Introduction

Les luminaires LED se caractérisent par une efficacité lumineuse élevée (qu’est-ce que l’efficacité lumineuse et comment l’augmenter ?), une faible consommation d’énergie et une durée de vie prolongée, ce qui explique leur adoption généralisée à l’échelle mondiale. Malgré leurs performances robustes, les facteurs environnementaux peuvent impacter leur application pratique et réduire leur durée de vie. Les environnements difficiles compromettent la fiabilité des luminaires, comme en témoignent les indices IP et IK, qui indiquent respectivement la résistance à la poussière et à l’eau, et la résistance aux chocs. De plus, les lampadaires et les projecteurs installés sur les routes et les ponts subissent des vibrations qui peuvent endommager les boîtiers et perturber l’éclairage normal. Certaines vibrations proviennent de la circulation et sont transmises aux luminaires par les routes, les ponts ou les viaducs. D’autres résultent des oscillations des poteaux et des consoles induites par le vent, qui transmettent ensuite les vibrations aux luminaires. Quelles certifications et quels tests prouvent la capacité des luminaires à résister à de tels environnements d’installation ? La réponse réside dans les test vibration, un facteur essentiel pour évaluer la fiabilité des luminaires LED, qui a gagné en popularité dans de nombreux projets d’éclairage public ces dernières années. Cet article explique ce que sont les test vibration, les normes de test applicables, les aspects clés des tests, et plus encore. Plongeons-nous dans l’exploration en profondeur de la résistance aux vibrations des luminaires LED.

Pourquoi faire un test vibration ?

Les test vibration des luminaires LED visent principalement à simuler les environnements mécaniques rencontrés dans les applications réelles. Ce processus permet d’identifier en amont les défauts potentiels de conception, de structure ou de fabrication du produit, garantissant ainsi sa sécurité, sa fiabilité et des performances constantes tout au long de son cycle de vie. Plus précisément, il simule les vibrations violentes subies pendant le transport afin d’éviter tout dommage. De plus, il prend en compte les contraintes vibratoires rencontrées lors de l’installation afin de garantir la sécurité opérationnelle à long terme.

Simulation des vibrations pendant le transport

En fait, les LED présentent une résistance aux vibrations nettement supérieure pendant le transport que les luminaires traditionnels, une propriété déterminée par leur conception structurelle. Une diode électroluminescente (LED et plus d’informations sur les puces LED) est un semi-conducteur composé d’un semi-conducteur de type n et d’un semi-conducteur de type p placés côte à côte. Lorsque le courant traverse ces dispositifs, les électrons et les trous se recombinent, générant une intensité lumineuse correspondant à l’énergie de la bande interdite du semi-conducteur. La diode électroluminescente est fixée à un support de montage avec de la colle, puis connectée au circuit imprimé par des fils. Enfin, la LED est encapsulée dans de la résine époxy pour sceller et protéger les composants électroniques. Cette conception sans filament confère à l’éclairage LED une résistance supérieure aux chocs et aux vibrations pendant le transport. Bien que ces test vibration ne soient pas l’objet principal de cet article, ZGSM dispose des équipements de test appropriés pour ces évaluations, comme illustré ci-dessous.

Simulation des vibrations après l’installation

Dans divers scénarios d’installation, les luminaires LED sont continuellement soumis à des vibrations à des fréquences spécifiques. Par exemple, les luminaires installés sur les routes et dans les tunnels subissent des vibrations au passage des véhicules, transmises au système d’éclairage par la structure de la route, du pont ou du tunnel. De même, les éclairages sportifs (solutions d’éclairage sportif ZGSM) et les projecteurs montés sur de grands mâts vibrent sous l’effet du vent, l’amplitude des vibrations dépendant des dimensions, de la forme, de la rigidité et des caractéristiques d’amortissement du mât. Les test vibration EN 60068-2-6 et ANSI C136.31 simulent ces vibrations afin de déterminer si les luminaires peuvent résister aux vibrations potentielles dans des environnements d’installation normaux. Cet essai de performance mécanique vise à simuler la durabilité (durée de vie) des luminaires (y compris les luminaires LED) dans un délai relativement court.

Quelles sont les normes pour les test vibration ?

Afin de garantir la sécurité des équipements électroniques dans les environnements vibratoires, de nombreuses normes d’essais vibratoires s’appliquent. Quelles sont donc les normes de résistance aux vibrations applicables aux lampes LED ? Comme le sait ZGSM, les normes relatives aux lampes et luminaires LED comprennent les normes IEC60598-1, IEC60068-2-6, ANSI136.31 et GB/T 33721-2017. La norme IEC60598-1 est spécifique aux luminaires pour conditions difficiles, tandis que la norme GB/T 33721-2017 est la norme nationale chinoise et son contenu est largement similaire à celui de la norme IEC60068-2-6. Par conséquent, cet article se concentrera sur ces deux normes courantes : IEC60068-2-6 et ANSI136.31.

