Lampe basse consommation : principe

Formée d'un culot contenant un circuit électronique d'alimentation et d'un tube fluorescent replié sur lui-même, une lampe basse consommation a un principe bien différent d'une lampe à incandescence ou halogène. Comme le tube fluorescent classique, la lampe à basse consommation fonctionne sur le principe de la décharge dans un gaz à basse pression. Une explication du fonctionnement d'un ballast électronique est donnée dans cet article.

Voici donc quelques éléments du fonctionnement des lampes basse consommation (fluocompactes, abrégée CFL).

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Lampe basse consommation (fluocompacte) démontée

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Vue éclatée d'une lampe basse consommation

Tube fluorescent classique

Rappelons rapidement le fonctionnement d'un tube fluorescent classique.

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Lorsqu'on allume le tube, le starter se met en court-circuit sous l'action de la tension 230V qui apparaît à ses bornes. Il s'échauffe ensuite à cause du courant qui le traverse. Le courant circule dans les 2 électrodes (résistance de faible valeur), ce qui échauffe aussi le gaz pour un allumage facilité. A un moment donné, le starter s'ouvre, et une surtension apparaît à ses bornes, donc aux bornes du tube fluorescent (à cause de la rupture du courant dans le ballast). Le ballast est une grosse inductance. Cette surtension est suffisante pour amorcer la décharge dans le tube. Une fois le tube amorcé, c'est lui qui est conducteur. Le courant qui le traverse est alors limité par l'inductance du ballast.

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Tube fluorescent classique, ballast et starter

Lorsque le tube est allumé, le starter ne joue plus aucun rôle.

Lampe basse consommation : ballast électronique

Le principe est semblable mais au lieu de fonctionner à 50Hz, la lampe basse consommation fonctionne entre 20 et 40kHz grâce à une alimentation à découpage. Cela permet de réduire considérablement la taille du ballast qui prend la forme d'une petite inductance à ferrite et de supprimer le scintillement parfois encore visible à 50Hz.

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Alimentation électronique du tube fluorescent de la lampe à économie d'énergie

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Ballasts électroniques de lampe basse consommation

L'alimentation à découpage repose sur une topologie en demi pont pour une entrée 230V. La tension de sortie est souvent appliquée immédiatement après la mise sous tension pour un allumage instantané ("quick start").

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Comparaison avec un transfo électronique pour lampe halogène 12V

Un transfo électronique pour lampe halogène 12V a un fonctionnement proche, mais avec une sortie basse tension (12V efficaces) et isolée pour obtenir une "très basse tension de sécurité" (TBTS).

Fonctionnement du ballast électronique

Pour les électroniciens, voilà le schéma d'un ballast électronique de lampe basse consommation :

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Schéma du ballast électronique d'une lampe basse consommation 25W

Pour concevoir une lampe basse consommation très bon marché, on utilise des transistors de puissance bipolaires pilotés par un transformateur d'impulsion : c'est une alimentation auto-oscillante. Il n'y a aucun circuit intégré oscillateur. Le transformateur d'impulsion sature à un certain niveau de courant, ce qui permet un contrôle du courant dans le ballast, et donc dans le tube.

Demi-pont du ballast

La tension secteur 230V est redressée et filtrée par le condensateur chimique C1. R1 limite l'appel de courant pour charger C1. T1 et T2 fonctionnent en demi pont et commutent au zéro de tension, ce qui réduit considérablement leur dissipation.

Démarrage de la lampe basse consommation

Après la mise sous tension, C2 se charge à travers R2. Dès que la tension à ses bornes atteint 32V, le diac D2 entre en conduction et fait entrer T2 en conduction. Le potentiel du collecteur de T2 devient presque nul par rapport au potentiel le plus bas (la ligne du bas du schéma). D1 décharge C2 via T2, ce qui évite une nouvelle conduction du diac. Le circuit oscille et C2 n'aura plus jamais le temps de se charger suffisamment pour amorcer le diac.

Amorçage du tube de la lampe

Après le démarrage, C3 et L2 forment un circuit LC série résonant qui génère une haute tension (900V crête) aux bornes de C3. C3 et L2 sont dimensionnés de telle sorte que cette haute tension soit atteinte tout en évitant au courant collecteur d'atteindre des valeurs dangereuses pour les transistors.

Lampe allumée

Après l'amorçage du tube de la lampe basse consommation, le tube se comporte comme une faible résistance. L2 (2.7mH) fixe la fréquence entre 25kHz et 30kHz. L'impédance de C3 est élevée devant l'impédance du tube amorcé. C3 ne joue ainsi plus aucun rôle. L'impédance de L2 limite aussi le courant qui circule dans le tube et agit ainsi comme le ballast classique 50Hz (gros ballast ferromagnétique).

