Le marché des LED dimmables n'est pas nouveau, donc lors du choix d'un driver pour votre produit LED dimmable, les options disponibles incluent soit des drivers dimmers câblés, soit des drivers dimmers sans fil, sans inclure le contrôle RF. Le retour le plus courant des utilisateurs de dimmers LED est qu'ils ont le dimmer connecté à leur driver LED dimmable, mais que le driver LED scintille, bourdonne et s'éteint après que la lampe ait atteint sa pleine luminosité. Même si les utilisateurs veulent blâmer le dimmer, il est important de comprendre que le dimmer était la source initiale fournissant l'électricité au driver LED, par conséquent un dimmer plus cher ne résoudra pas ce scénario, l'objectif étant plutôt de trouver un dimmer conçu et fabriqué spécifiquement pour fonctionner avec un type particulier de driver LED dimmable. Ce manuel explique les différences entre le fonctionnement des LED comparé aux ampoules à incandescence ; les technologies de gradation existantes disponibles ; et ce qu'il faut considérer lors de la sélection et de l'installation des équipements et des fabricants de dimmers ; comment calculer les exigences de charge ; et comment installer correctement les drivers LED dimmables et tout l'équipement associé.
Lorsqu'il s'agit de sélectionner le meilleur dimmer pour l'éclairage LED, la meilleure option disponible sur le marché est le dimmer à coupure de phase arrière, également connu sous le nom de ‘ dimmer ELV ’ ou ‘ dimmer à phase inversée ’. Les dimmers à coupure de phase arrière sont supérieurs aux dimmers traditionnels de type triac (coupure de phase avant) dans la mesure où ils produisent un signal de forme d'onde propre qui fournit aux drivers LED une lumière stable sans scintillement ni bourdonnement. Par conséquent, l'avantage d'utiliser un dimmer à coupure de phase arrière est qu'ils permettent une capacité de gradation bien plus importante comparée aux dimmers à coupure de phase avant qui prédominent sur le marché actuel. De nombreuses entreprises fabriquent des dimmers compatibles LED, notamment : Lutron, Leviton, Legrand et Eaton.
Pourquoi les spots LED encastrés sont difficiles à graduer
Une ampoule incandescente fonctionne selon un concept électrique assez simple. L'élément résistif dans l'ampoule fait qu'elle scintille moins avec une baisse de tension. Le circuit du variateur modifie la forme d'onde d'alimentation de manière simple afin que l'ampoule soit techniquement en retard sur les niveaux d'illumination. Ainsi, les réductions d'éclairage avec les ampoules incandescentes fonctionnent efficacement depuis cent ans sans aucun problème de compatibilité signalé.
Les downlights LED se comportent différemment. Un pilote séparé ou le montage du downlight produit un fonctionnement via une alimentation qui transforme le courant traversant le downlight LED en courant continu. Cette alimentation utilise des condensateurs, une unité de contrôle et un retour d'information pour assurer la fonction de maintien de l'éclairement constant de la LED. Lorsque le variateur interrompt le courant en direction de l'ampoule, le pilote doit seulement traiter la forme d'onde appliquée et réagir.
Trois types de défaillance peuvent survenir dans ce cas. Si le driver est incapable de lire la forme de l’onde, il ne connaîtra pas l’angle d’attaque et appliquera le mauvais signal – généralement représenté par une plage de luminosité réduite. Si le driver a appris la forme mais manque d’énergie pour maintenir les condensateurs chargés, il perdra sa puissance et commencera à clignoter ou à scintiller. Enfin, il peut arriver que le temps du signal provoque des bruits dus au filtrage effectué à l’intérieur du driver, qui peuvent être suffisamment forts pour être audibles à une certaine distance.
Rien de tout cela n’est un défaut. Ce sont deux composants électroniques conçus à des époques différentes, se rencontrant pour la première fois. La solution réside dans l’adaptation de la caractéristique de sortie du variateur à ce que le driver peut lire, et comprendre quelles combinaisons fonctionnent est l’objet de les règles de compatibilité pour les variateurs LED.
