Comment les ballasts électroniques sont disposés et fonctionnent pour les lampes fluorescentes

Les lampes fluorescentes ne peuvent pas fonctionner directement à partir d'un réseau 220V. Pour les allumer, vous devez créer une impulsion haute tension, et avant cela chauffer leurs spirales. Pour ce faire, utilisez des ballasts. Ils sont de deux types - électromagnétiques et électroniques. Dans cet article, nous examinerons les ballasts électroniques pour lampes fluorescentes, ce qui est qui et comment ils fonctionnent.

En quoi consiste une lampe fluorescente et pourquoi un ballast est-il nécessaire?

La lampe fluorescente est cette source de lumière à décharge. Il se compose d'un flacon en forme de tube rempli de vapeur de mercure. Sur les bords de la fiole se trouvent des spirales. En conséquence, sur chaque bord du ballon se trouve une paire de contacts - ce sont les conclusions de la spirale.

Le fonctionnement d'une telle lampe est basé sur la luminescence des gaz lorsqu'un courant électrique la traverse. Mais le courant juste entre les deux spirales métalliques (électrodes) ne circule tout simplement pas. Pour cela, une décharge doit se produire entre eux, cette décharge est appelée combustion lente. Pour cela, les spirales sont d'abord chauffées en faisant passer du courant à travers elles, puis une impulsion haute tension de 600 volts ou plus est appliquée entre elles. Des spirales chauffées commencent à émettre des électrons et sous l'action de la haute tension, une décharge se forme.

Si vous n'entrez pas dans les détails, la description du processus suffit pour formuler le problème de la source d'alimentation de ces lampes, il devrait:

1. Préchauffez la spirale;

2. Formez une impulsion d'allumage;

3. Maintenez la tension et le courant à un niveau suffisant pour le fonctionnement de la lampe.

Intéressant: les lampes fluorescentes compactes, qui sont plus souvent appelées "à économie d'énergie", ont une structure et des exigences similaires pour leur fonctionnement. La seule différence est que leurs dimensions sont considérablement réduites en raison de la forme spéciale, en fait c'est le même flacon tubulaire, la forme n'est pas linéaire, mais tordue en spirale.

Un dispositif pour alimenter les lampes fluorescentes est appelé ballast (ballast abrégé), et chez les gens simplement - ballast.

Il existe deux types de ballast:

1. Électromagnétique (EmPRA) - se compose d'un accélérateur et d'un démarreur. Ses avantages sont la simplicité et les inconvénients sont nombreux: faible efficacité, pulsations du flux lumineux, interférences dans le réseau d'alimentation pendant son fonctionnement, faible facteur de puissance, bourdonnement, effet stroboscopique. Ci-dessous, vous voyez son diagramme et son apparence.

2. Électronique (ballasts électroniques) - une source d'alimentation moderne pour les lampes fluorescentes, c'est une carte sur laquelle se trouve un convertisseur haute fréquence. Il est privé de tous les inconvénients ci-dessus, en raison desquels les lampes donnent un flux lumineux et une durée de vie supérieurs.

Circuit de ballast électronique

Un ballast électronique typique se compose des unités suivantes:

1. Le pont de diodes.

2. Un générateur haute fréquence fabriqué sur un contrôleur PWM (dans les modèles coûteux) ou sur un circuit de générateur de voiture avec un demi-pont (le plus souvent) un convertisseur.

3. Élément de seuil de démarrage (généralement un dinistor DB3 avec une tension de seuil de 30 V).

4. Circuit LC d'alimentation Kindle.

Un diagramme typique est montré ci-dessous, nous considérerons chacun de ses nœuds:

Une tension alternative est fournie au pont de diodes, où elle est redressée et lissée par un condensateur de filtrage. Dans le cas normal, un fusible et un filtre EMI sont installés avant le pont. Mais dans la plupart des ballasts électroniques chinois, il n'y a pas de filtres et la capacité du condensateur de lissage est plus faible que nécessaire, ce qui provoque des problèmes d'allumage et de fonctionnement de la lampe.

Astuce: si vous réparez des ballasts électroniques, lisez l'article "Comment vérifier le pont de diodes" sur notre site Internet.

Après cela, la tension est fournie à l'oscillateur. D'après le nom, il est clair que l'oscillateur est un circuit qui génère indépendamment des oscillations.Dans ce cas, il est réalisé sur un ou deux transistors, selon la puissance. Les transistors sont connectés à un transformateur à trois enroulements. Les transistors couramment utilisés sont MJE 13003 ou MJE 13001 et similaires, selon la puissance de la lampe.

