PstLM, nouvelle règlementation de mesure pour l’indice de scintillement

La nouvelle règlementation de la Commission européenne sur l’écoconception des sources lumineuses introduit de nouvelles exigences pour les indicateurs de scintillement lumineux (flicker), y compris le PstLM. Il s’agit de la perceptibilité à court terme pour la modulation de la lumière. Ce paramètre détermine la résistance du système d’alimentation électrique de la source lumineuse aux perturbations du réseau. Ces nouvelles prescriptions entreront en vigueur en septembre 2021 et s’appliqueront aux fabricants et tout autre professionnel commercialisant des produits d’éclairage sur le marché européen.

Les sources lumineuses à semi-conducteur (SSL) peuvent modifier les paramètres lumineux très rapidement. En effet, leur temps de réponse aux changements de conditions d’alimentation est immédiat. Toute variation du courant d’alimentation se traduit alors directement sur le flux lumineux émis par cette source.

L’ensemble des fabricants et commerçants du secteur de l’éclairage seront contraints d’adapter leurs gammes de produits aux nouvelles exigences. Cela signifie non seulement des coûts et du temps à engager pour les professionnels concernés, mais signifie aussi probablement un manque de connaissances et d’informations précises concernant les nouveaux paramètres de scintillement requis. Pour beaucoup, il est difficile de comprendre comment les mesurer correctement et des doutes subviennent quant à l’instrument de mesure à utiliser.

L’article ci-dessous décrit ce qu’est l’indicateur PstLM, comment il doit être mesuré et quels sont les systèmes de mesure disponibles pour ce paramètre.

Light Flicker et PstLM

Le développement rapide de la technologie d’éclairage LED et OLED a mis en lumière la question du scintillement des sources lumineuses. En effet, le temps de réponse très court de ce type de sources à semi-conducteur, de l’ordre de plusieurs dizaines de nanosecondes pose question. Dans le cas des sources à incandescence, le temps de réaction du filament au changement d’alimentation électrique est limité par la forte inertie thermique de ce filament. Par conséquent, le scintillement est plus susceptible d’être présent dans des installations d’éclairage modernes que dans des systèmes conventionnels.

Par l’expression « scintillement lumineux », nous définissons les variations périodiques du niveau d’intensité lumineuse (ou flux lumineux), résultant de perturbations. Les scintillements correspondent aux variations périodiques qui découlent de la conception de l’instrument. Ils constituent une caractéristique et non pas un défaut.

Le paramètre PstLM et la méthode de tests ont été introduits par la norme CEI 61 547. Désormais, une nouvelle édition 2020 de la norme est disponible pour les équipements d’éclairage général – Exigences en matière d’immunité au bruit (CEM).

Le PstLM caractérise la résistance d’une source lumineuse. Sur ces équipements, le scintillement est causé par les fluctuations de tension. Ce paramètre fait partie de la réglementation sur la compatibilité électromagnétique (CEM). Le rapport technique décrit le scintillement de la lumière et les signaux perturbateurs des fluctuations de la tension alternative. Selon la règlementation, seul le produit testé avec une PstLM ≤ 1,0 peut être mis sur le marché européen !

Notons que les mesures PstLM dont il est question dans cet article concernent des mesures effectives de l’intensité de la source lumineuse testée. Il ne faut pas les confondre avec les mesures de scintillement selon la norme européenne (polonaise) EN6100-4-15. L’ancienne norme traitait des mesures à court terme (Pst – 10 minutes) et à long terme (Plt – 2 heures) des fluctuations de tension dans le réseau électrique (120 ou 230V, 50 ou 60Hz) ; fluctuations causées par les récepteurs de brouillage passifs à puissance variable au cours du temps. La norme européenne définissait la mesure de la tension du réseau. Contrairement à la  réglementation actuelle qui exige des mesures optiques, c’est-à-dire la mesure directe du scintillement de l’intensité de la source lumineuse.

Comment mesurer le PstLM ?

