JP2002050495A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP2002050495A
JP2002050495A JP2000232480A JP2000232480A JP2002050495A JP 2002050495 A JP2002050495 A JP 2002050495A JP 2000232480 A JP2000232480 A JP 2000232480A JP 2000232480 A JP2000232480 A JP 2000232480A JP 2002050495 A JP2002050495 A JP 2002050495A
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lamp
lighting device
switching elements
capacitor
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Kazutaka Hori
和宇 堀
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フルブリッジ構成のインバータで、新たに素子
を追加することなくランプ装着検出可能とし、かつ、ラ
ンプ装着検出を行う素子に高圧の始動電圧がかかること
を防止して、安価で信頼性の高いランプ装着検出機能付
きの放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】フルブリッジインバータ回路2の第1対の
スイッチング素子Q1,Q2の接続点をチョッパ用のイ
ンダクタL1を介して整流器DBの一方の出力端に接続
すると共に放電灯Laの一方のフィラメントF1の一端
に直流的に接続し、フルブリッジインバータ回路2の第
2対のスイッチング素子Q3,Q4の接続点に直流カッ
ト用のコンデンサC3の一端を接続し、前記一方のフィ
ラメントF1の他端と整流器DBの他方の出力端の間に
接続された抵抗R2に生ずる電圧を基準電圧Vref1
と比較することにより放電灯Laの装着を検出するラン
プ装着検出回路4を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯を高周波点
灯させる点灯装置に関するものであり、特に、負荷の異
常検出に関するものである。
【0002】
【従来の技術】(従来例1)図7は従来例1の回路図で
ある。交流電源Vacを整流器DBで整流し、整流した
電圧をインダクタL1とトランジスタQ5とダイオード
D5,D6からなるチョッパ回路1を介して平滑コンデ
ンサC1に供給する。トランジスタQ1,Q2とダイオ
ードD1,D2からなるインバータ回路2は、平滑コン
デンサC1を直流電源として負荷回路3に高周波電力を
供給する。負荷回路3は、一対のフィラメントF1とF
2を有し、フィラメントF1の一端が平滑コンデンサC
1の高電位側に接続された放電灯Laと、放電灯Laと
共に共振系を構成するインダクタL2とコンデンサC2
と直流カット用コンデンサC3からなる。放電灯Laの
装着の検出は、フィラメントF2とグランド電位間の抵
抗R1,R2と、放電灯Laに並列に各フィラメントF
1,F2の非電源側に接続された抵抗R3と、コンデン
サC0、抵抗R0及びダイオードD0からなるランプ装
着検出回路4で行う。
【0003】放電灯Laが装着されていれば、交流電源
Vacが投入されると、スイッチング素子が動作する前
でも、全波整流された交流電源Vacで平滑コンデンサ
C1は充電され、平滑コンデンサC1を直流電源として
平滑コンデンサC1(+)→フィラメントF1→抵抗R
3→フィラメントF2→抵抗R1→抵抗R2→平滑コン
デンサC1(−)の直流閉ループが形成される。従っ
て、抵抗R2に生ずる電圧によってランプ装着検出回路
4の検出電圧Vcoは上昇する。
【0004】放電灯Laが装着されていないと、フィラ
メントF1とF2が無いので、上記の直流閉ループが形
成されず、ランプ装着検出回路4の検出電圧Vcoは0
Vとなるから、この電圧VcoをコンパレータCOMP
1により基準電圧Vref1と比較することで、放電灯
Laが接続されているか否かを判別できる。しかし、こ
のようにランプ装着検出を行うには、必ず、フィラメン
トの一端が平滑コンデンサC1の高電位側に接続された
構成をとる必要がある。従って、スイッチング素子の動
作前は負荷の両端電位が不定となるフルブリッジ構成の
インバータでは実現できないという課題がある。また、
放電灯Laと並列に接続される検出抵抗R3は、放電灯
始動時に高圧の始動電圧がかかるという課題がある。
【0005】(従来例2)図8は従来例2の回路図であ
る。従来例1との相違点は、インバータ回路2が直列接
