Starter pour lampes fluorescentes : dispositif, principe de fonctionnement, marquage + subtilités du choix

Le starter pour lampes fluorescentes fait partie de l'équipement du ballast électromagnétique et est destiné à allumer la lampe à mercure.

Chaque modèle, fabriqué par un développeur spécifique, possède des caractéristiques techniques différentes, mais est utilisé pour des luminaires alimentés exclusivement par un réseau à courant alternatif, avec une fréquence maximale ne dépassant pas 65 Hz.

Nous vous proposons de comprendre comment fonctionne un starter pour lampes fluorescentes, quel est son rôle dans le luminaire. De plus, nous indiquerons les caractéristiques des différents dispositifs de démarrage et vous expliquerons comment choisir le mécanisme approprié.

Comment est conçu le dispositif ?

En principe, le starter (amorceur) est assez simple. L'élément se présente sous la forme d'une petite lampe à décharge, capable de former une décharge luminescente à basse pression de gaz et à faible courant.

Cette petite ampoule en verre est remplie d'un gaz inerte – un mélange d'hélium ou de néon. Des électrodes mobiles et fixes en métal y sont scellées.

Toutes les spirales d'électrode de l'ampoule sont équipées de deux blocs de bornes. L'une des bornes de chaque contact est utilisée dans le circuit du ballast électromagnétique. Les autres sont connectées aux cathodes du démarreur.

La distance entre les électrodes du starter n'est pas significative, de sorte qu'il peut être facilement percé par la tension du réseau. Un courant se forme et les éléments de la chaîne électrique ayant une certaine résistance chauffent. Le starter fait partie de ces éléments.

Les starters pour lampes fluorescentes ont pratiquement une conception identique : 1 – ballast ; 2 – ampoule en verre ; 3 – vapeur de mercure ; 4 – bornes ; 5 – électrodes ; 6 – boîtier ; 7 – contact bimétallique ; 8 – substance gazeuse inerte ; 9 – filaments de tungstène de la LDS ; 10 – goutte de mercure ; 11 – décharge d'arc dans l'ampoule (+)

L'ampoule est placée à l'intérieur d'un boîtier en plastique ou en métal faisant office de gaine de protection. Sur certains modèles, un orifice de visualisation spécial est également présent en haut du couvercle.

Le matériau le plus demandé pour la fabrication du bloc est le plastique. L'exposition constante à des températures élevées est supportée par une composition d'imprégnation spéciale – le luminophore.

Les dispositifs sont fabriqués avec une paire de pattes qui font office de contacts. Elles sont fabriquées à partir de différents types de métal.

En fonction du type de construction, les électrodes peuvent être symétriques mobiles ou asymétriques avec un élément mobile. Leurs sorties passent à travers le culot de la lampe.

Un condensateur d'une capacité de 0,003 à 0,1 µF est connecté en parallèle aux électrodes de l'ampoule. C'est un élément important qui réduit le niveau des perturbations radio et participe également au processus d'allumage de la lampe.

Un composant obligatoire de l'appareil est un condensateur capable de lisser les surintensités et, en même temps, d'ouvrir les électrodes de l'appareil, en éteignant l'arc qui se produit entre les éléments conducteurs.

Sans ce mécanisme, il y a un risque élevé de soudure des contacts en cas d'arc, ce qui réduit considérablement la durée de vie du starter.

Dans l'usage domestique, les modèles de ballasts les plus populaires sont ceux avec un système de contacts symétrique et un circuit de démarrage. Ces modèles sont moins sensibles aux chutes de tension du réseau électrique.

Le bon fonctionnement du starter dépend de la tension d'alimentation du réseau. Si la tension nominale chute de 70 à 80 %, la lampe fluorescente peut ne pas s'allumer, car un échauffement suffisant des électrodes ne sera pas produit.

Dans le processus de sélection du démarreur approprié, en tenant compte du modèle spécifique de lampe fluorescente (fluorescente ou LL), il convient d'analyser également les caractéristiques techniques de chaque type et de choisir le fabricant.

