Gradation : composants

A l'instar de la théorie de la gradation, les composants se divisent en deux catégories :
- les composants propres à la gradation,
- les composants propres à la commande.

Ces deux types de composants sont traités dans cette page.

Les composants de gradation

Introduction

Les composants de la gradation de l'éclairage se limitent essentiellement à quatre types :
- les variateurs électroniques (dimmer) pour découpage de phase pour lampes incandescences/halogènes, → voir ci-dessous
- les réducteurs de puissances (ou commutateurs de puissance) associés à un ballast magnétique spécifique à deux enroulements pour des lampes à décharge de forte puissance (c'est-à-dire >150 W), il ne s’agit pas à proprement parler de gradation mais plutôt de passer le flux de 100% à un seuil de 40/50%
- les ballasts électroniques gradables pour les lampes à décharge (y compris la fluorescence) de puissance ≤ 150W, → voir ci-dessous
- les alimentations électroniques gradables pour les LED, → voir ci-dessous.

→ Voir le tableau synthétique des composants et de la théorie de la gradation en fonction des sources dans la page théorique.

Dimmer (appelé aussi variateur ou gradateur)

Ce composant électronique permet de grader des luminaires fonctionnant avec des lampes halogènes ou incandescentes par le système de découpage de phase.

Les alimentations LED et ballasts électroniques gradables

Une fois la lampe à décharge ou le module LED choisi, l'appareillage (ballast ou alimentation gradable) doit être adapté aux caractéristiques de la source et à la fonction souhaitée. Il s'agit en fait à chaque fois d'un ballast (ou alimentation) électronique auquel il a été rajouté une fonction de commande et un module de gradation, en faisant varier la fréquence pour les lampes à décharge et par PWM pour les LED.

Les fonctions de ces appareillages électroniques gradables dépendent des fabricants et des ballasts/alimentations sachant qu'un même modèle propose bien souvent plusieurs fonctions. Cela rend la problématique complexe car l'installateur ou le maître d'œuvre travaille par fonction (1/10V, BP, DSI, DALI...), voire par type situation et doit donc laisser le choix du modèle de ballast/alimentation au fabricant de luminaires qui connait bien d'une part les caractéristiques et d'autre part le câblage des composants qu'il utilise.

Par contre, chaque fabricant de ballast/alimentation a ses gammes propres et a généralement deux ou trois niveaux où la progression des prix correspond à de plus en plus de fonctions (ou des fonctions plus performantes).

EncombrementPar rapport à leurs équivalents non gradables, les ballasts et les alimentations LED gradables ont généralement un volume supérieur, ce qui peut se traduire par une plus grande longueur par exemple. Ils incorporent en effet la fonction de gradation supplémentaire ainsi que le décodage de la commande.  

Pour les performances de ces appareillages, → voir la page dédiée.

Les composants de commande

Les composants principaux

Les fils

Jusqu'à ce jour, envoyer de l'information pour grader une source s'effectue quasiment uniquement grâce à deux fils supplémentaires qui arrivent à l'appareillage : les tensions et les puissances en jeu sont faibles, il s’agit de courant faible. Dans ce cas, il est nécessaire d'avoir au minimum 5 fils (3 fils pour le câble de puissance et 2 fils pour le câble de commande, ou - en s'assurant de la compatibilité électromagnétique CEM - en un seul câble de 5 fils), ce qui contraint à utiliser des borniers ou des connecteurs de 5 pôles. Le surcoût de la gradation vient en partie de ce câblage supplémentaire et des solutions sont en cours de développement pour essayer de s'en passer, → voir le sans-fil, CPL et PoE.

Pour les systèmes numériques (DSI ou DALI par exemple) les fils peuvent former un réseau complet - à l'instar d'un réseau informatique - où passe toute l'information : il s'agit alors d'un bus de commande, → voir le schéma du DALI.

Commande manuelle

Les commandes de gradations manuelles sont de deux types qui correspondent à deux principes de fonctionnement :
- les potentiomètres qui correspondent au fonctionnement analogique 1-10V,
- les boutons poussoirs, qui, comme leur nom l'indique, correspondent au fonctionnement Bouton Poussoir (BP ou switch control).

