Les solutions ZigBee Light Link de Philips (Hue, LivingWhites et LivingColors)

J’ai craqué et acheté un kit d’éclairage Philips hue. Pas donné, mais sympa. Après avoir essayé quelques applications Android, j’ai fini par vouloir l’intégrer un peu mieux à l’éclairage de ma maison, en utilisant mon système domotique FHEM : piloter son éclairage avec son smartphone c’est bien, mais pas toujours très pratique au quotidien …

Comme Philips utilise la même technologie sur ses différentes gammes de produits d’éclairage « intelligent », j’ai donc pu étendre la solution en utilisant les produits en fin de vie commerciale, disponibles à moindre coût sur Internet. Et somme toute, ça permet de réaliser un système d’éclairage d’ambiance domotisé qui présente un rapport qualité/fonctionnalités/performances/prix qui se défend bien par rapport aux solutions plus répandues comme Z-Wave ou RF433 (Chacon DIO et consorts…), avec cependant quelques inconvénients.

Voici donc un petit retour d’expérience et quelques astuces utiles, ainsi que quelques pointeurs pour en savoir plus.

i-lightLa technologie ZigBee Light Link

Philips a mis en œuvre la technologie ZigBee Light Link (ZLL), destinée à réaliser des solutions d’éclairage résidentiel pilotées à travers un réseau radio. Elle met en œuvre la pile de protocole Zigbee-Pro, qui s’appuie elle-même sur le standard IEEE 802.15.4 de réseau PAN (Personal Area Network), sur laquelle va s’appuyer le profil ZLL.

topologie zigbeeUn réseau ZigBee est maillé et constitué des nœuds suivants :

  • un élément central (coordinateur) qui contrôle le réseau. Il peut aussi jouer le rôle de passerelle (gateway) vers le monde IP. Chez Philips, c’est le pont hue qui joue ce double rôle et permet d’une part le contrôle du réseau et de l’autre expose des API REST côté réseau IP, ce qui permet à de multiples applications de piloter l’éclairage.
  • des éléments de type « routeur » qui permettent de relayer les informations vers les nœuds les plus éloignés, en plus de leurs fonctions propres, relatives à leur profil applicatif (ZLL dans notre cas). Chez Philips, c’est le cas des ampoules, prises et lampes des différentes gammes commerciales rassemblées sous le label Smartlink.
  • des éléments « end node » qui n’assurent que des fonctions applicatives. Par exemple les télécommandes : ça permet d’économiser leurs piles…

Un mécanisme d’association au réseau appelé touch-link permet la découverte des éléments du voisinage réseau et le transfert des configurations réseau. Il a été conçu pour ne fonctionner qu’à une distance réduite (moins de 1m), pour des raisons de sécurité (il faut un accès physique pour pouvoir connecter un élément au réseau).

Le standard ZigBee Light Link définit également une autre méthode permettant de construire un réseau ZigBee en se passant du coordinateur, ce qui permet d’une part d’éviter d’avoir un point faible et d’autre part de faciliter la mise en œuvre pour les configurations les plus simples : c’est ce mécanisme qui est utilisé pour associer des lampes à une télécommande, sans qu’on ait besoin d’un coordinateur tel que le pont hue.

Avantages

  • très bonne couverture (donné pour 70m en intérieur) grâce au principe du réseau maillé (« mesh »). C’est le même principe qu’en Zwave (d’ailleurs les deux partagent un même standard PAN 802.15.4) , ce qui rend l’installation plus facile et fiable qu’avec par exemple la techno RF433 de Chacon, qui peut nécessiter l’usage de répéteurs radio dédiés, qu’il faut configurer et qu’il n’est pas évident positionner…
  • protocole sécurisé (AES 128) : un utilisateur lambda ne pourra pas intercepter les codes de télécommande pour prendre le contrôle des nœuds.
  • Très faible consommation

Inconvénients

  • différentes bandes radio utilisables. En Europe, celle choisie par Philips est 2,4 GHz, qui est déjà bien occupée par le WiFi et le Bluetooth, pour ne nommer qu’eux…
  • les dispositifs ZLL remontent leur état (ce qui est bien, si on compare à la techno Chacon par exemple), mais à l’aide d’un mécanisme de polling, ce qui induit un retard pouvant aller jusqu’à 20 ou 30s. Ne connaissant pas Z-Wave, je ne sais pas si cette technologie est plus efficace en pratique de ce point de vue …