続されたQ1とQ2のトランジスタ対とQ3とQ4のト
ランジスタ対と還流ダイオードD1,D2,D3,D4
からなるフルブリッジ構成となっている点と、ランプ装
着検出を行うためにトランジスタQ3と並列に抵抗R4
を有する点である。フルブリッジ構成の場合、負荷回路
3は、トランジスタQ1とQ2の接続点とトランジスタ
Q3とQ4の接続点に接続されるので、インバータ回路
2の動作前(全てのトランジスタQ1,Q2,Q3,Q
4がオフのとき)に放電灯Laのフィラメントの一端を
平滑コンデンサC1の高電位側に直流的に接続できな
い。そこで、フィラメントF2の一端を直流的に平滑コ
ンデンサC1の高電位側に接続するために、抵抗R4を
新たに接続する。すると、平滑コンデンサC1(+)→
抵抗R4→フィラメントF2→抵抗R3→フィラメント
F1→抵抗R1→抵抗R2→平滑コンデンサC1(−)
の直流閉ループが形成されて、無負荷検出を行うことが
できるようになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来例1は、ハーフブ
リッジ構成のインバータでランプ装着検出を行えるが、
フルブリッジ構成のインバータには適用できない。ま
た、放電灯Laと並列に接続された検出抵抗R3に、放
電灯始動時の高電圧がかかる。
【0007】従来例2は、第1に抵抗R4の追加に伴い
回路構成素子が増加し、コストが増加する。第2に点灯
時も新たに追加した抵抗R4には高周波電圧がかかるの
で、回路全体としての損失が増加する。第3に従来例1
と同様に放電灯Laと並列に接続された検出抵抗R3
に、放電灯始動時の高電圧がかかる。
【0008】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、フルブリッジ構成の
インバータで、新たに素子を追加することなくランプ装
着検出を行うことが可能で、かつ、ランプ装着検出を行
う素子に高圧の始動電圧がかかることを防止し、安価で
信頼性の高いランプ装着検出機能付きの放電灯点灯装置
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題を解決するために、図1に示すように、交流入力電
源Vacを整流する整流器DBと、整流器DBの出力と
直列に接続されたチョッパ用の第1のインダクタL1
と、平滑用の第1のコンデンサC1と、第1のコンデン
サC1に並列に接続された第1及び第2のスイッチング
素子Q1,Q2の直列回路と、第1のコンデンサC1に
並列に接続された第3及び第4のスイッチング素子Q
3,Q4の直列回路と、第1乃至第4のスイッチング素
子Q1〜Q4とそれぞれ逆並列に接続された第1乃至第
4のダイオードD1〜D4と、第1乃至第4のスイッチ
ング素子Q1〜Q4をフルブリッジインバータ回路2と
して動作させる制御回路5と、一対のフィラメントF
1,F2を有する放電灯Laと、放電灯Laに並列に接
続された共振用の第2のコンデンサC2と、放電灯La
に直列に接続された共振用の第2のインダクタL2及び
直流カット用の第3のコンデンサC3とからなり、第1
と第2のスイッチング素子Q1,Q2の接続点を第1の
インダクタL1を介して整流器DBの一方の出力端に接
続すると共に前記一対のフィラメントF1,F2のうち
一方のフィラメントF1の一端に直流的に接続し、第3
と第4のスイッチング素子Q3,Q4の接続点に第3の
コンデンサC3の一端を接続し、前記一方のフィラメン
トF1の他端と整流器DBの他方の出力端の間に接続さ
れた抵抗R2と、前記抵抗R2に生ずる電圧を第1の基
準電圧Vref1と比較することにより放電灯Laの装
着を検出するランプ装着検出回路4とを有することを特
徴とするものである。なお、フルブリッジインバータ回
路2を構成する第1乃至第4のスイッチング素子Q1〜
Q4とダイオードD1〜D4は逆方向ダイオードを内蔵
するMOSFETであっても良い。
【0010】
【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は本発明の実
施形態1の回路図である。この回路は、フルブリッジイ
ンバータ回路2と、チョッパ回路1と、負荷回路3と、
ランプ装着検出回路4と、制御回路5からなる。フルブ
リッジインバータ回路2は、平滑用コンデンサC1と、
この平滑用コンデンサC1に並列に接続され交互にオン
・オフされる第1及び第2のスイッチング素子Q1とQ
2の直列回路と、平滑用コンデンサC1に並列に接続さ
れ交互にオン・オフされる第3及び第4のスイッチング
素子Q3とQ4の直列回路と、第1乃至第4のスイッチ
ング素子Q1〜Q4と逆並列に接続された第1乃至第4
の還流ダイオードD1〜D4からなる。チョッパ回路1
は、交流電源Vacを全波整流する整流器DBと、この
整流器DBの出力に直列に接続されたチョッパインダク
