gestion de l'éclairage
Solutions en matière d'économie d'énergie, de confort et de scénographie
On parle de gestion de l'éclairage dès qu'un système commande des appareils d'éclairage. Mais il existe différents systèmes de commande avec des objectifs spécifiques : économie d'énergie, flexibilité et scénographie. Un tableau de bord central permet de les gérer.
gestion de l'éclairage pour l'économie d'énergie
Les systèmes de commande basés sur la détection de présence et la gestion de la lumière naturelle constituent le moyen idéal pour obtenir une installation peu énergivore avec des sources lumineuses énergétiquement efficaces, des armatures à haut rendement et des ballasts à faible perte.
On allume souvent la lumière qui continue à brûler même quand il n'y a personne. C'est pourquoi on utilise la détection de présence et de mouvement dans les bureaux, salles de réunion, couloirs, toilettes, entrepôts, classes et salles de sport. Cela permet d'éviter le gaspillage d'énergie et augmente le confort de l'utilisateur : il ne faut plus chercher l'interrupteur quand on entre dans une pièce et il ne faut plus éteindre quand on sort. De plus, l'utilisateur se sent souvent plus en sécurité quand une pièce s'éclaire automatiquement.
Les systèmes d'éclairage basés sur la lumière naturelle garantissent aussi une efficacité énergétique supérieure. Ainsi, l’intensité lumineuse diminue automatiquement quand la lumière naturelle suffit et l’éclairage s'éteint complètement quand la lumière naturelle atteint l’intensité requise. Dès que c'est à nouveau nécessaire, l'installation d'éclairage augmente l'intensité jusqu'au niveau lux requis. L'éclairage et la lumière naturelle se complètent parfaitement et permettent d'économiser jusqu'à 60 %.
Combiner la détection de présence, de mouvement et de lumière naturelle permet même de réduire la facture d'énergie de 70 % à 80 %.
gestion de l'éclairage pour la flexibilité
On utilise souvent les locaux pour différentes activités afin d'optimiser l'investissement. L'éclairage doit donc pouvoir s'adapter de manière flexible aux exigences diverses des utilisateurs. Outre un plan d'éclairage basé sur les besoins prévus, il faut un système de commande capable d'allumer, graduer ou éteindre les groupes d'éclairage. Cela peut se faire par le biais de scènes d'éclairage préprogrammées et sélectionnées par le biais d'un ordinateur, d'un tableau de commande mural ou d'une télécommande.
On peut ainsi transformer en un instant un bureau en salle de réunion, un espace de travail en salle de réception ou une salle de sport en salle de fête.
gestion de l'éclairage pour la scénographie
A l'origine, le concept d'éclairage scénographique était étroitement lié à la création de décors de théâtre. Cependant, ce concept s'est étendu à la scénographie architecturale et fonctionnelle pendant les décennies passées.
Depuis peu, des applications dynamiques sont possibles, basées sur un réglage de la couleur et de l'intensité grâce aux LED ou à des lampes fluorescentes colorées et des lampes halogènes basse tension. Cela permet d'adapter l'éclairage en fonction de nos préférences et de nos humeurs. Ainsi, un éclairage dynamique peut influencer le processus de travail (stimuler la productivité), le processus de vente (expérience du consommateur) ou le processus de guérison (influencer l'humeur).
différents types de systèmes de commande
La manière la plus simple de moduler la lumière de lampes à incandescence est d'utiliser un thyristor. C'est ce qu'on appelle un réglage de phase, où le thyristor verrouille l'avant de l'onde sinusoïdale. Pour moduler des lampes à faible voltage et des lampes halogènes, il faut un gradateur compatible avec le transformateur utilisé.
Les transformateurs conventionnels utilisent un thyristor, tandis que les transformateurs électroniques requièrent généralement un gradateur de type transistor. Contrairement au thyristor, le gradateur verrouille le côté descendant de l'onde sinusoïdale.
Il existe également des transformateurs électroniques compatibles avec les deux types de gradateurs. Pour moduler des lampes fluorescentes (compactes), il faut une armature équipée d'un ballast gradateur HF.
En général, on utilise quatre principes de commande différents pour moduler des lampes fluorescentes (compactes). Par principe de commande, on désigne le type de transmission du signal entre l'unité de commande et le régulateur du ballast électronique de l'armature.
