# Projet E-CLINT : Performances réelles et optimisation des installations d'éclairage intelligent

Pierre Boulenguez, Nicolas Picard, Christophe Martinsons

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Pierre Boulenguez, Nicolas Picard, Christophe Martinsons. Projet E-CLINT : Performances réelles et optimisation des installations d'éclairage intelligent. Rapport Technique CSTB 26063008 EN-DSC/ECE 19.16 R2019, CSTB - Centre scientifique et technique du bâtiment, France. 2019. hal-04751403

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CSTB
le futur en construction

E-CLINT
Livrable LOT 1

Performances réelles et
optimisation des
installations d'éclairage
intelligent

Pierre BOULENGUEZ, Nicolas PICARD

Christophe MARTINSONS
Chef de la Division Éclairage et Champs Électromagnétiques

Demandeur de l'étude
Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie
(ADEME)

N/Réf. EN-DSC/ECE 19.16.R
2019
CSTB
le futur en construction

E-CLINT
Livrable LOT 1

Performances réelles et
optimisation des
installations d'éclairage
intelligent

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Auteur(s)

Pierre BOULENGUEZ, Nicolas PICARD
Résumé
# Table des matières

<table><tr><td>Table des matières</td><td>4</td></tr><tr><td>Table des figures</td><td>6</td></tr><tr><td>Introduction</td><td>9</td></tr><tr><td>1 Défis Métrologiques</td><td>10</td></tr><tr><td>2 Résidentiel</td><td>12</td></tr><tr><td>2.1 Sélection de produits résidentiels</td><td>12</td></tr><tr><td>2.2 Mesure des produits residentiels</td><td>13</td></tr><tr><td>2.2.1 Avanquest Smart Light</td><td>15</td></tr><tr><td>2.2.2 Awox AromaLIGHT</td><td>17</td></tr><tr><td>2.2.3 Awox SmartLED</td><td>21</td></tr><tr><td>2.2.4 Awox SmartLight Mesh Color</td><td>25</td></tr><tr><td>2.2.5 Awox SmartLight Color</td><td>25</td></tr><tr><td>2.2.6 Awox StriimLIGHT Color</td><td>29</td></tr><tr><td>2.2.7 BeeWi Smart LED Color Bulb</td><td>29</td></tr><tr><td>2.2.8 belkin WeMo Smart LED Bulb</td><td>31</td></tr><tr><td>2.2.9 Bell & Wyson</td><td>31</td></tr><tr><td>2.2.10 elgato avea</td><td>31</td></tr><tr><td>2.2.11 Flux</td><td>38</td></tr><tr><td>2.2.12 Holi SLEEPCOMPANION</td><td>40</td></tr><tr><td>2.2.13 iLUX LE</td><td>43</td></tr><tr><td>2.2.14 MINGER Sensor Bulb</td><td>45</td></tr><tr><td>2.2.15 Philips hue Go</td><td>47</td></tr><tr><td>2.2.16 Philips hue Iris</td><td>50</td></tr><tr><td>2.2.17 Philips hue Motion Sensor</td><td>50</td></tr><tr><td>2.2.18 Philips hue White ambiance</td><td>50</td></tr><tr><td>2.2.19 Philips hue White and color ambiance Starter Kit</td><td>50</td></tr><tr><td>2.2.20 Philips LivingColors Bloom</td><td>55</td></tr></table>
<table><tbody><tr><td>2.2.21</td><td>Awox & Schneider Electric Wiser Odace</td><td>55</td></tr><tr><td>2.2.22</td><td>Awox Mesh White</td><td>55</td></tr><tr><td>2.2.23</td><td>Awox & Schneider Electric Wiser Odace</td><td>60</td></tr><tr><td>2.2.24</td><td>Sengled Pulse Solo</td><td>60</td></tr><tr><td>2.2.25</td><td>Sengled Snap</td><td>62</td></tr><tr><td>2.2.26</td><td>Megadream</td><td>62</td></tr><tr><td><b>3</b></td><td><b>Tertiaire</b></td><td><b>65</b></td></tr><tr><td>3.1</td><td>Quelques protocoles</td><td>65</td></tr><tr><td>3.1.1</td><td>0-10 V</td><td>65</td></tr><tr><td>3.1.2</td><td>DMX512</td><td>65</td></tr><tr><td>3.1.3</td><td>KNX</td><td>65</td></tr><tr><td>3.1.4</td><td>LonWorks</td><td>65</td></tr><tr><td>3.1.5</td><td>Digital Addressable Lighting Interface (DALI)</td><td>66</td></tr><tr><td></td><td><b>Conclusion</b></td><td><b>67</b></td></tr><tr><td></td><td><b>Bibliographie</b></td><td><b>77</b></td></tr></tbody></table>
Table des figures