Ouverture

Le standard est multi-constructeurs et ses spécifications sont publiques. Cela devrait en principe favoriser l’émergence de produits compatibles et concurrents et faire baisser les prix. Ce qui reste à voir car :

  • la certification ZLL du consortium est indispensable pour l’interopérabilité des produits, au moins en mode sécurisé : elle accorde au constructeur la clef privée qui permettra de pouvoir réaliser les échanges de manière sécurisée.
  • les produits ZLL concurrents à Philips tardent à arriver et percer sur le marché …Il n’existe que peu de produits ZLL certifiés disponibles sur le marché.

Je n’ai identifié qu’une solution tierce (Dresde Elektronik) qui s’affiche comme interopérable avec Philips hue : elle comprend des contrôleurs de LED reconnus par le bridge hue et un shield Raspberry Pi permettant de constituer une passerelle/coordinateur ZigBee Light Link pouvant prendre en charge les dispositifs Philips et les dispositifs Xbee Series 2, avec une API REST. Ce qui peut être intéressant à double titre : ça élargit le périmètre fonctionnel et peut éviter l’achat d’un kit hue juste pour l’achat du pont Philips… Si quelqu’un a un retour d’expérience, je suis preneur…

Osram a aussi une gamme Lightify qui est partiellement compatible (mais ne s’affiche pas comme telle). Elle est commercialisée en France chez Conrad, mais n’est pas bien meilleur marché que Philips.

Reste à vérifier le niveau d’interopérabilité de ces solutions sur le terrain… [EDIT 18/12/2015] Philips qui avait coupé l’ouverture de son bridge avec les concurrents (voir Hackaday : Philips says no Internet of Things for you ) s’est finalement rétracté devant le tollé des utilisateurs et a rétabli la situation avec un nouveau firmware.

Les produits ZigBee Light Link de Philipsmartlinks

La gamme des produits Smartlink

Chez Philips, le nom marketing de la technologie ZLL est Smartlink.

Plusieurs générations de produits se sont succédées :

  1. la gamme LivingWhites (lumière blanche) constituée d’ampoules à économie d’énergie (néon), de prises variateur commandées et d’une télécommande adaptée (on/off/variateur, peut gérer plusieurs luminaires séparément ou tous les luminaires associés à la fois). Première à être sortie, elle est maintenant en fin de vie commerciale. On en  trouve par conséquent encore à bon marché sur Internet (merci à Pierre pour son article Living White : des ampoules compatibles Philips Hue… chez Philips qui m’a finalement décidé à acheter un kit hue pour bricoler avec ces lampes …)
  2. la gamme LivingColors : télécommandes et luminaires LED de couleur. Elle évolue encore et permet de réaliser des éclairages d’ambiance avec une télécommande, sans se prendre la tête, mais aussi sans interface domotique ou smartphone. Voir Smart And Cheap Alternatives To Add Lights To Your Philips Hue System – Including Detailed Step-By-Step Instructions qui décrit la gamme et explique comment les utiliser avec le pont hue. L’intérêt majeur de cette gamme est la télécommande associée aux luminaires.
  3. hue & friends of huela gamme hue :
    1. ampoules et luminaires LED couleur, pilotées par une application smartphone ou dans le cloud, via l’intermédiaire du pont Philips hue.Le pont hue n’est vendu qu’avec un kit luminaire ou ampoules + pont …
    2. télécommande sans pile (hue tap). La technologie de récupération de l’énergie utilisée pour presser sur les boutons a été développée pour EnOcean.  La télécommande permet de déclencher des scénarios sur le pont.
    3. ampoules LED « dimmables » blanches (hue lux) qui remplacent les LivingWhites.
  4. la gamme friends of hue : on retrouve les LivingColors (sans télécommande), des bandeaux de LED, et depuis peu des lampes design. (Test)

L’ensemble est bien segmenté au niveau marketing, et en principe chaque gamme reste cloisonnée. Heureusement, il y a moyen d’intégrer les éléments LivingColors et LivingWhites à un réseau hue (sauf première génération : attention à bien choisir les produits affichant le logo Smartlink). Ce qui permet de piloter tout ce petit monde indifféremment à partir de télécommandes ou d’applications s’appuyant sur les API REST du bridge.