Norme d’test vibration IEC 60068-2-6

Les test vibration sont principalement divisés en vibrations sinusoïdales et vibrations aléatoires. La CEI a introduit des normes pertinentes, notamment la CEI 60068-2-6, qui utilise les vibrations sinusoïdales pour tester les performances des lampes, et la CEI 60068-2-64, axée sur les test vibration aléatoires. La vibration sinusoïdale (CEI 60068-2-6) est une méthode d’essai fréquemment utilisée pour simuler les vibrations générées par rotation, pulsation et oscillation (telles que celles rencontrées dans les navires, les avions, les véhicules et les engins spatiaux), ainsi que pour analyser les fréquences de résonance structurelles des produits. Les produits concernés incluent les lampes LED, les lampes traditionnelles (À propos de l’utilisation de lampes LED pour remplacer les lampes traditionnelles) et divers produits électroniques. L’essai comprend des vibrations à fréquence balayée et à fréquence fixe, la sévérité de l’essai dépendant de la plage de fréquences, de l’amplitude et de la durée de l’essai. La lampe doit fonctionner normalement dans la plage de fréquences d’essai pendant une certaine durée. Le rapport d’essai 60068-2-6 décrira la fréquence d’essai et les performances de la lampe.

Norme d’test vibration ANSI C136.31

La norme ANSI C136.31 est une norme nationale américaine coordonnée et élaborée par l’ANSI (American National Standards Institute et plus d’informations sur l’ANSI). Cette norme couvre la résistance minimale aux vibrations et les méthodes d’essai pour les luminaires d’éclairage public et d’éclairage urbain. Cependant, elle ne s’applique pas aux méthodes d’essai relatives aux vibrations causées par des catastrophes naturelles ou catastrophiques. Elle spécifie la résistance minimale aux vibrations des luminaires d’éclairage public et d’éclairage urbain. En général, les luminaires installés sur les ponts ou les viaducs doivent résister à une force de 3,0 G, tandis que ceux installés ailleurs doivent résister à une force de 1,5 G. Elle fournit des instructions détaillées pour la préparation, la confirmation des paramètres, l’exécution et l’évaluation des résultats des essais. Si votre produit ne présente aucune pièce détachée ni aucun dommage susceptible d’affecter la sécurité et la fonctionnalité du luminaire lors de l’essai correspondant (par exemple, l’essai à 1,5 G), il est considéré comme ayant réussi l’test vibration à 1,5 G.

En savoir plus sur le test vibration ANSI C136.31

La norme ANSI C136.31 spécifie des méthodes d’essai détaillées de vibration pour les luminaires d’éclairage public et d’éclairage de zone (solutions d’éclairage public et d’éclairage de zone ZGSM), afin de vérifier leur intégrité structurelle et leur résistance à la fatigue en conditions réelles de fonctionnement. La norme spécifie la détermination de la fréquence de résonance du luminaire dans trois directions perpendiculaires (X, Y et Z) et l’application d’une valeur d’accélération raisonnable à une fréquence légèrement inférieure à cette fréquence (à 2 Hz près). La norme précise la durée de l’essai, la valeur d’accélération et la méthode d’évaluation des résultats, expliquées ci-dessous.

Confirmer le centre de gravité et la fréquence de résonance

La première étape du test consiste à déterminer le centre de gravité du luminaire et à installer un accéléromètre ou un autre appareil de mesure d’intensité afin de surveiller précisément son mouvement pendant l’test vibration. Ensuite, l’excitateur de vibrations est activé, appliquant une accélération de 0,2 g afin de déterminer la fréquence de résonance. Au cours de ce processus, la fréquence de vibration est progressivement augmentée à partir d’une fréquence initiale basse (par exemple, 2 Hz) afin d’observer l’amplitude du luminaire. Lorsque la fréquence se rapproche de la fréquence naturelle du luminaire, une résonance se produit, ce qui signifie que l’amplitude de vibration du luminaire est nettement supérieure à celle de la table vibrante. Une fois le centre de gravité et la fréquence de résonance du luminaire déterminés, nous pouvons passer à l’étape suivante.

Durée du test et valeur d’accélération du test

Après avoir confirmé les fréquences de résonance du luminaire selon les trois axes (X/Y/Z) à l’aide de la méthode ci-dessus, il faut déterminer la durée de l’essai. La norme ANSI C136.31 spécifie une durée d’essai de T = N/60f, où N est la fréquence d’essai (100 000 cycles) et f la fréquence d’essai. La fréquence pour ce type d’essai est généralement la fréquence de résonance moins 2. Ne testez jamais à la fréquence de résonance, car votre luminaire tomberait rapidement en panne en raison de l’accélération insupportable. La valeur de l’accélération d’essai dépend de l’application du luminaire. Pour les lampadaires et les éclairages de zone (projecteurs) sur les routes ordinaires, la norme recommande d’utiliser les niveaux d’test vibration indiqués à gauche du tableau ci-dessous. Pour les applications sur ponts/passerelles (telles que les lampadaires, les éclairages urbains et les projecteurs), la norme recommande d’utiliser les niveaux d’test vibration indiqués à droite du tableau ci-dessous. Si la structure porteuse du luminaire est constituée de plusieurs matériaux, la norme recommande d’utiliser différents niveaux d’accélération pour chaque essai.