<table><tr><td>2.1</td><td>Apperçu du protocole de mesure pour les produits résidentiels.</td><td>13</td></tr><tr><td>2.2</td><td>Descriptif (fabricant) : Avanquest Smart Light.</td><td>15</td></tr><tr><td>2.3</td><td>Mesures (CSTB) : Avanquest Smart Light.</td><td>16</td></tr><tr><td>2.4</td><td>Mesures (CSTB) : Avanquest Smart Light (veille).</td><td>17</td></tr><tr><td>2.5</td><td>Descriptif (fabricant) : Awox AromaLIGHT.</td><td>17</td></tr><tr><td>2.6</td><td>Mesures (CSTB) : Awox AromaLIGHT (2800K).</td><td>18</td></tr><tr><td>2.7</td><td>Mesures (CSTB) : Awox AromaLIGHT (3700K).</td><td>19</td></tr><tr><td>2.8</td><td>Mesures (CSTB) : Awox AromaLIGHT (5000K).</td><td>20</td></tr><tr><td>2.9</td><td>Mesures (CSTB) : Awox AromaLIGHT (veille).</td><td>21</td></tr><tr><td>2.10</td><td>Descriptif (fabricant) : Awox SmartLED.</td><td>21</td></tr><tr><td>2.11</td><td>Mesures (CSTB) : Awox SmartLED (2700K).</td><td>22</td></tr><tr><td>2.12</td><td>Mesures (CSTB) : Awox SmartLED (4000K).</td><td>23</td></tr><tr><td>2.13</td><td>Mesures (CSTB) : Awox SmartLED (6000K).</td><td>24</td></tr><tr><td>2.14</td><td>Mesures (CSTB) : Awox SmartLED (veille).</td><td>25</td></tr><tr><td>2.15</td><td>Descriptif (fabricant) : Awox SmartLight Mesh Color.</td><td>25</td></tr><tr><td>2.16</td><td>Descriptif (fabricant) : Awox SmartLight Color.</td><td>26</td></tr><tr><td>2.17</td><td>Mesures (CSTB) : Awox SmartLight Color (3000K).</td><td>26</td></tr><tr><td>2.18</td><td>Mesures (CSTB) : Awox SmartLight Color (4500K).</td><td>27</td></tr><tr><td>2.19</td><td>Mesures (CSTB) : Awox SmartLight Color (5500K).</td><td>28</td></tr><tr><td>2.20</td><td>Mesures (CSTB) : Awox SmartLight Color (veille).</td><td>29</td></tr><tr><td>2.21</td><td>Descriptif (fabricant) : Awox StriimLIGHT Color.</td><td>29</td></tr><tr><td>2.22</td><td>Descriptif (fabricant) : BeeWi Smart LED Color Bulb</td><td>30</td></tr><tr><td>2.23</td><td>Mesures (CSTB) : BeeWi Smart LED Color Bulb</td><td>30</td></tr><tr><td>2.24</td><td>Mesures (CSTB) : BeeWi Smart LED Color Bulb (veille).</td><td>31</td></tr><tr><td>2.25</td><td>Descriptif (fabricant) : belkin WeMo Smart LED Bulb.</td><td>31</td></tr><tr><td>2.26</td><td>Descriptif (fabricant) : Bell &amp; Wyson</td><td>32</td></tr><tr><td>2.27</td><td>Descriptif (fabricant) : elgato avea.</td><td>32</td></tr><tr><td>2.28</td><td>Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 1.0%).</td><td>33</td></tr><tr><td>2.29</td><td>Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 25.0%).</td><td>34</td></tr><tr><td>2.30</td><td>Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 50.0%).</td><td>35</td></tr></table>
<table><tr><td>2.31 Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 75.0%)</td><td>36</td></tr><tr><td>2.32 Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 100.0%)</td><td>37</td></tr><tr><td>2.33 Mesures (CSTB) : elgato avea (veille).</td><td>38</td></tr><tr><td>2.34 Descriptif (fabricant) : Flux</td><td>38</td></tr><tr><td>2.35 Mesures (CSTB) : Flux</td><td>39</td></tr><tr><td>2.36 Mesures (CSTB) : Flux (veille).</td><td>40</td></tr><tr><td>2.37 Descriptif (fabricant) : Holi SLEEPCOMPANION.</td><td>40</td></tr><tr><td>2.38 Mesures (CSTB) : Holi SLEEPCOMPANIONam.</td><td>41</td></tr><tr><td>2.39 Mesures (CSTB) : Holi SLEEPCOMPANIONpm.</td><td>42</td></tr><tr><td>2.40 Mesures (CSTB) : Holi SLEEPCOMPANION (veille).</td><td>43</td></tr><tr><td>2.41 Descriptif (fabricant) : iLUX LE.</td><td>43</td></tr><tr><td>2.42 Mesures (CSTB) : iLUX LE.</td><td>44</td></tr><tr><td>2.43 Mesures (CSTB) : iLUX LE (veille).</td><td>45</td></tr><tr><td>2.44 Descriptif (fabricant) : MINGER Sensor Bulb.</td><td>45</td></tr><tr><td>2.45 Mesures (CSTB) : MINGER Sensor Bulb.</td><td>46</td></tr><tr><td>2.46 Mesures (CSTB) : MINGER Sensor Bulb (veille).</td><td>47</td></tr><tr><td>2.47 Descriptif (fabricant) : Philips hue Go.</td><td>47</td></tr><tr><td>2.48 Mesures (CSTB) : Philips hue Go (5000K).</td><td>48</td></tr><tr><td>2.49 Mesures (CSTB) : Philips hue Gomax.</td><td>49</td></tr><tr><td>2.50 Mesures (CSTB) : Philips hue Go (veille).</td><td>50</td></tr><tr><td>2.51 Descriptif (fabricant) : Philips hue Iris.</td><td>50</td></tr><tr><td>2.52 Descriptif (fabricant) : Philips hue Motion Sensor.</td><td>51</td></tr><tr><td>2.53 Descriptif (fabricant) : Philips hue White ambiance.</td><td>51</td></tr><tr><td>2.54 Descriptif (fabricant) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit.</td><td>51</td></tr><tr><td>2.55 Mesures (CSTB) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit (2700K).</td><td>52</td></tr><tr><td>2.56 Mesures (CSTB) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit (5000K).</td><td>53</td></tr><tr><td>2.57 Mesures (CSTB) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit (6100K).</td><td>54</td></tr><tr><td>2.58 Mesures (CSTB) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit (veille).</td><td>55</td></tr><tr><td>2.59 Descriptif (fabricant) : Philips LivingColors Bloom.</td><td>55</td></tr><tr><td>2.60 Descriptif (fabricant) : Awox & Schneider Electric Wiser Odace.</td><td>56</td></tr><tr><td>2.61 Descriptif (fabricant) : Awox Mesh White</td><td>56</td></tr><tr><td>2.62 Mesures (CSTB) : Awox Mesh White (3000K).</td><td>57</td></tr><tr><td>2.63 Mesures (CSTB) : Awox Mesh White (4000K).</td><td>58</td></tr><tr><td>2.64 Mesures (CSTB) : Awox Mesh White (6000K).</td><td>59</td></tr><tr><td>2.65 Mesures (CSTB) : Awox Mesh White (veille).</td><td>60</td></tr></table>
<table><tr><td>2.66 Descriptif (fabricant) : Awox & Schneider Electric Wiser Odace.</td><td>60</td></tr><tr><td>2.67 Descriptif (fabricant) : Sengled Pulse Solo.</td><td>61</td></tr><tr><td>2.68 Mesures (CSTB) : Sengled Pulse Solo.</td><td>61</td></tr><tr><td>2.69 Mesures (CSTB) : Sengled Pulse Solo (veille).</td><td>62</td></tr><tr><td>2.70 Descriptif (fabricant) : Sengled Snap.</td><td>62</td></tr><tr><td>2.71 Descriptif (fabricant) : Megadream.</td><td>63</td></tr><tr><td>2.72 Mesures (CSTB) : Megadream.</td><td>63</td></tr><tr><td>2.73 Mesures (CSTB) : Megadream (veille).</td><td>64</td></tr></table>
# Introduction

L'« éclairage intelligent » est une expression commerciale récente qui désigne un ensemble de produits tirants parti de la transition numérique en cours dans l'industrie de l'éclairage. Le projet E-CLINT, co-financé par l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME) et le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB), a pour but de faire proprogresser les connaissances sur l'impact énergétique de cette transition.

