Pourquoi le facteur de puissance de l’éclairage domestique n’est-il que de 0,5, alors que celui de l’éclairage technique doit être ≥ 0,9 ?

Vous avez peut-être remarqué un phénomène étrange:

• Lors de l'achat de lampes LED pour la maison dans un magasin d'éclairage, la fiche technique indique souvent un facteur de puissance (PF) d'environ 0,5.
• Mais lorsqu'il s'agit de projets de construction, les documents d'appel d'offres et les critères d'acceptation exigent que les systèmes d'éclairage aient un PF ≥ 0,9.

S'agit-il d'une réduction des coûts ? Ou s'agit-il d'une distinction entre la bonne et la mauvaise qualité ?

Ni l'un ni l'autre—c'est le résultat d'un équilibre de facteurs techniques, réglementaires et économiques.

1. Tout d’abord, clarifions : qu’est-ce que le facteur de puissance ?

Laissons tomber la formule et utilisons un verre à bière comme analogie.:

• Bière = Puissance active (électricité qui effectue réellement un travail utile)
• Mousse = Puissance réactive (électricité qui ne fait pas directement de travail, mais qui est nécessaire au fonctionnement du circuit)
• La capacité de l'ensemble du verre = Puissance apparente (la capacité totale que le réseau doit vous fournir).

Facteur de puissance (PF) = bière / volume total de la tasse.

Un PF élevé signifie moins de mousse ; un PF faible signifie plus de mousse, et la grille travaille dur pendant longtemps avant que vous obteniez une demi-tasse de « vraie électricité ».

Dans les appareils électroniques comme les lampes LED, le principal responsable d'un faible PF n'est pas la « différence de phase » traditionnelle, mais la distorsion harmonique. Cela se produit lorsque la forme d'onde du courant est « affinée » par le circuit redresseur, ce qui fait que le courant ne diminue qu'à la tension de pointe, un peu comme une personne qui ne boit de l'eau que lorsque la paille est maintenue à la surface. Le résultat est une boisson mousseuse, naturellement à faible PF.

2. Réglementation : L'éclairage résidentiel et industriel suivent des « voies » différentes.

La norme internationale IEC 61000-3-2 (GB 17625.1) régule les équipements d'éclairage en fonction de différents niveaux de puissance:

• >25 W (éclairage principalement commercial/industriel) : des limites harmoniques strictes s'appliquent, nécessitant essentiellement l'utilisation de circuits de correction active du facteur de puissance (APFC), avec un PF de ≥0,9.
• 5–25 W (la plupart des ampoules domestiques) : la norme offre une option de conformité assouplie, permettant la conformité sans PFC, avec un PF de ≈0.5–0.6.
• ≤5W : Presque exempté, quelles que soient les harmoniques.

Le système standard chinois est conforme au système international, mais il existe également des normes de conception technique (telles que la « GB50034 Architectural Lighting Design Standard ») qui exigent le système PF ≥ 0.9, ce qui oblige les éclairages techniques à choisir des produits à PF élevé.

En termes simples:

• Rénovation de la maison : vérifiez les lumières individuelles ; tant qu'elles sont conformes, il n'y a pas d'exigence PF stricte et rapide.
• Ingénierie : Vérifiez l'ensemble du système ; le PF doit être &ge ; 0,9 ; sinon, le système échouera à l'acceptation.

3. Technologie : Le PF est inhérent à la conception du circuit et ne peut pas être ajusté arbitrairement.

Trois topologies courantes de pilotes LED:

1. Pas de PFC (PF ≈ 0.5–0,6) : L'option la moins chère, utilisant un redresseur et de gros condensateurs électrolytiques, est la norme pour l'éclairage domestique.
2. PFC passif (PF ≈ 0.7–0.8) : Ajoute plusieurs diodes et petits condensateurs pour améliorer la forme d'onde, mais coûte légèrement plus cher.
3. PFC actif (PF &ge ; 0,9) : ajoute une puce de contrôle PFC, une inductance et un MOSFET. La forme d’onde du courant est presque synchronisée avec la tension. Cette option est la plus chère et est standard pour l'éclairage industriel.

4. Considérations économiques : les rénovations domiciliaires se concentrent sur le « prix unitaire », tandis que les projets de construction se concentrent sur le « coût total de possession ».

• Le marché de la rénovation domiciliaire est extrêmement sensible aux prix. La réglementation autorise des PF faibles, les fabricants utilisent donc naturellement la solution la moins chère. Les factures d'électricité résidentielles sont mesurées en fonction de la puissance active, donc un faible PF a peu d'impact sur la facture.
• Marché de l'ingénierie:

1. 1. Exigences réglementaires : Un facteur de puissance (PF) de &ge ; 0,9 est le seuil d'entrée pour les projets.
   2. Coûts d’exploitation : Un facteur de puissance élevé réduit les pertes de ligne, évite les amendes et réduit la capacité de distribution.
   3. Sécurité : Un faible facteur de puissance rend le système de distribution plus sensible à la surchauffe et à la surcharge.

Pour la même charge de 100 W, le courant de boucle est presque divisé par deux lorsque le PF est de 0,9 par rapport à 0,5. C’est la raison fondamentale pour laquelle les projets d’ingénierie insistent sur un PF élevé.

Donc:

• Un PF supérieur à 0,5 pour l’éclairage résidentiel est la solution la plus rentable ;
• Un PF ≥ 0,9 pour l'éclairage technique est le résultat de considérations à la fois réglementaires et économiques.

5. Recommandations pour différents utilisateurs

• Utilisateurs à domicile : lors de l'achat de lampes, ne vous souciez pas du PF (facteur de pulsation lumineuse) tant qu'il’s'est conformé à la réglementation. Concentrez-vous sur le rendu des couleurs, l’efficacité lumineuse et la sécurité.
• Ingénierie/Conception : Un PF de &ge ; 0,9 doit être inclus dans les documents d'appel d'offres et les spécifications, et testé ponctuellement lors de l'acceptation pour empêcher l'introduction de lampes à faible PF dans les systèmes du projet.

6. Résumé en une phrase

PF>0,5 et PF≥0,9 ne sont pas une question de qualité, mais plutôt de choix optimal dans le cadre de deux marchés différents, de deux ensembles de réglementations différents et de deux logiques économiques différentes.