Ballast électronique pour lampes fluorescentes : qu'est-ce que c'est, comment ça fonctionne, schémas de connexion des lampes avec ballast électronique

Vous vous demandez à quoi sert un module électronique de ballast électronique pour lampes fluorescentes et comment le connecter ? Une installation correcte des luminaires économes en énergie permettra de prolonger considérablement leur durée de vie, n'est-ce pas ? Mais vous ne savez pas comment connecter un ballast électronique et si cela est nécessaire ?

Nous allons vous expliquer le rôle du module électronique et son raccordement – cet article aborde les caractéristiques constructives de cet appareil, grâce auquel se forme la tension dite de démarrage, et qui maintient également un régime de fonctionnement optimal des luminaires.

Des schémas de principe de raccordement de lampes fluorescentes avec un ballast électronique sont présentés, ainsi que des recommandations vidéo sur l'utilisation de ces appareils. Ceux-ci font partie intégrante du circuit des lampes à décharge, bien que la conception de ces sources lumineuses puisse varier considérablement.

Structures des modules de ballast

Les constructions des lampes fluorescentes industrielles et domestiques sont généralement équipées de modules de ballast électronique. L'abréviation se lit très clairement – appareil de démarrage et de régulation électronique.

Dispositif électromagnétique de l'ancien modèle

En examinant la construction de cet appareil de la série classique électromagnétique, on peut immédiatement noter un inconvénient évident – l'encombrement du module.

Certes, les concepteurs ont toujours cherché à minimiser les dimensions des ballasts électromagnétiques. Dans une certaine mesure, cela a été réussi, à en juger par les modifications modernes déjà sous forme de ballasts électroniques.

L'ensemble des éléments fonctionnels du dispositif de démarrage et de régulation électromagnétique. Ses composants, comme on le voit, ne sont que deux éléments : une self (appelée ballast) et un starter (circuit de formation de décharge).

L'encombrement de la construction électromagnétique est dû à l'incorporation d'une self de grande taille dans le circuit – un élément obligatoire destiné à lisser la tension du réseau et à servir de ballast.

Outre la bobine, le circuit du ballast électromagnétique comprend des starters (un ou deux). La dépendance de la qualité de leur fonctionnement et de la longévité de la lampe est évidente, car un défaut du starter provoque un faux démarrage, ce qui signifie une surcharge de courant sur les filaments de préchauffage.

Voici à quoi ressemble l'une des variantes constructives du starter du module électromagnétique de démarrage et de régulation des lampes fluorescentes. Il existe de nombreuses autres constructions, avec des différences de taille et de matériaux du boîtier.

Outre le manque de fiabilité du démarrage par starter, les lampes fluorescentes souffrent de l'effet stroboscopique. Il se manifeste par un scintillement à une fréquence proche de 50 Hz.

Enfin, le ballast entraîne des pertes d'énergie importantes, ce qui réduit globalement le rendement des lampes fluorescentes.

Amélioration de la conception jusqu'au ballast électronique

À partir des années 1990, les circuits des lampes fluorescentes ont été de plus en plus souvent complétés par une conception améliorée du module de ballast.

La base du module modernisé est constituée d'éléments électroniques à semi-conducteurs. Par conséquent, les dimensions de l'appareil ont diminué et la qualité de fonctionnement est à un niveau plus élevé.

Le résultat de la modification des ballasts électromagnétiques est des dispositifs électroniques à semi-conducteurs pour le démarrage et le réglage de la lumière des lampes fluorescentes. D'un point de vue technique, ils se distinguent par des performances opérationnelles plus élevées.

L'introduction des ballasts électroniques à semi-conducteurs a pratiquement permis d'éliminer tous les défauts présents dans les circuits des appareils de l'ancien format.

Les modules électroniques offrent un fonctionnement stable de qualité et augmentent la longévité des luminaires fluorescents.

Un rendement plus élevé, un réglage progressif de la luminosité, un facteur de puissance amélioré – ce sont tous des indicateurs avantageux des nouveaux modules de ballast électronique.

De quoi se compose l'appareil ?

Les principaux éléments constitutifs du circuit du module électronique sont :

• un redresseur ;
• un filtre de rayonnement électromagnétique ;
• un correcteur de facteur de puissance ;
• un filtre de lissage de la tension ;
• un circuit onduleur ;
• un élément d'inductance.

La construction du circuit prévoit l'une des deux variantes – en pont ou demi-pont. Les conceptions utilisant un circuit en pont prennent généralement en charge le fonctionnement avec des lampes de forte puissance.

Les modules de ballast réalisés selon un schéma en pont sont conçus pour ce type de luminaires (d'une puissance de 100 watts et plus). Ce schéma, en plus de supporter la puissance, a une influence positive sur les caractéristiques de la tension d'alimentation.

Cependant, ce sont principalement des modules basés sur un circuit demi-pont qui sont utilisés dans les luminaires fluorescents.

Ces appareils sont plus courants sur le marché que les modèles en pont, car pour une utilisation traditionnelle, des luminaires d'une puissance allant jusqu'à 50 W suffisent.