Concernant la gradation numérique (DSI et DALI notamment), de nombreuses interfaces sont disponibles, notamment des écrans tactiles pour à la fois paramétrer et gérer l'installation.

Les détecteurs

Les détecteurs constituent un élément indispensable dans la gradation car ils permettent de rendre cette gradation automatique donc plus performante. Même s'ils ne sont pas  indispensables (il est possible par exemple de relier un luminaire 1-10V uniquement à un potentiomètre manuel), ils sont cependant fortement recommandés pour améliorer la performance énergétique, → voir également la page dédiée à la performance de la gradation.

Luminaire ou plafondSuivant les modèles de détecteur et de luminaire, les besoins et les moyens, les détecteurs peuvent être incorporés soit au luminaire soit au plafond.

Les détecteurs sont de deux types (→ voir la synthèse ci-dessous) :
- détection de personne par présence ou mouvement,
- mesure de la luminosité par détecteur de luminosité ou détecteur crépusculaire.

Détecteur de présence

Les détecteurs de présence ne sont pas directement liés à la gradation et il est possible de les associer à des ballasts non gradables. Cependant, ce composant entre naturellement dans ce chapitre de gradation de par les économies d'énergies qu'il peut apporter et son association courante au détecteur de luminosité (→ voir ci-dessous).

La présence est détectée par des détecteurs infrarouge passifs : ces détecteurs sont sensibles à la chaleur (portée par les ondes électromagnétiques de longueurs d'onde infrarouge, d'où le nom) et peuvent généralement détecter également les animaux comme les chiens et les chats. Ces détecteurs peuvent être soit intégrés au luminaire soit dans les (faux) plafonds mais ne fonctionnement pas derrière du verre ou du plastique.

FluorescenceLa technologie des lampes et tubes fluorescents est très mal adaptée aux seuls détecteurs de présence car il est nécessaire avec ce type de source d'avoir une temporisation minimum d'environ 20mn. Il est donc recommandé d'utiliser des LED dans ces cas là, dans des luminaires comme les hublots ou des applications comme les toilettes par exemple.

Détecteur de mouvement

De même que pour les détecteurs de présence, les détecteurs de mouvement ne sont pas directement liés à la gradation et il est possible de les associer à des ballasts non gradables. Cependant, ce composant entre naturellement dans ce chapitre de gradation de par les économies d'énergies qu'il peut apporter et son association courante au détecteur de luminosité (→ voir ci-dessous).

Il s'agit là de détecteurs hyperfréquence, c'est-à-dire qu'ils fonctionnent avec des ondes électromagnétiques de très haute fréquence : ces détecteurs peuvent être utilisés quand le détecteur infrarouge ne fonctionne pas, c'est-à-dire derrière du verre ou du plastique (dans les hublots par exemple). Le principe est d'envoyer des ondes électromagnétiques (ce sont donc des détecteurs actifs) et de capter leurs retours : un mouvement provoquera un changement d'agencement des volumes et modifiera la réflexion et le trajet de ces ondes. Cette modification déclenchera le détecteur donc l'allumage du luminaire.

AttentionLes ondes hyperfréquences peuvent traverser des matériaux de construction comme le bois et le plâtre et suivant les installations, ce type de détecteur peut déclencher des allumages intempestifs.
A savoirIl existe des détecteurs combinant l'infrarouge et l'hyperfréquence pour une détection plus fine.

Détecteur de luminosité

Les détecteurs de luminosité sont - comme leur nom l'indique -  sensibles à la quantité de lumière qu'ils reçoivent et permettent s'ils sont reliés à des luminaires de moduler la quantité de lumière émise par ces derniers en fonction de seuils préréglés. Ils sont particulièrement efficaces pour améliorer la performance énergétique, → voir également la page dédiée à la performance de la gradation. Ils sont indispensables notamment pour prendre en compte la lumière naturelle, → voir la RT2012 et le LENI.

La difficulté est de relier la quantité de lumière captée au niveau du détecteur à celle qui intéresse l'utilisateur, généralement au niveau du sol. Cela peut poser problème pour des applications spécifiques.

