La gradation est le processus de variation de la puissance lumineuse d'une source lumineuse. Ceci est fait pour régler l'ambiance ou pour économiser de l'énergie lorsqu'une pleine puissance lumineuse n'est pas vraiment nécessaire. La plupart des systèmes de gradation utilisés avant les LED ou même aujourd'hui sont conçus pour les ampoules à incandescence. Ces systèmes utilisent généralement des méthodes de gradation en phase directe et en phase inverse dans lesquelles le gradateur interrompt ou coupe l'entrée de la ligne CA pour réduire la puissance entrant dans le pilote. Avec moins de puissance d'entrée, il y aura moins de sortie sur le pilote et la luminosité de la lumière est diminuée.

Les mots-clés de gradation les plus couramment entendus dans l'éclairage commercial à LED sont DMX, DALI, 0/1-10V, thyristor (TRIAC), WIFI, Bluetooth, RF et Zigbee. Ce sont les signaux d'entrée de l'alimentation de gradation. La sélection de différents signaux d'entrée est principalement due à la prise en compte de l'environnement (installation, câblage), de la fonction, du coût et de la flexibilité d'une extension ultérieure. La qualité de l'effet de gradation est principalement déterminée par la méthode de gradation de sortie de l'alimentation de gradation, et non par la méthode de gradation d'entrée.

Les méthodes de gradation de sortie de l'alimentation électrique à gradation sont principalement divisées en deux types, la réduction de courant constant (CCR) et la modulation de largeur d'impulsion (PWM) (également connue sous le nom de gradation analogique).

Tout d'abord, une précision : en fait, tous les rubans LED sont dimmables.

Lorsque vous achetez des lampes LED domestiques courantes comme les ampoules de style A, vous pouvez souvent voir la liste NON DIMMABLE sous la description du produit. Certaines ampoules LED ne sont pas dimmables car le circuit électrique à l'intérieur de l'ampoule LED n'est pas conçu pour interpréter le signal de gradation d'un gradateur mural, qui, à son tour, est/était destiné à une ampoule à incandescence traditionnelle.

D'autre part, les bandes LED ne sont pas conçues pour être connectées directement à une haute tension (par exemple une prise murale 120V AC), et nécessitent une alimentation électrique pour convertir la tension AC plus élevée en une tension DC 12V ou 24V plus faible.

Par conséquent, si un gradateur mural est impliqué, il doit d'abord "parler" à l'alimentation avant qu'une gradation ne puisse se produire sur la bande LED. Par conséquent, la question dimmable/non dimmable dépend du bloc d'alimentation et de sa capacité à interpréter le signal de gradation produit par le gradateur mural.

D'autre part, pratiquement toutes les bandes LED (comme dans la bande elle-même) sont dimmables. Compte tenu du signal électrique DC approprié (généralement PWM), la luminosité de n'importe quelle bande LED peut être ajustée librement.

Veuillez noter qu'il existe généralement deux types de bandes de led sur le marché, courant constant et tension constante. Leurs exigences en matière d'alimentation à gradation sont différentes. Veuillez vous reporter au tableau ci-dessous:

Qu'est-ce qui contrôle la luminosité d'une LED ?

La quantité de courant traversant une LED détermine sa puissance lumineuse. Si nous regardons le graphique ci-dessus, nous verrons que la modification de la tension modifie également le courant à travers la LED, ce qui nous fait penser à la gradation d'une LED en augmentant ou en diminuant la tension à ses bornes. Cependant, nous pouvons également voir que la région où nous pouvons modifier la tension sans obtenir trop de courant est minuscule. De plus, le courant n'est pas non plus prévisible, tout comme la luminosité.

Si nous parcourons certaines fiches techniques de LED, nous pouvons voir que l'intensité lumineuse d'une LED dépend du courant direct. Leur relation est également presque linéaire. Ainsi, dans la gradation des LED, nous prenons la tension directe comme valeur fixe et contrôlons le courant à la place.

Méthodes de gradation des LED

Tous les dispositifs à LED nécessitent un pilote pour être atténués, et il existe deux méthodes standard que les pilotes utilisent pour atténuer les LED : la modulation de largeur d'impulsion et la réduction de courant constant (également appelée gradation analogique).

Modulation de largeur d'impulsion (PWM)

En PWM, la LED est allumée et éteinte à son courant nominal à haute fréquence. La commutation rapide est suffisamment élevée pour être vue par l'œil humain. Ce qui détermine le niveau de luminosité de la LED est le rapport cyclique ou le rapport entre le temps pendant lequel la LED est allumée et le temps total d'un cycle complet.

