Filtres EMI pour l’éclairage public

Les interférences électromagnétiques (EMI) sont souvent appelées « statiques » ou « interférences ». Il s’agit d’une perturbation générée de l’extérieur qui peut affecter les performances d’un circuit électrique. Vous vous souvenez des lignes qui apparaissaient sur les écrans de télévision lorsqu’un aspirateur ou un mixeur fonctionnait en même temps ? Celles-ci étaient le résultat d’interférences électromagnétiques (EMI). Les interférences électromagnétiques peuvent également affecter la radio AM en particulier, mais peuvent également avoir un impact sur la radio FM, les téléphones cellulaires et d’autres appareils de communication tels que les télécommandes, les dispositifs d’appel d’urgence, les téléviseurs et parfois même les appareils auditifs.

L’éclairage à LED ne génère pas d’interférences électromagnétiques. Les interférences électromagnétiques sont générées par les pilotes électroniques qui alimentent la LED. L’adoption de ces pilotes remplace les ballasts électromagnétiques qui fonctionnent à une fréquence beaucoup plus basse (60 Hz). Les pilotes électroniques fonctionnent à une fréquence allant de 20 à 60 kHz, soit entre 50 et 200 fois la fréquence d’un ballast magnétique, ce qui produit des niveaux d’interférences électromagnétiques beaucoup plus élevés en raison de la commutation à grande vitesse. En contrepartie, les pilotes haute fréquence sont beaucoup plus petits, plus légers, plus silencieux et plus efficaces.

Malheureusement, il existe très peu de réglementation concernant les interférences électromagnétiques dans l’industrie de l’éclairage et, par conséquent, les fabricants se contentent de respecter les spécifications de la FCC en utilisant des billes de ferrite et diverses techniques de blindage. Cette technique permet de respecter la partie 15 des spécifications de la FCC, ce qui est suffisant pour les conditions de laboratoire, mais inadéquat pour l’application dans l’éclairage public.

C’est exactement ce qui s’est passé lorsque la ville d’Amarillo, au Texas, a piloté l’installation d’un ensemble de lampadaires à LED. Un « citoyen inquiet » a signalé qu’il y avait eu d’importantes interférences radio AM après l’installation des éclairages à LED. Après une analyse exhaustive, il a été déterminé que le luminaire était à l’origine du problème. Une petite quantité de bruit RF peut se coupler à la ligne d’alimentation ou de terre, qui sert alors d’antenne rayonnante. La longueur de la ligne électrique associée au bruit permet de déterminer les fréquences qui ont un bon rayonnement. Comme il existe de nombreuses longueurs de lignes différentes, les effets peuvent être différents pour chaque maison d’un même quartier. Il est également possible que cette interférence (bruit) soit renvoyée vers le luminaire par le biais du routage des fils, amplifiée par les résonances du circuit d’alimentation ou l’absence d’un fil de terre dédié.

Alors, comment empêcher ces sources de bruit d’interférer avec nos autres appareils ? Nous les arrêtons à la source avant qu’elles ne puissent causer des problèmes. Les filtres EMI sont conçus pour filtrer les hautes fréquences gênantes à l’aide d’un filtre passe-bas ou un filtre L-C. Ces filtres sont normalement constitués de composants passifs comme des inductances (L) et des condensateurs (C). L’inducteur permet le passage de courants basse fréquence ou CC, tout en bloquant le courant haute fréquence. Le condensateur fournit un chemin à faible impédance pour détourner le bruit haute fréquence de l’entrée du filtre, et le renvoyer soit dans l’alimentation, soit dans la connexion à la terre. Dans le schéma ci-dessous, les résistances sont utilisées pour dissiper la charge « filtrée », capturant efficacement le bruit avant qu’il ne puisse se coupler avec d’autres parties du système.

En plus d’aider à respecter les réglementations sur les interférences électromagnétiques, le filtre doit également répondre à des normes de sécurité. L’élévation de température de l’inductance est mesurée pour un fonctionnement sur secteur, et l’espacement électrique minimum entre la ligne, le neutre et la terre est contrôlé. Cela réduit le risque d’incendie et de choc électrique. Les condensateurs sont également certifiés individuellement pour la sécurité, en fonction de leur position dans le circuit. Des condensateurs spéciaux « X » sont utilisés sur les bornes d’entrée pour éviter tout court-circuit et tout risque d’incendie. Les condensateurs « Y » sont connectés du circuit alternatif à la terre, et empêchent la possibilité de chocs électriques.
La série FB de filtres EMI de TE constitue la solution idéale pour ces problèmes d’éclairage public. Cette série est homologuée à 277 VCA, ce qui convient à la plupart des applications d’éclairage. TE a également obtenu la certification UL, ainsi qu’une homologation UL. La série FB permet également d’utiliser des fils en cuivre massif que l’industrie de l’éclairage préfère utiliser. Presque tous les filtres EMI sont approuvés jusqu’à 250 VAC seulement, ce qui fait du produit TE une solution immédiate pour les clients de ce secteur. Comme illustré ci-dessous, le filtre EMI doit être placé aussi près que possible du ballast ou du pilote pour empêcher les radiofréquences de se déplacer le long des conducteurs et d’agir comme une antenne de transmission.

Bien que l’utilisation d’un filtre EMI ajoute un coût à la conception globale, il permet d’éviter les plaintes potentielles des résidents ou des autres utilisateurs de l’éclairage public qui subissent des interférences électromagnétiques. La protection initiale permet d’éviter une analyse complexe et coûteuse de la source des interférences. La spécification de la FCC stipule que : « Les parties responsables de la conformité de l’équipement doivent noter que les limites spécifiées dans cette partie n’empêcheront pas les interférences nuisibles dans toutes les circonstances. » (FCC partie 15, section 15.15, paragraphe c).
Cette déclaration indique qu’un luminaire peut passer dans des conditions de laboratoire, mais pas lorsqu’il est entouré d’équipements de distribution, de sous-stations et de lignes de transmission, entre autres sources potentielles d’interférences.