Application
Drivers répondant aux défis que pose
la compatibilité avec les gradateurs
pour l’éclairage à LED
par : Frazier Pruett, Ingénieur Applications, ON Semiconductor
Les ampoules LED de remplacement sont désormais
solidement implantées sur le marché mondial de
l’éclairage, et des options d’éclairage à semiconducteurs
sont disponibles pour tous les luminaires et tous les formats
d’éclairage ménager. La performance des ampoules LED a
toujours été excellente depuis leur introduction, et ces ampoules
ont résolu quasiment tous les problèmes liés aux ampoules
CFL (Compact Fluorescent, ou fluorescentes compactes)
courantes, depuis le retard d’allumage, jusqu’à la sensibilité à la
température.
À l’exception de certains modèles spéciaux, les ampoules
CFL ne sont pas compatibles avec les gradateurs. Pendant
ce temps, la majorité des ampoules LED sont dans une
certaine mesure revendiquées
par les fabricants comme
étant compatibles avec les
gradateurs. Aux États-Unis,
la CEC (California Energy
Commission, ou Commission de
l’énergie de Californie) s’efforce
de faire de la compatibilité des
gradateurs une caractéristique
standard des ampoules LED
pour le marché californien. La
compatibilité des gradateurs
est le plus grand défi auquel
est confronté le concepteur
de drivers de LED. Les
exigences opérationnelles avec
ou sans gradateur connecté
sont difficiles à satisfaire avec
une même conception. Une
bonne compatibilité avec les
gradateurs ne se limite pas à un
facteur de puissance élevé, ni à
un faible THD. La conception
optimale exige des profils
multiples en fonction de l’état
opérationnel, et suffisamment
d’intelligence pour reconnaître
les différents états opérationnels. Les fabricants de
semiconducteurs lancent de nouveaux drivers de LED pour
répondre aux défis de la compatibilité avec les gradateurs.
TYPES DE GRADATEURS À CONTRÔLE DE PHASE
Le filtre d’entrée d’un driver de LED joue un rôle important dans
sa compatibilité avec les gradateurs. Il existe deux grands types
de gradateurs à contrôle de phase : ceux à modulation de front
montant, et ceux à modulation de front descendant. Avec un
gradateur à modulation de front montant, le courant de ligne
est retardé à partir du passage à zéro. Dans ce cas, la mise en
route du gradateur module le front montant du courant pour
contrôler l’ampoule. Le courant du gradateur à modulation de
front descendant se coupe partiellement au cours du cycle de la
ligne. Les deux techniques sont également efficaces pour faire
varier l’intensité lumineuse de l’ampoule, mais la mise en oeuvre
de chacune est très différente.
Les gradateurs à modulation de front montant sont beaucoup
plus courants, car leur conception est plus ancienne et ils sont
moins coûteux, grâce à l’utilisation d’un TRIAC ou d’un thyristor
comme commutateur principal. Les TRIAC et thyristors
ne peuvent être coupés que lorsque le courant à travers le
dispositif tombe en dessous du courant de maintien. Ceci se
produit naturellement lors du passage à zéro après mise la sous
tension du dispositif. Les gradateurs à modulation de front
descendant utilisent des MOSFET pour contrôler le courant.
Les MOSFET peuvent être allumés ou éteints quel que soit le
courant passant dans l’appareil, ce qui leur permet de s’éteindre
partiellement au cours du cycle de ligne. Les MOSFET et leur
circuit de commande sont plus coûteux et plus complexes que
les gradateurs TRIAC/SCR. Non seulement les gradateurs
TRIAC / SCR existent depuis plus longtemps que les gradateurs
MOSFET, mais ils sont moins chers et dominent toujours le
marché des gradateurs. Si ceci est une bonne nouvelle pour
le consommateur, les gradateurs TRIAC posent de nombreux
problèmes complexes aux concepteurs de drivers.
Les ampoules à incandescence présentent certaines nonlinéarités
qui les rendent bien adaptées aux gradateurs
TRIAC. En particulier, un coefficient de température positif
et un rendement lumineux qui diminue assez fortement avec
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