Les lampes fluorescentes sont basées sur la lueur d'une décharge de gaz dans la vapeur de mercure. Le rayonnement est dans la gamme ultraviolette et afin de le convertir en lumière visible, l'ampoule de la lampe est recouverte d'une couche de phosphore.
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Le principe de fonctionnement d'une lampe fluorescente
Une caractéristique du fonctionnement des lampes fluorescentes est qu'elles ne peuvent pas être directement connectées à l'alimentation électrique. La résistance entre les électrodes à l'état froid est importante et la quantité de courant circulant entre elles est insuffisante pour qu'une décharge se produise. Une impulsion haute tension est nécessaire pour l'allumage.
Une lampe à décharge allumée se caractérise par une faible résistance, qui a une caractéristique réactive.Pour compenser la composante réactive et limiter le courant circulant, un starter (ballast) est connecté en série avec la source lumineuse luminescente.
Beaucoup ne comprennent pas pourquoi un démarreur est nécessaire dans les lampes fluorescentes. L'inductance, incluse dans le circuit de puissance avec le démarreur, génère une impulsion haute tension pour démarrer une décharge entre les électrodes. Cela se produit parce que lorsque les contacts du démarreur sont ouverts, une impulsion EMF d'auto-induction pouvant atteindre 1 kV se forme aux bornes de l'inductance.
A quoi sert un starter ?
L'utilisation d'un starter pour lampes fluorescentes (ballast) dans les circuits de puissance est nécessaire pour deux raisons :
- génération de tension de démarrage ;
- limiter le courant à travers les électrodes.
Le principe de fonctionnement de l'inducteur est basé sur la réactance de l'inducteur, qui est l'inducteur. La réactance inductive introduit un déphasage entre la tension et le courant égal à 90º.
La grandeur limitant le courant étant la réactance inductive, il s'ensuit que des inductances destinées à des lampes de même puissance ne peuvent pas être utilisées pour connecter des appareils plus ou moins puissants.
Des tolérances sont possibles dans certaines limites. Ainsi, plus tôt, l'industrie nationale produisait des lampes fluorescentes d'une puissance de 40 watts. Une inductance de 36 W pour lampes fluorescentes modernes peut être utilisée en toute sécurité dans les circuits d'alimentation de lampes obsolètes et vice versa.
Différences entre un starter et un ballast électronique
Le circuit d'étranglement pour allumer les sources lumineuses luminescentes est simple et très fiable.L'exception est le remplacement régulier des démarreurs, car ils comprennent un groupe de contacts NF pour générer des impulsions de démarrage.
Dans le même temps, le circuit présente des inconvénients importants qui nous ont obligés à rechercher de nouvelles solutions pour allumer les lampes :
- temps de démarrage long, qui augmente à mesure que la lampe s'use ou que la tension d'alimentation diminue;
- grande distorsion de la forme d'onde de la tension secteur (cosf<0,5) ;
- lueur scintillante avec le double de la fréquence de l'alimentation électrique en raison de la faible inertie de la luminosité de la décharge de gaz ;
- grandes caractéristiques de poids et de taille;
- bourdonnement à basse fréquence dû à la vibration des plaques du système d'accélérateur magnétique;
- faible fiabilité de démarrage à des températures négatives.
Le contrôle du starter des lampes fluorescentes est gêné par le fait que les dispositifs de détermination des spires en court-circuit ne sont pas très courants et qu'à l'aide de dispositifs standards on ne peut que constater la présence ou l'absence d'une coupure.
Pour pallier ces défauts, des circuits de ballasts électroniques (ballasts électroniques) ont été développés. Le fonctionnement des circuits électroniques repose sur un principe différent de génération d'une haute tension pour démarrer et entretenir la combustion.
L'impulsion haute tension est générée par les composants électroniques et une tension haute fréquence (25-100 kHz) est utilisée pour supporter la décharge. Le fonctionnement du ballast électronique peut s'effectuer selon deux modes :
- avec chauffage préalable des électrodes ;
- avec démarrage à froid.
Dans le premier mode, une basse tension est appliquée aux électrodes pendant 0,5 à 1 seconde pour le chauffage initial. Une fois le temps écoulé, une impulsion haute tension est appliquée, grâce à laquelle la décharge entre les électrodes est déclenchée. Ce mode est techniquement plus difficile à mettre en oeuvre, mais augmente la durée de vie des lampes.
Le mode de démarrage à froid est différent en ce que la tension de démarrage est appliquée aux électrodes froides, provoquant un démarrage rapide. Cette méthode de démarrage n'est pas recommandée pour une utilisation fréquente, car elle réduit considérablement la durée de vie, mais elle peut être utilisée même avec des lampes avec des électrodes défectueuses (avec des filaments brûlés).