Les innovations principales dors et déjà mise en oeuvre se trouvent les sources de lumières pi-
lotables et adressables numériquement (IoT, réseau DALI, etc.), et l'adjonction à ces réseaux
de sources de capteurs (luminosité, présence, etc.), de moyens computationels (processeurs et
algorithmes), et de fonctionnalités annexes hors éclairage (eg., LiFi, vidéosurveillance, détection
de fumée).

Le secteur résidentiel est riche de produits innovants avec des lampes controlées par smartphone, à détection de présence, à détection de fumée, diffusant des arômes, avec caméra de vidéosurveillance intégrée, hauts-parleurs, etc.. Le chapitre 2 est consacré au volet résidentiel de l'étude.

Dans le tertiaire, auquel le chapitre 3 est consacré, les produits étiquetés « éclairage intelligent » sont valorisés pour leur capacité à améliorer le confort (par exemple, en adaptant la température de couleur à l'occupation), à faciliter la maintenance (eg., en maintenant un flux constant durant toute la durée de vie de l'installation), à transmettre des données (eg.,. Li-Fi), et à réduir la consommation d'énergie (eg.,, en gradant l'éclairage en fonction de l'apport de lumière du jour ; par un allumage automatique des sources, etc.).

Il convient toutefois de s'assurer que ces produits ne consomment pas plus que leurs équivalents traditionnels et la question énergétique est donc au coeur du projet E-CLINT. Le mode veille, en particulier, doit être scruté car, en tant que dispositifs connectés, un canal de communication (eg., Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, DALI, 6LoWPAN, infrarouge) doit être alimenté même lorsque le produit n'émet pas de lumière.
# Chapitre 1

## Défis Métrologiques

L'évaluation des performances énergétiques de ces produits pose toutefois des défis métrologiques majeurs. Deux grandes familles de mesures doivent être effectuées : des mesures photométriques (eg., flux, spectre, directionalité, éblouissement, sécurité photobiologique) et des mesures élec-triques (courant, puissance, fonction d'onde, etc..). Les défis à relever pour effectuer ces mesures avec rigueur pour des produits aussi innovants ont été classés en quatre familles, dans un soucis de clarté :

1. Les défis induits par les différents modes de fonctionnement des produits, par exemple :

- quelles configurations à retenir pour caractériser un produit lorsque celui-ci dispose de plusieurs modes de fonctionnement (eg., éclairage, veille, fonctionnalité annexe), avec potentiellement un espace de paramètres infini (les coordonnées colorimétriques d'une lampe d'ambiance, par exemple). Par ailleur, s tout changement de paramètre induisant une variation du flux qui implique un temps de stabilisation (souvent de l'ordre d'une dizaine de minutes) ? Comment alors échantilloner efficacement cet espace, afin, par exemple de localiser les maxima de consommation et d'émission ?

- Comment caractériser les produits conçus pour fonctionner en réseau (par exemple, un réseau DALI) et que son comportement est, en partie, fonction d'un autre composant du réseau (comme un capteur) ?

- Quelle approche employer pour prendre en compte les modes auxiliaire non-éclairage (par exemple, consommation des hauts-parleurs) ?

- Comment quantifier la consommation induite sur les composants annexes du réseau (eg., smartphone, routeur Wi-Fi, etc.) ?

2. Les défis que posent la composante logicielle des produits (micrologiciel/firmware, inter-face utilisateur) :

- La couche logicielle n'est généralement pas fixé (elle évolue par mise-à-jour). Comment alors, s'assurer que les mesures restent valide pour toutes les versions de cette couche logicielle ?

- L'infrastructure numérique (routeur Wi-Fi dédié, smartphones, etc.) n'est pas un équipement standard dans un laboratoire de photométrie.

- Les procédures de jumelage Bluetooth, etc.) prennent du temps, sont sujettes à des défauts (dans les produits à court délai de mise sur le marché), et en fin de compte, toutes les mesures ne sont valables que pour une version de logiciel donnée ;

- Enfin, certaines interfaces utilisateurs ne permettent pas une reproductibilité de la mesure (dans le cas d'une lampe colorée, par exemple, lorsque la couleur est définie en utilisant une « roue chromatique » sans valeur numérique).

3. Enfin, les usages non conventionnels de ces produits soulève des questions :

- Quel modèle d'occupation utiliser pour caractériser ces produits <fnref n="1" /> ?

<footnote n="1">1. Pour une lampe résidentielle traditionnel, on considère, pour estimer l'énergie annuelle consommée, que la</footnote>
<footnote>lampe est allumée un millier d'heure par an. Une lampe intelligente peut être activée allumée à différents niveaux de gradation, différentes couleurs, la consommation de caractéristiques auxiliaires doit être comparée à celui d'un appareil dédié, des actions automatiques peuvent nécessiter des simulations (avec des modèles de capteurs, de la disponibilité de la lumière du jour et de l'occupation)</footnote>
# Chapitre 2

## Résidentiel

Jalon 1.2 Inventaire des produits représentatifs du marché de l'éclairage intelligent dans le domaine grand public (smart lamps) et dans l'éclairage de bureaux.

### 2.1 - Sélection de produits résidentiels

Jalon 1.3 Achat d'un échantillon de produits pour le test. Dans cette section, un ensemble de produits du jalon 1.2 sont proposés pour des tests.

Pour réaliser l'étude, un échantillonage du marché français a été réalisé en 2017. L'« éclairage intelligent » est en pleine effervescence et de nouveaux usages sont proposés chaque jour : lampes à diffusion d'arôme, à détection de fumée, vidéosurveillance, etc. Il est probable que certains de ces produits, quelque peu gadget, ne trouvent pas leur public.

Un produit phare dans le secteur résidentiel, dont l'avenir semble assuré, est le produit que nous appelons « lampe d'ambiance ». Dans sa version la plus standard, il s'agit d'une lampe à LED, culot E27, controlée via une application propriétaire sur smartphone, avec des capacités de gradation du flux, de changement de température de couleur (CCT), et de changement de couleur. De nombreux produits ont retenu notre attention, mais nous avons concentré nos efforts métrologiques sur ces produits.

