Le triac est très utilisé pour les variateurs de lumières du commerce où simplicité et faible prix sont les principaux critères. Le triac permet de doser la luminosité de l’ampoule en appliquant une tension efficace variable aux bornes de l’ampoule. Comment le variateur fonctionne-t-il ?

5 composants électroniques suffisent pour réaliser un variateur de lumière ! Le schéma du variateur (ou gradateur) le plus simple figure ci dessous :

Schéma classique du variateur de lumière à triac : simple et fonctionnel

Le variateur se trouve en série avec l’ampoule à graduer. On peut aussi se représenter le variateur ainsi :

Autre présentation du schéma du variateur : le neutre n’est pas utilisé

Ce second schéma montre bien que le variateur n’utilise que la phase du secteur. Il n’a pas besoin du neutre. Il s’insère en série avec l’ampoule exactement comme un interrupteur simple.

Principe du variateurde lumière à triac

Les deux anodes A1 et A2 du triac ne jouent pas le même rôle. A1 est l’anode commune (qui est incluse dans le circuit de la gâchette).

Par analogie aux transistors, l’anode 1 du triac (A1) sera la borne « commune » du triac, comme l’émetteur d’un transistor.

Imaginons, pour commencer, que la tension secteur soit nulle : la gâchette ne reçoit aucun courant, le triac est donc bloqué. Lorsque la tension secteur monte, C1 se charge à travers R1 et le potentiomètre P1. A l’instant où la tension aux bornes de C1 atteint 34V, le diac 32V (c’est le seul modèle de diac connu !) entre en conduction et la gâchette reçoit un courant qui amorce le triac. C1 se décharge dans la gâchette. La tension aux bornes du diac rendu conducteur s’établit autour de 15V et la tension aux bornes du triac est quasi nulle (1V environ). Pendant le reste de la demie alternance, le triac reste passant, comme tout thyristor qui se respecte. C1 se décharge alors doucement à travers R1 et P1 puisqu’il y a un quasi court circuit entre A1 et A2.

Lorsque la demie alternance suivante commence, le triac bloque parce que le courant s’est annulé naturellement lorsque la tension secteur est passée par zéro. Le courant s’annule quand la tension s’annule parce que l’ampoule est résistive et non inductive. C1 se charge maintenant en sens contraire et lorsque la tension à ses bornes atteint -34V, le diac entre en conduction, C1 se décharge dans la gâchette et amorce le triac. Et ainsi de suite… Pour les deux polarités, le comportement est identique, au signe +/- près !

Fonctionnement du diac : décharge dans le diac

Potentiomètre P1 du variateur de lumière à triac

P1 (0 à 470 kOhms) permet d’ajuster la durée entre le début d’une demie alternance secteur et l’instant où la tension aux bornes de C1 atteint 34 V en valeur absolue (instant d’amorçage du triac).

  • Si cette durée est très courte (P1 en court circuit), le triac est amorcé très tôt et l’ampoule brille au maximum. Cependant, le triac ne pourra jamais être amorcé avant que la tension secteur ait atteint +/-34 V. On ne peut donc pas transmettre rigoureusement 100 % de la tension à l’ampoule, même si le triac amorcé était parfaitement conducteur.
  • Si cette durée est longue (proche de 10ms), le triac est amorcé tardivement et l’ampoule ne reçoit que la fin de la demie alternance. Elle brille donc faiblement.

Tensions aux bornes de l’ampoule pour 3 positions de variateur

Graduer la tension efficace et la luminosité avec le variateur

La luminosité de l’ampoule dépend de la puissance moyenne qu’elle absorbe. Lorsque le variateur est à 50 % (5 ms de retard à l’amorçage), on ne peut pas dire qu’elle reçoit la moitié de 230 V, c’est-à-dire 115 V. Il faut raisonner en valeur efficace, ce qui repose sur une moyenne quadratique. Il y a en réalité 163 V efficaces (230 / 1,414) dans ce cas.

De plus, même sous 115 V, la luminosité serait réduite de plus plus que de moitié à cause de la baisse de rendement avec la température du filament. Par ailleurs, la résistance du filament diminue aussi avec la température…

Choix des 5 composants du variateur

R1 : 3,9 kOhms / 0,25 Watt. Valeur minimale pour limiter d’éventuelles pointes de courant sur la gâchette et le diac. On peut choisir 3,3 k ou 4,7 k sans problème.

P1 : 470 kOhms de préférence. Eventuellement 1 MOhm, mais pas moins sinon, même sur la plus grande valeur, l’ampoule brillera toujours un peu.

C1 : 100 nF. La tension à ses bornes ne peut jamais dépasser 35 V crête. On peut choisir un modèle 63 V ou 100 V.

Diac : 32 V, référence DB3 par exemple. Il n’existe qu’un seul modèle connu.

Triac : il faut un modèle 400 V minimum. Le courant que supporte le triac pourra être choisi égal au double du courant dans l’ampoule pour garantir une bonne marge. Le triac doit être monté sur un petit radiateur pour 200 W et plus.

Options du variateur de lumière

Fusible en série avec le montage : utile en cas de court circuit sur la sortie pour protéger le triac

Antiparasite (inductance + condensateur X2 100 nF / 250 V AC par exemple) : à ajouter si trop de parasites se font entendre (sur une station radio par exemple). L’inductance doit supporter le courant maximum de l’ampoule !

Inductance et condensateur de filtrage pour variateur de lumière à triac

Ce filtre réduit les parasites qui sont par exemple audibles lorsqu’on écoute la radio grandes ondes (AM).

Attention : ce montage du variateur est directement connecté au secteur ! Ce sont des tensions dangereuses.

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