Comment les mécanismes de contrôle des lampes fluorescentes sont agencés et fonctionnent

La classe des sources lumineuses à décharge, qui comprend les lampes fluorescentes, nécessite l'utilisation d'un équipement spécial qui effectue le passage d'une décharge en arc à l'intérieur d'un boîtier en verre scellé.

Le dispositif et le principe de fonctionnement d'une lampe fluorescente

Sa forme est réalisée sous la forme d'un tube. Il peut être droit, courbé ou tordu.

La surface de l'ampoule en verre est recouverte d'une couche de phosphore de l'intérieur et des filaments de tungstène sont situés à ses extrémités. Le volume intérieur est scellé, rempli de gaz inerte à basse pression avec de la vapeur de mercure.

La lueur d'une lampe fluorescente se produit en raison de la création et du maintien d'une décharge d'arc électrique dans un gaz inerte entre les filaments, qui fonctionnent sur le principe du rayonnement thermionique. Pour son écoulement, un courant électrique est passé à travers le fil de tungstène pour chauffer le métal.

En même temps, une différence de potentiel élevée est appliquée entre les filaments, fournissant de l'énergie pour la circulation d'un arc électrique entre eux.La vapeur de mercure améliore son chemin d'écoulement dans un environnement de gaz inerte. La couche de luminophore transforme les caractéristiques optiques du faisceau lumineux sortant.

Il s'agit d'assurer le passage des processus électriques à l'intérieur de l'équipement de contrôle des lampes fluorescentes... En abrégé PRA.

Types de ballasts

Selon l'élément de base utilisé, les dispositifs de lestage peuvent être réalisés de deux manières :

1. conception électromagnétique ;

2. bloc électronique.

Les premiers modèles de lampes fluorescentes fonctionnaient exclusivement selon la première méthode. Pour cela nous avons utilisé :

• entrée;

• Manette de Gaz.

Les blocs électroniques sont apparus il n'y a pas si longtemps. Ils ont commencé à être produits après le développement massif et rapide des entreprises produisant un assortiment moderne de bases électroniques basées sur les technologies des microprocesseurs.

Ballasts électromagnétiques

Le principe de fonctionnement d'une lampe fluorescente à ballast électromagnétique (EMPRA)

Le circuit de démarrage du démarreur avec la connexion d'un starter électromagnétique est considéré comme traditionnel, classique. En raison de sa relative simplicité et de son faible coût, il reste populaire et continue d'être largement utilisé dans les systèmes d'éclairage.

Après avoir fourni le secteur à la lampe, la tension est fournie à travers la bobine d'arrêt et les filaments de tungstène à électrodes de démarrage… Il est conçu sous la forme d'une lampe à décharge de gaz de petite taille.

La tension secteur appliquée à ses électrodes provoque une décharge luminescente entre elles, formant une lueur de gaz inerte et chauffant son environnement. Près de contact bimétallique le percevoir, plier. change de forme et ferme l'espace entre les électrodes.

Un circuit fermé se forme dans le circuit du circuit électrique et un courant commence à le traverser, chauffant les filaments de la lampe fluorescente. Une émission thermionique se forme autour d'eux. En même temps, la vapeur de mercure à l'intérieur du ballon est chauffée.

Le courant électrique résultant réduit de moitié environ la tension appliquée du réseau aux électrodes du démarreur. La foudre entre eux diminue et la température baisse. La plaque bimétallique réduit sa flexion en déconnectant le circuit entre les électrodes, le courant qui les traverse est interrompu et une force électromotrice d'auto-induction est créée à l'intérieur du starter. Il crée immédiatement une décharge de courte durée dans le circuit qui lui est connecté : entre les filaments d'une lampe fluorescente.

Sa valeur atteint plusieurs kilovolts. Il suffit de créer la désintégration d'un milieu gazeux inerte avec de la vapeur de mercure chauffée et des filaments chauffés jusqu'à un état de rayonnement thermionique. Un arc électrique se produit entre les extrémités de la lampe, qui est la source de lumière.

Dans le même temps, la tension aux contacts du démarreur n'est pas suffisante pour détruire sa couche inerte et refermer les électrodes du bilame. Ils restent ouverts. Le démarreur ne participe pas au programme de travail ultérieur.

Après le démarrage de la lueur, le courant dans le circuit doit être limité. Sinon, les éléments du circuit pourraient brûler. Cette fonction est également attribuée à Manette de Gaz… Sa résistance inductive limite la montée du courant et évite d'endommager la lampe.