Les systèmes de commande les plus fréquents sont les suivants :
• Réglage analogique de tension continue 1-10 V
• Réglage de phase (impulsion) : SwitchDim, TouchDim, etc.
• Commande numérique non adressable : DSI
• DALI (Digital Addressable Lighting Interface)
• Commande numérique adressable : DMX (principalement utilisé dans les théâtres)
Le choix d'un principe ne dépend pas seulement des composants du système, mais aussi de l'intensité minimale, de la version de l'installation et du coût du système. Les systèmes numériques peuvent très bien être combinés avec de simples systèmes analogiques dans certaines applications. Il existe même des interfaces entre les différents systèmes et les systèmes de gestion des bâtiments, comme EIB.
• Réglage analogique de tension continue 1-10 V
Le principe de la technologie analogique est simple. On produit un courant continu de 10 V dans un ballast HF modulable, relié au câble de commande de l'armature. Le raccord de cette tension à une résistance variable, par exemple, permet de moduler le flux lumineux de manière logarithmique. Un câble de commande non chargé assure un flux maximal. La charge maximale (court-circuit) assure un flux minimal. S'il n'y a pas de câble de commande raccordé, le ballast fonctionne comme un ballast non modulable et assure un flux maximal continu. La polarité est importante, on ne peut interchanger le plus et le moins. Si cela arrive, l'intensité sera toujours minimale. Une connexion parallèle permet de régler différents ballast HF par le biais du même câble de commande. Les mêmes exigences s'imposent pour le câble de commande que pour les cordons d'alimentation. Le cordon d'alimentation et le câble de commande peuvent passer par le même câble ou la même gaine. Remarquons que les commutateurs ont une capacité limitée. Même si le potentiomètre peut moduler environ 50 armatures, la véritable commutation ne prend souvent en charge que 5–10 armatures en fonction de la puissance. Pour les grandes charges, on raccorde un contacteur distinct. Pour moduler un grand nombre d'armatures (> 50) par le biais d'un gradateur mural, on raccorde un amplificateur entre le gradateur et les armatures pour renforcer le signal 1-10V.
Attention :
• Pour choisir un système de commande, il faut tenir compte de la compatibilité du système avec l'armature.
• L'assemblage des câbles de commande avec les cordons d'alimentation dans des boîtes de jonction requiert des exigences spéciales.
• La polarité du circuit de commande demande de la précision. Le réglage ne fonctionne pas bien en cas d'erreur de polarité pour l'une des armatures du groupe.
• Réglage de phase (impulsion) : SwitchDim, TouchDim, etc.
Le réglage de phase (impulsion) constitue une variante simple et économique de gestion de l'éclairage. Il repose sur un ballast HF modulable conçu pour cette fonction. Normalement, ce ballast peut également être commandé par un système de bus, comme DSI, DALI ou 1–10 V CC en fonction du produit et du type. Cependant, on ne peut combiner les fonctions, parce que cela pourrait provoquer des dommages importants. Il ne faut pas de régulateur ou d'unité de réglage pour le réglage de phase (impulsion). Des boutons avec un contact ouvert normal envoient directement le signal vers le ballast HF. Il ne faut pas d'autre module. Dit simplement, le gradateur est intégré dans le ballast HF. Il ne faut que quatre conducteurs pour l'armature : la phase directe (ininterrompue), le neutre et la terre, ainsi que la phase (impulsions) par le biais du bouton.
Le réglage de phase (impulsion) constitue aussi un excellent système pour commander une installation d'éclairage à partir de points multiples d'une pièce. L'absence d'unité intermédiaire rend l'installation claire, de sorte qu'une installation de ce type est simple et bon marché. En fonction du produit, on peut combiner la commande avec des capteurs de lumière naturelle, par exemple. Ainsi, Tridonic permet de combiner le réglage de phase (impulsion) avec un capteur SMART LS II. Le bouton permet de modifier l'intensité préétablie en élevant ou en abaissant la courbe de contrôle. Le capteur essaie alors de maintenir un niveau constant par rapport au nouveau niveau. La courbe de contrôle revient à la valeur préétablie quand l'armature est éteinte puis rallumée. On utilise un bouton 250 V avec contact ouvert normal comme bouton de contrôle. Un bouton avec contact ouvert normal permet d'allumer ou d'éteindre l'armature avec une pression brève, tandis qu'une pression prolongée permet de moduler l'intensité.