Réalisation du circuit de la lampe basse consommation

Le circuit est souvent ultra économique : simple couche et composants traversants.

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Circuit imprimé de lampe basse consommation

En pratique, si on démonte une lampe basse consommation :

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Ecorchée d'une lampe basse consommation

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On reconnaît quelques éléments du schéma... Beaucoup de lampes basse consommation ont des schémas semblables.

Le fusible peut se trouver inséré entre le circuit et le culot. Une simple résistance de limitation de courant peut aussi faire fusible.

Lampes basse consommation usagées : des composants à récupérer

Vous trouvez dans les entrées des grandes surface des bacs de recyclage de lampes basse consommation. Pour les bricoleurs, vous pouvez y récupérer des composants très intéressants :

- condensateur chimique 2.2uF à 10uF 350V ou 400V (idéal pour amplis à lampes)

- diac 32V (idéal pour réaliser un variateur à triac)

- inductance ballast (1mH à 5mH)...

- et même parfois une ampoule qui marche... (l'acheteur s'est peut-être trompé de culot, de température de couleur, d'encombrement du tube, etc)

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Pour les autres, pensez à recycler vos lampes...

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... pour le bien être de la planète !

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Référence : article sur un ballast auto oscillant 25W de lampe basse consommation

http://educypedia.karadimov.info/library/AN00048.pdf

spectre de lampe fluocompacte et halogene 0 Spectre de lampe fluocompacte et halogène ampoule fluocompacte principe de fonctionnement 0 Ampoule fluocompacte : principe de fonctionnement ampoule a incandescence l halogene comme alternative 0 Ampoule à incandescence: l’halogène comme alternative ampoule a incandescence l halogene comme alternative 0 Ampoule à incandescence: l’halogène comme alternative ampoule a incandescence interdiction pour 2009 a 2012 0 Ampoule à incandescence: interdiction pour 2009 à 2012 ampoule a incandescence lumen et watt 0 Ampoule à incandescence: Lumen et Watt ampoule a incandescence modele du corps noir 0 Ampoule à incandescence: modèle du corps noir ampoule a incandescence classe energetique 0 Ampoule à incandescence: classe énergétique
Nina67
Le 15 sept. 2012 08:15

Bonjour, tout dépend où est situé le condensateur. Si il est connecté vers le diac, un modèle 100V suffit. C'est peut-être aussi un condensateur en série avec la résistance de 56 Ohms (qui est dans ce cas plutôt de grande taille). Dans ce cas, il doit être 630V (ou 250V alternatifs). Dans le doute, choisissez cela pour être sur... Cordialement

APPRENTI CHERCHE
Le 15 sept. 2012 08:05

Bjr, merci pour les explications détaillées suivies de schémas à l'apuis. Ceci a permis à nous les apprentis abroutis de comprendre un peu plus le fonctionnement de cette chose. Alors, si je pouvais dans la même lignée poser une question? J'ai rencontré dans mes fouilles, un schéma d'allumage instantané de néon de 20W à 65W sous une source de 230V, constitué d'un diac,d'un thyristor,de 4 résistances de 470K; 100K;1K et 56hom, d'un condo de 15nF. Quelle doit être la valeure de la tension du condo? Je précise qu'il est non polarisé. AIDER MOI .... babou@onatel.bf

Mider
Le 21 juin 2014 01:49

Bonsoir ce cour est très bien expliqué je comprend maintenant le fonctionnement de cette ampoule.Mais je voudrais posez une question: il m' est de fois arrivé de voir des lampe économique sont diac je voudrais savoir si le principe est le même. Merci cordialement.

Montdest
Le 15 juin 2013 16:52

Bonjour, Etes-vous vraiment sûr que C3 est le condensateur d'amorçage, quand je regarde le schéma, j'ai plus l'impression que ce serait C5. Cordialement.

nina67 Nina67
Le 16 juin 2013 21:43

Bonjour, en effet, vous avez raison, c'est bien C5 et non C3 qui sert à l'amorçage. Merci pour le coup d'oeil. Cordialement

APPRENTI CHERCHE
Le 19 juil. 2013 12:49

Bonjour Nina 67, bonjour à tous. Comme étant bricoleur et apprenti en plus, je voudrais savoir, dans ce Schéma du ballast électronique d'une lampe basse consommation 25W, quels sont les composant qu'il faudrait modifier leur valeur si on voulait utiliser une lampe basse consommation 36W? Et si c'est une lampe basse consommation 18W? Nina 67 merci pour la réponse sur la valeur de la tension du condo de 15nF. J'ai utilisé un condo de 63V. Ce dernier est connecté vers le diac ....... Cordialement Merci à tous

nina67 Nina67
Le 29 juil. 2013 12:49

bonjour, à priori, il faut changer les transistors par des plus puissants et ajuster la valeur de l'inductance L2 (2.7mH). Pour des puissances plus grandes, l'inductance sera plus faible. Le condo connecté au diac peut être un 63V, c'est OK. Cordialement