タL1と、整流器DBとチョッパインダクタL1の直列
回路に並列に接続された第2のスイッチング素子Q2か
らなる。負荷回路3は、第1及び第2のスイッチング素
子Q1とQ2の接続点と、第3及び第4のスイッチング
素子Q3とQ4の接続点の間に接続された、一対のフィ
ラメントF1,F2を有する放電灯Laと、放電灯La
に並列に接続された共振コンデンサC2と、放電灯La
に直列に接続された共振インダクタL2と直流カットコ
ンデンサC3からなり、フィラメントF1の一端は第1
及び第2のスイッチング素子Q1とQ2の接続点に直接
接続されている。
【0011】ランプ装着検出回路4は、前記フィラメン
トF1の他端とグランド電位の間に接続された抵抗R
1,R2と、抵抗R2に接続されたダイオードD0と、
コンデンサC0及び抵抗R0と、基準電圧Vref1
と、コンパレータCOMP1からなり、コンパレータC
OMP1はコンデンサC0の電圧Vcoと基準電圧Vr
ef1を比較し、HighまたはLowの信号Vo1を
出力する。Vo1はVco>Vref1ならHigh
で、Vco<Vref1ならLowとなる。なお、抵抗
R0はコンデンサC0の放電抵抗でコンデンサC0と抵
抗R0の時定数は十分大きい。
【0012】制御回路5はインバータ回路2を高周波で
動作させるべく、スイッチング素子Q1〜Q4の駆動信
号を出力する。また、コンパレータCOMP1の出力信
号Vo1を受けて、Vo1がHighならスイッチング
素子Q1〜Q4の駆動信号を出力し、Vo1がLowな
らスイッチング素子Q1〜Q4を停止させる。
【0013】本回路構成では、整流器DBの出力とイン
ダクタL1の直列回路がスイッチング素子Q2と並列に
接続されている。また、フィラメントF1と抵抗R1と
R2の直列回路もスイッチング素子Q2と並列に接続さ
れている。従って、インバータが動作する前のスイッチ
ング素子Q1〜Q4がすべてオフのときでも、電源が投
入されると、整流された交流電源|Vac|を電源とし
て、|Vac|→インダクタL1→フィラメントF1→
抵抗R1→抵抗R2→グランド電位→|Vac|の経路
で直流電流の流れる閉ループが形成される。すると、コ
ンデンサC0が充電されて、コンデンサC0の電圧Vc
oが基準電圧Vref1を超えて、制御回路5はスイッ
チング素子Q1〜Q4の駆動を開始する。放電灯Laが
装着されていないときは、上記閉ループが形成されない
ので、コンデンサC0の電圧Vcoは0Vで基準電圧V
ref1より低く、制御回路5は発振停止を維持する。
【0014】以上のように、本実施形態の回路構成によ
れば、フルブリッジ構成のインバータでも新たな抵抗を
追加すること無く、ランプ装着検出を行える効果を有す
る。また、一対のフィラメントのうち一方のフィラメン
トだけを用いてランプ装着検出を行うので、放電灯と並
列に接続された大きなストレス(例えば始動電圧)のか
かる抵抗(従来例のR3に相当)を不要にする効果を有
する。
【0015】(実施形態2)図2は本発明の実施形態2
の回路図である。共振インダクタL2をスイッチング素
子Q1とQ2の接続点とフィラメントF1の間に接続し
た点と、ランプ装着検出回路4内に2つの基準電圧Vr
ef1,Vref2を設けて、コンパレータCOMP
1,COMP2によりコンデンサC0の電圧Vcoと比
較し、ランプ装着検出とランプ寿命検出を行う点が実施
形態1と異なり、その他の構成は実施形態1と同様であ
る。インダクタL2がスイッチング素子Q1とQ2の接
続点とフィラメントF1の間に接続されているが、交流
電源Vacが投入されると、整流された交流電源|Va
c|を電源として、|Vac|→インダクタL1→イン
ダクタL2→フィラメントF1→抵抗R1→抵抗R2→
グランド電位→|Vac|の経路でフィラメントF1を
介して直流電流が流れる閉ループが形成される。従っ
て、実施形態1と同様に無負荷検出を行える。
【0016】図3に放電灯点灯中の各部の電圧波形を示
す。図中、VM1はスイッチング素子Q1とQ2の接続
点の電圧、VM2はスイッチング素子Q3とQ4の接続
点の電圧、Vlaは放電灯Laの両端電圧、VL2はイ
ンダクタL2の両端電圧である。インダクタL2とコン
デンサC2と放電灯Laで共振系を形成しているので、
共振が強くなり、放電灯Laの両端電圧Vlaが大きく
なると、インダクタL2の両端電圧VL2も大きくな
る。VP1はフィラメントF1とグランド電位の間の電
圧であり、VM1とVL2の和となる。従って、Vla
が大きくなるとVP1も大きくなる。ところで、放電灯
は寿命末期になるとフィラメントのエミッタが飛散し、
Vlaが上昇する。それにつれてVP1も上昇する。従
って、VP1の電圧上昇を検出することでランプ寿命末
期を検出できる。そこで、図2のように放電灯Laが点
灯中のVP1を抵抗R1,R2により分圧し、ダイオー