Particularités de fonctionnement de l'appareil

Le fonctionnement de l'électronique peut être divisé en trois étapes de travail. Tout d'abord, la fonction de préchauffage des filaments est activée, ce qui est un point important en termes de durabilité des appareils d'éclairage à gaz.

Cette fonction semble particulièrement nécessaire dans des conditions ambiantes à basse température.

Vue de la carte électronique de travail d'un modèle de module de démarrage et de régulation à éléments semi-conducteurs. Cette petite carte légère remplace complètement la fonctionnalité de la self massive et ajoute une série de propriétés améliorées.

Ensuite, le circuit du module lance la fonction de génération d'impulsions d'impédance haute tension – un niveau de tension d'environ 1,5 kV.

La présence d'une tension de cette ampleur entre les électrodes s'accompagne inévitablement d'une rupture du milieu gazeux de l'ampoule de la lampe fluorescente – l'allumage de la lampe.

Enfin, la troisième étape de fonctionnement du circuit du module est activée, dont la fonction principale est de créer une tension stabilisée pour la combustion du gaz à l'intérieur de l'ampoule.

Le niveau de tension dans ce cas est relativement bas, ce qui assure une faible consommation d'énergie.

Schéma de principe du ballast

Comme déjà mentionné, une construction fréquemment utilisée est le module de ballast électronique assemblé selon un schéma push-pull demi-pont.

Schéma de principe d'un dispositif demi-pont de démarrage et de réglage des paramètres des luminaires fluorescents. Cependant, ce n'est de loin pas la seule solution de circuit utilisée pour fabriquer des ballasts électroniques.

Un tel circuit fonctionne dans l'ordre suivant :

1. La tension secteur de 220 V arrive sur le pont de diodes et le filtre.
2. À la sortie du filtre, une tension continue de 300-310 V est formée.
3. Le module onduleur augmente la fréquence de la tension.
4. Depuis l'onduleur, la tension passe sur un transformateur symétrique.
5. Sur le transformateur, grâce aux commutateurs de commande, le potentiel de travail nécessaire pour la lampe fluorescente est formé.

Les commutateurs de commande installés dans le circuit des deux sections du primaire et sur l'enroulement secondaire régulent la puissance requise.

Par conséquent, sur l'enroulement secondaire, un potentiel propre est formé pour chaque étape de fonctionnement de la lampe. Par exemple, un pour le préchauffage des filaments, un autre pour le mode de fonctionnement en cours.

Examinons le schéma de principe d'un ballast électronique demi-pont pour des lampes d'une puissance allant jusqu'à 30 W. Ici, la tension secteur est redressée par un assemblage de quatre diodes.

La tension redressée provenant du pont de diodes arrive sur un condensateur, où elle est lissée en amplitude et filtrée des harmoniques.

La qualité de fonctionnement du circuit dépend du choix correct des composants électroniques. Le fonctionnement normal se caractérise par le paramètre de courant sur la borne positive du condensateur C1. La durée de l'impulsion d'allumage du luminaire est déterminée par le condensateur C4.

Ensuite, au moyen de la partie inverseuse du circuit, constituée de deux transistors de commutation (demi-pont), la tension provenant du réseau à 50 Hz est convertie en un potentiel à plus haute fréquence – à partir de 20 kHz.

Il est déjà appliqué aux bornes de la lampe fluorescente pour assurer le mode de fonctionnement.

Le circuit en pont fonctionne à peu près selon le même principe. La différence réside uniquement dans le fait qu'il utilise quatre transistors de commutation au lieu de deux inverseurs. En conséquence, le circuit devient un peu plus complexe, des éléments supplémentaires sont ajoutés.

Nœud du circuit d'onduleur, assemblé selon un schéma en pont. Ici, ce ne sont pas deux mais quatre transistors clés qui participent au fonctionnement du nœud. De plus, la préférence est souvent donnée aux éléments semi-conducteurs à structure de champ. Sur le schéma : VT1…VT4 – transistors ; Tp – transformateur de courant ; Up, Un – convertisseurs.

Cependant, c'est précisément la variante de montage en pont qui permet de connecter un grand nombre de lampes (plus de deux) sur un seul ballast. En règle générale, les dispositifs montés selon le schéma en pont sont conçus pour une puissance de charge de 100 W et plus.

Options de raccordement des lampes fluorescentes

En fonction des solutions de circuit utilisées dans la conception des appareils de régulation de démarrage, les options de connexion peuvent être très variées.

Si un modèle d'appareil supporte, par exemple, la connexion d'un luminaire, un autre modèle peut supporter le fonctionnement simultané de quatre lampes.

Le schéma le plus simple d'alimentation du luminaire via un dispositif de démarrage et de régulation électromagnétique : 1 – filament ; 2 – starter ; 3 – ampoule en verre ; 4 – ballast ; L – ligne de phase d'alimentation ; N – ligne neutre.

