Driver LED : comment le choisir ?

Jusqu’au moment où les diodes LED disponibles sur le marché étaient utilisées comme voyants ou afficheurs ordinaires, leur alimentation était très simple et ne nécessitait pas de solutions particulières, à l'exception de l'utilisation de résistances limitant le courant. Cependant, depuis l'apparition sur le marché des premiers composants de moyenne et de haute puissance destinés à éclairer une grande variété de pièces, les exigences en matière d'alimentation électrique ont considérablement changé. Pour fournir les performances et la durabilité de ces semi-conducteurs, tout en les alimentant correctement, il était nécessaire d'utiliser des drivers spécialement conçus.

• Pourquoi nous appelons ces appareils « drivers » et pas simplement « alimentations » ?
• Qu’est-ce que la fonction « Smart Timer Dimming » ?
• Comment fonctionne un système PFC actif et quels sont ses avantages ?
• Quelles sont les normes de l’alimentation d’éclairage LED ?
• Alimentation pour les LED avec 40A à la sortie ? Qu’est-ce que c’est ?
• Cold Start ? Qu’est-ce que c’est ?
• Qu’est-ce que la fonction « Flicker Free » ?
• Comment peut-on alimenter le driver ?
• Qu’est-ce que DALI ?
• Peut-on utiliser le signal de commande PWM à l’entrée ?
• Quelles interface peuvent être utilisées pour profiter de ce type de commande ?
• Les drivers LED sont-ils adaptés pour fonctionner à l’extérieur ?

Pourquoi nous appelons ces appareils « drivers » et pas simplement « alimentations » ?

Parce qu’un driver destiné à alimenter les LED n'est pas simplement une alimentation ordinaire au sens traditionnel du terme. Dès le début la conception sur laquelle cette solution est basée a pris en compte les propriétés spécifiques des LED pour assurer leur fonctionnement optimal, leur durabilité, leur efficacité énergétique et leur protection contre les dommages. Une alimentation traditionnelle ne pourrait pas fournir tout cela, et pour pouvoir remplir les mêmes fonctions, elle devrait être équipée d'une électronique de commande.

Est-ce que les drivers disponibles sur le marché sont-ils similaires les uns aux autres ?

Absolument pas. Les modèles particuliers présentent de nombreuses différences, également celles importantes et significatives, qui sont liées principalement aux applications cibles. Nous pouvons distinguer par exemple plusieurs macro-catégories d'applications, en essayant à chaque fois de décrire brièvement leurs fonctionnalités qui doivent être analysées dans des appareils individuels.

Éclairage domestique

Généralement, les drivers sont destinés pour l'éclairage intérieur d'une maison doivent répondre aux exigences suivantes :

• Petites dimensions
• Prix compétitif
• Puissance moyenne ou faible
• Haute efficacité et fiabilité
• Assemblage facile
• Contrôle de la luminosité simple et immédiat (gradation)
• Durabilité

Nous pouvons mentionner comme exemple les solutions pour cette catégorie d'applications, on peut citer les drivers série LDC d'une puissance de 35 à 80W, qui permettent le contrôle CP (à une puissance constante) des LED.

Dans le cas d'applications impliquant une intégration avec un système domotique, en dehors des solutions ci-dessus, nous pouvons également indiquer :

• Disponibilité d'interfaces avancées telles que DALI ou KNX
• Possibilité de contrôle sans fil

Par exemple lasérie LCM-BLE combine les fonctions de Bluetooth avec Mesh Networking. Les appareils peuvent être facilement programmés et utilisés à l'aide d'une application spéciale.

Éclairage routier

C'est probablement l'une des applications les plus critiques car dans ce cas les LED doivent fonctionner sans panne dans des conditions difficiles.

Pour ces raisons les drivers utilisés doivent se caractériser par les meilleures performances possibles liées au contrôle, à la fiabilité et à la durabilité.

Les drivers de lasérie XLG – présentés sur la Figure 1 – avec des petites dimensions, ou de la série ELG avec un excellent rapport prix-performances, ou de la série HLG avec une efficacité élevée, sont un très bon choix pour ce type d'application.

Pour garantir des économies d'énergie supplémentaires, les versions D2 de la série ELG (en option pour le modèle HLG) sont équipées de la fonction « Smart Timer Dimming ».

Qu’est-ce que la fonction « Smart Timer Dimming » ?

