Normalisation LED. outil indispensable pour la caractérisation des LEDs

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1 Normalisation outil indispensable pour la caractérisation des s G. VANDERMEERSCH, ir Eclairage : En pleine expansion La technologie (light emitting diode) innovante en pleine évolution a gagné g sa place en signalisation et éclairage d accentuation Prend place en éclairage général malgré sa faible puissance Présente de nombreuses qualités efficiente instantanée modulable économe en énergie lumière froide (pas d IR) écologique (pas de Hg) durée de vie élevée maintenance réduite 2 1

2 Eclairage : Toutefois Pour certains produits du marché : Qualité inégale flux insuffisant, couleur médiocre, données de performance inexactes et exagérées manque de données et labels incomplets Mise en œuvre décevante photométries non maîtrisées mauvaise gestion thermique durée de vie surestimée De nouveaux acteurs sur le marché avec faible expertise en éclairagisme 3 Eclairage Qualité & Constance des performances : Source de préoccupations pour la promotion de la et sa mise en œuvre 1. Qualité & constance 2. La normalisation en réponse 3. Normalisation des applications 4. Normalisation des produits 4 2

3 : Qualité des performances? Mills, E "Assessing the Performance of 5mm White Light Sources for Developing Country Applications." Lumina Project Research Note #1 : Etude de 26 lots de 10 chips, déclarés de mêmes caractéristiques nominales mais d origines différentes. Résultats sous 20mA : Mean 2.9lm; 3.20V; 0.064W; 45 lm/w Min 0.2lm; 2.92V; 0.059W; 2 lm/w Max 4.3lm; 4.02V; 0.081W; 67lm/W Nécessité de données certifiées : Qualité des performances? Dans un même lot de production on retrouve des s présentant des différences de flux, de couleur et de caractéristiques tension/courant! Les fabricants doivent trier les s en Flux, en Chromaticité, en Tension/courant TRI Ce tri contribue au coût mais est indispensable pour garantir une constance de qualité 6 3

4 : Binning en flux, couleur et tension Dans un même lot de production on retrouve des s présentant des différences de flux, de couleur et de caractéristiques tension/courant! Binning TRI Flux Tension Couleur Doc Philips : Binning en flux Les fabricants appliquent leurs propres critères pour le tri en flux, ce qui rend la comparaison difficile. Decade 1 7 2,00 2, ,50 9 2,50 2, ,80 3,15 Idée à l étude : classer les bins en flux 11 3,15 3,55 par pas de progression de 12% , , ,00 4, ,50 5, ,00 5,60 6bins 16 5,60 6,30 décade ,30 7,10 7 à ,10 8, ,00 9, ,00 10,0 Decade 2 en Tension 1 10,0 11,2 par pas 2 11,2 12,5 3 12,5 14,0 de 250mV 4 14,0 16,0 5 16,0 18,0 6 18,0 20,0 7 20,0 22,4 4

5 : Binning en couleur : Binning en couleur From presentation by J. Jiao, 2009 TM&S, San Diego, Oct. 20,

6 : Binning en couleur Standardised binning model From presentation by Y. Ohno, Cie Lecture, : Constance des performances Flux f(température) : Données fabricants : Flux à 25 C après 30ms White: -15% Data Philips En pratique, la fonctionne dans les plages de température supérieures à

7 : Constance des performances Luminous output (%). 90 Luminous output (%). 90 Durée de vie f(tempérarure) C C 50 Lumiled Luxeon at 350 ma Burning Burning hours hours NaHP-TC NaLP-TC NaHP-TC HgHP NaLP-TC HgIHP HgHP HgLP HgIHP HgLP 55 C 55 C85 C 85 C 100 C La Temperature = Paramètre principal à contrôler pour la blanche. Le fabricant devra déclarer la température T p max pour laquelle il garantit les performances. 13 : Nouveaux intervenants Remplacement de TL par des tubes lumineux équipés de s 5mm Power > 1 W/chip 2 types : Retro-fit ou de conversion ne peuvent altérer la sécurité électrique ni la tenue mécanique ou thermique 14 7