Ces produits sont présentés de manière synthétique sur le tableau ???. Pour chaque produit sont indiqués :

- fabricant;

- modèle;

- référence;

- protocole de communication : Bluetooth, WiFi ou ZigBee ; certains produits nécessitent un pont (gateway), généralement vendu séparément;

- prix approximatif;

- culot;

- puissance électrique (watts);

- flux lumineux total (lumen);

- température de couleur (CCT) ou gamme de températures de couleur;

- gradabilité du flux;

- variabilité de la couleur;

- variabilité de la température de couleur;

- fonctionnalité annexe (eg., diffusion d'arôme);

- lien vers la page web du produit;

- lien vers un essai du produit par le site Les Numériques (section « ampoules et luminaires
connectés », voir https://www.lesnumeriques.com/ampoules-luminaires-connectes.html).

Mis à part le dernier item, l'ensemble des informations dans le tableau ?? proviennent du fabricant.

## 2.2 - Mesure des produits residentiels

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

Comme discuté dans le chapitre 1, la caractérisation des produits pose de nombreux défis métrologique. Le projet ECLINT a permis de progresser sur ces questions, en mettant en oeuvre un protocole unifié de mesure.

Ce protocole est illustré sur la Figure 2.1 avec des précisions sur les composants du système donnés en Tableau 2.2.

L'approche est fondé sur le couplage entre des mesures électriques et des mesures photométriques. Les mesures photométriques sont réalisées à l'aide d'un spectrophotomètre (A), en plaçant le dispositif lumineux au centre d'une sphère intégrante (B). Les mesures électriques sont réalisées à l'aide d'un analyseur de puissance (E), en mettant en oeuvre un montage 4 fils (qui permet de compenser la résistance des fils) : soit dispositif lumineux seul (Figure 2.1a) soit un dispositif lumineux et le pont associé (Figure 2.1b). La synchronisation de l'ensemble de l'acquisition a nécessité l'écriture de logiciels spécifique (C).

Une fois le protocole en place, chaque produit a pu être mesuré. La mesure d'un seul produit a nécessité plusieurs jours. Sans revenir sur la discussion du chapitre 1, les principales raisons sont la nécessité pour chaque produit, de procéder aux mesures pour un grand nombre de configurations (température de couleur, couleur, mode veille), et pour chacun de ces points de configuration, d'attendre un nécessaire temps de stabilisation d'émission.

<footnote n="1">1. nécessite un pont.</footnote>
<table><caption>TABLE 2.1: Sélection de produits résidentiels.</caption><thead><tr><th>Fabricant</th><th>Modèle</th><th>Référence</th><th>Protocole</th><th>Prix (€)</th><th>Culot</th><th>Watts</th><th>Lumen</th><th>CCT</th><th>Gradable</th><th>Couleur</th><th>CCT ad.</th><th>Autre f.</th><th>Web</th><th>Num.</th></tr></thead><tbody><tr><td>Avanquest</td><td>Smart Light</td><td>55422/SL100</td><td>Bluetooth</td><td>39.9</td><td>E27</td><td>7.5</td><td></td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Awox</td><td>AromaLIGHT</td><td>AL-Bc7</td><td>Bluetooth</td><td>37.27</td><td>E27</td><td>7</td><td>167</td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Awox</td><td>SmartLED</td><td>SML2-w13-E27</td><td>Bluetooth</td><td>25.9</td><td>E27</td><td>13</td><td>1030</td><td>2700-6000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Awox</td><td>SmartLight Mesh Color</td><td>SMLm-c9-E27</td><td>Bluetooth</td><td>24.9</td><td>E27</td><td>9</td><td>806</td><td>2700-6500</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Awox</td><td>SmartLight Color</td><td>SML-c9</td><td>Bluetooth</td><td>29.89</td><td>E27</td><td>9</td><td>700</td><td>3000-6000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Awox</td><td>StrimLIGHT Color</td><td>SLC-B13</td><td>WiFi</td><td>70.99</td><td>E27</td><td>7</td><td>420</td><td>2700-6000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Awox</td><td>Mesh White</td><td>S527578W</td><td>Bluetooth</td><td>79.99</td><td>E27</td><td>9</td><td>806</td><td>2700-6000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>BeeWi</td><td>Smart LED Color Bulb</td><td>BBI.L229</td><td>Bluetooth</td><td>24.9</td><td>E27</td><td>9</td><td>750</td><td>3000-6000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>belkin</td><td>WeMo Smart LED Bulb</td><td>F7C033VFE27</td><td>WiFi¹</td><td>84.65</td><td>E27</td><td>9.5</td><td>800</td><td>3000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Bell &amp; Wyson</td><td></td><td>BW1.1 WiFi</td><td>WiFi</td><td>91.27</td><td>E27</td><td>9</td><td>700</td><td>2700</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>elgato</td><td>avea</td><td>1SL108101000</td><td>Bluetooth</td><td>33.47</td><td>E27</td><td>7</td><td>430</td><td>3000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Flux</td><td></td><td>ZJ-BTBA-RGBW</td><td>Bluetooth</td><td>E27</td><td>7.5</td><td>550</td><td>2700-6500</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Holi</td><td>SLEEPCOMPANION</td><td></td><td>Bluetooth</td><td>67.97</td><td>E27</td><td>7</td><td>600</td><td>2500-6000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>iLUX</td><td>LE</td><td></td><td>Bluetooth</td><td>E27</td><td>7</td><td>600</td><td>3000</td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>MINGER</td><td>Sensor Bulb</td><td></td><td>WiFi¹</td><td>69.88</td><td>na.</td><td>20.5</td><td>300</td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Philips</td><td>hue Go</td><td></td><td>WiFi¹</td><td>70.92</td><td>na.</td><td>10</td><td>210</td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Philips</td><td>hue Iris</td><td></td><td>WiFi¹</td><td>39.99</td><td>na.</td><td>2xAA</td><td></td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Philips</td><td>hue Motion Sensor</td><td></td><td>WiFi¹</td><td>33.16</td><td>E27</td><td>9.5</td><td>806</td><td>2200-6500</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Philips</td><td>hue White ambiance</td><td></td><td>WiFi¹</td><td>100</td><td>E27</td><td>5</td><td>806</td><td>2000-6500</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Philips</td><td>hue White and color ambiance Starter Kit</td><td></td><td>WiFi¹</td><td>100</td><td>E27</td><td>10</td><td>806</td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Philips</td><td>LivingColors Bloom</td><td></td><td>WiFi¹</td><td>63.83</td><td>na.</td><td>8</td><td>120</td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Awox &amp; Schneider Electric</td><td>Wiser Odace</td><td></td><td>Bluetooth</td><td>79.99</td><td>na.</td><td></td><td></td><td></td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Sengled</td><td>Pulse Solo</td><td></td><td>Bluetooth</td><td>36.67</td><td>E27</td><td>6</td><td>550</td><td>2700</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Sengled</td><td>Snap</td><td></td><td>WiFi</td><td>160.86</td><td>E27</td><td>14</td><td>850</td><td>3000</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Megadream</td><td></td><td>SS16+NT+UK-1</td><td>Bluetooth</td><td>30.13</td><td>E27</td><td>6</td><td>273</td><td>2805</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr><tr><td>Osram</td><td>Lightify CLA 60 RGBW</td><td>4058075816558</td><td>ZigBee¹</td><td>60</td><td>E27</td><td>10</td><td>810</td><td>2700-6500</td><td>x</td><td>x</td><td>x</td><td></td><td></td><td>lien</td></tr></tbody></table>
A Spectrophotomètre Instrument System CAS140