Phase avant vs phase arrière
La spécification la plus importante est le style de gradation, qui dépend du processus de gradation pendant les demi-cycles.
| Phase avant (bord montant, TRIAC) | Phase arrière (bord descendant, ELV) | |
|---|---|---|
| Forme d’onde | Coupe le début de chaque demi-cycle | Coupe la fin de chaque demi-cycle |
| Conçu pour | Lampes à incandescence et halogènes ; transformateurs magnétiques basse tension | Transformateurs électroniques basse tension et drivers LED |
| Comportement avec charges LED | Scintillement fréquent, bourdonnement, plage de gradation limitée, problèmes de charge minimale | Gradation propre sur toute la plage ; silencieux dans la plupart des installations |
| Bruit | Peut provoquer un bourdonnement audible dans les drivers LED et dans le variateur lui-même | Généralement silencieux |
| Connexion neutre | Généralement non requise (deux fils) | Souvent requise pour une performance complète (trois fils) |
| Coût | autres | Plus élevé |
| Meilleure utilisation aujourd’hui | Circuits incandescents anciens, ou là où aucun neutre n’est disponible | Toute nouvelle installation LED, en particulier les spots encastrés |
La règle est simple : lors de l’installation de spots encastrés LED, vous devez choisir la phase arrière. Elle est plus coûteuse, et peut nécessiter un neutre dans la boîte, mais ce type de variateur fera parfaitement son travail contrairement à celui que vous devrez retirer à la demande du client.
Cependant, il existe une exception à cette règle. Les résidences anciennes peuvent n’avoir dans la boîte d’interrupteur que la phase commutée. Dans ce cas, l’installation d’un variateur à phase arrière peut nécessiter un recâblage. Ensuite, un variateur à phase avant conçu pour les charges LED et utilisé avec des drivers compatibles peut fonctionner. La pratique ici est un compromis et non le choix préférable puisque la compatibilité du driver sera cruciale dans ce cas.
Ce qu’un variateur doit faire
Cinq facteurs différencient un variateur LED performant d’un simple interrupteur.
- La spécification du type de charge. Le variateur à acheter doit être spécifiquement conçu pour les charges LED. Il n’est pas sûr d’utiliser un variateur conçu pour des charges incandescentes ou halogènes, quel que soit le wattage.
- La spécification de charge minimale. Cette spécification a probablement été la plus négligée par les clients. De nombreux variateurs nécessitent une charge minimale pour fonctionner — généralement 10, parfois 25 ou plus. Le variateur qui a une charge minimale faible ou, mieux encore, indique “ pas de charge minimale ”, n’a pas ce problème.
- La spécification de charge LED maximale. Les fabricants fournissent différentes valeurs maximales pour les charges incandescentes et LED, la valeur LED étant généralement considérablement plus basse. Par conséquent, il peut arriver que parmi les variateurs évalués à 400 W incandescent, il y en ait un évalué seulement à 100 W LED.
- La spécification de la nécessité du neutre. Les variateurs à deux fils fonctionnent sur la charge. Cela signifie que les clients peuvent voir que leurs LED brillent faiblement même lorsqu’elles sont éteintes. Les variateurs à trois fils avec neutre ne rencontrent pas ce problème, il est donc important de choisir le variateur en fonction de la présence du fil neutre dans la boîte.
- La spécification de la plage de gradation. Le bon variateur doit fournir une gradation fluide sans zone morte en bas.