Retour d’expérience pratique …

Les ampoules Philips hue

ampoule hueCe sont des ampoules LED qui permettent de couvrir une gamme de couleurs étendue. Pour les personnes intéressées, quelqu’un a déjà désossé une ampoule et posté les photos des entrailles d’une ampoule hue.

Quand leur alimentation électrique passe de off à on, elles s’allument à pleine puissance, avec une couleur blanc chaud :

  • l’intérêt est qu’elles peuvent remplacer tel quel une ampoule sur un circuit électrique existant, avec interrupteurs ou poussoirs+télérupteur.
  • le comportement est assez déroutant : derrière un télérupteur, on peut avoir à appuyer deux fois sur un poussoir pour allumer la lampe, si celle-ci a été éteinte avec une télécommande ou une appli (« par le réseau »). Pire, si elle est positionnée derrière un interrupteur, il faut allumer/éteindre/allumer … du coup il arrive fréquemment que la lumière ne s’allume pas et qu’on ne comprenne pas pourquoi.
  • de même, en cas de panne secteur, il est possible que des ampoules qui étaient éteintes avant s’allument à la fin de la panne … embêtant si ça arrive dans une chambre au milieu de la nuit !

Les ampoules LivingWhites

LivingWhitesCe sont des ampoules blanches à économie d’énergie aux caractéristiques assez classiques : 15 ou 20W, 870 ou 1200 lm (équivalent 68 et 88W), blanc chaud 2700K

Avantage
  • prix : elles sont déjà anciennes, remplacées par les hue lux. Elles risquent du coup ne plus rester sur le marché très longtemps : il est temps d’en acheter si on est intéressé, car leur prix a chuté, surtout pour les ampoules à baïonnette (on peut acheter un adaptateur pour moins d’un euro) . Il est intéressant de les prendre avec leur télécommande variateur, qui peut piloter tous les dispositifs SmartLink (on / off / variateur, mais bien sûr pas de commande de changement de couleur).
Inconvénient
  • ne remplacent pas facilement des ampoules ordinaires : il parait que les plus récentes se comportent comme les hue, mais celles que j’ai achetées (à baïonnette) se souviennent de leur état en cas de power off. L’ergonomie en prend un coup quand on les branche derrière un interrupteur : si on éteint l’ampoule avec une télécommande ou l’application Android ou iOS, elle ne se rallume pas si on fait off/on avec l’interrupteur ! C’est assez gênant : il ne faut donc utiliser ces lampes que si elles restent alimentées électriquement et qu’on utilise une télécommande pour les piloter … ou un interrupteur mural domotisé, via le pont hue

Prise Philips LivingWhites

Les prises commandées LivingWhites

J’ai acheté la prise commandée LivingWhites 69165/31/PF (version prise française)

Avantages
  • prix (acheté pour 15 € sur Amazon) Leur prix a été intéressant, mais comme pour les ampoules il est remonté avec la pénurie !
  • si on est bricoleur, on peut la démonter pour en faire un module encastrable
  • une prise Living Whites se souvient de son état lors d’un coupure secteur, comme les ampoules LivingWhites. Dans ce cas c’est plutôt un avantage car la situation n’est en général qu’accidentelle et le comportement celui attendu intuitivement.
  • Si on fait un arrêt/marche rapide de son alimentation (moins d’une seconde) elle change d’état (source). Ainsi si on branche une prise LivingWhite derrière une prise murale commandée, il est toujours possible d’utiliser la commande murale pour allumer ou éteindre le luminaire, sans avoir besoin de télécommande (il faut tout de même connaître le mode opératoire, ça ne s’invente pas …).
  • La LED clignote rapidement quand la charge branchée n’est pas adaptée
  • utilisation en variateur ou en module « on/off » (pour une charge inférieure à 300W)
Inconvénients
  • 300 W maximum
  • la LED bleu « on » est un peu agressive
  • la prise est dure à débrancher

Au global je les trouve très pratiques.

