Rendre les villes plus intelligentes : solutions hybrides pour les systèmes d’éclairage public à LED

Il y a une dizaine d’années, la plupart des éclairages publics étaient incandescents et des photocellules étaient utilisées pour les éteindre pendant la journée. La norme ANSI C136.10 relative aux équipements d’éclairage public a fourni une plateforme commune dédiée à l’interchangeabilité des photocontrôles et des prises en fonction de la tension alternative en ligne avec des connexions à 3 pôles. En Amérique du Nord, le marché de l’éclairage public a établi la norme ANSI C136.10 comme interface standard. Elle est depuis lors devenue la norme de facto dans une grande partie du monde.

Suite à la hausse des coûts énergétiques et à l’essor de la technologie LED, la norme ANSI C136.41 a été établie pour définir les dispositifs et les prises permettant d’augmenter l’efficacité des éclairages publics. Créée pour être rétrocompatible avec les systèmes d’éclairage existants, cette norme maintient la connexion de tension en ligne à 3 pôles et ajoute des contacts pour la sortie de signal. Cette interface permet un contrôle de gradation numérique ou analogique à l’aide d’une photodiode ou d’un capteur de mouvement.

L’architecture est conçue pour que l’alimentation du réseau soit acheminée vers le photocontrôle ANSI C136.41, de manière à ce que cette alimentation soit basculée vers le pilote LED. Un bloc d’alimentation interne (PSU) convertit cette alimentation du réseau en une tension logique en vue d’alimenter les contrôles. Souvent, en Amérique du Nord, le signal de gradation est analogique (0-10V). Celui-ci est perçu comme peu coûteux et fiable. La mise en réseau des éclairages publics est réalisée grâce à une variété de protocoles sans fil.

La norme ANSI C136.41 n’indique pas précisément comment inclure les entrées de capteur dans les luminaires. La grande variété de choix de configuration de câblage compromet l’optimisation des composants. En outre, la sortie de contrôle analogique 0-10V limite le luminaire à une seule entrée. Cependant, un effort considérable est mené pour inclure le protocole D4i, basé sur DALI-2 dans les futures mises à jour de la norme afin de remédier à ce problème.

En 2010, Zhaga, un consortium mondial du secteur de l’éclairage, a été formé pour normaliser les interfaces des composants LED dans les luminaires. Récemment, sa mission s’est élargie pour inclure l’interopérabilité des composants. En partenariat avec DALI Alliance, il a développé le protocole D4i et le programme de certification pour les luminaires compatibles avec l’IdO. La norme Zhaga Book 18 a été conçue spécifiquement pour l’éclairage LED et diffère de la norme ANSI C136.41 dans la mesure où le bloc d’alimentation est intégré dans le luminaire au lieu du photocontrôle, soit dans le cadre du pilote LED, soit séparément. Le câblage des nœuds de contrôle du luminaire est ainsi simplifié et permet une architecture à nœud double.

L’architecture à nœud double intègre un nœud orienté vers le haut, pour abriter une photocellule ou un nœud de communication, et un second nœud pour le mouvement ou d’autres types de capteurs nécessitant un angle de vision vers le bas. Le bus de communication est conçu spécifiquement pour le protocole D4i. Les nœuds de capteurs eux-mêmes sont plus petits et plus faciles à sceller afin de prévenir la pénétration de poussière et de précipitations. Avec une nouvelle génération de pilotes interchangeables, Zhaga étend les capacités des luminaires extérieurs afin qu’ils puissent servir de plateforme pour les capteurs ainsi que pour les dispositifs de communication. À l’avenir, des capteurs devraient être appliqués au comptage des véhicules ou des piétons, aux rapports sur la circulation, à la détection de la pollution et à d’autres fins.

L’architecture hybride à nœud double tire parti de la prédominance de la norme ANSI C136.41, tout en exploitant la simplicité et l’architecture ouverte de Zhaga-D4i. Dans cette configuration, le nœud orienté vers le haut est un nœud de photocontrôle ou de communication connecté par une interface ANSI C136.41 à 7 pôles qui ne bascule pas l’alimentation du réseau vers le pilote LED. Le nœud orienté vers le bas est un dispositif d’entrée de capteur tel qu’un capteur de mouvement. Les nœuds et l’ensemble du luminaire sont certifiés Zhaga-D4i.

Le nœud ANSI C136.41 peut être alimenté à partir d’un bloc d’alimentation auxiliaire, interne ou externe vers le pilote ou le bus DALI. La conception des luminaires qui en résulte a simplifié le câblage et l’architecture et crée une infrastructure visant à établir des villes intelligentes avec les capteurs Zhaga Book 18 et le protocole de communication numérique.

Les composants Endurance N conformes à la norme NEMA/ANSI C136 offrent une interface robuste qui prend en charge les systèmes de gradation analogique 0-10 VDC ou de contrôle D4i. Qu’il s’agisse de concevoir un luminaire à nœud unique ANSI C136 ou un système hybride à nœud double, TE dispose d’une solution de produit. Les prises gradables pour les connexions à 5/7 pôles peuvent être fixes ou rotatives afin d’aligner parfaitement la photocellule. Par ailleurs, une prise rotative qui ne nécessite pas d’outils a également été développée.

Une base Endurance N standard comprend l’interface C136 avec des contacts supplémentaires pour contrôler le pilote LED et/ou un bloc d’alimentation auxiliaire. La base améliorée comprend un bloc d’alimentation intégré. La conception pré-certifiée rentable comprend une disposition qui a fait l’objet d’une analyse thermique et de tests de vibration. Les couvercles des dispositifs de contrôle sont disponibles en gris fumée transparent ou clair et dans une variété de tailles.

Conçus pour être des solutions alimentant l’écosystème des villes intelligente, les produits Endurance S et S2 sont des solutions compatibles avec des capteurs et dédiés aux éclairages publics de demain. Les connecteurs Zhaga Book 18 de TE Connectivity alimentent les luminaires contrôlés par DALI et conformes à la norme Zhaga-D4i.

Indispensables à l’avenir des villes intelligentes, ces composants sont conçus pour s’adapter aux nouvelles technologies de capteurs à mesure qu’elles évoluent. Les prises, les bases et les dômes certifiés IP66 fournissent une interface électrique étanche capable de résister aux environnements difficiles et à une exposition permanente aux UV. La gamme de produits Endurance S2 permet la connexion en série des deux nœuds sans nécessiter de composants de connecteur supplémentaires. Ainsi, des économies de pièces et de temps peuvent être réalisées, en réduisant également le coût global du luminaire.

• Jonathan Catchpole, architecte système principal
• Scott Hamilton, Sr. Gestionnaire, Gestion des produits
• Alexander Hunt III, Chef de produit