On peut éventuellement utiliser un actionneur par jalousie (module DSI nécessaire) : un bouton augmente l'intensité et l'autre la diminue. Les deux boutons permettent d'allumer ou d'éteindre l'éclairage.
Les remarques suivantes s'appliquent au Tridonic SwitchDim :
• On peut installer un nombre illimité de boutons raccordés parallèlement pour allumer, éteindre et régler l'éclairage ;
• On recommande le limiter le nombre de ballasts PCA HF à 25 avec une installation SwitchDim (pour la synchronisation) ;
• Il n'y a pas de polarité pour raccorder la phase et le neutre au ballast HF.
Attention :
• Les boutons ne peuvent être pourvus de voyant lumineux, car le courant de fuite peut provoquer une perturbation ;
• La longueur du câblage du circuit de commande est illimitée, car le signal est une impulsion de 230/240 V.
• Il faut utiliser la même phase pour le réglage de l'armature que celle utilisée pour l'alimentation. Avec ce couplage, la connexion n'a pas de polarité, ce qui implique que l'armature peut être équipée d'une fiche. Une connexion triphasée est cependant possible, mais il faut alors un couplage spécial avec polarité.
• L'utilisation simultanée d'un réglage de phase (impulsion) et d'une autre méthode de commande que DALI ou DSI provoque des dommages importants et irréparables à l'unité de réglage numérique.
• Il faut éviter d'utiliser des appareils différents dans un même système. Si le ballast PCA HF avec SwitchDIM ne fonctionne pas de manière synchrone avec un autre ballast PCA HF installé, on peut synchroniser l'installation en appuyant sur le bouton pendant 10 secondes. Tous les ballasts PCA HF sont alors synchronisés à un niveau de 50 %. Ensuite, l'installation peut à nouveau fonctionner normalement. La synchronisation est possible à tout moment lors d'une utilisation normale.
• Commande numérique non adressable : DSI
Tridonic est l'unique fabricant de ballasts HF pour une commande DSI. Avec le système DSI, c'est un signal numérique non adressable qui envoie l'information de commande au ballast HF. Le fait que ce signal ne dépend pas de la longueur et de la résistance du circuit de commande est un avantage de la commande numérique. Toutes les armatures raccordées au système sont commandées de la même manière, indépendamment de la distance entre l'unité de commande et l'armature. La commande numérique permet également de créer différents effets, car le ballast HF est compensé pour la sensibilité de l'oeil. Outre la phase, le neutre et la terre, deux conducteurs pour le circuit de commande sont raccordés à l'armature. Les câbles de commande n'ont pas de pôle, ce qui facilite l'installation. Les câbles de commande et d'alimentation raccordés à la même unité de réglage peuvent passer par la même gaine de câble jusqu'à une longueur de 250 m, car les perturbations n'affectent pratiquement pas les signaux numériques. Une commande numérique permet d'allumer et d'éteindre l'éclairage, de sorte que le réseau est directement connecté de la centrale à l'armature. Les armatures sont sous tension même éteintes. En fonction du type de source lumineuse, le niveau minimal s'élève à 1 %, 3 % ou 10 %.
Tridonic propose deux séries de ballasts modulables : Excel et Eco. Excel a les mêmes caractéristiques qu'Eco, mais peut aussi interpréter le signal DALI, dispose d'une mémoire qui résiste à une coupure de courant, permet de programmer les paramètres et d'envoyer des messages d'erreur.
Attention :
• Une commande DSI n'est pas adressable.
• L'armature ou le groupe peuvent aussi être commandés par ordinateur grâce au programme WinDIM. A cette fin, l'ordinateur doit être connecté au système de bus de l'armature via un câble WinDIM.
• Le programme WinDIM est disponible sur Internet (www.tridonicatco.com).
• L'assemblage des câbles de commande et les cordons d'alimentation dans des boîtes de jonction ou d'encastrement impose des exigences spéciales.
