Comment fonctionne une ampoule clignotante de guirlande ?

Une ampoule clignotante de guirlande fonctionne généralement grâce à un bilame, c’est-à-dire un petit interrupteur mécanique sensible à la chaleur. Quand le courant passe, le bilame chauffe, se déforme et ouvre le circuit : les ampoules s’éteignent. En refroidissant, il reprend sa forme, referme le circuit et permet aux ampoules de se rallumer.

Les guirlandes modernes, notamment les guirlandes à LED, utilisent plutôt un circuit électronique. Celui-ci commande le courant à l’aide de composants électroniques et peut produire des clignotements simples, des fondus, des séquences ou des changements de vitesse.

Le principe général du clignotement

Pour comprendre comment font les guirlandes pour clignoter, commençons par voir comment fonctionnent celles qui sont fixes, c'est-à-dire qui ne clignotent pas. Une guirlande, c'est en fait plusieurs ampoules montées en série et placées les unes à la suite des autres : on branche la prise, le courant passe et toutes les ampoules s'allument en même temps.

Pour qu'elles se mettent à clignoter, il faut donc faire en sorte que le courant alterne entre le mode « passe » (ampoules allumées) et le mode « ne passe plus » (ampoules éteintes). C'est le rôle du bilame.

Depuis les années 1800, la tradition veut que l'on mette des lumières dans les sapins de Noël. On utilisait alors des bougies, chose à la fois impressionnante et dangereuse. En 1882, à une époque où l'électricité n'en était qu'à ses balbutiements, le premier à avoir remplacé les bougies de Noël par des guirlandes lumineuses électriques a été l'Américain Edward Hibberd Johnson, ancien employeur et associé d'un certain Thomas Edison.

Les premières guirlandes de Noël clignotantes ne sont apparues que bien des années plus tard, vers 1930.

Le fonctionnement de l’ampoule à bilame

Un interrupteur mécanique commandé par la chaleur

Un bilame est une sorte d'interrupteur mécanique composé de deux lames en contact, dont l'une se déforme sous l'effet de la chaleur pour ensuite reprendre sa forme initiale à température normale.

En gros, une des lamelles est constitué d'un alliage qui se déforme à la chaleur. Quand l'électricité passe, elle chauffe, ce qui coupe le circuit. Elle refroidit, ce qui rouvre le circuit et ainsi de suite.

Quand on branche la prise, le courant traverse le bilame et le chauffe. L'une de ses lames se déforme alors et s'écarte de l'autre. Ce faisant, elle ouvre le circuit électrique (le courant ne passe plus) et les ampoules s'éteignent.

Comme le courant ne passe plus, la lame refroidit et revient à sa position initiale au contact avec l'autre lame. Ce faisant, le circuit électrique se ferme (le courant passe) et les ampoules s'allument, et ainsi de suite.

Pourquoi toutes les ampoules clignotent-elles ensemble ?

Dans une guirlande ancienne montée en série, l’ampoule à bilame commande le circuit de toute la rampe. Lorsqu’elle ouvre le circuit, le courant cesse de circuler dans l’ensemble des lampes : elles s’éteignent simultanément. Lorsqu’elle referme le circuit, elles se rallument ensemble.

Ce fonctionnement produit généralement un clignotement général, plutôt qu’un effet aléatoire lampe par lampe.

Pourquoi faut-il parfois attendre avant le premier clignotement ?

Ce mode de fonctionnement explique aussi pourquoi il faut attendre un certain temps après l'avoir branchée pour que la guirlande commence à clignoter (il faut que le bilame chauffe assez pour commencer à fonctionner).

Le temps d’attente peut également dépendre de la chaleur environnante, car la température influence le moment où la lame se déforme et celui où elle revient à sa position initiale.

Après le branchement, la première phase peut donc être une phase de chauffage. Le bilame n’interrompt le courant qu’une fois que sa température est suffisante.

Où se trouve l’ampoule clignotante ?

D'une manière générale enfin, le bilame est caché dans la première ampoule de la guirlande : c'est la seule à ne pas s'allumer !

La première lampe est en verre blanc et ne s’allume pas. Elle renferme un bilame qui assure le clignotement de la rampe. Si ce dispositif ne fonctionne plus, la guirlande reste allumée.

Dans certaines guirlandes, l’ampoule spéciale n’est pas blanche mais simplement différente des autres. Il est parfois possible de l’identifier par transparence, en observant que l’intérieur ne ressemble pas à celui d’une ampoule ordinaire.

On a découvert que le clignotement pouvait être géré par un bilame directement intégré dans une ampoule. Bingo ! Cette ampoule n'était pas teintée comme les autres et se trouvait à l’extrémité de la guirlande.