Schémas de connexion des ballasts électromagnétiques

Sur la base du principe de fonctionnement ci-dessus des lampes fluorescentes, divers schémas de connexion sont créés pour elles via un dispositif de contrôle.

Le plus simple est d'allumer le starter et le démarreur pour une lampe.

Dans cette méthode, une résistance inductive supplémentaire apparaît dans le circuit d'alimentation. Pour réduire les pertes de puissance réactive de son action, une compensation est utilisée en raison de l'inclusion d'un condensateur à l'entrée du circuit, décalant l'angle du vecteur de courant dans la direction opposée.

Si la puissance de la self permet de l'utiliser pour faire fonctionner plusieurs lampes fluorescentes, ces dernières sont rassemblées dans des circuits en série, et des starters séparés sont utilisés pour démarrer chacune.

Lorsqu'il est nécessaire de compenser l'effet de la résistance inductive, la même technique est utilisée que précédemment : un condensateur de compensation est connecté.

Au lieu d'un starter, un autotransformateur peut être utilisé dans le circuit, qui a la même résistance inductive et vous permet d'ajuster la valeur de la tension de sortie. La compensation des pertes de puissance active du composant réactif se fait en connectant un condensateur.

Autotransformateur peut être utilisé pour l'éclairage avec plusieurs lampes connectées en série.

Dans le même temps, il est important de créer une réserve de puissance pour assurer un fonctionnement fiable.

Inconvénients de l'utilisation de ballasts électromagnétiques

Les dimensions de la manette des gaz nécessitent la création d'un boîtier séparé pour le dispositif de commande, qui occupe un certain espace. En même temps, il émet, bien que petit, un bruit externe.

La conception du démarreur n'est pas fiable. Périodiquement, les lampes s'éteignent en raison de dysfonctionnements. Si le démarreur tombe en panne, un faux départ se produit lorsque plusieurs éclairs peuvent être observés visuellement avant qu'une combustion continue ne commence. Ce phénomène affecte la durée de vie des fils.

Les ballasts électromagnétiques créent des pertes d'énergie relativement élevées et réduisent l'efficacité.

Multiplicateurs de tension dans des circuits de commande de lampes fluorescentes

Ce schéma se retrouve souvent dans les conceptions amateurs et n'est pas utilisé dans les conceptions industrielles, bien qu'il ne nécessite pas une base complexe d'éléments, qu'il soit facile à fabriquer et efficace.

Le principe de son fonctionnement consiste à augmenter progressivement la tension d'alimentation du réseau à des valeurs nettement supérieures, provoquant la destruction de l'isolant d'un milieu gazeux inerte avec de la vapeur de mercure sans le chauffer et assurer le rayonnement thermionique des fils.

Une telle connexion permet l'utilisation d'ampoules même avec des filaments brûlés. Pour ce faire, dans leur circuit, les ampoules sont simplement shuntées avec des cavaliers externes des deux côtés.

De tels circuits présentent un risque accru de choc électrique pour une personne. Sa source est la tension de sortie du multiplicateur, qui peut être portée à des kilovolts et plus.

Nous ne recommandons pas l'utilisation de ce tableau et le publions pour clarifier le danger des risques qu'il pose. Nous attirons exprès votre attention sur ce point : n'utilisez pas vous-même cette méthode et prévenez vos collègues de cet inconvénient majeur.

Ballasts électroniques

Caractéristiques du fonctionnement d'une lampe fluorescente avec un ballast électronique (ECG)

Toutes les lois physiques qui surviennent à l'intérieur d'un flacon en verre avec du gaz inerte et de la vapeur de mercure pour former une décharge en arc et une lueur restent inchangées dans la conception des lampes contrôlées par des ballasts électroniques.

Par conséquent, les algorithmes de fonctionnement des ballasts électroniques restent les mêmes que ceux de leurs homologues électromagnétiques. C'est juste que l'ancienne base d'éléments a été remplacée par une moderne.

Cela garantit non seulement la grande fiabilité du dispositif de contrôle, mais également ses petites dimensions, ce qui lui permet d'être installé dans n'importe quel endroit approprié, même à l'intérieur de la base d'une ampoule E27 conventionnelle développée par Edison pour les lampes à incandescence.

Selon ce principe, de petites lampes à économie d'énergie avec un tube fluorescent de forme torsadée complexe, qui ne dépassent pas en taille les lampes à incandescence, fonctionnent et sont conçues pour être connectées au réseau 220 via d'anciennes prises.