ドD0とコンデンサC0により整流平滑した電圧Vco
を、コンパレータCOMP2により基準電圧Vref2
と比較する。基準電圧Vref2は、図4のようにラン
プ未装着検出用の基準電圧Vref1より大きく、か
つ、寿命末期の放電灯が点灯している時のコンデンサC
0の電圧Vcoより小さい値に設定する。放電灯が装着
されるとVco>Vref1となり、インバータは動作
する。放電灯が寿命末期になるとVco>Vref2と
なり、インバータは発振停止する。
【0017】本実施形態では、フルブリッジ構成のイン
バータにおいて、ランプ装着検出とランプ寿命検出を1
つの検出回路で行えるので、構成部品点数を削減でき
る。従って、安価で信頼性の高い放電灯点灯装置を提供
できる。
【0018】(実施形態3)図5は本発明の実施形態3
の回路図である。本実施形態では、共振インダクタをL
21とL22に分割して、一方のインダクタL21をス
イッチング素子Q1とQ2の接続点とフィラメントF1
の間に接続した点を除いて、実施形態2と同様である。
スイッチング素子Q1とQ2の接続点とフィラメントF
1の間にインダクタL21が接続されていているが、実
施形態2と同様に一対のフィラメントF1,F2のうち
一方のフィラメントF1を含む直流電流に対する閉ルー
プが形成されるので、ランプ装着検出を行える。
【0019】また、スイッチング素子Q1とQ2の接続
点とフィラメントF1の間に共振インダクタの一部であ
るインダクタL21が接続されているので、ランプ電圧
Vlaが上昇すればコンデンサC0の電圧Vcoも上昇
する。従って、実施形態2と同様にコンデンサC0の電
圧Vcoを用いてランプ寿命末期検出を行える。
【0020】本実施形態では、共振用インダクタを分割
し、その一部であるインダクタL21をスイッチング素
子Q1とQ2の接続点とフィラメントF1の間に接続し
ているので、インダクタL21に生ずる電圧は、実施形
態2のように共振インダクタL2の全てがスイッチング
素子Q1とQ2の接続点とフィラメントF1の間に接続
される場合より小さくできる。従って、ランプ装着検出
回路4に印加される電圧の上昇を少なくしつつ、ランプ
装着検出と寿命末期検出のための電圧を得られる。
【0021】(実施形態4)図6を用いて本発明の実施
形態4を説明する。図6は放電灯Laと放電灯点灯装置
7の接続部の構成を示している。回路構成や動作は、実
施形態1と同様である。放電灯点灯装置7と放電灯La
を接続するランプソケット6は、放電灯Laの一対のフ
ィラメントF1とF2に電気的に接続される4つの端子
を1つのランプソケットに内包している。したがって、
直管放電灯のようにフィラメントの片方のみがソケット
から外れることはなく、放電灯Laの脱着に伴い、フィ
ラメントF1とF2の放電灯点灯装置7への接続は略同
時に行われる。従って、一対のフィラメントF1とF2
のうち、一方のフィラメントF1を用いても、ランプ装
着検出を確実に行える。なお、本実施形態の放電灯は放
電管8の直径が20mmの2重管で同程度の出力の放電
灯より小型である。具体的には、定格ランプ電力が略9
7W、定格ランプ電流が略0.43A、ランプ電圧が略
229Vの環形蛍光ランプ、あるいは、定格ランプ電力
が略68W、定格ランプ電流が略0.43A、ランプ電
圧が略160Vの環形蛍光ランプであり、光路長が略1
400〜2500mmの放電灯が対象となる。
【0022】
【発明の効果】請求項1または2の発明によれば、フル
ブリッジインバータ構成でも新たな抵抗を追加すること
無く、ランプ装着検出を行える。また、一対のフィラメ
ントの一方のフィラメントだけを用いてランプ装着検出
を行うので、放電灯と並列に接続された大きなストレス
のかかる抵抗を不要にできる。従って、安価で信頼性の
高いランプ装着検出機能付きの放電灯点灯装置を提供で
きる効果を有する。
【0023】請求項3または4の発明によれば、請求項
1または2の発明の効果に加え、新たな素子を追加する
ことなく、ランプ寿命末期の検出を行える。従って、ラ
ンプ装着検出とランプ寿命末期検出の両機能を有する放
電灯点灯装置を安価に提供できる効果を有する。
【0024】請求項5の発明によれば、一方のフィラメ
ントを用いたランプ装着検出で確実にランプ装着と未装
着を検出できる効果を有する。請求項6〜9の発明によ
れば、小型化のために放電管直径を小さくした放電灯に
対して、部品点数が少なく小型で安価のランプ装着検出
手段を提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の回路図である。
【図2】本発明の実施形態2の回路図である。
【図3】本発明の実施形態2の各部の動作波形図であ
る。
【図4】本発明の実施形態2に用いる基準電圧の説明図
である。
【図5】本発明の実施形態3の回路図である。