Les guirlandes à ampoules et les guirlandes à LED

Les anciennes guirlandes à ampoules

Les petites ampoules de couleur fonctionnent sous une tension de 8 V. Les tester une à une avec une pile de 9 volts est possible, mais fastidieux. Leur remplacement ne pose pas de difficulté.

Les ampoules de couleur peuvent être remplacées, mais il faut respecter leur compatibilité avec la guirlande. La puissance des ampoules varie en fonction du nombre de lampes sur la guirlande, on ne peut donc pas mettre n’importe laquelle, il faut d'abord vérifier la compatibilité !

Les broches de l’ampoule passent par les deux trous du support de lampe. Il suffit de rabattre les filaments sur les côtés et de pousser l’ensemble sur la douille sertie sur le câble électrique.

Les guirlandes à LED

LED signifie diode électroluminescente et est un type de semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu'il est traversé par un courant électrique.

Contrairement aux ampoules à incandescence traditionnelles, qui utilisent un filament pour produire de la lumière, les LED produisent de la lumière grâce à un processus appelé électroluminescence. Cela signifie qu'elles convertissent beaucoup plus efficacement l'énergie en lumière, ce qui en fait le choix idéal pour les décorations de Noël.

Les LED sont constituées de couches de semi-conducteurs. Lorsqu'une tension est appliquée à la LED, les électrons du semi-conducteur sont excités et passent d'un niveau d'énergie élevé à un niveau inférieur, libérant ainsi des photons.

Ces photons constituent ce que nous percevons comme la lumière, dont la couleur dépend de la bande interdite au sein du semi-conducteur. En utilisant différentes combinaisons de semi-conducteurs, les fabricants peuvent produire des LED émettant une large palette de couleurs, permettant ainsi de créer des illuminations de Noël éclatantes et éclatantes.

Ce type de circuit se retrouve surtout sur les guirlandes à LED qui, de par leurs caractéristiques, ne peuvent pas clignoter avec une simple ampoule bilame.

Le clignotement électronique

L'autre moyen de faire clignoter une guirlande électrique est d'utiliser un circuit électronique dédié.

Pouvant embarquer plusieurs types de composants électroniques selon la complexité du clignotement (intensité, fréquence, etc.), ce circuit contient généralement au moins 2 thyristors (interrupteurs électroniques) montés en parallèle.

Pour les guirlandes actuelles, les transistors conviennent très bien car il s'agit de très faibles puissances.

Le rôle du boîtier de commande

Dans les guirlandes lumineuses de Noël à LED, le boîtier de commande joue un rôle crucial dans la détermination du motif et du comportement des lumières. Ce petit dispositif, généralement en plastique, situé au début de la guirlande, contient le circuit qui contrôle le flux électrique vers chaque ampoule LED.

Selon sa conception, le boîtier de commande peut offrir diverses options de personnalisation du jeu lumineux, comme le changement de couleur, le réglage de la vitesse des motifs lumineux ou le réglage d'une minuterie pour un allumage et un extinction automatiques.

L'une des caractéristiques communes des boîtiers de commande d'éclairage de Noël à LED est la possibilité de produire divers effets lumineux, tels que des clignotements, des fondus ou des séquences de lumière continue.

Ce résultat est obtenu grâce à un microcontrôleur programmable qui envoie des signaux aux ampoules LED individuelles, leur dictant quand elles doivent s'allumer ou s'éteindre et à quelle intensité.

Certains boîtiers de commande incluent également une télécommande permettant de régler facilement les paramètres sans avoir à accéder physiquement aux lumières.

Les deux types de branchement

Pour les guirlandes lumineuses, il existe 2 types de branchements :

• en série -> toutes les composants sont connectés les uns à la suite des autres, donc si une des ampoules grille, le courant est interrompu et toute la guirlande s'éteint.
• en parallèle -> chaque composant dispose de sa propre connexion électrique. Donc si une ampoule grille, pas de problèmes, les autres sont toujours alimentées.

Généralement, on ne retrouve les branchements en série que sur les vieilles guirlandes. Les fabricants ont bien dû réaliser que tester toutes les ampoules sur une 100 lampes, ça va bien 5 minutes.

Une guirlande, c'est en fait plusieurs ampoules montées en série et placées les unes à la suite des autres : on branche la prise, le courant passe et toutes les ampoules s'allument en même temps.

Dans un montage en série, une ampoule grillée ou mal branchée interrompt donc la continuité électrique. Toute la guirlande peut alors rester éteinte, même si les autres ampoules sont encore en bon état.

Pourquoi une guirlande ne s’allume plus ?

Chaque année à l’approche des fêtes de Noël, les guir­lan­des électriques aux ampou­les multi­colores sortent des cartons pour venir décorer le sapin. Mais, enroulées et mal­menées, elles se font par­fois tirer l’oreille pour s’allumer au premier branchement.