Dans la plupart des cas, pour les électriciens qui travaillent avec des lampes fluorescentes, il suffit d'imaginer un schéma de raccordement simple réalisé avec une grande simplification à partir de quelques composants.

Du bloc électronique pour que les ballasts électroniques fonctionnent, il y a:

• circuit d'entrée connecté à une alimentation 220 volts ;

• deux circuits de sortie #1 et #2 connectés aux threads respectifs.

Habituellement, l'unité électronique est fabriquée avec un haut degré de fiabilité, une longue durée de vie. En pratique, les lampes à économie d'énergie desserrent le plus souvent le corps de l'ampoule pendant le fonctionnement pour diverses raisons. Le gaz inerte et la vapeur de mercure en sortent immédiatement. Une telle lampe ne s'allumera plus, et son boîtier électronique reste en bon état.

Il peut être réutilisé en le connectant à un flacon de capacité adaptée. Pour ça:

• la base de la lampe est soigneusement démontée;

• l'unité électronique ECG en est retirée ;

• marquer une paire de fils utilisés dans le circuit d'alimentation ;

• marquer les fils des circuits de sortie sur le filament.

Après cela, il ne reste plus qu'à reconnecter le circuit de l'unité électronique à un flacon complet et fonctionnel. Elle continuera à travailler.

Dispositif de ballast électromagnétique

Structurellement, le bloc électronique se compose de plusieurs parties :

• un filtre qui supprime et bloque les interférences électromagnétiques provenant de l'alimentation du circuit ou créées par l'unité électronique pendant le fonctionnement ;

• redresseur d'oscillations sinusoïdales ;

• circuits de correction de puissance;

• filtre de lissage ;

• onduleur;

• ballast électronique (analogue d'un starter).

Le circuit électrique de l'onduleur fonctionne sur de puissants transistors à effet de champ et est créé selon l'un des principes typiques : un circuit en pont ou en demi-pont pour leur inclusion.

Dans le premier cas, quatre touches fonctionnent dans chaque bras du pont. Ces onduleurs sont conçus pour convertir une puissance élevée dans les systèmes d'éclairage en centaines de watts. Un circuit en demi-pont ne contient que deux commutateurs, a une efficacité moindre et est utilisé plus souvent.

Les deux circuits sont contrôlés par une unité électronique spéciale — microdar.

Comment fonctionnent les ballasts électroniques

Pour assurer une luminescence fiable de la lampe fluorescente, les algorithmes ECG sont divisés en 3 étapes technologiques :

1. préparatoire, liée au chauffage initial des électrodes afin d'augmenter le rayonnement thermionique ;

2. amorçage de l'arc en appliquant une impulsion haute tension ;

3. Assurer une décharge d'arc stable.

Cette technologie vous permet d'allumer rapidement la lampe même à des températures négatives, fournit un démarrage en douceur et une sortie de la tension minimale nécessaire entre les filaments pour un bon éclairage à l'arc.

L'un des schémas simples pour connecter un ballast électronique à une lampe fluorescente est illustré ci-dessous.

Un pont de diodes à l'entrée redresse la tension alternative. Ses ondes sont lissées par le condensateur C2.Un onduleur push-pull connecté dans un circuit en demi-pont fonctionne après lui.

Il comprend 2 transistors n-p-n qui créent des oscillations haute fréquence qui sont alimentés par des signaux de commande en opposition de phase avec les enroulements W1 et W2 du transformateur haute fréquence toroïdal à trois enroulements L1. Sa bobine restante W3 fournit une tension de résonance élevée au tube fluorescent.

Ainsi, lors de la mise sous tension avant l'allumage de la lampe, un courant maximal est créé dans le circuit résonnant, ce qui assure le chauffage des deux filaments.

Un condensateur est connecté en parallèle avec la lampe. Une grande tension de résonance est créée sur ses plaques. Il déclenche un arc électrique dans un environnement de gaz inerte. Sous son action, les armatures du condensateur sont court-circuitées et la résonance de tension est interrompue.

Cependant, la lampe ne s'arrête pas de brûler. Il continue à fonctionner automatiquement en raison de la part restante de l'énergie appliquée. La résistance inductive du convertisseur régule le courant traversant la lampe, en la maintenant dans la plage optimale.

Voir également: Circuits de commutation pour lampes à décharge