3.2 Alimentation et systèmes de control

1. 3.2Alimentation et systèmes de control

2. Contraintes Récepteur & Application Source de lumière & Luminaire Alim. Réseau Electrique Control & Suivi La lampe n'est qu'un élémentd'un système complexe

3. A chaque type de lampe sonalimentation • L’alimentation doit être adaptée à la charge à chaque instant • Elle doit assurer le fonctionnement nominal • Elle doit assurer l'amorçage • Elle doit assurer les fonctions de gradation • Elle doit obéir aux contraintes de sécurité, aux normes… • Lampes à incandescence: • Eléments linéaires, pas de contraintes d’amorçage • Elles peuvent être directement branchées au secteur • Sources « Solides » (LEDs…): • Nécessitent une polarisation, faibles courants • Elles fonctionnent essentiellement en courant continu • Lampes à décharge avec ou sans électrodes : • Eléments non-linéaires, fortes contraintes d’amorçage, • Large gamme de puissance, sensibles à la fréquence… • Elles nécessitent un « ballast » ou une source de courant

4. Résistance ohmique linéaire Courant Rd;B Décharge électrique Id;B Point B Rd;A Id;A Point A La forme de la courbe V-I dépend fortement de La fréquence d’alimentation Claquage 0 Tension Vd;A VS Vd;B Le cas des lampes à décharge Une décharge électrique est une résistance « ohmique » non linéaire Rd;A ≠ Rd;B

5. Iarc Source de tension + impedance Z V(t) Cette zône n’est pas accessible 0 Varc C Vin VB cosφ Iarc Varc B A VC Fonctionnement en régime:Ballast ferromagnétique C B A A • Consomme de l’énergie (15%) • Impose cosφ < 1 et nécessite une capacité de compensation • Ne peut pas suivre l’évolution de la lampe • Contient du plomb • Lourd et volumineux

6. Iarc Source de Courant I(t) 0 Vlimit Varc Fonctionnement en régime:Ballast électronique • Ne nécessite ni capacité ni starter • Il peut être « gradable  » et « contrôlable » • Consomme moins de l’énergie (7-8%) • Il est léger et compact • Il « respecte » la lampe (durée de vie & maintenance du flux…) • Sinusoïdal Haute fréquence • Lampes fluorescentes • Lampes Haute pression • Créneaux Basse fréquence • Lampes Haute pression

7. HF pour lampes HP DANGER: Résonance Acoustique BF mode: peak de re-amorçage Courant d’arc HF mode: pas de peak Le caractère non-linéairede la « charge »

8. Phase 1 : Claquagede l’isolant (gaz)… Considérer une expérience virtuelle : Un gaz pur est isolant… Tube avec électrodes plans + Le circuit électrique est donc ouvert… Gaz pur (p≠0) Le courant électrique est nul Cependant quelques charges électrique peuvent exister dans le volume… Source de tension continue (V ≠ 0) Ampèremètre (I = 0)

9. … au conducteur (plasma) Ajouter quelques charges électriques Si quelques charges électriques existent dans le volume Bombardement Photons UV Ces charges peuvent bouger librement sous l’influence du champs électrique + Etincelle (Plasma) Si la pression est assez faible ou la tension assez forte I Une décharge électrique apparaît (étincelle) V ≠ 0 I ≠ 0

10. La courbe de Paschenet quelques ordres de grandeur

11. Aide au démarrage:L’électrode auxiliaire Ballast Inductif • Ballast ferromagnétique • Lampes HID (Hg) • Lampes MHL (silice) Electrodes principales Electrode Auxiliaire

12. Lampe Fluorescente Aide au démarrage:Le bilame Ballast ferromagnétique uniquement

13. Maintenance du Flux (lampe MHL) % Flux initial Ballast Eln Ballast EM + Starter Eln Ballast EM + Starter class. Eln Class. Temps de fonctionnement (x1000h) Mise en régime Amorçage à chaud Temps (min) Aide au démarrage:Starter Electronique • Ballast ferromagnétique • Lampes Sodium • Lampes MHL (céramiques)