Évaluation des résultats de l’test vibration

L’évaluation des résultats de l’test vibration vise principalement à vérifier l’intégrité de la structure principale du luminaire soumise à des vibrations prolongées. La fréquence et le déplacement doivent être surveillés en permanence pendant l’essai, et des variations importantes indiquent généralement une défaillance structurelle. Si un composant auxiliaire (pièce non porteuse) est endommagé, il peut être remplacé pour assurer la poursuite de l’essai du composant porteur, mais ce composant auxiliaire doit être soumis à un essai complémentaire ultérieur à un niveau d’accélération inférieur. La conformité du luminaire à l’test vibration correspondant doit répondre aux exigences suivantes : le luminaire dans son ensemble ne doit présenter aucune fissure de fatigue ni dommage structurel, y compris les verres et les lentilles (Lentilles et distributions lumineuses), le boîtier doit rester intact et l’espacement électrique de sécurité (En savoir plus sur les lignes de fuite et les distances d’isolement) ne doit pas être réduit. La résistance au desserrage des boulons de fixation doit être évaluée séparément, et le couple résiduel après l’essai ne doit pas être inférieur à 80 % de la valeur spécifiée par le fabricant. Les dommages causés à la source lumineuse remplaçable ne sont pas considérés comme un échec du test, mais la source lumineuse intégrée doit rester en état de fonctionnement normal après le test.

Test vibration des lampes LED ZGSM

Les luminaires ZGSM sont soumis à des tests vibration rigoureux, tels que le test vibration à 1,5 G pour H, le test vibration à 3 G pour Rifle (série ZGSM Rifle) et le Kmini2. Si le test vibration à 1,5 G répond généralement aux exigences de nombreux projets routiers, de nombreux projets exigent désormais des test vibration à 3,0 G, voire à 3,8 G, plus élevés. ZGSM considère ces exigences comme strictes. La norme ANSI C136.31 n’exige une vibration supérieure à 1,5 G que pour les lampadaires des viaducs et les projecteurs des tunnels en aluminium moulé sous pression. Par exemple, le test vibration à 3 G du Rifle de petite taille confirme les fréquences de résonance sur les trois axes (X, Y et Z) et teste rigoureusement chaque axe (X, Y et Z) pendant 100 000 cycles. L’étape 1 de la section précédente présente la courbe d’essai pendant le test vibration, qui montre la variation d’amplitude de la lampe à différentes fréquences. Si aucune résonance ne se produit, la fréquence balayée utilisée dans le test balayé est de 30 Hz.

Les produits ZGSM suivants, notamment les lampadaires, les projecteurs et les éclairages urbains, ont passé avec succès différents niveaux de tests de vibrations. En plus des tests de vibration, ces produits ZGSM ont également passé de nombreuses autres certifications et rapports, y compris des rapports de tests structurels tels que les tests IP, IK et au brouillard salin, des rapports de tests de paramètres photoélectriques tels que LM79, LM82, IEC62722 et ISTMT, et des certifications globales de lampes telles que ENEC, ENEC+ (Qu’est-ce que les lampadaires ENEC+ et ZGSM ENEC+), Darksky (En savoir plus sur Darksky ?), RoHS et UL. Cette gamme complète de certifications en fait des produits idéaux pour les appels d’offres. Si ces produits vous intéressent, cliquez sur les images correspondantes pour plus d’informations.

Résumé

Les test vibration sont essentiels pour garantir la fiabilité à long terme des luminaires dans des environnements vibrants tels que les routes, les ponts et les tunnels. Ils simulent efficacement les vibrations mécaniques continues causées par la circulation ou le vent, vérifiant ainsi la durabilité de la conception structurelle et des processus de fabrication des produits. Les normes ANSI 136.31 et CEI 60068-2-6 sont deux normes industrielles couramment utilisées. Les test vibration réalisés selon la première sont requis par de nombreux projets, car elle sert principalement de norme spécialisée pour les luminaires routiers et d’éclairage public. Ces normes exigent explicitement que les luminaires déterminent les fréquences de résonance selon les axes X, Y et Z. En fonction des scénarios d’application (routes standard, ponts/passerelles), les niveaux d’accélération correspondants (par exemple, 1,5 G ou 3,0 G) sont sélectionnés pour les essais de 100 000 cycles. La certification est validée par l’absence de dommages structurels au corps du luminaire, de desserrage des composants critiques et de modification des distances de sécurité électrique après les essais.

Les produits ZGSM (gammes de produits ZGSM) respectent scrupuleusement ces normes et ont passé avec succès les test vibration (principalement à 1,5 G et 3 G) sur divers luminaires, ce qui en fait un choix privilégié pour l’éclairage routier et l’éclairage de grands espaces. ZGSM propose également diverses autres certifications pour aider ses clients à remporter des projets. Contactez ZGSM pour plus d’informations.

Questions fréquemment posées

Présentation de l’auteur