Lampes fluorescentes et leurs caractéristiques. Donnée de référence. Partie 2

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Ballasts pour lampes fluorescentes, circuits de ballast (ballasts), démarreurs, allumage de lampe à l'aide d'un démarreur, démarreurs à décharge luminescente, démarreurs thermiques (thermobimétalliques), démarreurs à semi-conducteurs, un circuit de commutation à deux lampes, les principaux paramètres de certains types de ballasts.

Ballasts pour lampes fluorescentes

La plupart des LL modernes sont conçues pour fonctionner dans des réseaux électriques à courant alternatif. Ils sont connectés au réseau uniquement avec un ballast (ballast), qui assure l'allumage des lampes et leur fonctionnement normal.

Les circuits d'alimentation sont classés selon le type de ballast et la manière dont la lampe est allumée. Le plus souvent, un ballast inductif est utilisé, moins souvent - inductif-capacitif. Les ballasts sous forme de résistance active ou de capacité pure ne sont utilisés que dans des cas particuliers.

Selon la méthode d'allumage des lampes, les circuits et les appareillages de commande sont divisés en démarreur et non-démarreur. Ces derniers, à leur tour, sont divisés en schémas d'allumage rapides et instantanés.

Pour faciliter l'allumage des lampes fonctionnant dans un réseau sans transformateur supplémentaire, les électrodes sont largement préchauffées à une température qui fournit une émission thermique suffisante pour allumer une décharge à des tensions plus basses. Le chauffage est produit par leur inclusion à court terme dans le circuit de courant, qui est obtenu en fermant le contact de l'appareil correspondant (démarreur, dinistor, etc.). Lors de l'ouverture ultérieure du contact, une impulsion de tension se produit qui dépasse la tension secteur. Cette impulsion, appliquée à la lampe dont les électrodes ne sont pas encore refroidies, doit y allumer une décharge. Pour ce faire, il est nécessaire que l'impulsion ait une certaine amplitude et énergie minimales. Les circuits de démarrage les plus courants pour connecter les lampes au réseau via un starter sont illustrés à la fig. 6 (a - circuit avec une clé ou un démarreur à décharge luminescente; b - avec un démarreur thermobimétallique; c - avec un démarreur électronique simple). Désignations dans la fig. 6: 1 - lampe fluorescente ; 2 - accélérateur; 3 - contacts de clé ou de démarreur ; 4 - condensateur; 5 - chauffage ; 6 - diodes; 7 - dinistor.

L'amplitude de l'impulsion de tension dépend de l'inductance de l'inductance, de la résistance des électrodes, de la valeur instantanée du courant au moment de la coupure du circuit, ainsi que de la caractéristique courant-tension des transitoires dans le démarreur. Le moment de coupure étant aléatoire, le pic de tension peut également avoir des valeurs aléatoires allant de zéro à la plus grande valeur.

Entrées

La fermeture à court terme et l'ouverture ultérieure du circuit peuvent être effectuées manuellement à l'aide d'une clé ou automatiquement à l'aide d'un dispositif spécial appelé démarreur. Il existe les types de démarreurs suivants : décharge luminescente, thermique, électromagnétique, thermomagnétique, semi-conducteur, etc.

Le processus d'allumage d'une lampe avec un démarreur peut être divisé en quatre étapes dans le cas général: préparatoire - à partir du moment où la tension est appliquée à la fermeture du démarreur; chauffage des électrodes de la lampe - du moment de la fermeture au moment de l'ouverture; tentative d'allumage - au moment de l'ouverture ; préparer le démarreur pour la prochaine inclusion. Certains types de démarreurs peuvent ne pas avoir le premier étage.

Du point de vue des conditions optimales d'allumage de la lampe, il est souhaitable de réduire ou d'éliminer la première étape, puisqu'elle retarde le moment de l'allumage de la lampe, pour fournir un temps de contact suffisant pour chauffer les électrodes à une température à laquelle une diminution significative de la tension d'amorçage de la décharge se produit, et pour fournir une impulsion de tension lorsque le circuit de démarrage est ouvert d'une amplitude et d'une durée suffisantes pour amorcer la décharge. De plus, on impose au démarreur des exigences de simplicité maximale, de grande fiabilité... Ces exigences sont dans une certaine mesure contradictoires, il faut donc, lors de la conception d'un démarreur, rechercher des solutions de compromis.

Les plus répandus sont démarreurs à lueur (Fig. 7, où a est la structure interne ; b - démarreur sous vide monté avec un condensateur sur le panneau de contact ; c - aspect du démarreur monté dans le boîtier). Le démarreur est une lampe miniature dans laquelle une ou les deux électrodes sont constituées d'une plaque bimétallique. A l'état normal, les électrodes sont à faible distance l'une de l'autre. Lorsque la tension est mise sous tension, une décharge luminescente se produit entre elles, chauffant les plaques bimétalliques, qui se plient sous l'effet du chauffage et ferment le circuit (1er étage de la décharge luminescente). A partir de ce moment, un courant de court-circuit traverse les électrodes de la lampe, les chauffant à haute température (étape 2). Dès que le contact se ferme, la décharge dans le démarreur s'éteint ; les plaques bimétalliques se refroidissent et, revenant à leur état normal, ouvrent le circuit.