14. Contraintes Récepteur & Application Source de lumière & Luminaire Alim. Réseau Electrique Control & Suivi La lampe n'est qu'un élémentd'un système complexe

15. Liaison (PL ou RF) Protocole de Communication Ballast Eln Contrôleur Station centrale Control Surveillance Ballast Eln Intelligent Liaison (bus) Signal Analogique Liaison (bus ou PL) Ballast(s) EM Variateur La chaîne de control

16. Et d’autres….. Le protocole DALI DALI: Digital Addressable Lighting Interface • Protocole ouvert (non-propriétaire) spécifique pour l’éclairage. • Assure une compatibilité entre les fabricants des ballasts et des contrôleurs • Assure une grande flexibilité pour le concepteur, le gestionnaire et l’utilisateur final • Facile à connecter (2 fils uniquement) DALI est standardisé pour l’éclairage intérieur: IEC60929 et ANSI C82.11 DALI devient un standard universel

17. Le protocole DMX(monde du spectacle) • Le DMX (digital multiplexing) est un protocole de multiplexage de données. Il est essentiellement utilisé pour le contrôle de l'éclairage dynamique d'évènements en complément de la sonorisation (concerts, plateaux télé, spectacle son & lumière). • Le protocole DMX 512 a été conçu pour adresser les gradateurs des projecteurs de lumière dans le spectacle mais aussi dans les avions. • Standard adopté et reconnu par bon nombre de constructeurs, le DMX 512 est d'une conception simple : chaque ligne DMX 512 peut adresser 512 gradateurs et ces 512 valeurs sont envoyées en continu sous la forme de 512 octets: il permet de contrôler 512 canaux en affectant à chacun une valeur comprise entre 0 et 255. La transmission se fait de façon sérialisée, et chaque appareil reçoit l'ensemble des 512 valeurs (ce que l'on appelle une "trame" dmx) et renvoie cette trame à l'appareil suivant. La norme prévoit la mise en série d'au maximum 32 appareils sur une même ligne dmx, et l'utilisation d'au maximum 16 canaux par appareil.

18. Management level: Central unit Data comm /GSM Automatisation level: Switch Cabinet Controller SCC1 ... Switch Cabinet Controller SCCn RS 232 Switch Cabinet Transceiver SCT Field level: NL bus Device 1 Device n ... Le système par courant porteur • Contrôleur uniquement • Communication avec station: Courant porteur • Communication avec ballast: DALI • Gradation continue (si le ballast le permet) • Récupération des données de fonctionnement Dimensions: 35 x 45 x 105 mm

19. Système par RF • Contrôleur uniquement • Communication avec station: Radio-Frequences (portée 200m) • Communication avec ballast: DALI ou I2C • Gradation continue (si le ballast le permet) • Récupération des données de fonctionnement • Interactif (sondes) • Services supplémentaires possibles

20. Système Semi-autonomes • Ballast Eln (HF) • Puissances: 70 - 400 W • Lampes MHL et SHP • Contrôleur optionnel (contacts secs) • Gradation max 50% (paliers 75% et 50%) • Starter intégré • Autonome • Pas de communication(sauf LEDs de visu) 4 cycles (+1 user defined)

21. Systèmes de détection Le systèmes de détection peuvent économiser jusqu’à 60% de la consommation

22. Systèmes à ultrasons Emission: signal faible puissance, haute fréquence (25-40 kHz) Réception: le signal réfléchi Il détecte le mouvement le biais par un changement de fréquence (effet Doppler) • bon pour détecter les petits mouvements • peut détecter les mouvements derrière les obstacles

23. Systèmes Infrarouge Passifs Il détecte les mouvements d'une source de chaleur en segmentant le volume en régions L’objet doit être dans la ligne de visée Bonne pour la détection des grands mouvements tels que la marche…