Avantages:

• Fournit un niveau de sortie très précis
• Convient aux applications qui doivent maintenir certaines caractéristiques de la LED telles que la couleur, la température ou l'efficacité
• Large plage de gradation - peut réduire le flux lumineux à des valeurs inférieures à 1 %
• Évite le changement de couleur en faisant fonctionner la LED à son point de fonctionnement de tension directe/courant direct recommandé

Désavantages:

• Les pilotes sont complexes et coûteux
• Étant donné que PWM utilise une commutation rapide, le front montant rapide et le front descendant de chaque cycle de commutation produisent des rayonnements EMI indésirables
• Le pilote peut avoir des problèmes de performances lorsqu'il fonctionne avec de longs fils, car les caractéristiques parasites du fil (capacité et inductance) peuvent interférer avec les bords rapides du PWM

Cycle

Le terme cycle de service décrit la proportion de temps « activé » par rapport à l'intervalle régulier ou à la « période » de temps ; un faible rapport cyclique correspond à une faible puissance, car l'alimentation est coupée la plupart du temps. Le rapport cyclique est exprimé en pourcentage, 100 % étant entièrement activé. Lorsqu'un signal numérique est allumé la moitié du temps et éteint l'autre moitié du temps, le signal numérique a un rapport cyclique de 50 % et ressemble à une onde « carrée ». Lorsqu'un signal numérique passe plus de temps à l'état activé qu'à l'état désactivé, il a un rapport cyclique > 50 %. Lorsqu'un signal numérique passe plus de temps à l'état désactivé qu'à l'état activé, il a un rapport cyclique < 50 %. Voici une image qui illustre ces trois scénarios :

La fréquence

Un autre aspect intégral du signal de modulation de largeur d'impulsion (PWM) est sa fréquence. La fréquence PWM stipule à quelle vitesse le signal PWM complète une période, où la période est le temps nécessaire pour que le signal s'allume et s'éteigne.

Concilier le rapport cyclique et la fréquence du signal PWM crée la possibilité d'un pilote de LED dimmable.

Réduction du courant constant (CCR)

Dans CCR, le courant circule en continu à travers la LED. Ainsi, la LED est toujours allumée, pas comme dans PWM où la LED est toujours allumée et éteinte. La luminosité de la LED est alors variée en changeant le niveau de courant.

Avantages:

• Peut être utilisé avec des applications avec des exigences EMI strictes et des applications distantes où de longs câbles sont utilisés
• Les pilotes CCR ont une limite de tension de sortie plus élevée (60 V) que les pilotes qui utilisent PWM (24.8 V) lorsqu'ils sont classés comme pilotes UL de classe 2 pour les emplacements secs et humides.

Désavantages:

• Le CCR ne convient pas aux applications où des niveaux de lumière inférieurs à 10 % sont souhaités, car à des courants très faibles, les LED ne fonctionnent pas bien et le flux lumineux peut être irrégulier
• De faibles courants d'entraînement peuvent entraîner une couleur incohérente

Gradation DMX512

DMX512 est une norme pour les réseaux de communication numériques couramment utilisés pour contrôler l'éclairage et les effets. Il était à l'origine conçu comme une méthode standardisée pour contrôler les gradateurs d'éclairage de scène, qui, avant DMX512, utilisaient divers protocoles propriétaires incompatibles. Il est rapidement devenu la principale méthode pour relier les contrôleurs (comme une console d'éclairage) aux gradateurs et aux dispositifs d'effets spéciaux tels que les machines à brouillard et les lumières intelligentes.

Le DMX512 s'est également étendu à des utilisations dans l'éclairage intérieur et architectural non théâtral, à des échelles allant des guirlandes de lumières de Noël aux panneaux d'affichage électroniques et aux concerts de stade ou d'arène. Il peut maintenant être utilisé pour contrôler presque n'importe quoi, reflétant sa popularité dans tous les types de lieux.

Gradation DALI

L'interface d'éclairage adressable numériquement (DALI) est née en Europe et a été largement mise en œuvre depuis de nombreuses années dans cette partie du monde. Il devient également de plus en plus populaire aux États-Unis. La norme DALI permet le contrôle numérique des luminaires individuels via un protocole de communication basse tension qui peut envoyer des informations aux luminaires tout en recevant des données des luminaires, ce qui en fait un outil précieux pour l'intégration des systèmes de surveillance des informations du bâtiment et des contrôles. DALI permet d'adresser des appareils individuels, avec jusqu'à 64 adresses éventuellement organisées en 16 zones de contrôle différentes. La communication DALI n'est pas sensible à la polarité et diverses configurations de connexion sont possibles avec ce protocole. Un schéma de câblage DALI typique est illustré ci-dessous :

Gradation 0/1-10V

Le premier et le plus simple système électronique de signalisation de contrôle d'éclairage, les gradateurs basse tension 0-10V, utilisent un signal basse tension 0-10V DC connecté à chaque alimentation LED ou ballast Fluorescent. À 0 volt, l'appareil s'assombrit au niveau de lumière minimum autorisé par le pilote de gradation, et à 10 volts, l'appareil fonctionne à 100 %. Un schéma de câblage typique 0-10V est illustré ci-dessous :

Gradation TRIAC

TRIAC signifie Triode pour Courant Alternatif, et est un interrupteur qui est utilisé pour contrôler la puissance. Lorsqu'il est utilisé dans des applications d'éclairage, il est communément appelé 'gradation TRIAC'.