Types et marques recommandés
Le marché est segmenté en fabricants établis d’appareils de câblage avec des gammes spécifiques de variateurs LED, fabricants d’interrupteurs intelligents, et marques de niche décoratives. Les marques respectées divulguent des données de compatibilité LED, ce qui est plus précieux que la réputation de la marque elle-même.
| Gamme de marques | Type | Points forts | Notes |
|---|---|---|---|
| Lutron (Diva, Maestro, Caséta) | Phase avant et arrière ; options intelligentes | Listes étendues publiées de compatibilité LED ; performance fiable en entrée de gamme ; documentation de support solide | Le point de référence pour les données de compatibilité ; largement spécifié en Amérique du Nord |
| Leviton (Decora, SureSlide) | Phase avant et arrière ; options intelligentes | Large disponibilité, évaluations de charge claires, bon rapport qualité-prix dans le milieu de gamme | Courant dans les travaux de rénovation et de construction neuve résidentielle |
| Legrand, Schneider, Eaton | Phase avant et arrière ; systèmes modulaires | Intégration avec plaques et systèmes modulaires ; forte présence européenne et commerciale | Utile lorsque le variateur doit correspondre à une gamme de plaques existante |
| Varilight, Hamilton et spécialistes similaires du Royaume-Uni | Phase inverse, gammes spécifiques LED | Gammes explicites de gradation LED, finitions métalliques, bonne disponibilité au Royaume-Uni | Choix solide pour les installations au Royaume-Uni avec exigences décoratives |
| GOG | Gammes de variateurs et d’interrupteurs intelligents | Exportation et fourniture de projets avec charges documentées et finitions cohérentes sur de grandes commandes | Convient aux projets où plusieurs centaines de points assortis doivent être livrés |
Deux observations utiles concernant le choix de la marque. La première chose à considérer est qu’en obtenant le variateur et les lampes auprès de fabricants fournissant des informations sur leur compatibilité mutuelle, on minimise l’incertitude ; il est possible qu’un variateur fonctionnant bien avec une marque de driver puisse mal fonctionner avec une autre. Une autre chose est que s’il y a de nombreux éclairages encastrés identiques dans le projet, il serait judicieux d’acheter un échantillon de chaque type de variateur disponible pour tester avec les luminaires existants, ce qui impliquerait un coût de seulement quelques dizaines de dollars au lieu de devoir changer de nombreux variateurs sur tout cet étage. Les conseils pour assortir le variateur à la charge en pratique sont exposés dans l’évaluation des variateurs pour l’éclairage LED.
Gang, charge et puissance
Il y a deux calculs qui détermineront si le variateur que vous avez choisi fonctionne réellement : la charge et la configuration de la plaque.
- Calcul de la charge : additionnez la puissance de toutes les lampes contrôlées par le variateur. Par exemple, si vous avez dix éclairages encastrés, chacun avec une puissance de 9 W, la charge sera de 90 W. Comparez cela à la puissance maximale du variateur pour LED, pas pour lampes à incandescence. Ensuite, assurez-vous qu’elle est conforme à la puissance minimale du variateur. Par exemple, si vous avez un variateur qui nécessite un minimum de 25 W et qu’une seule lampe de 9 W est utilisée dans le circuit, il fonctionnera mal.
- Dérating dû au regroupement : l’utilisation de plusieurs variateurs placés dans un même boîtier ou une boîte de réchauffement proche les rend plus chauds que si un seul variateur était utilisé. Tous les fabricants publient un dérating de regroupement qui diminue la charge maximale, souvent sous-estimée dans de nombreux cas.
- Configuration de la plaque : en essentiel, une plaque ne peut s’appliquer qu’à un certain type de variateur. La plaque doit être séparée du mécanisme de ce type. Ainsi, si les bons termes ne sont pas connus des utilisateurs finaux, ils pourraient acheter une plaque incompatible avec le variateur.
- Circuits fonctionnels : dans les situations où les mêmes luminaires sont contrôlés depuis deux points différents, un variateur standard ne peut pas remplacer un interrupteur bipolaire car il ne dispose pas de deux points de contrôle.
Installation et mise en service
Bien que l’installation d’un variateur soit une tâche rapide, l’étape la plus importante du processus est la mise en service.
- Les électriciens doivent s'assurer de couper l'alimentation électrique et de vérifier que le circuit est hors tension au niveau de l'interrupteur. Éteindre les lumières n'isole pas le circuit.
- Les techniciens doivent vérifier le type de conducteurs sur le circuit. La présence d'un fil neutre dans la boîte est importante, car elle détermine si l'installation d'un variateur 2 fils ou 3 fils est possible.
