lumière. Cependant, tous les pilotes LED ne sont pas compatibles, il est donc essentiel d'utiliser des LED graduables conçues pour les commandes TRIAC.
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Gradation DALI (Digital Addressable Lighting Interface) : Ce protocole numérique permet une communication bidirectionnelle entre le contrôleur et les luminaires. Chaque lumière peut être adressée et contrôlée individuellement, permettant des scènes d'éclairage complexes et des niveaux de gradation précis. DALI est fréquemment utilisé dans les grands projets commerciaux pour ses fonctionnalités de contrôle avancées.
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Gradation à distance sans fil : Utilisant les protocoles sans fil modernes tels que Zigbee, Bluetooth et Wi-Fi, la gradation à distance sans fil permet aux utilisateurs de contrôler leurs lumières via une application smartphone ou une télécommande. Cette méthode est parfaite pour les maisons intelligentes, offrant une programmation facile et une intégration avec d'autres appareils intelligents.
Lors de la sélection d'un système de gradation, considérez la compatibilité entre les variateurs, les pilotes et les LED. Choisir la bonne méthode garantit une gradation fluide et sans scintillement, ainsi qu'une performance optimale.
Le choix de la bonne méthode de gradation dépend des besoins spécifiques du projet, qu'il s'agisse d'un grand bâtiment commercial ou d'une maison intelligente douillette. Considérez la compatibilité entre les variateurs, les pilotes et les luminaires, et pesez les avantages de chaque approche pour créer un environnement d'éclairage fiable, efficace et visuellement attrayant.
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