Bien que cet élément soit appelé transformateur, il ne semble pas familier - il s'agit d'un anneau de ferrite sur lequel trois enroulements sont enroulés, plusieurs tours chacun. Deux d'entre eux sont des managers, chacun avec deux tours, et l'un est un travail avec 9 tours. Les enroulements de commande créent des impulsions sur et hors transistors, connectés à une extrémité avec leurs bases.

Puisqu'elles sont enroulées en antiphase (le début des enroulements sont marqués de points, attention au schéma), les impulsions de contrôle sont opposées. Par conséquent, les transistors s'ouvrent à leur tour, car si vous les ouvrez en même temps, ils ont simplement fermé la sortie du pont de diodes et tout cela s'est grillé. Une extrémité de l'enroulement de travail est connectée au point entre les transistors, et l'autre à l'inductance et au condensateur de travail, à travers lesquels la lampe est alimentée.

Lorsque le courant circule dans l'un des enroulements des deux autres, une FEM de la polarité correspondante est induite, ce qui conduit à la commutation du transistor. L'oscillateur est réglé sur une fréquence supérieure à la plage sonore, c'est-à-dire supérieure à 20 kHz. C'est cet élément qui est un convertisseur de courant continu en fréquence alternative.

Un dinistor est installé pour démarrer le générateur, il allume le circuit une fois que la tension dessus atteint une certaine valeur. Un dinistor DB3 est généralement installé, ce qui ouvre dans la plage de tension d'environ 30V. Le temps après lequel il s'ouvre est réglé par le circuit RC.

Retraite:

Des versions plus avancées des ballasts électroniques ne sont pas construites sur un circuit auto-générateur, mais sur la base de contrôleurs PWM. Ils ont des caractéristiques plus stables. Cependant, pendant plus de cinq ans d'études en électronique, je n'ai jamais rencontré un tel ballast électronique, avec lequel j'ai travaillé avec lui-même.

La chaîne LC a été mentionnée à plusieurs reprises ci-dessus. Il s'agit d'un accélérateur monté en série avec la spirale et d'un condensateur monté parallèlement à la lampe. D'abord, un courant traverse ce circuit, chauffant les spirales, puis une impulsion haute tension se forme sur le condensateur qui l'allume. L'étranglement est effectué sur un noyau en ferrite en forme de W.

Ces éléments sont sélectionnés de telle sorte qu'à la fréquence de fonctionnement, ils entrent dans la résonance. Étant donné que l'inductance et le condensateur sont installés en série à cette fréquence, une résonance de tension est observée.

Aide:

Avec la résonance des tensions à l'inductance et à la capacité, la tension dans les exemples théoriques idéalisés commence à augmenter fortement jusqu'à une valeur infiniment grande, tandis que le courant est consommé extrêmement petit.

En conséquence, nous avons un générateur de fréquence et un circuit résonnant. En raison de l'augmentation de la tension aux bornes du condensateur, la lampe s'enflamme.

Voici une autre version du schéma, comme vous pouvez le voir - tout est fondamentalement le même.

En raison de la fréquence de fonctionnement élevée, il est possible d'obtenir de petites dimensions du transformateur et de l'inductance.

Pour consolider les informations transmises, nous considérons la véritable carte de ballast électronique, les principaux nœuds décrits ci-dessus sont mis en évidence dans l'image:

Et voici une carte d'une lampe à économie d'énergie:

Conclusion

Le ballast électronique améliore considérablement le processus d'allumage de la lampe et fonctionne sans ondulation ni bruit. Son circuit n'est pas très complexe et sur sa base vous pouvez construire une alimentation basse consommation. Par conséquent, les ballasts électroniques des économiseurs d'énergie brûlés sont une excellente source de composants radio gratuits.

Les lampes fluorescentes à ballast électromagnétique ne sont pas autorisées à être utilisées dans les locaux industriels et domestiques. Le fait est qu'ils ont de fortes pulsations, et un effet stroboscopique peut se produire, c'est-à-dire s'ils sont installés dans un atelier de tournage, puis à une certaine vitesse de la broche du tour et d'autres équipements, il peut vous sembler qu'il est immobile, ce qui peut provoquer des blessures . Avec le ballast électronique, cela ne se produira pas.