Ballasts/Accessoires de fonctionnement
Pour limiter leur courant, les lampes à décharge doivent fonctionner avec des ballasts (conventionnels, à faibles pertes ou électroniques). Un paramètre qualitativement important étant les pertes par dissipation de puissance qui avec la puissance de lampe donne la puissance du système.
Ballasts électroniques Contrairement aux ballasts conventionnels, ceux-ci fonctionnent dans un régime de fréquences ³ 30 kHz. Ce mode de service permet un gain d’efficience significatif, basée principalement sur deux mécanismes :
Réduction des pertes aux électrodes
Augmentation de l’efficacité lumineuse, due en grande partie à une meilleure transformation de la puissance électrique en lignes U.V. de l’atome de mercure à 185 nm et 254 nm.
L’utilisation de ballasts électroniques modernes a contribué, surtout dans le domaine des lampes fluorescentes, à une amélioration significative du confort d’éclairage, de l’efficience et de la sécurité de service.
Confort d’éclairage
· Amorçage sans clignotement
· Lumière agréable, sans scintillement et sans effet stroboscopique
· Absence de bruit, sans le ronflement ennuyant de ballast
· Pas de clignotement de lampes défectueuses
· Réenclenchement automatique après changement de lampe Efficience
· Jusqu’à 30 % de réduction de la puissance absorbée en comparaison avec le service à ballasts conventionnels
· Augmentation de la durée de vie des lampes au-delà de 50 %, en comparaison avec des ballasts conventionnels ou à faibles pertes, grâce à un fonctionnement ménageant les lampes
· Frais d’entretien réduits
· Installation dans des éclairages de secours d’après la NF C 15.100
· Réduction des frais d’énergie pour des installations de conditionnement d’air, réduction de la charge frigorifique Sécurité de service
· Déconnexion de l’alimentation en courant en cas de lampe défectueuse
· Respect des normes en vigueur sur la sécurité et la compatibilité électromagnétique
· Système protecteur face aux pointes de tension de courte durée et aux surtensions de durée irrégulière
Les ballasts électroniques à variation permettent la variation sans à coup et sans papillotage dans une zone de 3 % à 100 % pour les lampes fluocompactes et de 1 % à 100 % pour les lampes fluorescentes rectilignes. Le réglage s’effectue soit par une interface 1-10 V isolée galvaniquement soit par le système DALI (Digital Addressable Lighting Interface).
Ballasts conventionnels Il s’agit ici d’une simple résistance inductive, constituée d’un noyau de fer enveloppé d’un fil de cuivre. La présence de cette résistance ohmique engendre d’importantes pertes et des élévations de température. La puissance consommée d’un système lampe fluocompacte 26 W avec ballast conventionnel est de l’ordre de 32 W, c.-à-d. que les pertes (en chaleur) représentent 6 W (23 %).
Il est possible de distinguer les types de fonctionnements ou variantes suivantes :
- ballast avec starters à lueur
- ballast instantané (sans starter)
- ballast avec limitation de température
Le principe du fonctionnement du starter à lueur (comportant des bilames, contrairement aux lampes à lueur qui ont des électrodes) est le suivant :
La tension aux bornes du starter à lueur entre les bilames duquel se crée une décharge, est plus basse que la tension d’amorçage de la lampe quand ses électrodes sont froides. Lors de la mise sous tension, il se crée une décharge à lueur entre les bilames du starter. Les bilames s’échauffent et finissent par se rejoindre pour fermer le circuit ce qui va, permettre un passage de courant dans les électrodes de la lampe et pour les préchauffer pendant environ une seconde, et arrêter la décharge dans le starter. La décharge dans le starter étant arrêtée les bilames refroidissent et se séparent à nouveau provoquant une ouverture brutale du circuit générant une surtension, de l’ordre d’un kV aux bornes de la lampe, normalement suffisante pour l’amorcer. Si la lampe ne démarre pas, le processus recommence tout seul. Si la lampe démarre, le starter reste ouvert et inactif car sa propre tension d’amorçage est supérieure à la tension d’arc de la lampe.
Quant au fonctionnement sans starter, il necessite des lampes spéciales (à bande d’amorçage) Quand sur le réseau 230V européen on peut faire fonctionner des lampes fluorescentes avec une simple self, et que pour l’allumage sans starter il faut ajouter un transformateur de préchauffage respectivement un transformateur à fuites à enroulements égaux assez couteux, sur les réseaux américains à 120V il faut de toute façon relever la tension par l’adjonction d’enroulements de préchauffage supplémentaires et peu onéreux sur le transformteur, raison pour laquelle ce mode de fonctionnement est plus utilisé que chez nous.
L’utilisation de ballasts avec limitation de température permet d’éviter des surchauffes à la fin de la durée de vie. Ce qui est garanti par des protecteurs thermiques, inclus dans la NF EN 60920 (future EN 61347-2-8).
Ballasts à faibles pertes En comparaison avec les ballasts conventionnels, ceux-ci ont des pertes plus réduites, mais sont plus volumineux. Par ailleurs, leur fabrication est plus onéreuse à cause d’un montage amélioré, de l’utilisation de meilleurs alliages et de paquets de fer plus grands. Exemple : la puissance du système pour une lampe fluocompacte 26 W est de l’ordre de 30 W.