Cette fonction permet de faire varier le pourcentage de gradation sur une période de 14 heures de 00h00 à 14h00 conformément aux trois profils par défaut (éclairage domestique, éclairage routier ou éclairage tunnel). Alternativement, il est possible d’utiliser l'interface de programmation SDP-001 qui permet au driver d'être programmé avec des profils définis par l'utilisateur.

Éclairage scénique

Également dans l'industrie artistique, par exemple pendant les spectacles de théâtre ou les spectacles musicaux les sources d'éclairage LED sont exceptionnellement largement utilisées sur les scènes modernes.

Dans le cas des solutions RGB il est possible d’utiliser les drivers avec possibilité de régulation de tension (CV) MEAN WELL comme alimentations très stables pour les drivers de LED dans le standard DMX , en utilisant à cet effet leur haute évolutivité et une large gamme d'applications. D’autre part, dans le cas de solutions haute puissance monochromes (par exemple des projecteurs à faisceau focalisé), des drivers de la série HBG](/ca/fr/katalog/alimentations-pour-led_113653/p,mean-well_339/?params=2:339;2390:1550186,1550191,1780596,1550193,1589930,1612217,1780681;), peuvent être utilisés, dont la forme cylindrique est idéalement adaptée à cet effet.

Éclairage pour cultures intensives

Les dispositifs de la série HVGC (Figure 7) en raison de leurs caractéristiques, sont particulièrement adaptés aux applications dans le secteur agricole. Dans de tels cas d'application, compte tenu de la consommation d'énergie élevée la possibilité de connecter 2 phases sur une ligne triphasée (entrée 400 V AC) avec l'avantage pour l'efficacité énergétique et avec une réduction significative du courant d'entrée, est extrêmement utile. Dans ces cas, la présence d'un système actif « Active PFC » est particulièrement intéressante.

Comment fonctionne un système PFC actif et quels sont ses avantages ?

PFC soit „Power Factor Correction” ou correction active du coefficient de puissance est une fonctionnalité très utile qui élimine l'un des problèmes courants avec les états d'entrée dans les drivers moins avancés qui ne possèdent pas cette fonctionnalité. La Figure 3 montre les formes d'onde de la tension (couleur verte) et de courant (couleur rouge) relatives à l'entrée AC de ce type d'alimentation. À gauche il a été présenté la forme d'onde du courant consommé par l'appareil sans le système PFC actif. Si nous l'examinons en détail, nous pouvons voir que la forme d'onde du courant est non seulement décalée par rapport à la tension, mais également significativement déformée. Cette situation ne peut être ignorée car elle réduit le rendement de l'installation électrique (courants élevés par rapport à la puissance active effectivement transmise). De plus, un tel état n’est pas conforme à la loi et il est sanctionné par les sociétés énergétiques en appliquant des tarifs majorés aux entreprises et aux industriels. Le circuit PFC actif utilisé dans les drivers MEAN WELL, grâce à un fonctionnement continu et à la fonction d'adaptation automatique, permet de réduire de manière significative la distorsion de la forme d'onde actuelle et le décalage entre deux signaux (comme il a été présenté à droite sur la Figure 3), portant le facteur de puissance à une valeur égale à ou supérieur à 0,9, quelle que soit la charge.

Figure 3. Formes d’onde de la tension (couleur verte) et du courant (couleur rouge) sur l’entrée AC du driver sans le système de contrôle du facteur de puissance (à gauche) et avec le système Active PFC (à droite).

Quelles sont les normes de l’alimentation d’éclairage LED ?

Les normes de puissance des LED sont généralement le courant constant (CC) ou la tension constante (CV). Le meilleur moyen de savoir lequel doit être utilisée est de consulter les spécifications techniques des composants utilisés, fournies par les fabricants.

Puissance à courant constant (CC)

Les LED (simples ou connectées en série) sont alimentées par un driver qui contrôle et régule constamment l'intensité du courant circulant à travers les connecteurs des semi-conducteurs. Nous pouvons mentionner comme exemple de ce type d'appareil la famille de driver à courant constant, à faible pulsation de la série HVGC de MEAN WELL disponibles avec un courant de sortie de 350 mA à 7 A qui sont capables de maintenir une large plage de tension, en fonction du nombre de diodes LED formant un circuit contrôlé par le driver.