Elle est constituée d’une suite de petites ampoules électriques branchées en série sur un fil relié au secteur par une fiche. En principe, les guirlandes fonctionnent sans problème dès qu’on les branche sur une prise.

Il peut arriver toutefois que rien ne se passe… Un mauvais contact ou une ampoule « grillée » se trouve immanquablement à l’origine de cette panne qui n’est pas grave. La seule difficulté est de la localiser, sans enlever les trente lampes une à une pour tester les douilles avec une nouvelle ampoule.

Vérifier la continuité électrique

La méthode consiste à tester la continuité électrique, au moyen d'un multimètre réglé sur la position « ohmmètre »

Il est certain qu'il faut posséder ce genre d'appareil et savoir l’utiliser. Il suffit de planter des épingles dans le fil entre chaque lampe, et de tester de proche en proche avec les deux pointes.

Quand le cadran n'affiche aucune valeur, c'est que le courant ne passe pas, vous avez localisé la panne.

La solution passe alors par le changement de l'ampoule, le grattage des fils oxydés… ou le remplacement pur et simple de la guirlande !

Procéder par tronçons

Procéder avec méthode pour localiser l’endroit de la panne. La technique consiste à vérifier la continuité du courant par tronçons successifs, en commençant par sonder la fiche d’alimentation.

Sur la section de conducteur vérifiée, prendre la dernière aiguille comme point de départ du nouveau tronçon à contrôler, en piquant une autre pointe trois ou quatre ampoules plus loin.

Si une ampoule est défectueuse ou mal branchée, le courant ne passe plus entre les deux points de contrôle. Planter alors des aiguilles plus rapprochées et tester entre chaque lampe.

Remplacer l’ampoule clignotante

Il suffit donc de remplacer cette ampoule par une classique (bien vérifier la compatibilité) pour que la guirlande ne clignote plus.

En remplaçant l’ampoule à bilame par une ampoule ordinaire compatible, le circuit ne s’ouvre plus automatiquement sous l’effet de la chaleur. La guirlande reste alors allumée en continu.

Mais comme cette guirlande a besoin de toutes ses ampoules pour fonctionner (explications dans le bonus de fin) et que nous n'avions pas d'ampoules de rechange, nous n'avons pas eu d'autre choix que d'amputer la guirlande d'un connecteur.

La puissance des ampoules varie en fonction du nombre de lampes sur la guirlande, on ne peut donc pas mettre n’importe laquelle, il faut d'abord vérifier la compatibilité !

Pourquoi le retrait du boîtier ne suffit pas toujours ?

Certaines guirlandes possèdent un boîtier contenant un circuit imprimé qui gère les effets lumineux. Pour une guirlande à LEDS à clignotement simple, le clignotement peut être entièrement géré par le circuit imprimé.

Pour la bonne vieille guirlande, le clignotement peut toutefois être géré par un bilame directement intégré dans une ampoule.

Sur une guirlande à LED équipée d’un boîtier de commande, il est généralement préférable de conserver le circuit imprimé. Certaines sont simples, d'autres munies de boîtiers permettant de choisir parmi une batterie de programmes d'éclairages plus ou moins discos.

Sur ces dernières je vous déconseille de supprimer le circuit imprimé, en revanche vous devez pouvoir le modifier pour le bloquer sur la lumière fixe, j'ai vu des forums qui donnaient des explications à ce sujet.

Construction d’une guirlande LED

Les guirlandes lumineuses de Noël à LED sont généralement composées d'une série d'ampoules LED individuelles connectées en parallèle ou en série. Chaque ampoule LED est logée dans un petit boîtier en plastique et contient une puce semi-conductrice, un réflecteur pour diriger la lumière et une lentille pour une répartition uniforme.

L'ensemble de la guirlande est branché à une source d'alimentation, généralement une prise électrique standard, à l'aide d'une fiche à une extrémité.

Les guirlandes à LED consomment très peu d'énergie comparées aux ampoules classiques. Les ampoules LED consomment nettement moins d'énergie que les ampoules à incandescence traditionnelles, ce qui permet de réduire la consommation d'électricité et les factures d'électricité.

Contrairement aux ampoules à incandescence traditionnelles, fabriquées en verre fragile et sujettes à la casse, les ampoules LED sont fabriquées en plastique robuste et sont beaucoup moins susceptibles de se briser.

Elles sont donc idéales pour une utilisation en extérieur, où elles peuvent être exposées aux intempéries.

De plus, les ampoules LED offrent une durée de vie exceptionnelle, avec une durée de vie moyenne de 50 000 heures ou plus, contre 1 000 à 2 000 heures pour les ampoules à incandescence.