Au moment de l'ouverture, une impulsion de tension accrue se produit, ce qui allume une décharge dans la lampe (3ème étage). Lorsqu'une décharge d'arc est établie dans la lampe, la tension à ses bornes chute à la tension de combustion. Le démarreur est conçu de manière à ce que la tension à laquelle se produit une décharge luminescente soit supérieure à la tension de fonctionnement de la lampe et inférieure à la tension minimale du réseau. Par conséquent, lorsque la lampe est allumée, la décharge dans le démarreur ne se produit pas, les plaques bimétalliques restent froides et le circuit du démarreur est ouvert. Si la lampe ne s'allume pas après la première ouverture, le démarreur recommence à répéter le processus jusqu'à ce que la lampe s'allume.

La durée des étapes de décharge luminescente et de contact est déterminée par la distance entre les électrodes bimétalliques et les vitesses de chauffage et de refroidissement, qui dépendent à leur tour de leur conception, ainsi que de la composition et de la pression du gaz de remplissage.

Pour les démarreurs de type industriel, la durée de l'étape de décharge luminescente est en moyenne de 0,3 ... 1 s. La durée d'un contact séparé est de 0,2 ... 0,6 s, ce qui n'est pas suffisant pour réchauffer les électrodes. Par conséquent, l'allumage se produit généralement après deux à cinq tentatives. Les démarreurs de conception asymétrique (avec une électrode en forme de plaque bimétallique et l'autre en forme de fil) ont un temps de contact légèrement plus long que les démarreurs de conception symétrique. Cependant, l'amplitude de l'impulsion de tension en eux dépend de la polarité des électrodes au moment de la rupture des contacts. De plus, lorsque vous travaillez dans des circuits avec un dispositif de ballast capacitif, la période de décharge luminescente dans les démarreurs asymétriques est plus longue.

Le démarreur est monté sur une douille isolante à deux broches et recouvert d'un boîtier en métal ou en plastique. Les démarreurs ont des dimensions standard (Fig. 7). Un petit condensateur miniature est monté dans le boîtier, ce qui sert à réduire les interférences radio. De plus, il affecte la nature des transitoires dans le démarreur de sorte qu'il contribue à l'allumage de la lampe. Sans condensateur, le pic de tension dans le démarreur atteint une valeur très élevée - de l'ordre de plusieurs kilovolts, mais a une durée très courte (1-2 μs), de sorte que l'énergie d'impulsion est très faible. L'activation du condensateur entraîne une diminution du pic à 400...900 V, une augmentation de sa durée de 1 à 100 µs et une augmentation significative de l'énergie des impulsions.

Cela est dû au fait qu'en l'absence de condensateur lors de l'ouverture des électrodes de démarrage aux derniers points de contact, le métal est chauffé par le courant à une température très élevée et des décharges d'arc locales de courte durée se produisent, le maintien de qui consomme la majeure partie de l'énergie accumulée dans l'inductance du circuit, donc une impulsion de tension, qui se produit après l'extinction du dernier arc, il reste très peu d'énergie. Sur la fig. 8 montre des oscillogrammes de tension au démarreur (oscillogramme supérieur) et de courant dans le circuit de la lampe pendant le processus d'allumage.

Démarreurs thermiques (thermobimétalliques)

L'avantage de ces démarreurs est l'absence de premier étage préliminaire, puisque les contacts sont fermés en l'absence de courant ; pic d'allumage plus élevé et temps de contact plus long, typiquement de l'ordre de 2-3 s. Mais ils ont aussi leurs inconvénients: ils consomment de l'énergie supplémentaire pour maintenir l'élément chauffant en état de fonctionnement, ils sont de conception plus complexe, le circuit pour les allumer est plus compliqué, ils ne sont pas immédiatement prêts à fonctionner après l'extinction de la lampe . Pour ces raisons, ils ne sont utilisés que dans des cas particuliers, par exemple pour allumer des lampes à basse température.

Démarreurs à semi-conducteurs

Il existe un certain nombre de régimes pour de tels démarreurs. Tous fonctionnent sur le principe d'une clé. Les exigences les plus complètes pour les démarreurs sont remplies par les démarreurs à semi-conducteurs en attente d'allumage (Fig. 6, c, REZ / 01). Ils assurent un chauffage suffisant des électrodes dans le temps et une ouverture dans une certaine phase de la tension, ce qui garantit l'amplitude et la durée de l'impulsion. D'autres types de démarreurs sont très rarement utilisés en raison de la complexité de la conception.

Circuit de commutation à deux lampes

Sur la fig. La figure 9 montre un schéma d'un ballast à deux lampes avec une phase divisée, fournissant un facteur de puissance élevé de l'installation et réduisant l'ondulation du flux lumineux total des lampes (Fig. 9, a - schéma; Fig. 9, b - diagramme vectoriel des courants et de la tension secteur ; c - oscillogramme de la variation des flux lumineux des lampes (1) et (2) et du flux total (1+2)). Pour que le courant total soit en phase avec la tension du secteur, il est nécessaire de prévoir un décalage dans la branche montante égal au décalage dans la branche retardée, c'est-à-dire environ 60°, tandis que le cos f installation atteint une valeur de 0,9...0,95, et la profondeur des pulsations du débit total est réduite à 25 %. Typiquement, le déphasage est compris entre 90 et 120°.

En tableau. La figure 4 montre les principaux paramètres de quelques types d'appareillages pour une tension nominale de 220 V avec un facteur de puissance d'environ 0,5.

Tableau 4

Auteur : S.I. Palamarenko, Kyiv ; Publication : electrik.org

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