LivingColors BloomLes dispositifs LivingColors

J’ai le modèle LivingColors Bloom version 2012. On le trouve pour une cinquantaine d’euros (télécommande Gen3 comprise) : ne surtout pas acheter le modèle « LivingColors hue » livré sans télécommande et qui en vaut 80… il est petit et discret. Ce modèle est vraiment fait pour réaliser un éclairage d’ambiance, et n’est pas suffisant pour éclairer une pièce

Le modèle Iris éclaire plus : 210 lumens contre 110 pour les Bloom et Aura. Il a un look sympa mais est plus encombrant.

Les télécommandes

  • Télécommande LivingWhitesLa télécommande tactile LivingWhites est très pratique! Elle permet de commander un groupe de luminaires, soit tous ensemble, soit un à la fois : on passe de l’un à l’autre à l’aide des touches droite/gauche et l’ampoule sélectionnée clignote, ce qui permet de la repérer. La couronne rotative permet de régler l’intensité lumineuse.
  • LivingColorsRemoteGen3La télécommande LivingColors Gen3 livrée avec les LivingColors encore disponibles n’est pas tactile. Elle permet de piloter tous les types de luminaires smartlink. Par contre contrairement à la télécommande LivingWhites, on ne peut pas les sélectionner individuellement : le même réglage est appliqué à toutes les lampes… Deux boutons de préréglage permettent de sauvegarder l’ambiance de son choix.
  • LivingColorsRemoteGen2La télécommande LivingColors Gen2 (la génération d’avant) ressemble beaucoup à la LivingWhites (tactile), avec la couleur en plus. Elle est bien plus pratique que la Gen2, avec des fonctions plus étendues. La Gen2 est toutefois plus adaptée pour une table de chevet, avec ses boutons en relief…
  • Il existe aussi une télécommande ovale avec 3 boutons de scène, équivalente à la Gen2.
  • La télécommande hue tap (que je n’ai pas non testée : voir le test de maison et domotique) a l’avantage de ne pas nécessiter de pile et de pouvoir se mettre au mur comme un interrupteur, mais a beaucoup moins de fonctions (4 boutons pouvant sélectionner des scènes) et coûte cher.
  • hue-dimmer-switchLa télécommande Hue Dimmer switch peut aussi se mettre au mur comme un interrupteur et est complètement programmable. Je la recommande !

Astuce : pour mettre au mur une télécommande LivingColors, on trouve des plans de support mural pour imprimante 3D . Un copain m’en a imprimé et a un peu galéré car le plan est OK pour la Gen3 mais pas pour la Gen2 et la LivingWhites (qui sont plus grosses que la Gen3).

Mise en réseau ZigBee Light Link

procédure TouchLink

Procédures d’association et de déconnexion

Les procédures qui suivent fonctionnent mais il faut souvent s’armer de patience et s’y reprendre à plusieurs fois pour que ça fonctionne

Association de dispositifs d’éclairage avec une télécommande

La procédure TouchLink décrite dans la notice permet d’associer une ampoule ou un luminaire Smartlink à une télécommande. Dans ce cas, c’est une association ad’hoc sans contrôleur ZigBee. On associe une ampoule  télécommande de manière simple en les mettant à une trentaine de cm l’une de l’autre et en appuyant longuement sur le bouton on. Pour les séparer, on fait la même chose avec le bouton off.

Association avec le bridge hue

Les ampoules livrées avec le kit de démarrage Philips hue sont déjà associées au bridge. Ce n’est pas le cas des ampoules livrées séparément. Pour étendre le réseau ZLL du kit, il est nécessaire réaliser l’association des différents dispositifs ZLL avec le pont.

Pour ajouter les luminaires au réseau ZLL hue, voici quelques modes opératoires, qui s’appuient tous sur le mécanisme TouchLink, ce qui nécessite de mettre le dispositif à faire reconnaître à proximité immédiate du pont hue (30cm si possible, 2 m maximum)

J’ai juste quelques lampes à ajouter

  • L’association peut se faire de manuellement avec l’application Android ou iOS pour les produits sur lesquels sont notés le numéro de série  (ex: lightstrips friends of hue): il faut noter le numéro de série du produit et le rentrer sous le menu Paramètres > Mes lumières > Connecter de nouvelles lumières > Recherche manuelle.