- La charge du circuit doit être vérifiée selon la puissance nominale du variateur indiquée dans ses spécifications. La connexion correcte doit être réalisée sur le variateur conformément à son schéma.
- La plaque peut être installée et il faut s'assurer que la plaque est de niveau et qu'aucun fil n'est pincé par la plaque.
- La mise en service du variateur a lieu. S'il y a un réglage sur le variateur, il doit être positionné sur la luminosité la plus faible possible, car c'est l'étape la plus importante pour éliminer les problèmes de scintillement.
- Le fonctionnement du variateur doit être testé de la luminosité maximale à la luminosité minimale, en observant tout scintillement ou bourdonnement.
La procédure plus large, incluant la procédure d'isolement sécurisé et les vérifications à effectuer lorsque le câblage existant ne correspond pas au schéma, est couverte dans le processus d'installation d'un interrupteur variateur. Il y a deux autres avertissements concernant les installations LED encastrées : l'un est que le driver peut se trouver dans le faux plafond avec des implications pour les tests en termes de facilité d'accès ; l'autre est que la présence d'isolant autour des luminaires pourrait entraîner une surchauffe excessive et par conséquent nécessiter des modifications du fonctionnement du driver.
Scintillement, bourdonnement et charge minimale
| Symptôme | Cause probable | Solution |
|---|---|---|
| Scintillement uniquement à faible luminosité | Driver en dessous de son niveau de fonctionnement minimal ; réglage minimum du variateur trop bas | Augmenter le réglage minimum ; si indisponible, ajouter une lampe supplémentaire au circuit ou changer le variateur |
| Scintillement sur toute la plage | Incompatibilité de phase — variateur à phase avant sur un driver nécessitant une phase inverse | Passer à un variateur à phase inverse |
| Les lumières clignotent ou pulsent | Les condensateurs du driver ne se chargent pas suffisamment entre les segments coupés | Réduire le nombre de lampes par variateur, ou utiliser un variateur avec une charge minimale plus élevée compatible avec le driver |
| Bourdonnement audible provenant du variateur | Filament/inducteur de la lampe ou du driver réagissant à la forme d'onde hachée | Passer à la phase inverse ; vérifier que la charge est conforme à la puissance LED |
| Les lumières brillent faiblement lorsqu'elles sont éteintes | Variateur 2 fils tirant son alimentation à travers la charge | Installer un variateur 3 fils avec connexion neutre |
| Zone morte en bas du cadran | Seuil de gradation minimal du driver | Régler le réglage minimum du variateur pour correspondre, ou accepter un seuil plus élevé |
| Variateur chaud au toucher | La charge dépasse la puissance nominale LED, ou la réduction de groupe ignorée | Réduire la charge par variateur ou diviser le circuit |
On peut constater que presque tous les problèmes mentionnés ci-dessus proviennent des mêmes trois raisons, que ce soit parce que le type de phase est incorrect, que la charge dépasse la puissance nominale LED du variateur ou que le niveau minimum n'a jamais été configuré. Il est donc clair que les trois sont liés à des problèmes de spécification et non à des défaillances d'équipement.
Ce que la gradation vous apporte réellement
Il est important de comprendre la raison de l'importance de la gradation car elle est perçue comme une fonction décorative alors qu'en réalité elle remplit bien d'autres rôles. Moins de lumière signifie moins d'énergie consommée et la réduction de la consommation d'énergie est plus que proportionnelle par rapport à la diminution de la lumière en pratique — la réduction d'énergie par 50% dans une LED dimmable signifie bien plus que la moitié de la baisse de consommation d'énergie. La durée de vie de la lumière est également augmentée car un courant plus faible entraîne une température de fonctionnement plus basse tandis que la principale cause d'usure de la LED est la chaleur. Et nous pouvons obtenir la possibilité d'utiliser la même zone à différentes fins — la même pièce peut servir d'espace de travail lumineux pendant la journée et d'endroit faiblement éclairé pendant la nuit, ne nécessitant ainsi pas de circuits et de luminaires supplémentaires. Le cas plus large, incluant les stratégies de contrôle qui vont au-delà de la simple gradation, est exposé dans les avantages pratiques des interrupteurs dimmers.