B Sphère intégrante SphereOptics 1m

C Contrôle et acquisition PC « standard »

D Alimentation stabilisée Kikusui PCR1000LE

E Analyseur de puissance Yokogawa WT500

Spectrophotomètre auxiliaire SphereOptics SMS500

Température [20 ; 22]°C

Humidité [40 ; 60] %

<caption>TABLE 2.2: Précisions sur le protocole de la Figure 2.1.</caption>

Cette étude a permis de construire une base de donnée de propriétés photométrique et électrique de produits, en fonction de ces paramètres. Cette base de donnée est présentée dans la section suivante.

### 2.2.1 - Avanquest Smart Light

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>FIGURE 2.2: Descriptif (fabricant) : Avanquest Smart Light.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>FIGURE 2.3: Mesures (CSTB) : Avanquest Smart Light.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>FIGURE 2.4: Mesures (CSTB) : Avanquest Smart Light (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.2 - Awox AromaLIGHT

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>FIGURE 2.5: Descriptif (fabricant) : Awox AromaLIGHT.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>FIGURE 2.6: Mesures (CSTB) : Awox AromaLIGHT (2800K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>FIGURE 2.7: Mesures (CSTB) : Awox AromaLIGHT (3700K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>FIGURE 2.8: Mesures (CSTB) : Awox AromaLIGHT (5000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>FIGURE 2.9: Mesures (CSTB) : Awox AromaLIGHT (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.3 - Awox SmartLED

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>FIGURE 2.10: Descriptif (fabricant) : Awox SmartLED.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>FIGURE 2.11: Mesures (CSTB) : Awox SmartLED (2700K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>FIGURE 2.12: Mesures (CSTB) : Awox SmartLED (4000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>FIGURE 2.13: Mesures (CSTB) : Awox SmartLED (6000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>FIGURE 2.14: Mesures (CSTB) : Awox SmartLED (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.4 - Awox SmartLight Mesh Color

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>FIGURE 2.15: Descriptif (fabricant) : Awox SmartLight Mesh Color.</figcaption></figure>

### 2.2.5 - Awox SmartLight Color
<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>FIGURE 2.16: Descriptif (fabricant) : Awox SmartLight Color.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>FIGURE 2.17: Mesures (CSTB) : Awox SmartLight Color (3000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>FIGURE 2.18: Mesures (CSTB) : Awox SmartLight Color (4500K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>FIGURE 2.19: Mesures (CSTB) : Awox SmartLight Color (5500K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>FIGURE 2.20: Mesures (CSTB) : Awox SmartLight Color (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.6 - Awox StriimLIGHT Color

<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>FIGURE 2.21: Descriptif (fabricant) : Awox StriimLIGHT Color.</figcaption></figure>

### 2.2.7 - BeeWi Smart LED Color Bulb
<figure><img src="image_23.png" /></figure>

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>FIGURE 2.22: Descriptif (fabricant) : BeeWi Smart LED Color Bulb.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>FIGURE 2.23: Mesures (CSTB) : BeeWi Smart LED Color Bulb.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>FIGURE 2.24: Mesures (CSTB) : BeeWi Smart LED Color Bulb (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.8 - belkin WeMo Smart LED Bulb

<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>FIGURE 2.25: Descriptif (fabricant) : belkin WeMo Smart LED Bulb.</figcaption></figure>

### 2.2.9 - Bell & Wyson

### 2.2.10 - elgato avea
<figure><img src="image_28.png" /><figcaption>FIGURE 2.26: Descriptif (fabricant) : Bell & Wyson.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_29.png" /><figcaption>FIGURE 2.27: Descriptif (fabricant) : elgato avea.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>FIGURE 2.28: Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 1.0%).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_31.png" /><figcaption>FIGURE 2.29: Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 25.0%).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>FIGURE 2.30: Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 50.0%).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>FIGURE 2.31: Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 75.0%).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>FIGURE 2.32: Mesures (CSTB) : elgato avea (CCT : 100.0%).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>FIGURE 2.33: Mesures (CSTB) : elgato avea (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.11 - Flux

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>FIGURE 2.34: Descriptif (fabricant) : Flux.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>FIGURE 2.35: Mesures (CSTB) : Flux .</figcaption></figure>
<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>FIGURE 2.36: Mesures (CSTB) : Flux (veille).</figcaption></figure>

## 2.2.12 - Holi SLEEPCOMPANION

<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>FIGURE 2.37: Descriptif (fabricant) : Holi SLEEPCOMPANION.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>FIGURE 2.38: Mesures (CSTB) : Holi SLEEPCOMPANIONam.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>FIGURE 2.39: Mesures (CSTB) : Holi SLEEPCOMPANIONpm.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>FIGURE 2.40: Mesures (CSTB) : Holi SLEEPCOMPANION (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.13 - iLUX LE

<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>FIGURE 2.41: Descriptif (fabricant) : iLUX LE.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>FIGURE 2.42: Mesures (CSTB) : iLUX LE.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>FIGURE 2.43: Mesures (CSTB) : iLUX LE (veille).</figcaption></figure>