8 : Label trompeur Attention au mélange des données techniques : 15 : Nécessité d une information standardisée Chaque fabriquant produit des résultats suivant ses specifications Des règles sont nécessaires Il faut pour chaque activité technique ou commerciale un nombre d'accords qui fixent les règles de jeu entre les interlocuteurs, avec une terminologie convenue. Des règles pour les professionnels de l éclairage Des règles pour des consommateurs en demande de confiance Des règles pour les pouvoirs publics Des règles pour assurer la libre circulation des produits 16 8

9 Eclairage Des règles sont nécessaires : biais : les normes 1. Qualité & constance 2. La normalisation en réponse 3. Normalisation des applications 4. Normalisation des produits 17 Les normes en général Recommandations règles de bonnes pratiques (règles de l art) établies sur base des connaissances actuelles liées aux possibilités de la technique, exprimant un consensus d experts pouvant être utilisées comme clauses communes dans un grand nombre d'applications. Contraignantes par l'accord des intéressés. Obligatoires si introduites dans les règlements. Publiées par une instance qui garantit un texte fiable et admis. En Eclairage : la CIE, la CEI, le CEN - Cenelec, les associations nationales 18 9

10 Structure de la Normalisation en éclairage Produits Théories & Applications Monde CEI ISO CIE (ISO) TC34 Europe (Normes EN) CENELEC TC34 CEN TC169 CEN TC169 Belgique CEB - BEC IBE-BIV IBE-BIV (Normes NBN) Comité Electrotechnique (NBN) (NBN) Belge Défi : accompagner le développement technologique 19 Normalisation en éclairage Que normaliser en éclairage? Les termes photométriques et la terminologie en éclairage Les lois physiques et physiologiques qui déterminent la vision Les grandeurs fondamentales et leurs mesures Les produits : lampes, équipements auxiliaires, luminaires - Normes de sécurité, d interchangeabilité et de performances Les applications: Performances en fonction des tâches visuelles Performances en fonction de la consommation d'énergie Les méthodes de calcul, les procédures de vérification 20 10

11 Eclairage 1. Qualité & constance 2. La normalisation en réponse 3. Normalisation des applications 4. Normalisation des produits 21 Normes en Technique d Eclairage Les sources d éclairage à devront répondre aux normes de photométrie : CIE 127 Measurement of s (2nd ed) CIE 121 Photométrie et gonio-photométrie des luminaires EN Mesure et présentation des données photométriques des lampes et luminaires Nouvelle norme spécifique en préparation en CEN TC169 Les éclairages à devront répondre aux normes d éclairagisme : EN /2 Eclairage des lieux de travail EN 1838 Eclairage de sécurité EN Eclairage des installations sportives EN Eclairage public Ces normes devront prendre en compte les spécificités des s faisceau dirigée luminance élevée - éblouissement 22 11

12 Normalisation en CIE : Photométrie CIE 127 Measurement of s (2nd ed) CIE : Colorimetry CIE : Method of Measuring and Specifying Colour Rendering of Light Sources CIE S / IEC 62471: Photobiological Safety of Lamps and Lamp Systems CIE : Color rendering of white s light sources CIE 191:2010: Recommended System for Mesopic Photometry based on Visual Performance HPS 23 Normalisation en CIE : Photométrie CIE 191:2010: Recommended System for Mesopic Photometry based on Visual Performance CIE 191/2010: Valable en vision périphérique (prise en compte des bâtonnets) Non reconnu en CEN pour l éclairage public 24 12

13 Normalisation en CIE : Autres études CIE recommendations under development on s Division 2 Physical Measurement of Light and Radiation TC2-66 Terminology of s and assemblies TC2-64 High speed testing methods for s TC2-63 Optical measurement of high-power s TC2-58 Measurement of radiance and luminance TC2-50 Measurement of the optical properties of assemblies TC2-71 Photometry and colorimetry of modules and Luminaires TC2-68 Measurement of Os Future: produce CIE standards on test methods of products ( lamps, luminaires, modules, etc.) 25 Eclairage 1. Qualité & constance 2. La normalisation en réponse 3. Normalisation des applications 4. Normalisation des produits 26 13