Prix
La gradation est une amélioration rentable lorsqu'on la compare à l'installation elle-même car passer d'un dimmer de mauvaise qualité à un dimmer de qualité est purement insignifiant comparé au remplacement de tout le système.
| Produit | Prix indicatif | Notes |
|---|---|---|
| Dimmer à phase directe basique | $8-20 / £5-15 | Non recommandé pour les charges LED sauf s'il est explicitement certifié LED |
| Dimmer LED à phase inverse, marque de qualité | $20-60 / £15-45 | Le choix par défaut raisonnable pour les downlights LED encastrés |
| Dimmer multi-emplacements avec compagnons | $40-90 / 30-70 £ par point | Le coût se multiplie par le nombre de positions de contrôle |
| Dimmer intelligent (Wi-Fi, Zigbee, options sans neutre) | $40-120 / £35-90 | Ajoute une dépendance à la plateforme et souvent un hub |
| Contrôle commercial 0-10 V ou DALI | $60-250 par canal | Justifié lorsque des scènes, une programmation ou un contrôle central sont requis |
| Main-d'œuvre d'installation | $60-150 / 45-110 £ par point | Plus élevé lorsqu'aucun neutre ne doit être tiré jusqu'à la boîte d'interrupteur |
En comparaison avec les chiffres indiqués ci-dessus, les coûts associés à de mauvaises décisions ont tendance à être sous-estimés. Remplacer des dimmers défectueux qui clignotent sur une douzaine de suspensions et réparer les murs après ce processus est beaucoup plus coûteux que d'acheter un dimmer à phase inverse décent pour chaque circuit.
FAQ
Quel est le meilleur interrupteur dimmer pour les lumières LED encastrées ?
Un dimmer à phase inverse ou ELV spécialement conçu pour les charges LED doit présenter une charge minimale basse et un réglage de luminosité minimale ajustable. La technologie à phase inverse produit une forme d'onde de sortie de qualité suffisamment élevée pour que les drivers LED l'interprètent parfaitement et éliminent ainsi la plupart des scintillements et bourdonnements. Assurez-vous que la charge est dans les paramètres de la certification LED du dimmer plutôt que dans celle pour incandescence, ainsi que vérifiez s'il y a un fil neutre dans la boîte d'interrupteur, car les dimmers à trois fils fonctionnent mieux et ne provoquent pas la faible lumière qui peut apparaître avec les dimmers à deux fils. Les entreprises disposant de données publiques sur la compatibilité LED sont le choix le moins risqué.
Ai-je besoin d'un interrupteur dimmer spécial pour les lumières LED ?
C'est vrai dans la plupart des cas. Les variateurs spécifiquement conçus pour l'éclairage incandescent et halogène utilisent un type de commande en phase directe qui ne peut pas être correctement interprété par la plupart des drivers LED, ce qui entraîne des scintillements, des bourdonnements, des effets stroboscopiques ou une plage de fonctionnement très limitée. Un variateur LED dispose d'un mécanisme de sortie approprié à son cœur et possède également les spécifications de charge pour les sources lumineuses LED, généralement beaucoup plus basses que celles des lampes à incandescence. Bien que les variateurs soient excellents avec les lampes traditionnelles, ils ne doivent pas être utilisés pour les LED à moins qu'ils ne soient explicitement marqués comme conçus à cet effet.
Quel type de variateur est le mieux adapté pour les lumières LED ?