Grandes hauteursCes détecteurs peuvent être utiles pour des applications de grande hauteur type gymnase ou usine : il est nécessaire dans ce cas-là d'installer des modèles spécifiques pour grandes hauteurs.
Détecteur crépusculaireDes détecteurs crépusculaires peuvent déclencher un éclairage à partir d'un seuil à définir et sont installés sans gradation. Ils peuvent être couplés à une détection de présence, ce qui permet d'allumer un luminaire la nuit (typiquement un projecteur halogène ou LED en extérieur) aux deux conditions d'être sous un seuil défini de luminosité et en cas d'une présence.

Synthèse

→ Voir la page des performances de la gradation pour plus de détails sur les pertinences de détection.

  Action Sans gradation  Avec gradation Intérêt
Détecteur de présence Détecte un humain ou un animal à sang chaud (chien, chat....) Oui Intéressant Locaux avec peu de présence, voir également la fonction Corridor
Détecteur de mouvement Détecte un mouvement (éventuellement même derrière une paroi) Oui Intéressant Locaux avec peu de présence, luminaire étanche
→ voir également la fonction Corridor
Détecteur de luminosité Mesure le niveau de luminosité Inutile Très intéressant Locaux avec lumière naturelle (RT2012 et LENI)
Détecteur crépusculaire Compare à un seuil de luminosité défini Oui Inutile Eclairage sécuritaire et ponctuel extérieur

Les composants annexes

Logiciels

Les systèmes "intelligents" (bus DALI, GTB... notamment les systèmes adressables (→ voir adressage) où chaque appareillage ou détecteur est paramétrable) ne sont gérables qu'avec un ordinateur et un logiciel spécifique. Ce dernier est normalement fourni par le fabricant des composants impliqués et permet de paramétrer et contrôler l'ensemble du système.

Routeurs

Les routeurs (à l'instar des réseaux informatiques) permettent de diriger l'information et notamment dans le cas de l’éclairage de relier différents bus DALI.

Relais

Un relais permet de transmettre un ordre de la partie commande à la partie puissance. Typiquement, cet élément est indispensable dans le cas d'un contact sec, d'une télécommande ou d'interrupteur sans fil. Dans un bus DALI, il permet de contrôler des éléments externes comme des stores, des écrans ou des rideaux qui envoient un contact sec.

Alimentations

Tous ces systèmes intelligents nécessitent une veille qui consomme peu mais de manière continue, → voir la prise en compte de cette consommation dans le LENI. Suivant les composants, il peut être indispensable d'installer une alimentation électrique dédiée, comme par exemple pour faire fonctionner un bus DALI.

Boosters, convertisseurs et autres passerelles

De nombreux boîtiers électroniques ont été développés par les fabricants pour permettre par exemple de passer d'une technologie à une autre (par exemple du 1/10V au DSI) ou pour gérer de la couleur dynamique (RGB). Pour chaque application, il est capital de bien se référer aux fiches techniques et aux schémas de câblage des différents composants afin que l'ensemble des éléments soit cohérent.

Synthèse codage/protocole et composants de commande

Les différents systèmes de commande ci-dessous sont théoriquement adaptables à tous les systèmes de gradation mais la pratique rend certaines utilisations peu pertinentes, se référer aux documentations des fabricants pour plus de détails.

Codage/protocole de commande Composant de commande principal Composant de commande annexe
Manuel Détecteur
présence/mouvement
Détecteur
luminosité*
Non gradable Interrupteur Possible  Non**
1-10V Potentiomètre 1/10V Possible Possible
BP Bouton Poussoir Possible Possible
DSI Bouton poussoir et écran tactile Possible Très intéressant
DALI broadcast Bouton poussoir et écran tactile Possible  Très intéressant
DALI (bus) Tous types mais interface de paramétrage et de gestion informatique Possible Très intéressant Indispensable : logiciel et alimentation
Éventuel : routeur, convertisseur, relais...

* Rappel : les détecteurs de luminosité sont particulièrement efficaces pour améliorer la performance énergétique, → voir également la page dédiée à la performance de la gradation. Ils sont indispensables notamment pour prendre en compte la lumière naturelle, → voir la RT2012 et le LENI.
** En cas de non gradation, un détecteur crépusculaire peut être très intéressant.

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mise à jour : 16 juin 2016