Mettre le dispositif à proximité immédiate du bridge (~30cm) et faire un telnet sur le port 30000 de celui-ci :

telnet bridge_hue 30000
[Link,Touchlink]

renvoie :

[Link,Touchlink]

Aller ensuite dans l’application Philips Android ou iOS et faire reconnaître le dispostif (Paramètres > Mes lumières > Connecter de nouvelles lumières > Recherche automatique). Le nouveau dispositif doit alors apparaître …

[Link,Touchlink,success,NwkAddr=0x0005,pan=0xB5B0]
[Link,Discover,finished][Link,Discover,finished]
  • Si la version du bridge est plus récente (API >1.9), ça ne marche plus mais l’API REST du bridge permet de faire la même chose.
    • certaines applications récentes comme iConnectHue sur iOS permettent de le faire. (le logiciel domotique FHEM aussi : set bridge touchlink) .
    • on peut aussi le faire à la main en faisant pointer son browser web sur l’API debug tool du bridge et en passant la commande config 2:
      URL: /api/YOUR_USERNAME/config
      Message Body: {“touchlink”:true}
      Press the Put button
      
      URL: /api/YOUR_USERNAME/lights
      Clear the Message Body
      Press the Post Button
      

J’ai des lampes ET une télécommande à ajouter

C’est un peu plus compliqué, car en général la lampe et les télécommandes sont pré-configurés dans le même réseau ZLL et ne peuvent pas discuter sur l’autre réseau.

Méthode douce

Pour ajouter une 2e télécommande au réseau Zigbee du pont hue, il faut :

  1. faire un reset de celle-ci : appuyer plusieurs secondes sur le bouton reset à l’intérieur du compartiment de piles : la LED doit clignoter une fois.  Vérifier que les lampes associées ne le sont plus
  2. cloner la configuration de celle qui fonctionne en appuyant sur I sur les deux télécommandes face à face pendant 10s : la LED des télécommandes clignottent alternativement, et on peu relâcher quand elles s’éteignent . L’ordre dans lequel on appuie sur les deux télécommandes n’a pas d’importance.

CopyHueRemote

On peut ensuite associer les lampes

  1. associer les lampes à la télécommande (TouchLink), ou dissocier celles qui ont été copiées si on le désire.
  2. associer les lampes au pont : dans l’application Hue aller dans Paramètres > Mes lumières > Connecter de nouvelles lumières > Recherche automatique.

(Testé avec un kit LC Iris + télécommande)

Méthode radicale

Son inconvénient est qu’on perd tout ce qu’on a pu personnaliser jusqu’alors car elle inclut un reset du pont …

Il faut mettre à zéro la config d’un des réseaux et associer ces éléments à l’autre. La procédure ([EDIT 30/12/2015] : malheureusement la procédure interactive n’est plus disponible…) à appliquer s’appuie sur ce principe :

  1. on met à zéro la config de la télécommande
  2. on met à zéro la config du pont
  3. on associe toutes les lampes à la télécommande
  4. on transfert la config du réseau ainsi constitué sur le pont

Enlever un élément du pont

Ce n’est pas possible ! Il faut faire un reset du pont et ré-associer tous les éléments qui restent …

En conclusion

Le système hue est relativement simple à mettre en œuvre et à étendre avec les autres produits Philips. Il y a toutefois des effets de bord quand on les utilise sur des circuits électriques commandés classiquement, les effets étant prévisibles mais pas intuitifs (bof pour le WAF…). De ce point de vue, les prises commandées LivingWhites sont les plus pratiques, ou les hue sur circuit commandé par télérupteur. Pour réellement rendre les choses plus transparentes, il faut:

  • soit n’utiliser que des télécommandes ZLL. Malheureusement, le seul interrupteur mural qui existe est hors de prix. Il a toutefois l’avantage de ne consommer que l’énergie de votre main !
  • soit mettre en œuvre un système domotique et utiliser des commandes murales domotiques qui viendront commander le bridge hue via la centrale domotique.

Quelques liens

La techno

Les produits

Meet hue

La communauté

  • Philips Hue Support : le site de support et communauté indépendante de Philips ([EDIT 30/12/2015] le site n’est plus en ligne)

Les trouvailles

Les API

Références