Les circuits avec self électronique présentent les avantages suivants :
- absence totale de scintillement ;
- large plage de température d'utilisation;
- petite distorsion de la forme d'onde de la tension secteur ;
- absence de bruit acoustique ;
- augmenter la durée de vie des sources d'éclairage;
- petites dimensions et poids, possibilité d'exécution miniature;
- la possibilité de gradation - modification de la luminosité en contrôlant le rapport cyclique des impulsions de puissance des électrodes.
Connexion classique via ballast électromagnétique - starter
Le schéma le plus courant pour connecter une lampe fluorescente comprend un starter et un démarreur, appelés ballasts électromagnétiques (EMPRA). Le circuit est un circuit série : inductance - filament - démarreur.
Au moment initial de l'allumage, un courant traverse les éléments du circuit, chauffant les filaments de la lampe et en même temps le groupe de contact du démarreur. Une fois les contacts chauffés, ils s'ouvrent, provoquant l'apparition de champs électromagnétiques d'auto-induction aux extrémités de l'enroulement du ballast électromagnétique. La haute tension provoque une rupture de l'espace gazeux entre les électrodes.
Un petit condensateur connecté en parallèle avec les contacts du démarreur forme un circuit oscillant avec la manette des gaz.Cette solution augmente la tension de l'impulsion de démarrage et réduit la combustion des contacts du démarreur.
Lorsqu'une décharge stable apparaît, la résistance entre les électrodes aux extrémités opposées de l'ampoule chute et le courant circule dans le circuit inductance-électrode. Le courant à ce moment est limité par la réactance inductive de l'inductance. L'électrode dans le démarreur se ferme, le démarreur à ce moment n'est plus impliqué dans le travail.
Si la décharge dans le ballon ne se produit pas, le processus de chauffage et d'allumage est répété plusieurs fois. Pendant ce temps, la lampe peut scintiller. Si la lampe fluorescente clignote mais ne s'allume pas, cela peut indiquer sa défaillance à la suite d'une diminution de l'émissivité des électrodes ou d'une tension d'alimentation réduite.
La connexion des lampes fluorescentes avec un starter peut être complétée par un condensateur, ce qui réduit la distorsion du réseau. De plus, un condensateur est installé dans les lampes doubles pour le décalage mutuel des phares entre les lampes adjacentes afin de réduire visuellement l'effet de scintillement.
Connexion via un ballast électronique moderne
Dans les luminaires qui utilisent des ballasts électroniques pour le fonctionnement, le circuit d'allumage des lampes fluorescentes est indiqué sur le boîtier du ballast électronique. Pour une inclusion correcte, vous devez suivre les instructions à la lettre. Cela ne nécessite aucun réglage. Un circuit correctement assemblé avec des éléments réparables commence à fonctionner immédiatement.
Schéma de connexion en série de deux lampes
Les lampes fluorescentes permettent de connecter deux appareils d'éclairage en série dans un circuit dans les conditions suivantes :
- utilisation de deux sources lumineuses identiques ;
- un ballast électromagnétique destiné à un tel schéma ;
- starter, conçu pour deux fois la puissance.
L'avantage du circuit en série est qu'un seul starter lourd est utilisé, mais si l'une des ampoules ou le démarreur tombe en panne, la lampe est complètement inopérante.
Les ballasts électroniques modernes permettent de s'allumer uniquement selon le schéma ci-dessus, mais de nombreux modèles sont conçus pour allumer deux lampes. Dans le même temps, deux canaux de génération de tension indépendants sont organisés dans le circuit, par conséquent, un double ballast électronique assure le fonctionnement d'une lampe en cas de dysfonctionnement ou d'absence d'une lampe voisine.
Connexion sans démarreur
Plusieurs options pour allumer des lampes fluorescentes sans starter ni démarreur ont été développées. Tous utilisent le principe de création d'une tension de déclenchement élevée à l'aide d'un multiplicateur de tension.
De nombreux circuits permettent un fonctionnement avec des filaments brûlés, ce qui permet l'utilisation de lampes défectueuses. Certaines solutions utilisent une alimentation CC. Cela conduit à une absence totale de scintillement, mais les électrodes s'usent de manière inégale. Cela peut être vu par la présence de taches sombres du luminophore sur un côté du flacon.
Certains électriciens installent un bouton de démarrage séparé au lieu d'un démarreur, mais cela implique de contrôler la lampe avec un interrupteur et un bouton, ce qui est gênant et endommage la lampe si le bouton est enfoncé trop longtemps en raison d'une surchauffe des électrodes.
Les schémas d'allumage des lampes fluorescentes sans l'utilisation d'un démarreur, à l'exception des ballasts électroniques, ne sont pas produits par l'industrie.Cela est dû à leur faible fiabilité, à un impact négatif sur la durée de vie des lampes, à des dimensions importantes dues à la présence de gros condensateurs.
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