JP2006286424A - 放電ランプ点灯装置および照明器具 - Google Patents

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寛和 大武
Hiroyuki Kudo
啓之 工藤
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Abstract

【課題】少なくとも1本の放電ランプが点灯するように間引き可能であってコスト低減が図られる放電ランプ点灯装置および照明器具を提供する。
【解決手段】放電ランプ点灯装置1は、インバータ回路3の出力間に接続された第1の共振回路4と、第1の共振回路4と並列的に接続された第1の共振回路4の固有共振周波数f1と略同等の固有共振周波数f2を有する第2の共振回路5と、第1の共振回路4に直列的に接続された定格電流が略同等の第1および第2の放電ランプ6,7と、第2の共振回路5に接続された第1および第2の放電ランプよりも定格ランプ電圧が大きく定格ランプ電流が略同等の第3の放電ランプ8と、インバータ回路3を固有共振周波数f1,f2の近傍の発振周波数fにより制御する制御回路9を具備する。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の放電ランプを高周波点灯させる放電ランプ点灯装置および照明器具に関する。
この種の放電ランプ点灯装置として、インバータ回路の出力間に複数の放電ランプを含む負荷回路を並列的に接続したものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この従来技術の放電ランプ点灯装置は、それぞれの負荷回路が独立しているので、放電ランプを取外して残余の放電ランプを点灯させる所謂間引き点灯させることができる。
また、インバータ回路の出力間に複数の放電ランプが直列的に接続された負荷回路を接続したものが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この従来技術の放電ランプ点灯装置は、放電ランプの1本が取り外されると、共振回路が遮断されるので、残余の放電ランプが消灯する。
特開平10−92594号公報(第4頁、第1図) 特開平8−330082号公報(第4−5頁、第2図)
特許文献1の放電ランプ点灯装置は、個々の放電ランプに対して少なくとも1つのインダクタおよび共振用コンデンサを有する共振回路を具備するので、部品点数が多くなってコストアップするという欠点を有する。また、特許文献2の放電ランプ点灯装置は、複数の放電ランプのうちの1本を取外して間引き点灯させることができない。
本発明は、少なくとも1本の放電ランプが点灯するように間引き可能であってコスト低減が図られる放電ランプ点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。
請求項1に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電圧を出力する直流電源回路と;スイッチ素子を備え、このスイッチ素子のオンオフ動作により前記直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と;第1のインダクタおよび第1の共振用コンデンサを有してなり、インバータ回路の出力間に接続されて前記高周波電圧により共振する第1の共振回路と;第1のインダクタと略同等のインダンタンス値を有する第2のインダクタおよび第1の共振用コンデンサと略同等のキャパシタンス値を有する第2の共振用コンデンサを有してなり、インバータ回路の出力間に第1の共振回路と並列的に接続された第1の共振回路の固有共振周波数と略同等の固有共振周波数を有する第2の共振回路と;第1の共振用コンデンサの両端間に直列的に接続された定格ランプ電流が略同等の第1および第2の放電ランプと;第2の共振用コンデンサの両端間に接続された第1および第2の放電ランプよりも定格ランプ電圧が大きく定格ランプ電流が略同等の第3の放電ランプと;前記スイッチ素子のオンオフ動作を第1または第2の共振回路の固有共振周波数の近傍の発振周波数により制御する制御回路と;を具備していることを特徴とする。
第1および第2の放電ランプは、ランプ電圧が同等であっても、異なっていてもよい。