## 2.2.14 - MINGER Sensor Bulb

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>FIGURE 2.44: Descriptif (fabricant) : MINGER Sensor Bulb.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_47.png" /><figcaption>FIGURE 2.45: Mesures (CSTB) : MINGER Sensor Bulb.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>FIGURE 2.46: Mesures (CSTB) : MINGER Sensor Bulb (veille).</figcaption></figure>

## 2.2.15 - Philips hue Go

<figure><img src="image_49.png" /><figcaption>FIGURE 2.47: Descriptif (fabricant) : Philips hue Go.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_50.png" /><figcaption>FIGURE 2.48: Mesures (CSTB) : Philips hue Go (5000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_51.png" /><figcaption>FIGURE 2.49: Mesures (CSTB) : Philips hue Gomax.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>FIGURE 2.50: Mesures (CSTB) : Philips hue Go (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.16 - Philips hue Iris

<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>FIGURE 2.51: Descriptif (fabricant) : Philips hue Iris.</figcaption></figure>

2.2.17 - Philips hue Motion Sensor

2.2.18 - Philips hue White ambiance

2.2.19 - Philips hue White and color ambiance Starter Kit
<figure><img src="image_54.png" /><figcaption>FIGURE 2.52: Descriptif (fabricant) : Philips hue Motion Sensor.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_55.png" /><figcaption>FIGURE 2.53: Descriptif (fabricant) : Philips hue White ambiance.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>FIGURE 2.54: Descriptif (fabricant) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>FIGURE 2.55: Mesures (CSTB) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit (2700K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>FIGURE 2.56: Mesures (CSTB) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit (5000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>FIGURE 2.57: Mesures (CSTB) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit (6100K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>FIGURE 2.58: Mesures (CSTB) : Philips hue White and color ambiance Starter Kit (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.20 - Philips LivingColors Bloom

<figure><img src="image_61.png" /><figcaption>FIGURE 2.59: Descriptif (fabricant) : Philips LivingColors Bloom.</figcaption></figure>

### 2.2.21 - Awox & Schneider Electric Wiser Odace

### 2.2.22 - Awox Mesh White
<figure><img src="image_62.png" /><figcaption>FIGURE 2.60: Descriptif (fabricant) : Awox & Schneider Electric Wiser Odace.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_63.png" /><figcaption>FIGURE 2.61: Descriptif (fabricant) : Awox Mesh White.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_64.png" /><figcaption>FIGURE 2.62: Mesures (CSTB) : Awox Mesh White (3000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_65.png" /><figcaption>FIGURE 2.63: Mesures (CSTB) : Awox Mesh White (4000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_66.png" /><figcaption>FIGURE 2.64: Mesures (CSTB) : Awox Mesh White (6000K).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_67.png" /><figcaption>FIGURE 2.65: Mesures (CSTB) : Awox Mesh White (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.23 - Awox & Schneider Electric Wiser Odace

<figure><img src="image_68.png" /><figcaption>FIGURE 2.66: Descriptif (fabricant) : Awox & Schneider Electric Wiser Odace.</figcaption></figure>

### 2.2.24 - Sengled Pulse Solo
<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>FIGURE 2.67: Descriptif (fabricant) : Sengled Pulse Solo.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_70.png" /><figcaption>FIGURE 2.68: Mesures (CSTB) : Sengled Pulse Solo.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_71.png" /><figcaption>FIGURE 2.69: Mesures (CSTB) : Sengled Pulse Solo (veille).</figcaption></figure>

### 2.2.25 - Sengled Snap

<figure><img src="image_72.png" /><figcaption>FIGURE 2.70: Descriptif (fabricant) : Sengled Snap.</figcaption></figure>

### 2.2.26 - Megadream
<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>FIGURE 2.71: Descriptif (fabricant) : Megadream.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_74.png" /><figcaption>FIGURE 2.72: Mesures (CSTB) : Megadream.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_75.png" /><figcaption>FIGURE 2.73: Mesures (CSTB) : Megadream (veille).</figcaption></figure>
# Chapitre 3

## Tertiaire

Dans cette section, un catalogue familles de produits et une discussion autour des protocoles associés (e.g. 1..10v, DALI, CPL, DMX, KNX, ENCELIUM, Zigbee Light Link, IoT, etc.) est proposée. La section est structurée en deux parties : éclairage grand public et éclairage de bureaux.

### 3.1 - Quelques protocoles

#### 3.1.1 - 0-10 V

0-10 V est l'un des systèmes de controle de l'éclairage les plus anciens et les plus simples. Le signal de commande est une tension continue qui varie entre zéro et dix volts.

#### 3.1.2 - DMX512

DMX512 (Digital Multiplex) est une norme pour les réseaux de communication numériques qui sont couramment utilisés pour contrôler l'éclairage et les effets de scène. A l'origine, il s'agissait d'une méthode normalisée de contrôle des gradateurs de lumière qui, avant DMX512, utilisait divers protocoles propriétaires incompatibles. Il est rapidement devenu la principale méthode pour relier les contrôleurs (comme une console d'éclairage) aux gradateurs et aux dispositifs d'effets spéciaux tels que les machines à brouillard et les lumières intelligentes. DMX a également étendu son utilisation à l'éclairage intérieur et architectural non théâtral, à des échelles allant des ficelles des lumières de Noël aux panneaux d'affichage électroniques. DMX peut maintenant être utilisé pour contrôler presque n'importe quoi, reflétant sa popularité dans les théâtres et les lieux.

[DMX512-A, 2008]

#### 3.1.3 - KNX

Le KNX (ISO-IEC 14543-3) est le successeur du bus EIB (European Installation Bus). Il s'agit d'un protocole de communication commun à différents équipements (éclairage, HVAC, protections solaires, ...).

#### 3.1.4 - LonWorks

LonWorks (réseau d'exploitation local) est une plateforme de réseau spécialement créée pour répondre aux besoins des applications de contrôle. La plate-forme repose sur un protocole créé
par Echelon Corporation pour la mise en réseau d'appareils sur des supports tels que des paires torsadées, des lignes électriques, des fibres optiques et des radiofréquences. Il est utilisé pour l'automatisation de diverses fonctions dans des bâtiments tels que l'éclairage et la climatisation.