La connexion la plus simple semble être la variante avec un dispositif électromagnétique, dont les principaux éléments du circuit sont seulement la bobine et le starter.

Ici, la ligne de phase depuis l'interface réseau est connectée à l'une des deux bornes de la self, et le fil neutre est amené à une borne de la lampe fluorescente.

La phase, lissée sur l'inductance, est dérivée de sa deuxième borne et connectée à la deuxième borne (opposée).

Les deux bornes de la lampe qui restent libres se connectent au support du starter. Voilà, en fait, tout le circuit qui était utilisé partout avant l'apparition des modèles électroniques à semi-conducteurs d'EPRA.

Option de connexion de deux luminaires fluorescents via un seul ballast : 1 – condensateur de filtrage ; 2 – ballast, de puissance égale à celle des deux luminaires ; 3, 4 – lampes ; 5,6 – démarreurs ; L – ligne de phase ; N – ligne neutre

Sur la base de ce même schéma, une solution est mise en œuvre avec la connexion de deux lampes fluorescentes, d'un ballast et de deux démarreurs. Dans ce cas, il faut choisir le ballast en fonction de la puissance totale des lampes à gaz.

La variante de circuit avec ballast peut être retravaillée pour éliminer le défaut de stroboscopie. Ce défaut apparaît assez souvent sur les luminaires à ballast électromagnétique.

La modification consiste à ajouter un pont de diodes au circuit, qui est connecté après le ballast.

Raccordement aux modules électroniques

Les options de connexion des lampes fluorescentes sur des modules électroniques diffèrent quelque peu. Chaque ballast électronique possède des bornes d'entrée pour la tension secteur et des bornes de sortie pour la charge.

Selon la configuration du ballast électronique, une ou plusieurs lampes sont connectées. En général, sur le boîtier de l'appareil, quelle que soit sa puissance et conçu pour connecter un nombre correspondant de luminaires, un schéma de principe du câblage est indiqué.

Procédure de connexion des luminaires fluorescents au dispositif de démarrage et de régulation à semi-conducteurs : 1 – interface pour le secteur et la terre ; 2 – interface pour les luminaires ; 3,4 – luminaires ; L – ligne de phase ; N – ligne neutre ; 1…6 – contacts de l'interface

Sur le schéma ci-dessus, par exemple, l'alimentation d'au maximum deux lampes fluorescentes est prévue, car le circuit utilise un modèle de ballast pour deux lampes.

Les deux interfaces de l'appareil sont conçues ainsi : l'une pour la connexion de la tension secteur et du fil de terre, l'autre pour la connexion des lampes. Cette option fait également partie des solutions simples.

Un appareil similaire, mais conçu pour fonctionner avec quatre lampes, se distingue par un nombre accru de bornes sur l'interface de connexion de la charge. L'interface secteur et la ligne de connexion de la terre restent inchangées.

Câblage de connexion pour la version à quatre lampes. Comme dispositif de démarrage et de régulation, on utilise également un ballast électronique à semi-conducteurs. Sur le schéma, 1…10 – contacts de l'interface du dispositif de démarrage et de régulation.

Cependant, parallèlement aux dispositifs simples – à une, deux ou quatre lampes – on rencontre des structures de démarrage et de régulation dont le schéma prévoit l'utilisation d'une fonction de réglage de la luminosité des lampes fluorescentes à l'aide de.

Ce sont les modèles de régulateurs dits contrôlés. Nous vous recommandons de vous familiariser plus en détail avec le principe de fonctionnement du régulateur de puissance des appareils d'éclairage.

En quoi ces appareils diffèrent-ils des dispositifs déjà examinés ? En ce qu'ils sont équipés, en plus de l'alimentation réseau et de la charge, d'une interface pour connecter une tension de commande, dont le niveau est généralement de 1 à 10 volts de courant continu.

Configuration à quatre lampes avec possibilité de réglage progressif de la luminosité : 1 – commutateur de mode ; 2 – contacts d'amenée de la tension de commande ; 3 – contact de terre ; 4, 5, 6, 7 – lampes fluorescentes ; L – ligne de phase d'alimentation ; N – ligne neutre ; 1…20 – contacts de l'interface du dispositif de démarrage et de régulation

Ainsi, la diversité des configurations des modules électroniques de démarrage et de régulation permet d'organiser des systèmes d'appareils d'éclairage de différents niveaux. Il s'agit non seulement du niveau de puissance et de couverture des surfaces, mais aussi du niveau de contrôle.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Un document vidéo basé sur la pratique d'un électricien raconte et montre — lequel des deux appareils doit être considéré par l'utilisateur final comme étant de meilleure qualité et plus pratique.

Ce reportage confirme une fois de plus que les solutions simples paraissent fiables et durables :

Cependant, les ballasts électroniques continuent de s'améliorer. De nouveaux modèles de ces appareils apparaissent régulièrement sur le marché. Les conceptions électroniques ne sont pas non plus exemptes de défauts, mais par rapport aux variantes électromagnétiques, elles montrent clairement de meilleures qualités techniques et opérationnelles.

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