Alimentation à tension constante (CV)

Dans ce cas, le driver contrôle et régule précisément la tension alimentant les LED qui supportent ce mode de fonctionnement. Le courant fourni dépendra du nombre d'éléments connectés, tandis que la protection intégrée du driver ne permettra pas de dépasser les limites de puissance spécifiées par les spécifications. La série APV de MEAN WELL qui illustre un exemple de l'application de la solution « Constant Voltage » est composée de produits avec une tension de sortie de 5 V à 48 V, régulée ou constante, et avec un courant de 0,3 A à 40 A.

Alimentation pour les LED avec 40A à la sortie ? Qu’est-ce que c’est ?

Les normes de sécurité pour les installations d'éclairage pour zones dangereuses (HazLoc, Hazardous Locations) prévoient (en principe) l'utilisation de sources à basse tension. Également le risque de créer des étincelles ou des arcs électriques devrait être réduit au minimum. Par conséquent, lors de la conception de ce type d'installation, les raccordements en parallèle de dispositifs d'éclairage et de courants plus élevés sont préférés, au détriment du rendement, mais au profit du niveau de sécurité de fonctionnement et de maintenance de ces installations.

Le driverHLG-600H-12 est un exemple de dispositif adapté à ce type d'application CV à courant fort.

Pourquoi l'alimentation LED est-elle un facteur tellement important et décisif ?

Les LED, comme tous les semi-conducteurs, présentent des caractéristiques de dérive de température. En fonction du changement de température, la tension à au connecteur de composants Vf est également changée. Afin de les contrôler correctement, il faut toujours prendre en compte ce phénomène. Présentons un exemple pratique : nous supposons que nous devons alimenter un circuit composé de 50 LED connectées en série. En maintenant le courant de ce circuit série constant au niveau de 0,35 A et en stabilisant la température de connecteur à 85 ° C, nous allons obtenir une valeur Vf de 3,2 V pour chaque LED (sans tenir compte des tolérances des composants) et une tension totale à la sortie du driver de 160 V. Cependant, si nous devions allumer le circuit série LED à une température extrêmement basse, la situation à la sortie de l'alimentation serait complètement différente.

Cold Start ? Qu’est-ce que c’est ?

Dans les driversMEAN WELL, cette caractéristique permet de modifier les conditions de travail du driver lors de l’activation du système d'éclairage à froid. Dans l'exemple précédent, nous avons montré comment un bon driver réagit aux changements de température des LED, non seulement en maintenant une certaine intensité de courant, mais aussi en contrôlant simultanément que la tension totale ne dépasse pas les limites prévues pour le système. Prenons comme référence le modèle HLG-480H-C2100. Il résulte des spécifications de la Figure 5 qu'il peut produire un courant maximal de 2,1 A avec une puissance maximale de 481 W et qu'il est capable de réguler efficacement la tension (en mode de courant continu) de 114 V à 229 V.

Figure 5. Principales caractéristiques techniques du driver HLG-480H-C2100

La Figure 6 montre un graphique qui présente la plage de fonctionnement mentionnée ci-dessus de ce driver (en gris – la plage de tension de fonctionnement est représentée sur l'axe X, la plage de courant sur l'axe Y).

Figure 6. Plage de fonctionnement standard (en gris) et étendue (en blanc ) pour la fonction cold-start

En fonctionnement normal, une fois le système stabilisé thermiquement, le rapport de travail V-I se trouvera toujours dans cette zone. En cas d’activation à des températures extrêmement basses, les drivers MEAN WELL « modifient » temporairement ces plages, en augmentant la tension de fonctionnement jusqu'à 20% et en même temps en réduisant le courant généré. Ce compromis temporaire permet à une alimentation de fonctionner dans la zone blanche (présentée sur la Figure 6), permettant ainsi l’activation du système de manière standard. Une fois les LED stabilisées thermiquement, les paramètres standard prévus dans la spécification de l'appareil seront restaurés.

Qu’est-ce que la fonction « Flicker Free » ?

Par exemple lasérie LDC MEAN WELL qui est particulièrement appréciée dans les installations d'éclairage domestique, est dotée de cette fonctionnalité.

Comment peut-on alimenter le driver ?

En principe, les drivers peuvent fonctionner avec une large gamme de tensions AC qui, selon le modèle, s’élèvent de 90 V à plus de 300 V. Certaines versions peuvent également fonctionner avec une tension continue de 110 V à 430 V, selon le modèle ce qui est importante pour diverses applications.