### 3.1.5 - Digital Addressable Lighting Interface (DALI)

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) est une marque déposée pour les systèmes basés sur le réseau qui contrôlent l'éclairage dans l'automatisation des bâtiments. La technologie sous-jacente a été établie par un consortium de fabricants d'équipements d'éclairage en tant que successeur des systèmes de commande d'éclairage 0-10 V et comme une alternative standard ouverte à l'interface de signal numérique (DSI) sur laquelle elle repose.

[IEC 62386, 2014]
Conclusion
Annexe : publication CIE
# ON THE ENERGY EFFICIENCY OF "SMART" CONNECTED LIGHTS

Boulenguez P.<fnref n="1" />, Carré S.<fnref n="1" />, Lafitte B.<fnref n="2" />, Martinsons C.<fnref n="1" />, Perraudeau M.<fnref n="1" />, Picard N.<fnref n="1" />, L. Simonot<fnref n="3" />

## Abstract

There is a concern that some smart lamps may be less energy efficient than their legacy counterpart. Standby-mode, in particular, is scrutinized. However, assessing these products tends to be difficult due, notably, to their many operating modes, ancillary features, and non-conventional usage. This paper presents an ongoing project on the energy efficiency of such products for home and office applications. Results so far only concern residential products. They are dedicated metrology methods (e.g. measuring a colour-changing lamp) and an open database of electric and photometric properties.

Keywords: Smart lighting, IoT, energy efficiency, standby consumption, mood lamp, DALI.

## 1 Introduction

Smart lighting is a broad, mostly marketing term coined for lighting products embedding computational power (IoT, processors, algorithms, etc.), sensors (motion, presence, daylight), or ancillary features (e.g. loudspeaker, aroma-diffusion).

In the office, they are designed for data delivery (Li-Fi, for instance), monitoring and maintenance (e.g. maintaining constant flux over lifetime), visual comfort (e.g. colour correlated temperature tuning), and energy efficiency (automatic dimming, for instance).

The consumer market is also thriving with innovative products, such as mood lamps (i.e. smartphone-controlled colour-changing lamps), aroma diffusion lamps, presence detection lamps, loudspeaker lamps, smoke detection lamps, closed-circuit television lamps, etc.

However, there is a rising concern that some smart products may consume more energy than their regular counterparts (IEA 2016). Standby-mode, in particular, is scrutinized because as connected devices, a communication channel (e.g. Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, DALI, 6LoWPAN, infrared) has to be maintained online even when the device is not emitting light.

This paper reports on an ongoing project on the energy efficiency of home and office smart lights. It involves first to propose adapted metrology methods, and next, to implement them on a representative selection of products. The data will then be used by policymakers to establish relevant recommendations and legislations.

As a dedication to open science, the gathered measurement database is made available to other researchers.

## 2 Smart Lights Energy Efficiency Assessment Challenges

Assessing the energy consumption of smart lights can be difficult. The products tend to have several operating modes (e.g. lighting, loudspeaker, standby), vast (or infinite) parameter spaces (for instance, the colour coordinates of a mood lamp), and non-reproducible user settings (e.g. when the colour is set using a "colour-wheel" without numerical value). The current waveform often exhibits non-trivial electronic effects (oscillations, transient peaks, delays, etc.) and secondary devices in the network (e.g. smartphone, gateway, Wi-Fi router, sensors) have to be measured synchronously.

Besides, software procedures (application installation, firmware upgrades, Bluetooth pairing, etc.) are time-consuming, prone to defects (in products with short time-to-market), and ultimately, all measurements are valid only for a given software version. Moreover, the relevant

<footnote n="1">¹ Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, Saint Martin d'Hères, FRANCE</footnote>

<footnote n="2">² ADEME, Valbonne, France</footnote>

<footnote n="3">³Institut Pprime, Université de Poitiers – CNRS UPR 3346, FRANCE
pierre.boulenguez@cstb.fr</footnote>
digital infrastructure (dedicated Wi-Fi router, smartphones, etc.) is not standard in photometry laboratories.

Finally, smart lighting products stir up non-conventional usage scenarios. The standard way to estimate the annual energy consumption of a regular residential lamp, on the one hand, is to consider that the lamp is ON a thousand hour per year, and OFF otherwise. Smart lights, on the other hand, may be ON at different colours or dimming levels, ancillary feature consumption has to be compared to that of a dedicated appliance, automatic actions may necessitate building simulations (with models of sensors, daylight availability, and occupation), etc.

## 3 Selection of Products

<table><caption>Table 1 – Selection of residential products.</caption><thead><tr><th></th><th>Dimmable</th><th>Tuneable CCT</th><th>Colour changing</th><th>Ancillary feature</th><th>Control</th><th>Gateway</th></tr></thead><tbody><tr><td>A</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td></td><td>S</td><td></td></tr><tr><td>B</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>S</td><td></td></tr><tr><td>C</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>Aroma diffuser</td><td>S/RC</td><td></td></tr><tr><td>D</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td>S/RC</td><td></td></tr><tr><td>E</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>S/RC</td><td></td></tr><tr><td>F</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td>S</td><td></td></tr><tr><td>G</td><td></td><td></td><td></td><td>Pres. detection</td><td></td><td></td></tr><tr><td>H</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td>(battery)</td><td>S/RC</td><td>X</td></tr><tr><td>I</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>RC</td><td>X</td></tr><tr><td>J</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>RC</td><td>X</td></tr><tr><td>K</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>S</td><td></td></tr><tr><td>L</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>S</td><td></td></tr><tr><td>M</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>S</td><td></td></tr><tr><td>N</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td>S</td><td></td></tr><tr><td>O</td><td>X</td><td></td><td>X</td><td>Loudspeaker</td><td>S</td><td></td></tr><tr><td>P</td><td>X</td><td></td><td></td><td>Loudspeaker</td><td>S</td><td></td></tr></tbody></table>

Residential and office products were selected from the French consumer and office markets. As shown in Table 1, home products were smart lamps controlled using either a smartphone (S) or a remote-control unit (RC). Office products were digital addressable lighting interface (DALI) luminaires, drivers, sensors, controllers, and gateways.

Only residential products have been characterized so far.
## 4 General Measurements Setup

<figure><img src="image_76.png" /><figcaption>Figure 1 – Measurement setup for standalone products (left) and products with a gateway (right).</figcaption></figure>

The common measurement procedure is illustrated in Figure 1. It consisted of measuring spectral distribution, luminous flux, and electrical power, under conditions as close as possible to (CIE 2013).