Principe de fonctionnement de l'appareil

Après avoir appliqué l'alimentation secteur au dispositif d'éclairage, la tension traverse les enroulements du ballast LL et le filament, fabriqué à partir de monocristaux de tungstène.

Ensuite, elle est appliquée aux contacts du starter et forme entre eux une décharge luminescente, produisant ainsi une lueur du milieu gazeux par son échauffement.

Comme l'appareil comporte un autre contact – bimétallique, il réagit également aux changements et commence à se déformer, modifiant ainsi sa forme. Ainsi, cette électrode ferme le circuit électrique entre les contacts.

L'intensité du courant de la décharge luminescente formée varie de 20 à 50 mA, ce qui est tout à fait suffisant pour chauffer l'électrode bimétallique, qui est responsable de la fermeture du circuit (+).

Le circuit fermé formé dans le schéma électrique du dispositif fluorescent conduit le courant à travers lui-même et chauffe les filaments de tungstène, qui, à leur tour, commencent à émettre des électrons depuis leur surface chauffée.

Ainsi se forme une émission thermoélectronique. Au même moment, l'échauffement des vapeurs de mercure contenues dans l'ampoule se produit.

Le flux d'électrons formé contribue à réduire d'environ la moitié la tension appliquée par le réseau aux contacts du démarreur. Le degré de décharge luminescente commence à diminuer avec la température du filament.

La lame bimétallique réduit son degré de déformation, ouvrant ainsi le circuit entre l'anode et la cathode. Le passage du courant dans cette section cesse.

La variation de ses paramètres provoque, à l'intérieur de la bobine d'inductance, dans le circuit conducteur, l'apparition d'une force électromotrice d'induction.

Le contact bimétallique réagit instantanément en produisant une décharge de courte durée dans le circuit qui lui est connecté : entre les filaments de tungstène de la lampe fluorescente.

Sa valeur atteint plusieurs kilovolts, ce qui est suffisant pour percer le milieu inerte des gaz avec les vapeurs de mercure chauffées. Un arc électrique se forme entre les extrémités de la lampe, produisant un rayonnement ultraviolet.

Comme ce spectre lumineux n'est pas visible pour l'homme, la lampe contient un luminophore qui absorbe les ultraviolets. Ainsi, un flux lumineux standard est visualisé.

Lorsque le courant dans le circuit change ou s'arrête complètement, des variations proportionnelles du flux magnétique se produisent à travers la surface de la plaque, ce qui limite ce circuit et conduit à l'excitation d'une FEM d'auto-induction dans ce schéma.

Cependant, la tension aux bornes du démarreur, connecté en parallèle avec la lampe, n'est pas suffisante pour former une décharge luminescente. Par conséquent, les électrodes restent en position ouverte pendant la période d'éclairage de la lampe fluorescente. Ensuite, le démarreur n'est plus utilisé dans le circuit de fonctionnement.

Comme après la production de la lumière, les valeurs du courant doivent être limitées, un ballast électromagnétique est introduit dans le circuit. Grâce à sa réactance inductive, il joue le rôle de dispositif de limitation, empêchant les dommages à la lampe.

Types de starters pour luminaires fluorescents

Selon l'algorithme de fonctionnement, les dispositifs de démarrage sont divisés en trois types principaux : électroniques, thermiques et à décharge luminescente. Bien que les mécanismes diffèrent par leurs éléments de construction et leurs principes de fonctionnement, ils remplissent des fonctions identiques.

Starter de type électronique

Les processus qui se produisent dans le système de contacts des démarreurs ne sont pas contrôlables. De plus, la température ambiante a une influence significative sur leur fonctionnement.

Par exemple, à une température inférieure à 0°C, la vitesse de chauffage des électrodes ralentit, par conséquent, l'appareil mettra plus de temps à allumer la lumière.

De plus, lors du chauffage, les contacts peuvent se souder entre eux, ce qui entraîne une surchauffe et la destruction des spirales de la lampe, c'est-à-dire son endommagement.