• DALI (Digital Addressable Lighting Interface)
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) est un protocole numérique standardisé pour la gestion de l'éclairage. DALI est développé par les principaux fabricants de ballasts HF d'Europe (Helvar, Osram, Philips et Tridonic). D'autres entreprises du secteur de l'éclairage ont rejoint le groupe des fabricants DALI. DALI utilise un câble par lequel passe un signal numérique bi-directionnel entre toutes les unités du système. Le ballast HF, les panneaux de commande, les capteurs et les unités de programmation raccordés communiquent ensemble. L'“intelligence” est répartie (stockée) dans les différentes parties du système. Cela garantit plus de sécurité et de fiabilité, car le système ne dépend pas d'une unité centrale.
Le système DALI est très flexible, même à l'avenir, car il suffit de reprogrammer les réglages pour tenir compte d'un changement de forme ou d'utilisation de l'espace. Généralement, les câbles ne doivent pas être remplacés. Dans le système DALI, la transmission d'information entre les composants passe par un signal numérique adressable. Comme le signal est numérique, toutes les armatures sont réglées exactement de la même manière, indépendamment de la distance entre l'unité de commande et l'armature. Le ballast HF de DALI est adapté pour la sensibilité de l'oeil aux variations d'intensité, ce qu'on appelle la compensation logarithmique. Outre la phase, le neutre et la terre, deux câbles sont raccordés à l'armature. Ces conducteurs n'ont pas de pôle, ce qui facilite l'installation. Le signal numérique n'est pas sensible aux perturbations externes. Une commande numérique permet d'activer ou de désactiver l'éclairage par le biais des conducteurs DALI. Ainsi, le réseau peut être directement raccordé de la centrale à l'armature.
On peut parfaitement combiner DALI avec d'autres systèmes de gestion, comme les systèmes analogiques 1–10 V. S'il n'est pas nécessaire de commander ou contrôler une armature séparément ou si on veut régler une série d'armatures de la même manière, il peut être indiqué d'utiliser une interface (convertisseur) DALI/1–10 V, par exemple. Les armatures sont alors équipées d'un ballast HF pour un gradateur analogique 1–10 V et raccordées à une interface DALI/1–10 V. Cette solution permet de régler les armatures de manière centralisée par le biais de panneaux DALI, par exemple. La solution est alors plus intéressante financièrement et permet également de raccorder beaucoup plus d'armatures à une installation DALI. Cela s'explique par le fait que chaque adresse DALI commande plusieurs armatures. On peut également adopter la même solution avec des armatures équipées d'un ballast HF pour un gradateur DSI à l'aide d'une interface DALI/DSI.
Avantages de la technique DALI :
• Adressable. Possibilité de régler différentes armatures/ballasts HF individuellement dans le même système. Max. 64 adresses/système
• Scènes d'éclairage et groupement. Possibilité de programmer différentes scènes d'éclairage. Chaque système permet de programmer 16 groupes d'armatures et 16 scènes d'éclairage.
• Activation et désactivation des armatures à l'aide d'un commande numérique.
• Le câble de commande pour les signaux numériques n'a pas de pôle, ce qui réduit l'éventualité de connexion erronée.
• Le signal numérique n'est pas sensible aux perturbations provoquées par d'autres câbles. Les câbles de commande peuvent être installés avec le câble d'alimentation sans risque de perturbation (le câble de commande doit être du même type que le câble d'alimentation).
• Possibilité de communication réciproque grâce à des câbles de commande. On peut demander le rapport du statut et d'erreur éventuel grâce à un logiciel.
• Le signal de commande est envoyé de la même manière vers toutes les armatures, indépendamment de la longueur des câbles de commande.
• La technique numérique permet également la commande informatique du système.
• DALI peut également être intégré dans des systèmes BMS (systèmes de gestion des bâtiments, comme Lon Works).
Attention :
• Le système doit être programmé après son installation. Cela peut se faire par le biais de panneaux muraux, d'une télécommande ou d'un logiciel. Pour les installations plus importantes, il est préférable d'utiliser le logiciel.
• Il faut du courant pour alimenter le circuit de commande. Il peut s'élever à 250 mA maximum. On peut l'obtenir en reliant une source de courant DALI externe, appelée “power supply”. Une tension trop élevée dans le circuit provoque une interruption de la communication et peut endommager les composants. C'est pourquoi il faut planifier et concevoir adéquatement un système DALI.
• La longueur de câble maximale du circuit de commande s'élève à 300 m.
• Les caractéristiques des unités de différents fabricants diffèrent quelque peu.
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