14 Normalisation des produits Vise la sécurité d utilisation - sécurité électrique - sécurité mécanique - sécurité thermique - protection contre les effets photo-biologiques - limitation des rayonnements électromagnétiques (EMC) Vise l interchangeabilité (CEI & Zhaga) - électrique et photométrique - mécanique et thermique Obstacles à l interchangeabilité: - brevets et concurrence Vise à garantir des performances minimales - performances photométriques et colorimétriques - durée de vie 27 Normalisation des produits : Terminologie chip Auxiliaire Lampe Module Luminaire - à intégrer -alimentation seule ou avec des fonctions de contrôle (tension, courant, gradation) - à intégrer ou indépendant -système complet - culot normalisé - substitution INC - également des versions non autoballastées - avec ou sans auxiliaire externe - à intégrer ou indépendant (engine) - normalement avec son radiateur système complet - non démontable - avec module remplaçable ou non - avec lampe Terminologie : - IEC TS :Terms and definitions for s and modules - IEC : ILCOS Code 28 14

15 Lampes : Définition système complet prêt pour branchement direct sur le réseau AC ou DC BT remplaçable mais non réparable culot normalisé usage grand public 29 Modules : Définition système destiné à être intégré dans un luminaire nécessite d être associé à des auxiliaires et une alimentation avec ou sans connecteur éventuellement réparable Un ensemble prêt à l emploi s appelle aussi «light engine» 30 15

16 Normalisation des produits chip Auxiliaire Lampe Module Luminaire Normes de sécurité : IEC IEC IEC IEC (?) IEC IEC & Parts 2 Normes IEC Har IEC Photobiological safety environnement: IEC EMC Normes de performances : IEC IEC (?) IEC (?) IEC PAS IEC PAS Normes IEC aussi transposées en EN (sauf PAS)- PAS transposées en norme pour fin IEC/PAS 62717: Modules (Standard still under study : may be modified) Mandatory marking Location of marking (x:required, -: not required) Parameters to be declared Product Packaging Product datasheets, leaflets or website a) Rated luminous flux (lm) - x x b) Photometric code ( * under consideration) - x x c) Rated life (h) and the associated rated lumen maintenance (x) - x x d) Failure fraction (F y ), corresponding to the rated life - x x e) Lumen maintenance code - - x f) Rated chromaticity co-ordinate values - initial and maintained - - x g) Correlated colour temperature (K) Les performances doivent - être - déclaréesx h) Rated Colour Rendering Index - en valeurs initiales - - x i) t p max of module ( C) x - x j) t p -point - en valeurs maintenues x à 6000h x k) Ageing time (h), if different to 0 h ou à 25% durée de vie si - < 6000h - x l) Ambient temperature range - - x m) Efficacy (lm/w) La valeur maintenue n est - pas une - indication x de la durée de vie réelle n) Dimensions, including dimensional tolerances - - x o) Availability of a heat sink - - x Luminous intensity, beam and peak intensity, if applicable - - x 32 16

17 IEC/PAS 62717: Modules (Standard still under study : may be modified) Mandatory marking Location of marking (x:required, -: not required) Parameters to be declared Product Packaging Product datasheets, leaflets or website a) Rated luminous flux (lm) - x x b) Photometric code ( * under consideration) - x x c) Rated life (h) and the associated rated lumen maintenance (x) - x x d) Failure fraction (F y ), corresponding to the rated life - x x e) Lumen maintenance code - - x f) Rated chromaticity co-ordinate values - initial and maintained - - x g) Correlated colour temperature (K) Toutes les performances - doivent - être x h) Rated Colour Rendering Index exprimées pour la valeur - t p max - déclarée. x i) t p max of module ( C) Le point de mesure doit xêtre indiqué. - x j) t p -point x Les essais de maintenance à cette x k) Ageing time (h), if different to 0 h température. - - x l) Ambient temperature range - - x m) Efficacy (lm/w) Les fabricants de luminaires - veilleront - qu à x n) Dimensions, including dimensional tolerances température ambiante, les - modules - incorporées x o) Availability of a heat sink ne dépasseront pas cette - température - x Luminous intensity, beam and peak intensity, if applicable - - x 33 IEC/PAS 62717: Modules (Standard still under study : may be modified) Critères de performances Flux lumineux (lm) Exigences par rapport aux valeurs déclarées (pour chaque module) > 90% F nom Puissance (W) < 110% P nom Efficacité (lm/w) Distribution Intensités lumineuses (cd) Ouverture angulaire et intensité de pointe Températures de couleur (K) > 90% η nom suivant déclaration du constructeur (tolérances à l étude) dans la classe de tolérance déclarée (4 classes) Indice de rendu des couleurs : Ra > (Ra nom -3) > (Ra nom -5) à 6000h Facteur de maintenance à 6000h* pour Tp (Température max de bonne performance) Durée de vie (Ra nom dans la classe de dépréciation déclarée (3 classes) test à 2000h pour produits assimilés L70 test u.c. * 25% durée de vie déclarée 6000h max 34 17