La plupart des modèles de ballasts électroniques pour lampes fluorescentes sont fabriqués à base de la puce UBA 2000T. Ce type de dispositif permet d'éliminer la surchauffe des électrodes, ce qui augmente considérablement la durée de vie des contacts de la lampe, et par conséquent sa période de fonctionnement.

Même les dispositifs fonctionnant correctement ont tendance à s'user avec le temps. Ils maintiennent plus longtemps l'incandescence des contacts de la lampe, réduisant ainsi sa durée de vie utile.

C'est précisément pour éliminer ce type de défauts que des structures complexes avec des puces ont été utilisées dans la microélectronique à semi-conducteurs des démarreurs. Elles permettent de limiter le nombre de cycles du processus d'imitation de fermeture des électrodes du démarreur.

Dans la plupart des échantillons présents sur le marché, le dispositif circuit électronique du démarreur est composé de deux modules fonctionnels :

• d'un circuit de commande ;
• d'un nœud de commutation haute tension.

À titre d'exemple, on peut citer la puce d'allumage électronique UBA2000T de la société PHILIPS et le thyristor haute tension TN22 fabriqué par STMicroelectronics.

Le principe de fonctionnement du démarreur électronique repose sur l'ouverture du circuit par chauffage. Certains échantillons présentent un avantage considérable : l'option de mode d'allumage en veille.

Ainsi, l'ouverture des électrodes s'effectue dans la phase de tension requise et sous réserve de conditions thermiques optimales de chauffage des contacts.

Les éléments semi-conducteurs du ballast électronique doivent correspondre aux caractéristiques de fonctionnement clés, à savoir le rapport entre la valeur de la puissance et la tension du réseau du dispositif d'éclairage connecté.

Il est important que, en cas de panne de la lampe et de tentatives infructueuses de démarrage, ce type de mécanisme s'éteigne si leur nombre (de tentatives) atteint 7. Par conséquent, il ne peut être question d'une défaillance prématurée du démarreur électronique.

Dès que l'ampoule est remplacée par une ampoule en état de marche, le dispositif peut reprendre le processus de démarrage de la lampe fluorescente. Le seul inconvénient de cette modification est son prix élevé.

Dans le circuit avec démarreur, comme méthode supplémentaire de réduction des interférences radio, on peut utiliser des selfs symétriques avec un enroulement divisé en sections identiques, ayant un nombre égal de spires, enroulées sur un dispositif commun – le noyau.

Aujourd'hui, les ballasts fabriqués ont une construction à tiges assemblées. La découpe du fil magnétique est réalisée à partir de tôles d'acier. En règle générale, ces selfs ont deux enroulements symétriques.

Toutes les zones de la bobine sont connectées en série à l'un des contacts de la lampe. Lors de la mise sous tension, ses deux électrodes fonctionneront dans les mêmes conditions techniques, réduisant ainsi le niveau d'interférence.

Starter thermique

La principale caractéristique distinctive des amorceurs thermiques est la longue période de démarrage des lampes fluorescentes. Un tel mécanisme consomme beaucoup d'électricité pendant son fonctionnement, ce qui affecte négativement ses caractéristiques de consommation d'énergie.

L'amorceur thermique est également appelé thermobimétallique. Le chauffage des contacts se fait avec un retard, ce qui a un effet bénéfique sur le fonctionnement de l'appareil d'éclairage dans un environnement à basse température.

En règle générale, ce type est utilisé dans des conditions de basse température. Son mode de fonctionnement diffère considérablement de celui des autres types.

En cas de coupure de courant, les électrodes de l'appareil sont en position fermée ; lors de la mise sous tension, une impulsion à haute tension est générée.

Mécanisme à décharge luminescente

Les mécanismes de démarrage basés sur le principe de la décharge luminescente comportent des électrodes bimétalliques dans leur conception.

Ils sont fabriqués à partir d'alliages métalliques ayant différents coefficients de dilatation linéaire lorsqu'ils chauffent la plaque.

L'inconvénient de l'amorceur à décharge luminescente est le faible niveau d'impulsion de tension, ce qui entraîne une fiabilité insuffisante de l'allumage des lampes fluorescentes.