本発明によれば、第1および第2の共振回路のそれぞれの固有共振周波数が略同等であって、インバータ回路のスイッチ素子が当該固有共振周波数の近傍の発振周波数によりオンオフ動作するので、第1ないし第3の放電ランプに流れる電流は略同等となる。そして、定格ランプ電圧の最も大きい第3の放電ランプ1本が第2の共振回路により点灯され、第3の放電ランプよりも定格ランプ電圧の低い第1および第2の放電ランプが第1の共振回路により点灯されるので、第1ないし第3の放電ランプの組合せにおいて、第1および第2の共振回路に流れる電流が最大限抑制される。したがって、共振回路での発熱を最大限抑制できる。
そして、第1および第2の放電ランプの一方または両方が間引きされても、第3の放電ランプは所定のランプ特性で点灯される。また、第3の放電ランプが間引きされても、第1および第2の放電ランプはそれぞれ所定のランプ特性で点灯される。すなわち、第1および第2の放電ランプの一方または両方を間引きしても、第3の放電ランプが点灯され、第3の放電ランプを間引しても、第1および第2の放電ランプが点灯される。
請求項2に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、請求項1記載の放電ランプ点灯装置において、直流電源回路は、チョッパ回路を具備し、このチョッパ回路の出力電圧を変化させることにより、インバータ回路から出力される高周波電圧を変化させることを特徴とする。
チョッパ回路の出力電圧の変化は、インバータ回路の入力電圧の変化となり、インバータ回路の出力電圧(高周波電圧)を変化させる。インバータ回路の出力電圧が変化すると、第1および第2の共振回路の共振電流が変化し、第1ないし第3の放電ランプに流れるランプ電流が変化する。第1および第2の共振回路のそれぞれの固有共振周波数は略同等であるので、第1ないし第3の放電ランプに流れるランプ電流の変化(変化率)は、略同一となる。
本発明によれば、チョッパ回路の出力電圧を変化させることにより、第1ないし第3の放電ランプに流れるランプ電流が変化するので、当該放電ランプが同時に同一調光率で調光される。
請求項3に記載の照明器具の発明は、請求項1または2記載の放電ランプ点灯装置と;この放電ランプ点灯装置を配設している照明器具本体と;を具備していることを特徴とする。
本発明によれば、請求項1または2記載の放電ランプ点灯装置を具備し、3本の放電ランプが2つの共振回路により点灯されるので、第1および第2の放電ランプ、または第3の放電ランプを点灯するようにして第1および第2の放電ランプの一方または両方、あるいは第3の放電ランプを間引き可能な照明器具が提供される。
請求項4に記載の照明器具は、請求項3記載の照明器具において、第1ないし第3の放電ランプは、環形蛍光ランプであって、第3の放電ランプが最も外側となるように配設されていることを特徴とする。
本発明によれば、最も外側の放電ランプを間引きすると、内側の2本の放電ランプを点灯することができ、内側の2本の放電ランプのうち、1本を間引きすると、外側の1本を点灯することができる。
請求項1の発明によれば、3本の放電ランプを2つの共振回路で点灯させるので、第1および第2の放電ランプの一方または両方を間引きしても、第3の放電ランプを所定のランプ特性で点灯させ、第3の放電ランプを間引しても、第1および第2の放電ランプの両方をそれぞれ所定のランプ特性で点灯させることができる。したがって、少なくとも1本の放電ランプが点灯するように間引きすることによって、省電力を図ることができる。そして、第1および第2の放電ランプを1つの第1の共振回路に接続するので、コスト低減を図ることができて、放電ランプ点灯装置を安価にすることができる。
請求項2の発明によれば、外部信号によりチョッパ回路の出力電圧を変化させて、第1ないし第3の放電ランプを同時に調光させることができる。
請求項3の発明によれば、請求項1または2記載の放電ランプ点灯装置を具備するので、少なくとも1つの放電ランプを点灯するようにして放電ランプを間引き可能な照明器具を提供することができる。
請求項4の発明によれば、最も外側の放電ランプを間引きすると、内側の2本の放電ランプを点灯することができ、内側の2本の放電ランプのうち、1本を間引きしても、最も定格ランプ電圧が高く放電路長の長い放電ランプが点灯するので、所定の明るさを得ることができる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1および図2は、本発明の第1の実施形態を示し、図1は放電ランプ点灯装置の回路図、図2はスイッチ素子の発振周波数に対するランプ電圧の変化図である。