Les fabricants d’éclairage doivent mesurer les paramètres de scintillement des modules et lampes LED dans des conditions de laboratoire. Ils sont ensuite amenés à déclarer ces paramètres avant de pouvoir, dans un second temps, introduire le produit sur le marché. Ces essais doivent être effectués dans une pièce obscure où aucune autre source lumineuse ne vient perturber la mesure.

L’appareil de base est le « flicker meter ». Il s’agit d’un dispositif photométrique qui utilise une photodiode très sensible combinée à une électronique à lecture rapide capable d’enregistrer des fréquences très élevées. Il est nécessaire d’utiliser des appareils avec une plage dynamique suffisamment élevée, dont la plage minimale de mesure est 10 fois supérieure à la fréquence de la source. A titre d’exemple, le photomètre GL 3.0 + Flicker peut être utilisé pour réaliser ces mesures. Ce dispositif bénéficie d’une fréquence d’échantillonnage de 125 Khz et une plage dynamique de 100 μlx à 10 000 Klx. Il détermine le niveau d’éclairement avec une résolution de quatre chiffres significatifs

Le dispositif de mesure de la lumière doit être dirigé vers la source lumineuse et monté sur un banc optique ou un trépied. En effet, les vibrations des mains peuvent provoquer des basses fréquences supplémentaires dans le signal. La jonction semi-conductrice PN de la LED a un coefficient de température négatif, de sorte que le courant traversant la LED augmentera à mesure qu’elle se réchauffe. Ainsi, il faut attendre 15 à 30 minutes pour que les conditions de température du module soient stables. Une autre méthode pour mesurer le scintillement consiste à installer un compteur dans la sphère d’intégration. La sphère d’intégration avec les instruments de mesure et les logiciels appropriés permettent de créer une station de mesure.

En plus du scintillement, il faut créer les bonnes conditions de puissance. Dans le cas du PstLM, il s’agit de mesurer la résistance aux perturbations du réseau. Il faut donc créer une simulation appropriée de ces perturbations dans des conditions de laboratoire.

C’est pourquoi, il est nécessaire d’utiliser une alimentation électrique programmable capable de générer des longueurs d’onde avec une résolution et une vitesse appropriée.

Le schéma ci-dessous montre un diagramme de la perturbation du réseau générée, définie dans la norme CEI 61 547. Elle consiste à superposer une onde carrée représentant les variations de tension du secteur sur une longueur d’onde alternative stable.

Le tableau ci-dessous définit la fréquence de commutation du composant rectangulaire et la profondeur de sa modulation pour des conditions de réseau 230V et 50Hz.

Pour chaque tension et fréquence alternative, il existe cinq modes de perturbation prédéfinis. Ils caractérisent le nombre de changements de tension par minute et le pourcentage de modulation de la tension.

Il est nécessaire de simuler des perturbations de tension qui sont définies pour 120 et 230V et des fréquences de 50 et 60Hz. Pour générer les signaux requis, l’alimentation électrique doit être capable de basculer entre les deux tensions alternatives dans une phase spécifique avec une précision supérieure à 0,5 ms. Les tensions doivent être modulées avec une résolution de 10mV.

Le générateur de perturbations GL 750VA_M7622 est l’appareil qui correspond à ces exigences. Il stocke en interne tous les modes de perturbation et les exécute avec les paramètres appropriés. Il peut également être contrôlé par le logiciel GL AUTOMATION. Cette configuration vous permet de créer un processus de test de produit entièrement automatique pour le PstLM.

Le test des indicateurs de scintillement requis par la nouvelle règlementation n’est pas un processus simple, car il nécessite des connaissances et du matériel de mesure approprié. Il vaut la peine de prendre conseils auprès d’un professionnel de la mesure pour s’assurer de son exactitude. Le nouveau règlement européen entrera en vigueur en septembre 2021 et s’appliquera aux fabricants et tout autre professionnel commercialisant des produits d’éclairage sur le marché européen.