La possibilité d'allumer la lampe est déterminée par la durée du préchauffage des cathodes et par les valeurs du courant traversant l'appareil d'éclairage au moment de l'ouverture du circuit des contacts de l'amorceur.

Si lors du premier démarrage l'amorceur n'allume pas la lampe, il répétera automatiquement les tentatives jusqu'à ce que la lampe s'allume.

C'est pourquoi ces dispositifs ne sont pas utilisés dans des conditions de basse température ou dans un climat défavorable, par exemple en cas d'humidité élevée.

Si le niveau de chauffage optimal du système de contacts n'est pas assuré, la lampe mettra beaucoup de temps à s'allumer ou sera endommagée. Selon les normes GOST, le temps d'allumage par l'amorceur ne doit pas dépasser 10 secondes.

Les dispositifs de démarrage qui fonctionnent selon le principe thermique ou par décharge luminescente sont obligatoirement équipés d'un dispositif supplémentaire : un condensateur.

Rôle du condensateur dans le circuit

Comme mentionné précédemment, le condensateur est situé dans le boîtier du dispositif, en parallèle avec ses cathodes.

Cet élément remplit deux tâches clés :

1. Il réduit le niveau des perturbations électromagnétiques créées dans la gamme des ondes radio. Elles apparaissent suite au contact entre le système d'électrodes de l'amorceur et celles de la lampe.
2. Il influence le processus d'allumage de la lampe fluorescente.

Ce mécanisme supplémentaire réduit l'amplitude de la tension d'impulsion générée lors de l'ouverture des cathodes de l'amorceur et augmente sa durée.

Le condensateur réduit la probabilité de collage des contacts. Si l'appareil n'est pas équipé d'un condensateur, la tension aux bornes de la lampe augmente assez rapidement et peut atteindre plusieurs milliers de volts. Ces conditions réduisent la fiabilité de l'amorçage des lampes.

Étant donné que l'utilisation d'un dispositif d'atténuation ne permet pas d'éliminer complètement les interférences électromagnétiques, deux condensateurs sont introduits à l'entrée du circuit, dont la capacité totale est d'au moins 0,016 µF. Ils sont connectés en série avec mise à la terre du point milieu.

Principaux inconvénients des starters

Le principal défaut des starters est le manque de fiabilité de leur conception. La défaillance du mécanisme de déclenchement provoque un faux départ – plusieurs flashs lumineux apparaissent avant le début du flux lumineux complet. Ces défauts réduisent la durée de vie des filaments en tungstène de la lampe.

Les appareils de démarrage génèrent des pertes d'énergie considérables et réduisent le rendement de la lampe. Parmi les inconvénients figurent également la dépendance à la tension et une dispersion importante du temps de réponse des électrodes.

Avec le temps, la tension de fonctionnement des lampes fluorescentes augmente, tandis que celle du starter, au contraire, diminue à mesure que sa durée de vie augmente, ce qui réduit la tension d'amorçage de la décharge luminescente. Ainsi, la lampe allumée peut provoquer son déclenchement, entraînant l'extinction de la lumière.

Les contacts ouverts du starter rallument la lumière. Tous ces processus se déroulent en une fraction de seconde et l'utilisateur ne peut observer qu'un scintillement.

L'effet de pulsation irrite la rétine de l'œil, entraîne également une surchauffe du ballast, réduit sa durée de vie et provoque la panne de la lampe.

Des conséquences négatives similaires sont attendues en raison de la dispersion importante du temps de réponse du système de contact. Ce temps est souvent insuffisant pour un préchauffage complet des cathodes de la lampe.

En fin de compte, l'appareil s'allume après une série de tentatives, accompagnées d'une durée accrue des processus de transition.

Si le starter est connecté dans un circuit à lampe unique, il n'est pas possible de réduire la pulsation lumineuse.

Afin de réduire l'effet négatif, il est recommandé d'utiliser ce type de circuits uniquement dans les locaux où des groupes de lampes (2 à 3 exemplaires) sont installés, et de les connecter à différentes phases d'un circuit triphasé.