Les guirlandes solaires à LED

Une guirlande solaire fonctionne grâce à trois éléments principaux :

• un panneau solaire
• une batterie rechargeable
• des LED basse consommation

Pendant la journée, le panneau solaire capte la lumière du soleil et la transforme en énergie électrique. Cette énergie est ensuite stockée dans la batterie. Le soir, lorsque la luminosité baisse, un capteur crépusculaire détecte l’obscurité et déclenche automatiquement l’allumage des LED.

Autrement dit, la guirlande ne fonctionne pas directement « avec le soleil » au moment où elle éclaire. Elle fonctionne avec l’énergie accumulée dans sa batterie pendant la journée.

Une guirlande solaire peut se recharger avec de la lumière naturelle, même lorsque le ciel est couvert. Elle peut donc fonctionner par temps nuageux, en hiver ou lors d’une journée grise.

Par temps couvert, le panneau reçoit beaucoup moins d’énergie qu’en plein soleil. La batterie se recharge donc moins vite et moins complètement. Résultat : la guirlande peut s’allumer le soir, mais son autonomie sera souvent plus courte.

Conditions de recharge

Pour obtenir la meilleure autonomie possible, le panneau solaire doit être placé dans la zone la plus lumineuse de votre extérieur. L’idéal est une exposition plein sud, avec le panneau incliné vers le soleil, sans ombre pendant la majorité de la journée.

• plein soleil plusieurs heures : recharge optimale ;
• ciel voilé : recharge correcte mais réduite ;
• temps très gris ou pluvieux : recharge faible ;
• ombre permanente : recharge insuffisante ;
• intérieur derrière une vitre : généralement déconseillé.

Pour une guirlande solaire, l'emplacement du panneau est souvent plus important que l'emplacement de la guirlande elle-même. La guirlande peut décorer une terrasse ombragée, mais le panneau, lui, doit être placé au soleil si vous voulez une bonne autonomie.

L’autonomie dépend de plusieurs éléments : la taille du panneau solaire ; la capacité de la batterie ; la puissance des LED ; le mode utilisé ; la saison ; l’exposition du panneau ; la météo du jour.

En hiver, les journées sont plus courtes, le soleil est plus bas et la météo est souvent moins favorable. Le panneau reçoit donc moins d’énergie qu’en été.

Les causes d’un clignotement ou d’un allumage irrégulier

Si une guirlande à bilame commence à clignoter plusieurs minutes après le branchement, la phase de chauffe explique généralement ce délai.

Si le rythme varie ou accélère, le fonctionnement thermique du bilame peut être influencé par la température ambiante, par l’échauffement de l’ampoule et par le temps nécessaire au refroidissement de la lame.

Dans une guirlande à LED, un rythme irrégulier peut plutôt être lié au circuit électronique, à son alimentation, au boîtier de commande ou à une connexion défectueuse.

Sur une guirlande solaire, les causes les plus fréquentes sont donc :

• bouton OFF ou mauvais mode sélectionné ;
• panneau encore exposé à la lumière ;
• batterie vide ;
• branchement mal connecté ;
• panneau mal exposé ;
• batterie vieillissante ;
• panneau sale ou couvert de poussière.

Précautions avant toute intervention

Lorsque les guirlandes lumineuses ont été stockées pendant un an, dans des conditions qui ne sont pas toujours optimales, il est possible qu’elles soient endommagées.

Contrôlez que le transformateur (petite boîte près de la prise) et le câble de branchement ne soient pas abîmés, ainsi que les fils conducteurs.

Assurez vous de la conformité de votre nouvelle guirlande par l’indication de la mention NF ou CE sur la boîte ou sur une étiquette accrochée au fil électrique.

Il est intéressant de la connecter sur un bloc-prise, avec interrupteur intégré. Ainsi, vous l’éteindre facilement.

Mieux vaut en effet ne pas la laisser allumée inutilement, sous peine de surchauffe et de risque d’incendie.

Et ne la mettez ni dans une pièce humide telles la salles de bain ou la cuisine, ni à l’extérieur.

Les broches des ampoules sont fines, et leur manipulation risque d’ajouter une panne supplémentaire, ce qui peut compliquer singulièrement la réparation.

Sans négliger le fait que le procédé exige de laisser la guirlande sous tension…

Une intervention sur une guirlande reliée au secteur présente des risques et ne doit pas être réalisée sans les compétences nécessaires. Les vérifications, remplacements et modifications doivent respecter la tension, la puissance, le type de branchement et l’isolation prévus par le fabricant.

Comparaison des deux principes

Les guirlandes lumineuses de Noël à LED sont donc une façon véritablement magique et innovante d’illuminer les fêtes de fin d’année.

tags: #ampoule #clignotante #guirlande #comment #ca #marche