【図6】本発明の実施形態4に用いる放電灯のランプソ
ケットの構成を示す説明図である。
【図7】従来例1の回路図である。
【図8】従来例2の回路図である。
【符号の説明】
Q1〜Q4 スイッチング素子 D1〜D4 ダイオード C0〜C3 コンデンサ R0〜R2 抵抗 L1,L2 インダクタ F1,F2 フィラメント Vac 入力交流電源 DB 整流器 La 放電灯 1 チョッパ回路 2 インバータ回路 3 負荷回路 4 ランプ装着検出回路 5 制御回路

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流入力電源を整流する整流器と、整
    流器の出力と直列に接続されたチョッパ用の第1のイン
    ダクタと、平滑用の第1のコンデンサと、第1のコンデ
    ンサに並列に接続された第1及び第2のスイッチング素
    子の直列回路と、第1のコンデンサに並列に接続された
    第3及び第4のスイッチング素子の直列回路と、第1乃
    至第4のスイッチング素子とそれぞれ逆並列に接続され
    た第1乃至第4のダイオードと、第1乃至第4のスイッ
    チング素子をフルブリッジインバータ回路として動作さ
    せる制御手段と、一対のフィラメントを有する放電灯
    と、放電灯に並列に接続された共振用の第2のコンデン
    サと、放電灯に直列に接続された共振用の第2のインダ
    クタ及び直流カット用の第3のコンデンサとからなり、
    第1と第2のスイッチング素子の接続点を第1のインダ
    クタを介して整流器の一方の出力端に接続すると共に前
    記一対のフィラメントのうち一方のフィラメントの一端
    に直流的に接続し、第3と第4のスイッチング素子の接
    続点に第3のコンデンサの一端を接続し、前記一方のフ
    ィラメントの他端と整流器の他方の出力端の間に接続さ
    れた抵抗と、前記抵抗に生ずる電圧を第1の基準電圧と
    比較することにより放電灯の装着を検出する放電灯装着
    検出手段とを有することを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】 第1と第2のスイッチング素子の接続
    点と前記一方のフィラメントの一端を電気的に短絡して
    接続することを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装
    置。
  3. 【請求項3】 第1と第2のスイッチング素子の接続
    点と前記一方のフィラメントの一端を前記第2のインダ
    クタを介して接続し、前記抵抗に生ずる電圧を第2の基
    準電圧と比較することにより放電灯の寿命検出を行う手
    段を有することを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯
    装置。
  4. 【請求項4】 共振用の第2のインダクタは複数のイ
    ンダクタからなり、第1と第2のスイッチング素子の接
    続点と前記一方のフィラメントの一端を共振用の第2の
    インダクタの一部を介して接続したことを特徴とする請
    求項3記載の放電灯点灯装置。
  5. 【請求項5】 前記一対のフィラメントの各両端を放
    電灯点灯装置に電気的に接続する4つの端子は1つのラ
    ンプソケットに内包されていることを特徴とする請求項
    1乃至4のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
  6. 【請求項6】 前記放電灯の直径は20mm以下であ
    ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の
    放電灯点灯装置。
  7. 【請求項7】 前記放電灯は、定格ランプ電力が略9
    7W、定格ランプ電流が略0.43A、ランプ電圧が略
    229Vの環形蛍光ランプであることを特徴とする請求
    項1乃至6のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
  8. 【請求項8】 前記放電灯は、定格ランプ電力が略6
    8W、定格ランプ電流が略0.43A、ランプ電圧が略
    160Vの環形蛍光ランプであることを特徴とする請求
    項1乃至6のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
  9. 【請求項9】 前記放電灯の光路長は略1400〜2
    500mmであることを特徴とする請求項1乃至6のい
    ずれかに記載の放電灯点灯装置。
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