La phase inverse, également connue sous le nom de coupure en fin de phase ou ELV, est le type optimal de variateur pour les applications LED, en particulier dans les luminaires encastrés au plafond où de nombreux drivers sont utilisés sur le même circuit. Au lieu de couper l'alimentation au début de chaque demi-cycle, les variateurs en phase inverse coupent l'électricité à la fin de chaque demi-cycle, ce qui est idéal pour les drivers électroniques utilisés dans les luminaires LED. Les variateurs en phase directe peuvent également être utilisés pour les circuits d'éclairage incandescent existants et dans les applications où il n'y a pas de fil neutre disponible ; cependant, dans ce cas, il est essentiel de vérifier la compatibilité entre le variateur et le driver selon la liste du fabricant.
Quelle puissance de variateur dois-je choisir pour les lumières LED ?
Pour commencer le processus d'utilisation d'un variateur pour l'éclairage LED, la puissance totale doit être déterminée puis comparée à la puissance maximale LED du variateur, plutôt qu'à celle de l'incandescent. La puissance totale est très spécifique — elle est de 90 W dans le cas de 10 LED de 9 W chacune et est acceptable pour un variateur classé pour une charge LED de 100 W, mais pas pour un variateur classé pour une charge LED de 75 W. Considérez l'autre extrémité du spectre ; de nombreux variateurs spécifient la charge minimale, qui peut être aussi basse que 10 W ou 25 W, ce qui rend le circuit avec 1 ou 2 lampes inférieur à cette valeur ou défaillant. Sélectionnez un variateur avec une charge minimale très basse ou sans charge minimale du tout, ou un variateur avec un minimum ajustable lors de l'installation/mise en service et appliquez un facteur de dérating multiplicateur pour plusieurs variateurs dans le même boîtier/groupe.
Pourquoi mes lumières LED continuent-elles de scintiller après l'installation d'un variateur ?
Trois problèmes contribuent principalement aux difficultés rencontrées par les utilisateurs. Le premier est un décalage de phase lorsqu’un variateur à phase directe est utilisé avec un pilote fonctionnant en phase inverse. Dans ce cas, la première chose à faire est de changer le type de variateur. Le deuxième problème est une charge inférieure au minimum du variateur. Cela conduit généralement à un scintillement uniquement à faible luminosité et peut être résolu soit en augmentant le réglage minimum du variateur, en ajoutant une lampe sur la ligne, ou en choisissant un variateur avec un minimum plus bas. Le troisième problème survient lorsque le pilote ne tire pas suffisamment de courant pour charger ses condensateurs entre les segments coupés et nécessite normalement moins de types de lampes connectées au variateur ou un modèle de gradation différent. Il suffit généralement de quelques minutes pour tester un variateur candidat afin de vérifier son fonctionnement avec les lampes.
Références
- International Electrotechnical Commission — IEC 60669-2-1 Interrupteurs pour installations domestiques, gradation électronique
- NEMA — Normes de classement des charges pour dispositifs de câblage et variateurs
- UL Solutions — UL 1472 Contrôles de gradation à semi-conducteurs
- U.S. Department of Energy — Guide de performance pour l’éclairage LED et la gradation
- BSI — BS EN 60669-2-1 Exigences pour interrupteurs de gradation électroniques
Conclusion
Certains éléments doivent être pris en compte lors de l'achat d'un dimmer pour éclairage LED encastré. Premièrement, la tension du signal de gradation doit être compatible avec la tension du driver auquel il sera connecté. Le signal de gradation pour l'éclairage LED encastré est généralement un signal à coupure de phase arrière ou à phase inversée. Deuxièmement, vous devez déterminer si le dimmer que vous achetez est un dimmer LED ou un dimmer uniquement pour incandescence. L'efficacité du dimmer est fortement affectée par la puissance totale de toutes les LED alimentées, en comparaison avec la puissance minimale passant à travers le dimmer. Lors de l'installation du dimmer dans votre domicile, je recommande de placer l'interrupteur va-et-vient au niveau du boîtier de jonction où se trouve le fil neutre, car cela rendra le processus d'installation moins compliqué. S'il n'y a pas de fil neutre présent, assurez-vous d'utiliser un dimmer à coupure de phase avant. Veillez simplement à ce que le dimmer à coupure de phase avant fonctionne également avec les luminaires LED encastrés.