Les circuits TRIAC sont largement utilisés et très courants dans les applications de contrôle de l'alimentation CA. Ces circuits peuvent commuter des tensions élevées et des niveaux de courant très élevés dans les deux parties d'une forme d'onde CA. Ce sont des dispositifs semi-conducteurs, similaires à une diode.
Le TRIAC est souvent utilisé comme moyen de gradation de la lumière dans les applications d'éclairage domestique et peut même servir de contrôle de puissance dans les moteurs.

La capacité du TRIAC à commuter les hautes tensions le rend idéal pour une utilisation dans diverses applications de contrôle électrique. Cela signifie qu'il peut fonctionner pour répondre aux besoins quotidiens de contrôle de l'éclairage. Les circuits TRIAC sont cependant utilisés pour plus que l'éclairage domestique. Ils sont également utilisés pour contrôler les ventilateurs et les petits moteurs et dans d'autres applications de commutation et de contrôle CA.
Si vous recherchez un contrôle polyvalent, nous sommes sûrs que vous trouverez TRIAC un protocole avantageux.

TRIAC est une gradation haute tension (~230v). En câblant un module TRIAC à votre alimentation secteur (entre 100 et 240 V CA), vous pourrez obtenir l'effet de gradation dont vous avez besoin.

Gradation RF

La gradation par radiofréquence (RF) utilise un signal de radiofréquence pour communiquer avec le contrôleur LED pour atténuer la couleur de vos lumières LED.

Bluetooth, WIFI, gradation Zigbee

Bluetooth est une norme de technologie sans fil à courte portée utilisée pour échanger des données entre des appareils fixes et mobiles sur de courtes distances à l'aide d'ondes radio UHF dans les bandes ISM, de 2.402 GHz à 2.48 GHz, et pour créer des réseaux personnels (PAN). Il est principalement utilisé comme alternative aux connexions filaires, pour échanger des fichiers entre des appareils portables à proximité et connecter des téléphones portables et des lecteurs de musique avec des écouteurs sans fil. Dans le mode le plus largement utilisé, la puissance de transmission est limitée à 2.5 milliwatts, ce qui lui donne une portée très courte allant jusqu'à 10 mètres (33 pieds).

Wi-Fi ou Wi-Fi(/ˈwaɪfaɪ/), est une famille de protocoles de réseau sans fil, basée sur la famille de normes IEEE 802.11, qui sont couramment utilisées pour la mise en réseau locale d'appareils et l'accès à Internet, permettant aux appareils numériques à proximité d'échanger des données par ondes radio. Il s'agit des réseaux informatiques les plus utilisés au monde, utilisés dans le monde entier dans les réseaux domestiques et de petites entreprises pour relier des ordinateurs de bureau et portables, des tablettes, des smartphones, des téléviseurs intelligents, des imprimantes et des haut-parleurs intelligents et à un routeur sans fil pour les connecter à Internet, et dans les points d'accès sans fil dans les lieux publics comme les cafés, les hôtels, les bibliothèques et les aéroports pour fournir l'accès public à Internet pour les appareils mobiles.

Zigbee est une spécification basée sur IEEE 802.15.4 pour une suite de protocoles de communication de haut niveau utilisés pour créer des réseaux personnels avec de petites radios numériques à faible puissance, comme pour la domotique, la collecte de données de dispositifs médicaux et d'autres -les besoins en bande passante, conçus pour les projets à petite échelle nécessitant une connexion sans fil. Par conséquent, Zigbee est un réseau ad hoc sans fil à faible consommation d'énergie, à faible débit de données et à proximité (c'est-à-dire, zone personnelle).

Conclusion finale

Toutes les bandes LED sont dimmables. Mais veuillez noter qu'il existe deux types de bande LED, une bande LED à tension constante et bande led à courant constant. La bande LED à courant constant doit être utilisée avec la bande LED dimmable à signal de sortie PWM ! Pour les bandes LED à tension constante, vous pouvez choisir une alimentation à gradation de signal de sortie PWM ou CCR en fonction des besoins du projet. Et il y a beaucoup de signaux d'entrée, tels que DMX512, DALI, 0/1-10V, TRIAC, WIFI, Bluetooth, RF et Zigbee.
Vous pouvez choisir le signal d'entrée approprié en tenant compte de l'environnement (installation, câblage), de la fonction, du coût et de la flexibilité d'une extension ultérieure.

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