Décodage des valeurs de marquage

Il n'existe pas d'abréviation universelle pour les modèles de starters de fabrication nationale et étrangère. Par conséquent, examinons les bases des désignations séparément.

Le décodage de la valeur 90S-220 est le suivant : starter fonctionnant avec des lampes fluorescentes d'une puissance de 90 W et d'une tension nominale de 220 V (+)

Selon la norme GOST, le décodage des valeurs alphanumériques [XX][S]-[XXX] apposées sur le boîtier de l'appareil est le suivant :

• [XX] – chiffres indiquant la puissance du mécanisme de reproduction de la lumière : 60 W, 90 W ou 120 W ;
• [C] – starter ;
• [XXX] – tension utilisée pour le fonctionnement : 127 V ou 220 V.

Pour réaliser l'allumage des lampes, les développeurs étrangers fabriquent des dispositifs avec différentes désignations.

Le facteur de forme électronique est fabriqué par de nombreuses entreprises.

La plus connue sur le marché national — Philips, qui produit des starters des types suivants :

• S2 sont conçus pour une puissance de 4 à 22 W ;
• S10 — 4 à 65 W.

La société OSRAM est axée sur la production de starters aussi bien pour le raccordement individuel des appareils d'éclairage que pour le raccordement en série. Dans le premier cas, il s'agit du marquage S11 avec une limite de puissance de 4 à 80 W, ST111 — de 4 à 65 W. Et dans le second, par exemple, ST151 — de 4 à 22 W.

Les modèles de starters fabriqués sont présentés dans une large gamme. Les paramètres clés à prendre en compte lors de la sélection sont des valeurs correspondant aux caractéristiques des lampes fluorescentes.

Que regarder lors du choix ?

Lors du choix d'un mécanisme de démarrage, il ne suffit pas de se baser sur le nom du fabricant et la fourchette de prix, bien que ces facteurs doivent également être pris en compte, car ils indiquent la qualité de l'appareil.

Dans ce cas, les appareils fiables qui ont fait leurs preuves dans la pratique l'emportent. Il convient de prêter attention aux sociétés suivantes : Philips, Sylvania et OSRAM.

Starter FS-11 de la marque Sylvania. Il est adapté aux lampes fluorescentes d'une puissance de 4 à 65 W. Peut être utilisé sur un réseau à courant alternatif. Fonctionne selon le principe de la décharge luminescente.

Les paramètres de fonctionnement les plus fondamentaux du starter sont les caractéristiques techniques suivantes :

1. Courant d'allumage. Cette valeur doit être supérieure à la tension de fonctionnement de la lampe, mais pas inférieure à celle du réseau d'alimentation.
2. Tension de base. Lors du raccordement dans un schéma à une lampe, on utilise un appareil de 220 V, dans un schéma à deux lampes, de 127 V.
3. Niveau de puissance.
4. Qualité du boîtier et sa résistance au feu.
5. Durée de vie. Dans des conditions d'utilisation standard, le starter doit supporter au moins 6000 commutations.
6. Durée de préchauffage des cathodes.
7. Type de condensateur utilisé.

Il faut également prendre en compte la réactance inductive de la bobine et le coefficient de redressement, qui correspond au rapport de la résistance inverse à la résistance directe en tension continue.

Des informations supplémentaires sur la structure, le fonctionnement et le raccordement du mécanisme de régulation de démarrage des lampes fluorescentes sont présentées dans cet article.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Aide pour la sélection du ballast nécessaire pour une lampe fluorescente :

Starter pour appareils fluorescents : bases du marquage et conception de l'appareil :

Théoriquement, la durée de fonctionnement du starter est équivalente à la durée de vie de la lampe qu'il allume. Néanmoins, il faut tenir compte du fait qu'avec le temps, l'intensité de la tension de la décharge luminescente diminue, ce qui se répercute sur le fonctionnement de l'appareil fluorescent.

Cependant, les fabricants recommandent de changer simultanément le starter et la lampe. Pour acquérir la modification appropriée, il convient d'abord d'étudier les caractéristiques principales des appareils.

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