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Éclairage connecté : quels sont les nouveaux protocoles ?

Éclairage connecté, Ethernet, PoE, VLC, Li-Fi… Que sont ces nouveaux protocoles de communication pour et par la lumière ? Les bases techniques, en bref.
14 mars 2016




Quels sont les nouveaux protocoles de communication en éclairage connecté ? Tout d’abord, une précision : l’éclairage est connecté depuis longtemps. Les méthodes et les fonctionnalités évoluent, au fil des avancées technologiques et des mises en œuvre. C’est un peu comme dire que l’éclairage est désormais intelligent, ce qui sous-entend qu’il était idiot avant…

Sommaire de l’article

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Gestion de l’éclairage connecté, un peu d’histoire

La gestion à distance des installations d’éclairage est utilisée depuis de nombreuses années, dans le bâtiment comme en extérieur. Ses fonctions principales sont l’allumage, l’extinction, la gradation de lumière. Elle intègre aussi le rapatriement d’informations sur les consommations et les défauts par exemple. Le pilotage est réalisé de manière automatique selon :

  • la date,
  • l’horaire,
  • la présence d’une personne,
  • la luminosité ambiante,
  • la programmation réalisée par l’utilisateur.
Eclairage connecté à la lumière du jour et aux stores
Eclairage connecté à la lumière du jour et aux stores – Solution intégrée Light Balancing de Somfy et Philips © Somfy

A chaque fois, le système inclut :

  • un émetteur : le contrôleur ou la télécommande,
  • un récepteur : le luminaire ou un groupe de luminaires,
  • des capteurs,
  • un logiciel ou une application pour la programmation.

Les systèmes utilisent tous un mode et un protocole de communication associé.

 

 

 

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Communication par courants porteurs en ligne : CPL, bus et RF

Une communication par courants porteurs en ligne – CPL – utilise le réseau électrique d’une habitation, d’un immeuble, de l’éclairage public d’un quartier, avec un protocole dédié.

Communication par bus

Elle met en œuvre un réseau de câblage dédié à la transmission de données. Protocoles utilisés en éclairage : DALI, DMX, KNX, LonWorks. Ce sont des protocoles propriétaires fermés, créés par les fabricants.

Armoire de commande de l'éclairage avec un système de communication Light Servers 64-DALI - Auditorium du siège d'Erco à Lüdenscheid, Allemagne © Erco GmbH
Armoire de commande de l’éclairage avec un système de communication Light Servers 64-DALI – Auditorium du siège d’Erco à Lüdenscheid, Allemagne © Erco GmbH

Communication par radio fréquence : RF

Elle est transportée par les ondes radio. Quelques protocoles connus : ZigBee, Z-wave, EnOcean, mais aussi les protocoles développés par les spécialistes de la domotique.

Les communications sont unidirectionnelles ou bidirectionnelles, c’est-à-dire que l’émetteur envoie un message au récepteur qui peut ou non lui répondre.

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Éclairage connecté d’aujourd’hui : Bluetooth, Ethernet et PoE

Ce qui change, ce sont les modes et les outils de commande de l’éclairage avec des nouveaux protocoles. L’éclairage se pilote de plus en plus facilement.

Bluetooth

Premier nouveau protocole, la liaison Bluetooth. Elle utilise les ondes radio proches de 2,4 GHz. Elle permet l’échange bidirectionnel de données à très courte distance entre ordinateurs, téléphones mobiles, appareils divers du quotidien.

Une application et un smartphone permettent de commander manuellement ou d’utiliser un mode préprogrammé.

Ethernet et PoE

Deuxième nouveau protocole, le réseau Ethernet. Il est dédié aux données, notamment aux données IP – Internet Protocol. C’est le câble que vous connectez sur les ports RJ45 de votre ordinateur et de votre box quand vous n’avez plus de WiFi.
La communication par Ethernet utilise également un réseau de câblage dédié, sur paires torsadées ou fibre optique. Les protocoles DALI ou DMX sont aujourd’hui associés au protocole Ethernet TCP/IP.

Le Power over Ethernet – PoE – ou alimentation électrique par câble Ethernet, est le principe inverse du courant porteur en ligne : faire transiter une puissance électrique via les câbles d’un réseau Ethernet. Ainsi, on peut alimenter en énergie des appareils qui disposent d’un accès réseau mais pas d’une prise électrique et sont peu consommateurs d’énergie. La technologie LED permet ce type de technique.

Le câble combine donc alimentation électrique et transfert de données :

  • Il évite d’abord l’installation d’un double réseau, IP et électrique, et diminue ainsi les coûts.
  • Ensuite, il facilite l’installation des différents appareils : chaque luminaire LED devient un dispositif plug-and-play avec un simple connecteur RJ45 et sa propre adresse IP.
  • Enfin, il simplifie aussi l’administration de l’ensemble :
    • Chaque noyau LED comprend points d’éclairage, capteurs intégrés, points d’accès sans fil.
    • Combiné au WiFi et à un logiciel de commande, l’ensemble est piloté facilement mais traite aussi les informations sur son propre fonctionnement.

De quoi s’ouvrir aux nouvelles capacités de l’IoT – Internet of Things – Internet des objets en français…

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Éclairage connecté et communicant de demain : VLC et LiFi

Troisième nouveau protocole, désormais, on parle de transmission de données par l’éclairage. L’éclairage devient communicant.

La communication par la lumière visible – VLC pour Visible light communication – utilise la lumière visible entre 450 et 760 nm. VLC est une technologie optique de communication sans fil.

LiFi – Light Fidelity – la principale illustration

Le LiFi permet de transmettre, au travers de la lumière émise par une source LED, un contenu multimédia à une tablette ou un smartphone.

Eclairage connecté dans un musée
Eclairage connecté dans un musée – Boerhaave Museum, Pays-Bas – LiFi et application Indoor Positioning © Philips

Une installation LiFi associe :

  • un ou plusieurs appareils d’éclairage à LED câblés en réseau Ethernet et équipés d’émetteur/récepteur,
  • un routeur qui alimente le système en courant et en données,
  • un décodeur connecté au smartphone qui sert d’émetteur/récepteur,
  • une application dédiée à l’installation et à l’utilisation.

Comme toute nouvelle technologie, le LiFi offre des avantages certains et aussi quelques limites. Ses applications sont encore confidentielles mais promettent des installations aux applications diverses.

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Lieu

  • Le Meurice
  • Paris, France

Équipe du projet

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Aujourd’hui chef de projet, Sophie Caclin a occupé différentes fonctions au sein de la filière éclairage professionnel. Elle a accompagné les organisations dans leurs projets liés à la lumière au travers de son agence Orpin de Lune. Auteure du Lexique de l’éclairage professionnel, aux éditions Light ZOOM Lumière en 2016, elle est aussi co-auteure de La conception lumière – Appréhender le contexte, les enjeux et les acteurs aux Éditions Le Moniteur, en 2017. Sophie Caclin cultive la spécialité lumière, par expérience et par goût.

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