図1において、放電ランプ点灯装置1は、直流電源回路2、インバータ回路3、第1の共振回路4、第2の共振回路5、第1の放電ランプとしての蛍光ランプ6、第2の放電ランプとしての蛍光ランプ7、第3の放電ランプとしての蛍光ランプ8および制御回路としてのインバータ回路用制御回路9を有して構成されている。
直流電源回路2は、直流電圧発生回路10およびチョッパ回路11からなっている。直流電圧発生回路10は、整流装置12およびフィルター用のコンデンサC1を有してなり、商用交流電源Vsの商用交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧をコンデンサC1の両端間に出力する。コンデンサC1の負極側は、コンデンサC2を介してアースEに接続されている。
チョッパ回路11は、コンデンサC1の両端間に接続されたインダクタL1および電界効果トランジスタFET1の直列回路と、電界効果トランジスタFET1の両端間に接続されたダイオードD1および平滑用コンデンサC2の直列回路を有して構成されている。そして、電界効果トランジスタFET1のゲート、ソースは、チョッパ回路用制御回路12に接続されている。
チョッパ回路用制御回路12は、電界効果トランジスタFET1をオンオフ動作させ、コンデンサC1の両端間に発生した直流電圧を昇圧する。これにより、平滑用コンデンサC3の両端間に所定の直流電圧が発生する。平滑用コンデンサC3の両端間電圧は、インバータ回路3の入力電圧として出力される。
そして、チョッパ回路用制御回路12は、受光器13に接続されており、受光器13から調光信号(外部信号)が入力される。そして、当該調光信号に応じて、電界効果トランジスタFET1をオンオフ動作させる。これにより、平滑用コンデンサC3の両端間に発生する直流電圧、すなわちチョッパ回路11の出力電圧が変化してインバータ回路3に入力される。なお、調光手段は、一般的に住宅照明器具で使用されているプルスイッチなどの手動切換手段であってもよい。
そして、インバータ回路3は、平滑用コンデンサC3の両端間に接続されたスイッチ素子としての電界効果トランジスタFET2および電界効果トランジスタFET3の直列回路を有して構成されている。電界効果トランジスタFET2および電界効果トランジスタFET3のそれぞれのゲート、ソースは、それぞれ駆動回路14に接続されている。駆動回路14は、インバータ回路用集積回路9に接続されている。
駆動回路14は、インバータ回路用集積回路9からの制御信号(パルス信号)に応じて、電界効果トランジスタFET2および電界効果トランジスタFET3のそれぞれのゲート、ソース間に交互に駆動電圧を供給する。これにより、電界効果トランジスタFET2および電界効果トランジスタFET3が交互にオンオフ動作する。このオンオフ動作により、チョッパ回路11から出力された直流電圧は、高周波電圧に変換され、電界効果トランジスタFET3のドレイン、ソース間に出力される。電界効果トランジスタFET3のドレイン、ソース間は、インバータ回路3の出力間となっている。
第1の共振回路4は、直流カット用コンデンサC4、第1のインダクタL2、第1のインダクタL2と共振する第1のコンデンサC5を有し、直列接続された蛍光ランプ6,7を介してインバータ回路3の出力間に接続されている。すなわち、電界効果トランジスタFET3のドレイン、ソース間に、直流カット用コンデンサC4、第1のインダクタL2、蛍光ランプ6のフィラメント電極6a、第1のコンデンサC5および蛍光ランプ7のフィラメント電極7bが直列接続されている。第1の共振回路4は、電界効果トランジスタFET3のドレイン、ソース間に出力された高周波電圧により共振する。
そして、蛍光ランプ6のフィラメント電極6bおよび蛍光ランプ7のフィラメント電極7aのそれぞれの一端が互いに接続され、フィラメント電極6bおよびフィラメント電極7aのそれぞれの他端は、第1のインダクタL2の予熱巻線L2aの両端間に接続されている。そして、第1のコンデンサC5は、フィラメント電極6aおよびフィラメント電極7bのそれぞれの非電源側に接続されている。すなわち、第1のコンデンサC5の両端間に、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7が直列的に接続されている。