<table><caption>Table 2 – Measurement conditions and instrumentation.</caption><tr><td>Temperature</td><td>[20; 22]°C</td></tr><tr><td>Humidity</td><td>[40; 60] %</td></tr><tr><td>Power supply unit (AC)</td><td>Kikusui PCR1000LE</td></tr><tr><td>Power analyzer</td><td>Yokogawa WT500</td></tr><tr><td>Spectrophotometer I</td><td>SphereOptics SMS500</td></tr><tr><td>Spectrophotometer II</td><td>Instrument System CAS140</td></tr><tr><td>Integrating sphere (residential)</td><td>SphereOptics 1m diameter</td></tr><tr><td>Integrating sphere (office)</td><td>CSTB (homemade) 3m diameter</td></tr></table>

On a product by product basis, other measurements were made, such as ancillary feature consumption, sensor sensitivity, goniophotometry, and temporal light modulation.

## 5 General Measurements Results

Electric power and luminous flux stabilizations of device P are plotted in Figure 2. Overall, extended stabilization time together with multiple user settings made the measurement process relatively time-consuming.

Once stabilized, electric power generally did not fluctuate greatly. This is illustrated for device L, by the narrow confidence intervals in Figure 3 topmost plot. Dimming level, electrical power, and luminous flux were usually not proportional. For device L, dimming level and power maxima did not match: consumption can therefore be worsened by dimming the product.
<figure><img src="image_77.png" /><figcaption>Figure 2 – Electric power and luminous flux stabilization (device P, logarithmic time).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_78.png" /><figcaption>Figure 3 – Electric power, luminous flux, and CCT versus dimming level (device L).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_79.png" /><figcaption>Figure 4 – Luminous efficacy versus dimming (legend in Table 3).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_80.png" /><figcaption>Figure 5 – Luminous efficacy versus power (legend in Table 3).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_81.png" /><figcaption>Table 3 - Legend for Figure 4, Figure 5, and Figure 6 (measured/user-defined CCT).</figcaption></figure>

As shown in Figures 4, 5, and 6, luminous efficacy and power factor were found to increase with dimming levels (except for device L). There were, however, noticeable differences between products in the relative performances between high and low dimming levels. Overall, important
disparities between products were found for both luminous efficacy (which varied in the range of [30; 95] lumens per watt at maximum dimming; cf. Figure 4) and power factor (which varied in the range of [0.35; 0.95] at maximum dimming; cf. Figure 6).

Measured and user-defined CCTs are shown side by side in Table 3. They were found to match closely.

<figure><img src="image_82.png" /><figcaption>Figure 6 – Power factor versus dimming (legend in Table 3).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_83.png" /><figcaption>Figure 7 – Standby power.</figcaption></figure>
Standby power is plotted in Figure 7. In the latest US ENERGY STAR revision and upcoming EU lighting regulation to be issued in 2018, a requirement is made of a maximum of half a watt standby power. Most products fell below this mark.

# 6 Specific Measurements

<figure><img src="image_84.png" /><figcaption>**Figure 8 –** Spectral distribution of device M at various user-defined dimming levels (leading number) and RGB coordinates (trailing numbers). Curve colour is given by the spectral distributions projected in the CIE-XYZ space (not the user-defined RGB colour).</figcaption></figure>

A method was experimented with to improve the characterization of coloured lamps (devices **A, B, C, E, H, I, J, K, L, M, N, O**). It consisted of applying the measurement procedure of section 4 to a set of operator-defined colours. Using measured spectral distributions as pivots, a discrete mapping from colour coordinates to measurement data was thus constructed. A continuous function from CIE XYZ coordinates to lamp properties (electric power, spectral distribution, luminous flux, etc.) was then interpolated. Aspects of the method are illustrated in Figure 8.

The measurement of loudspeaker lamps (devices **O** and **P**) was augmented with consumption measurements while emitting white, pink, and brown noises.

Device **G** has an internal presence detection sensor. Lighting had to be maintained ON using a rotating target in the vicinity of the device.

# 7 Perspectives

Office (DALI) products will be characterized and added to the measurements database.

Energy efficiency indicators will be computed using building simulations (with modular occupation and climate-based daylight models) and data-based models of the devices.
## Conclusion

This paper reports on an ongoing project on the energy efficiency of home and office smart lighting products. So far, only residential products have characterized. The measurement database is made available to other researchers.

The photometric and electric characterization of smart lighting products raises some original metrology issues, notably due to their multiple user settings, secondary components (e.g. gateway), ancillary features, and non-conventional usage.

Finally, the thousand-hour per year scenario can be considered with a five watts lamp and a sixty-five hundredths watt standby power: realistic according to Figure 7. Then, the lamp consumes yearly as much energy in lighting as in standby.

## Acknowledgements

The ECLINT project received funding from the "Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie" (ADEME) and the Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB).

## References

CIE 2013. CIE 205:2013. Review of Lighting Quality Measures for Interior Lighting with LED Lighting Systems. Vienna: CIE.

IEA 2016. IEA 4E Solid State Lighting Annex. Task 7: Smart Lighting – New Features Impacting Energy Consumption. First Status Report.
Bibliographie

[DMX512-A, 2008] DMX512-A (2008). ANSI e1.11-2008 (r2013) entertainment technology usitt dmx512-a asynchronous serial digital data transmission standard for controlling lighting equipment and accessories. Standard, American National Standard Institute (ANSI).

[IEC 62386, 2014] IEC 62386 (2014). Digital addressable lighting interface. Standard, International Electrotechnical Commission (IEC). See parts IEC 62386-101, 62386-102, 62386-103, 62386-201, etc.
CSTB
le futur en construction

## Le futur en construction

Établissement public au service de l'innovation dans le bâtiment, le CSTB, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, exerce quatre activités clés : la recherche et expertise, l'évaluation, la certification et la diffusion des connaissances, organisées pour répondre aux enjeux de la transition énergétique dans le monde de la construction. Son champ de compétence couvre les produits de construction, les bâtiments et leur intégration dans les quartiers et les villes.

Avec plus de 900 collaborateurs, ses filiales et ses réseaux de partenaires nationaux, européens et internationaux, le groupe CSTB est au service de l'ensemble des parties prenantes de la construction pour faire progresser la qualité et la sécurité des bâtiments.