Une analyse approfondie du segment de l'éclairage LED révèle sa pénétration croissante au-delà des applications intérieures comme les maisons et les bâtiments, s'étendant aux scénarios d'éclairage extérieurs et spécialisés. Parmi celles-ci, l’éclairage public à LED se distingue comme une application typique affichant une forte dynamique de croissance.
Avantages inhérents à l’éclairage public à LED
Les lampadaires traditionnels utilisent généralement des lampes au sodium haute pression (HPS) ou à vapeur de mercure (MH), qui sont des technologies matures. Cependant, par rapport à ceux-ci, l’éclairage LED présente de nombreux avantages inhérents :
Respectueux de l'environnement
Contrairement aux lampes HPS et aux lampes à vapeur de mercure, qui contiennent des substances toxiques comme le mercure nécessitant une élimination spécialisée, les luminaires LED sont plus sûrs et plus respectueux de l'environnement et ne présentent aucun risque.
Haute contrôlabilité
Les lampadaires à LED fonctionnent via une conversion de puissance AC/DC et DC/DC pour fournir la tension et le courant requis. Bien que cela augmente la complexité du circuit, il offre une contrôlabilité supérieure, permettant une commutation marche/arrêt rapide, une gradation et des ajustements précis de la température de couleur, facteurs clés pour la mise en œuvre de systèmes d'éclairage intelligents automatisés. Les lampadaires LED sont donc indispensables dans les projets de villes intelligentes.
Faible consommation d'énergie
Des études montrent que l'éclairage public représente généralement environ 30 % du budget énergétique municipal d'une ville. La faible consommation énergétique de l’éclairage LED peut réduire considérablement cette dépense substantielle. On estime que l’adoption mondiale des lampadaires LED pourrait réduire les émissions de CO₂ de plusieurs millions de tonnes.
Excellente directivité
Les sources d’éclairage routier traditionnelles manquent de directivité, ce qui entraîne souvent un éclairage insuffisant dans les zones clés et une pollution lumineuse indésirable dans les zones non ciblées. Les lumières LED, avec leur directionnalité supérieure, surmontent ce problème en éclairant des espaces définis sans affecter les zones environnantes.
Haute efficacité lumineuse
Par rapport aux lampes HPS ou à vapeur de mercure, les LED offrent une efficacité lumineuse plus élevée, ce qui signifie plus de lumens par unité de puissance. De plus, les LED émettent des rayonnements infrarouges (IR) et ultraviolets (UV) nettement inférieurs, ce qui entraîne moins de chaleur perdue et une réduction des contraintes thermiques sur le luminaire.
Durée de vie prolongée
Les LED sont réputées pour leurs températures de jonction de fonctionnement élevées et leur longue durée de vie. Dans l'éclairage public, les réseaux de LED peuvent durer jusqu'à 50 000 heures ou plus, soit 2 à 4 fois plus longtemps que les lampes HPS ou MH. Cela réduit le besoin de remplacements fréquents, ce qui entraîne des économies significatives en termes de coûts de matériel et de maintenance.
Deux tendances majeures en matière d’éclairage public à LED
Compte tenu de ces avantages significatifs, l’adoption à grande échelle de l’éclairage LED dans l’éclairage public urbain est devenue une tendance évidente. Cependant, cette mise à niveau technologique représente plus qu'un simple « remplacement » des équipements d'éclairage traditionnels : il s'agit d'une transformation systémique avec deux tendances notables :
Tendance 1 : Éclairage intelligent
Comme mentionné précédemment, la forte contrôlabilité des LED permet la création de systèmes d'éclairage public intelligents et automatisés. Ces systèmes peuvent ajuster automatiquement l'éclairage en fonction des données environnementales (par exemple, lumière ambiante, activité humaine) sans intervention manuelle, offrant ainsi des avantages significatifs. De plus, les lampadaires, en tant que partie intégrante des réseaux d’infrastructures urbaines, pourraient évoluer vers des nœuds périphériques IoT intelligents, intégrant des fonctions telles que la surveillance de la météo et de la qualité de l’air pour jouer un rôle plus important dans les villes intelligentes.
Cependant, cette tendance pose également de nouveaux défis pour la conception des lampadaires à LED, nécessitant l'intégration des fonctions d'éclairage, d'alimentation électrique, de détection, de contrôle et de communication dans un espace physique contraint. La normalisation devient essentielle pour relever ces défis, ce qui constitue la deuxième tendance clé.
Tendance 2 : normalisation
La standardisation facilite l'intégration transparente de divers composants techniques avec les lampadaires à LED, améliorant ainsi considérablement l'évolutivité du système. Cette interaction entre fonctionnalité intelligente et standardisation entraîne l’évolution continue de la technologie et des applications d’éclairage public à LED.
Évolution des architectures de lampadaires LED
Architecture de photocontrôle à 3 broches non variable ANSI C136.10
La norme ANSI C136.10 prend uniquement en charge les architectures de contrôle non dimmables avec photocontrôles à 3 broches. À mesure que la technologie LED est devenue répandue, une efficacité accrue et des fonctionnalités à intensité variable ont été de plus en plus demandées, nécessitant de nouvelles normes et architectures, telles que ANSI C136.41.
Architecture de photocontrôle à intensité variable ANSI C136.41
Cette architecture s'appuie sur la connexion à 3 broches en ajoutant des bornes de sortie de signal. Il permet l'intégration de sources de réseau électrique avec les systèmes de photocontrôle ANSI C136.41 et connecte les interrupteurs d'alimentation aux pilotes de LED, prenant en charge le contrôle et le réglage des LED. Cette norme est rétrocompatible avec les systèmes traditionnels et prend en charge la communication sans fil, offrant ainsi une solution rentable pour les lampadaires intelligents.
Cependant, ANSI C136.41 présente des limites, telles que l'absence de prise en charge des entrées de capteur. Pour résoudre ce problème, l'alliance mondiale de l'industrie de l'éclairage Zhaga a introduit la norme Zhaga Book 18, intégrant le protocole DALI-2 D4i pour la conception du bus de communication, résolvant les problèmes de câblage et simplifiant l'intégration du système.
Zhaga Book 18 Architecture à double nœud
Contrairement à ANSI C136.41, la norme Zhaga découple l'unité d'alimentation (PSU) du module de photocontrôle, lui permettant de faire partie du pilote de LED ou d'un composant séparé. Cette architecture permet un système à deux nœuds, où un nœud se connecte vers le haut pour le photocontrôle et la communication, et l'autre vers le bas pour les capteurs, formant ainsi un système d'éclairage public intelligent complet.
Architecture hybride à double nœud Zhaga/ANSI
Récemment, une architecture hybride combinant les atouts de l'ANSI C136.41 et du Zhaga-D4i a vu le jour. Il utilise une interface ANSI à 7 broches pour les nœuds ascendants et des connexions Zhaga Book 18 pour les nœuds de capteurs descendants, simplifiant ainsi le câblage et tirant parti des deux normes.
Conclusion
À mesure que les architectures de lampadaires LED évoluent, les développeurs sont confrontés à un plus large éventail d'options techniques. La standardisation garantit une intégration fluide des composants conformes à la norme ANSI ou Zhaga, permettant des mises à niveau transparentes et facilitant le parcours vers des systèmes d'éclairage public à LED plus intelligents.
Heure de publication : 20 décembre 2024