Gradation des modules LED : quelles solutions ?
Une équation à plusieurs variables
La gradation de la lumière, ou « dimming », est un besoin très largement répandu dans les applications d’éclairage. Au fil du temps et des sources lumineuses utilisées, les techniques de dimming ont grandement évolué et se sont complexifiées. La gradation de sources LED est à la fois facilitée par la nature du composant LED facilement contrôlable, et très complexe dans sa mise en œuvre tant les configurations d’usages peuvent être variées.
Choisir un variateur (ou gradateur) est devenu difficile car le couple sources LED / bloc d’alimentation introduit une très grande variabilité. Les techniques utilisées sont très diverses, et le comportement des LED n’est pas totalement uniforme. Pas de solution universelle donc, et il est nécessaire de vérifier précisément le comportement des combinaisons choisies.
Focus sur la coupure de phase
Les techniques de gradations utilisables pour les sources LED sont en fait très nombreuses et plus ou moins complexes et coûteuses à mettre en œuvre. Nous ne décrirons pas ici toutes les approches possibles, nous y reviendrons dans d’autres articles ultérieurement, mais focaliserons sur une technique simple et peu coûteuse.
Cette technique de gradation massivement utilisée pour les lampes halogènes et à incandescence est basée sur le découpage de phase. Elle est encore très utilisée mais elle est souvent présentée comme mal adaptée pour les éclairages LED.
Elle n’est pas fondamentalement inadaptée aux sources LED mais il est certain que la nature de l’électronique qui pilote la LED influera fortement sur le comportement. Nous ne sommes plus dans approche prédictive et confortable qui prévalait pour lampes halogènes et à incandescence, mais face à la diversité des alimentations et adaptateurs LED.
De plus, les variateurs utilisés traditionnellement pour l’halogène étaient conçus pour de forte puissances et s’avèrent incapables de bien piloter des sources LED beaucoup moins énergivores. Il est nécessaire de sélectionner des variateurs qui soient conçus pour une plage de charge adaptée au besoin. On distingue deux cas : la coupure de phase ascendante et la coupure de phase descendante.
Importance de l’alimentation de la LED
Avec l’arrivée progressive des sources LED beaucoup ont pu faire l’expérience de problèmes tels que le scintillement (flickering), le grésillement mécanique, une plage de gradation limitée avec des sauts de niveaux, etc. Ces facteurs limitants sont bien sûr à mettre en relation avec les besoins et les contraintes du système d’éclairage visé, mais ils sont fondamentalement liés à la façon dont l’alimentation de la LED est conçue.
Sans rentrer dans une analyse exhaustive des paramètres en jeu, notons quelques éléments majeurs :
- Appel de courant : une alimentation fortement capacitive peut provoquer un appel de courant (inrush current) important sur chaque coupure du demi cycle, et donc il faut que le variateur délivre une puissance bien supérieure à la puissance nominale des sources LED connectées.
- Une alimentation basique 230VAC-12VDC, qu’elle soit régulée en courant ou en tension, tentera toujours de compenser les fluctuations induites par le variateur à coupure de phase et donnera des résultats erratiques et inadaptés aux objectifs de dimming. Pour qu’une alimentation soit adaptée au dimming, elle doit intégrer des blocs particuliers pour gérer ces fluctuations de signal, ce qui les rends plus complexes et plus chères.
Approche ACTiLED : alimentation intégrée sur la carte LED
Les modules ACTiLED adoptent une technique différente : ils sont alimentés directement en 230VAC et intègrent un driver qui alimente les LED organisées par zones par un principe d’alimentation séquentielle.
Un des avantages réside dans l’absence d’élément capacitif, il n’y a donc pas d’appel de courant au démarrage ni de pic lors des transitions de niveau.
Le comportement des modules ACTiLED au dimming par variation de phase reste très dépendant de la qualité des variateurs mais peut-être très satisfaisant. Nous recommandons l’utilisation de variateurs à phase descendante qui donnent une meilleure stabilité.
Les modules organisés par zone, réagissent successivement à la variation du front de coupure de phase et une partie des LED peut s’éteindre en dessous d’un certain seuil (coupure de phase >90°). Cet effet n’est pas pénalisant car chaque zone de LED est répartie sur la surface du module, cela garantit une bonne uniformité lorsque le flux diminue.