Quelles connexions existe-t-il essentiellement à l'entrée et à la sortie du driver ?

Dans les conditions ordinaires, il y a des connexions d'entrée d’alimentation, AC ou DC, et une sortie dédiée à la LED. Dans les modèles plus avancés, outre les simples connexions I/O, nous allons trouver également des entrées de commande pour régler (atténuer) l'émission lumineuse par les LED. Dans certains cas, nous allons trouver également une entrée pour connecter un éventuel capteur de température ambiante (NTC). Les normes de connexion dans la plupart des cas sont de 0-10V et DALI.

Qu’est-ce que la norme « 0-10 V » ?

Le contrôle du signal 0-10V est connu depuis plus de vingt ans et il est l'un des protocoles de contrôle de luminosité analogique les plus simples, les plus connus et les plus éprouvés pour les drivers de LED et les alimentations pour systèmes d'éclairage. L'entrée de contrôle prend en charge la tension DC, qui peut être de 0 V (correspondant au niveau de sortie = 0%,avec un éclairage éteint) à 10 V (sortie = 100%, avec une luminosité totale). Ce système présente de nombreux avantages, dont :

• Linéarité de régulation de 0 à 100%
• Sécurité (en cas d'interruption du signal de commande, la sortie driver est réglée à 100%)
• Simplicité extrême qui ne nécessite aucune électronique de commande complexe

Qu’est-ce que DALI ?

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) est une évolution numérique de la norme 0-10V. c’est un protocole qui est indépendant du fabricant, défini dans la norme IEC62386, qui garantit l'interopérabilité des dispositifs de contrôle utilisés dans les installations d'éclairage. La commande numérique est plus universelle que la norme analogique 0-10 V et vous permet de contrôler et d'adresser individuellement jusqu'à 64 appareils, qui peuvent en outre être divisés en 16 groupes et 16 scénarios de commande séparés. De plus, sa topologie linéaire (BUS), ainsi que sa topologie en étoile permettent de réduire considérablement le niveau de complication du câblage.

Je dispose d’un système domotique KNX : y a-t-il des drivers LED qui peuvent être connectés ?

Oui, par exemple les modèles de lasérie LCM-KN MEAN WELL. KNX est la première norme qui peut être utilisée dans les systèmes d’automatisation des bâtiments intelligents (building automation), qui répondent aux exigences des normes européennes (EN50090 – EN13321-1) et mondiales (ISO/IEC 14543). Pour pouvoir gérer des puissances plus élevées que celles garanties par la série LCM, il est possible d’utiliser l’entrée KNX-DALI KDA-64, en contrôlant ainsi d’autres drivers compatibles avec ou des actionneurs/des variateurs de lasérie KAA

Les valeurs proportionnelles au rapport cyclique du signal d'entrée seront obtenues sur la sortie du driver. De plus, ce type de commande (analogique) présente de nombreux avantages qui sont liés au câblage simple et à l'utilisation de la norme 0-10V, mais en même temps de nombreuses limitations. Pour augmenter la polyvalence lors de la commande PWM, il est possible d’installer des convertisseurs numériques spéciaux.

Quelles interface peuvent être utilisées pour profiter de ce type de commande ?

Le convertisseur DALI-PWMDAP-04 MEAN WELL permet de dépasser les limites résultant de l'utilisation du contrôle PWM, en recevant le signal d'entrée conformément aux normes DALI et en générant quatre signaux PWM sur la sortie (adressables séparément) qui permettent de contrôler le même nombre de drivers avec des entrées PWM avec logique Active-High ou Active-Low. C'est une solution exceptionnellement avantageuse qui permet la connexion de drivers de LED sans commande numérique.

Les drivers LED sont-ils adaptés pour fonctionner à l’extérieur ?

Bien sûr, mais pas dans tous les cas. La meilleure façon de vérifier si le produit qui vous intéresse est adapté au travail en extérieur (ou dans des endroits partiellement couvertes) est de trouver son niveau de protection IP dans la spécification technique fournie par le fabricant. Ces codes IP sont établis par la norme internationale IEC 60529 et indiquent en détail le niveau de résistance à l'eau des équipements électriques. Mais en principe, il est toujours conseillé de limiter les cas dans lesquels les conducteurs sont exposés aux conditions météorologiques et au soleil. En cas de doute, veuillez consulter le service client MEAN WELL qui sera capable d’indiquer indiquer le produit le plus adapté à vos besoins.

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