APPRENTI CHERCHE
Le 6 août 2013 13:23

Bonjour, dans le schéma de la lampe de 25W,j'ai remplacé les transistor par des mosfet ''IRF740'' et l'inductance de 2,7mH par une inductance de 1,5mH et j'ai utilisé un néon de 36W . A ma grande surprise, la lampe ne s'allume pas. Que dois-je faire maintenant? Quel composant dois-je modifier en valeur? Mercie Cordilement

nina67 Nina67
Le 6 août 2013 21:34

Bonsoir, Les transistors d'origine étaient peut-être des bipolaires, style 13003 ou 13005. Si vous les avez remplacés par des Mosfet, ça ne marchera pas, c'est normal. Cordialement

APPRENTI CHERCHE
Le 7 mai 2014 18:19

Bonsoir. s'il vous plaît, je suis à la recherche d'un schéma d'un gradateur de lumière à néon. Pas trop compliqué de grâce . Cordialement. Merci à tous

nina67 Nina67
Le 8 mai 2014 19:11

Bonsoir, pour réaliser un gradateur 16A 230V, il y a ce schéma, mais il ne fonctionne que sur lampes halogène ou incandescence, pas basse consommation : http://www.astuces-pratiques.fr/electronique/variateur-de-vitesse-pour-moteur-secteur-230v-16a Cordialement

APPRENTI CHERCHE
Le 13 mai 2014 20:27

Bonsoir NINA67, aide moi avec des explications sur le schéma de ce circuit IRPLCFL2 utilisé pour l'allumage du néon. Chercher dans ABCELECTRONIQUE ''dattacheet'' . Bonne soirée. Cordialement. Merci

APPRENTI CHERCHE
Le 14 mai 2014 10:37

Bonjour NINA 67, toutes mes excuses pour votre perturbation, mais je revenais sur le schéma d'allumage instantané de néon de 20W à 65W sous une source de 230V, constitué d'un diac ''DB3'',d'un thyristor ''BT151 ou BT152'',de 4 résistances de 470K; 100K;1K et 56hom, d'un condo de 15nF63V et un condo de 100nF qui est en série avec la résistance de 56hom. Je signales que le condo de 100nF en série avec la résistance de 56hom sont en parallèle ''sur l'anode et la cathode du thyristor. Quelle doit être la valeur de la tension du condo de 100nF non polarisé? Cordialement. Merci et bonne journée.

nina67 Nina67
Le 14 mai 2014 11:46

Bonjour, si le thyristor joue le role d'interrupteur secteur, l'ensemble 56 Ohms 100nF est un snubber qui amortit les surtensions possibles. Le condensateur doit alors être 400VDC ou 250VAC.

Pigeon rouge
Le 16 juin 2014 06:08

Quelles sont les composants qui déterminent la fréquence de l'ampoule?Et comment la calculer?

nina67 Nina67
Le 16 juin 2014 09:30

Bonjour, la fréquence est largement influencée par l'inductance ballast série L2 et le transfo du pulse qui pilot les bases des transistors de découpage (puissance). C'est empirique. Cordialement

nina67 Nina67
Le 21 juin 2014 07:53

Bonjour, oui, le fonctionnement électrique est toujours le même. Le diac ne sert qu'à la commande du premier transistor. On trouve aussi des circuits intégrés. Cordialement

Tiesco
Le 24 juil. 2015 23:30

Le condensateur d'amorçage est la composante la plus fragile du système. Durant son fonctionnement, il noircit. Il devient donc difficile de lire le marquage qui y est souvent inscrit. C'est là l'importance du post pour les recycleurs. En remplaçant, on peut tricher la valeur de C5=6.8nF(684K sur le marquage) pour L2=2.7mH. Merci Nina67

nina67 Nina67
Le 26 juil. 2015 11:15

Bonjour, 684, c'est 680nF. 682, c'est 6,8nF... Etrange votre valeur pour C5. Cordialement

nina67 Nina67
Le 26 juil. 2015 11:17

Bonjour, 684, c'est 680nF. 682, c'est 6,8nF... Etrange votre valeur pour C5. Cordialement

Salem
Le 2 mars 2016 13:45

bonjour je voudrais savoir quel est la tension de sortie (juste avant d'entrée dans les tubes à gaz néon) es ce que c'est une tension alternative ou continue quel est sa valeur efficace ... en fait je veux fabriquer un générateur à basse tension alternative à partir d'une lampe économique es possible . merci d'avance ..

nina67 Nina67
Le 7 mars 2016 15:17

Bonjour Salem, la tension devrait se situer autour de 80-100V alternatifs à haute fréquence. C'est un générateur de courant dont la valeur est limitée par l'inductance série (2-3mH). La tension s'établit autour de 800-100V à cause de la conduction du tube. Si vous souhaitez faire un générateur basse tension, mieux vaut expérimenter alors avec un transfo électronique pour lampe halogène. J'en parle sur Astuces Pratiques... Cordialement

VxFabrice
Le 30 mai 2017 12:38

Bonjour Nina67,

Est-il possible de placer (et où) un témoin d'allumage du tube fluo ?
Ce serait pour alimenter un tube UV.