18 IEC/PAS : Modules : codes de performances CRI Code Lumen maintenance (%) Code 6000h Tolerance on rated chromaticity co-ordinate values Size of MacAdam ellipse, Colour Variation Category centred on rated colour target initial maintained 3-step step step 7 7 >7-step ellipse Code photométrique : 830/ 359 (exemple) CRI CCT / x,y (spread) Maint K initial maintained 92% / Autres normes Produits en préparation Tubular retrofit lamps IEC Pas : binning (flux couleur tension) lifetime prediction : PREDICTION DE LA DUREE DE VIE 36 18

19 Normalisation des produits labels de sécurité, non de performances (en Europe) Attribué par organisme neutre Produit conforme aux normes de sécurité Contrôle interne de fabrication ISO 9002 supervisé par certificateur tiers Marque volontaire Destiné à l utilisateur Déclaration du fabricant Produit conforme aux exigences essentielles de sécurité Aucune vérification par certificateur tiers CE obligatoire sur tous les produits Destiné aux instances officielles 37 Conclusions Produits en pleine évolution Les normes doivent accompagner l évolution technologique La normalisation des s et Oleds : Le grand défi actuel! Les normes : outils indispensables pour - promouvoir un langage commun - garantir la sécurité et la santé des personnes - assurer la fiabilité et la sincérité des données techniques - permettre de comparer les produits sur des bases identiques - promouvoir les meilleures performances en technologies à s - faire obstacle aux produits non-conformes Crédit documentation : Laborelec (JM Deswert) AFE (B: Duval) Nist (Y.Ohno) Philips 38 19

20 Normes Produits : Performances en CEI IEC TC34 Lamp and Related Equipment SC34A Lamps and glow starters (MT PRESCO) SC34C Lamp control gear (MT COMEX SC34D Luminaires (MT LUMEX) IEC 62384, Ed.1,2006: Lamp controlgear - Part 2-13: Particular requirements for d.c. or a.c. supplied electronic controlgear for modules IEC 62612, Ed. 1,2009: Self-ballasted -lamps for general lighting services by voltage > 50 V Performance requirements - en révision aussi en preparation IEC ; Non self-ballasted -lamps IEC PAS 62717, 2011: modules for general lighting Performance requirements IEC PAS , 2011 : Luminaires Performance requirements and tests PAS :Public available specification norme expérimentale non transposable en EN 39 Normes Produits : Sécurité électrique en CEI IEC TC34 Lamp and Related Equipment SC34A Lamps and glow starters (MT PRESCO) SC34C Lamp control gear (MT COMEX SC34D Luminaires (MT LUMEX) IEC , Ed.1,2006: Lamp controlgear - Part 2-13: Particular requirements for d.c. or a.c. supplied electronic controlgear for modules IEC , Ed,1,2009: Digital addressable lighting interface Part 207: Particular requirements for control gear modules IEC 62560, Ed. 1,2011: Self-ballasted -lamps for general lighting services by voltage > 50 V - Safety specifications en preparation IEC ; Non self-ballasted -lamps IEC 62031, Ed.1,2008 : modules for general lighting Safety requirements IEC , Ed.7,2008 : Luminaires - Part 1: General requirements and tests Normes transposées en EN 40 20

21 Normes Produits : Sécurité en CEI IEC TC34 Lamp and Related Equipment SC34A Lamps and glow starters (MT PRESCO) SC34C Lamp control gear (MT COMEX SC34D Luminaires (MT LUMEX) IEC :2005, Electromagnetic compatibility (EMC) Part 3-2: Limits Limits for harmonic current emissions IEC 61547, Equipment for general lighting purposes EMC immunity requirements CISPR 15:2005, Limits and methods of measurement of radio disturbance characteristics of electrical lighting and similar equipment IEC Photobiological safety; Guide Normes transposées en EN 41 21