Merci.

Fabrice

nina67 Nina67
Le 2 juin 2017 09:17

Bonjour Fabrice, je ne comprends pas pourquoi un témoin devrait alimenter un tube. Cordialement

VxFabrice
Le 17 juin 2017 18:21

Bonjour Nina67,

Comme je le disais, c'est pour alimenter un tube UVC et plus précisément avec une alimentation en 12 V.
Pour alimenter un tube droit classique pas de problème, si il y a de la lumière c'est que ça marche. Par contre, avec un tube à UVC, on ne peut pas voir si le tube est allumé. En fait, je voudrai savoir si mon tube à UVC émet de la lumière (témoin allumé), ou si il y a une défaillance et que le tube ne s'allume pas (témoin éteint).
J'espère être plus claire.

Merci.

Fabrice

nina67 Nina67
Le 20 juin 2017 17:16

Bonjour, c'est plus clair :) est ce qu'on ne peut pas trouver une substance qui réagisse à la lumière UVC ? Si le tube est en bon fonctionnement, la tension est inférieure à 230V à ses bornes, difficile de discriminer une tension intermédiaire du 230V avec un simple voyant.

AmineCascadeur AmineCascadeur
Le 10 févr. 2019 15:11

Salut tout le monde j'ai une question est ce que je peux utilisé le ballast 12 V de tube néon comme gâche électrique pour alimenté un blocus électrique ou non ?

nina67 Nina67
Le 11 févr. 2019 14:39

Bonjour, cela dépend si la gâche s'alimentation en 12V alternatifs (si oui, c'est ok) ou 12V continus (dans ce cas, ajouter un redresseur). Cela dépend aussi du ballast. Etes vous certain qu'il fournisse du 12V et que ce 12V soit isolé (comme les transfos ballast des lampes halogène 12V. Attention, un transfo électronique ne conviendra pas. Il faut un transfo ferromagnétique lourd et plus ancien). Cordialement

Davidd
Le 30 sept. 2019 03:56

Bonjour Nina67, merci pour votre partage de connaissances... Pourriez vous me dire à quoi sert la resistance R3 de 470K sur le schéma du ballast électronique 25W svp ? De plus, quel est le rôle de C3 si c'est C5 qui sert à l'amorçage ? La tenue en tension de 630v de ces condensateurs est elle efficace ou de crête (puisque vous parlez d'une surtension de 900V crête au bornes de C5)? J'ai récemment démonté une lampe fluocompacte HS pour tracer le schéma et essayer de comprendre le fonctionnement. Dans ce modèle, la connexion du tube (en bas à droite sur votre schéma) n'est pas relié au point commun C6 C7 mais à la masse par un condensateur de 6.8nF 250V. C6 est absent et C3 est connecté du + (après le condensateur de lissage) au collecteur de T2 et , par l'intermédiaire d'une resistance de 2,2 ohms à l'émetteur de T1. Pourriez vous me décrire en 2 mots le principe de fonctionnement car je n'arrive pas à comprendre . Merci d'avance pour vos explications. Cordialement, David

nina67 Nina67
Le 1 oct. 2019 17:31

Bonjour David, questions précises que vous posez là ! R3 permet au point milieu des transistors d'être au potentiel haut. Lorsque T2 entre en conduction, le transfo (inductance couplée par la barre grise sur le schéma) voit une tension instantanée positive du côté du point. Sa borne homologue entretien la conduction de T2 via R6. Après que T2 est devenu passant, D1 permet la décharge de C2 pour éviter un double amorçage de T2. Une fois l'oscillation démarrée, D1 permet de maintenir C2 déchargée ou presque : le circuit de démarrage est ainsi désactivé. C3 réduit le dV/dt et améliore la CEM. Le point milieu de C6/C7 pourrait en effet être relié au + ou à la masse, vu que ces potentiels sont fixes (masse AC). On peut en effet choisir 630VAC pour C2. Pour plus d'infos : http://educypedia.karadimov.info/library/AN00048.pdf

Davidd
Le 2 oct. 2019 00:10

Bonjour Nina67 , Merci beaucoup pour toutes ces precisions! En effet, j'aime bien connaître la fonction de chaque composants dans un circuit mais ça m arrive (trop souvent à mon goût ) de bloquer sur certains donc un peu d aide est tjs appréciable. Encore merci ! David