第2の共振回路5は、直流カット用コンデンサC6、第2のインダクタL3、第2のインダクタL3と共振する第2のコンデンサC7を有し、蛍光ランプ8を介してインバータ回路3の出力間に接続されている。すなわち、電界効果トランジスタFET3のドレイン、ソース間に、直流カット用コンデンサC6、第2のインダクタL3、蛍光ランプ8のフィラメント電極8a、第2のコンデンサC7および蛍光ランプ8のフィラメント電極8bが直列接続されている。蛍光ランプ8は、第2のコンデンサC7の両端間に接続されている。そして、第2の共振回路5は、インバータ回路3から出力された高周波電圧により共振する。
第1の共振回路4および第2の共振回路5は、並列的に接続されて、インバータ回路3の出力間に接続されている。そして、第1の共振回路4の固有共振周波数f1と第2の共振回路5の固有共振周波数f2は、略同等となっている。すなわち、固有共振周波数f1および固有共振周波数f2が略同等となるように、第1のインダクタL2のインダクタンス値および第1の共振用コンデンサC5のキャパシタンス値と、第2のインダクタL3のインダクタンス値および第2の共振用コンデンサC7のキャパシタンス値が略同等となるように設定されている。
固有共振周波数fは、f=1/(2π(LC)1/2)の計算式で求められる。ここで、Lは第1または第2のインダクタL2,L3のそれぞれのインダクタンス値、Cは第1または第2の共振用コンデンサC5,C7のそれぞれのキャパシタンス値である。前記計算式に、第1のインダクタL2のインダクタンス値および第1の共振用コンデンサC5のキャパシタンス値を算入することにより、第1の共振回路4の固有共振周波数f1が求められ、第2のインダクタL3のインダクタンス値および第2の共振用コンデンサC7のキャパシタンス値を算入することにより、第2の共振回路5の固有共振周波数f2が求められる。なお、直流カット用コンデンサC4,C6は、その容量がそれぞれ共振用コンデンサC5,C7の容量よりも非常に大きいので、固有共振周波数f1,f2の算出値に対する誤差は小さい。
蛍光ランプ6、蛍光ランプ7および蛍光ランプ8は、ランプ電流の定格値が同一である。そして、蛍光ランプ8のランプ電圧は、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7のそれぞれのランプ電圧よりも大きいものである。蛍光ランプ6および蛍光ランプ7のそれぞれのランプ電圧は、同一であっても、異なっていてもよい。
そして、インバータ回路用制御回路9は、蛍光ランプ6,7,8の予熱時、始動時および点灯時に、図2に示すように、インバータ回路3の電界効果トランジスタFET2,FET3の発振周波数を変化させる制御信号を駆動回路14に出力する。これにより、予熱時に、蛍光ランプ6のフィラメント電極6a,6b、蛍光ランプ7のフィラメント電極7a,7bおよび蛍光ランプ8のフィラメント電極8a,8bが予熱される。そして、始動時に共振用コンデンサC5の両端間に発生する高電圧(V20)により、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7が点灯し、共振用コンデンサC7の両端間に発生する高電圧(V20)により、蛍光ランプ8が点灯する。そして、点灯時に、蛍光ランプ6、蛍光ランプ7および蛍光ランプ8に定電流(ランプ電流)が流れる。
そして、インバータ回路用制御回路9は、インバータ回路3の電界効果トランジスタFET2,FET3の発振周波数が第1または第2の共振回路4,5の固有共振周波数f1,f2の近傍の周波数fとなるように、電界効果トランジスタFET2,FET3のオンオフ動作を制御するように構成されている。これにより、蛍光ランプ6、蛍光ランプ7および蛍光ランプ8のそれぞれに定格値のランプ電流が流れるようにしている。
次に、本発明の第1の実施形態の作用について説明する。
インバータ回路用制御回路9は、点灯時に、インバータ回路3の電界効果トランジスタFET2,FET3のオンオフ動作を第1または第2の共振回路4,5の固有共振周波数f1,f2の近傍の発振周波数fにより制御する。この制御により、蛍光ランプ6、蛍光ランプ7および蛍光ランプ8に定格のランプ電流(定電流)が流れる。そして、蛍光ランプ6、蛍光ランプ7および蛍光ランプ8は、それぞれ定格のランプ電力で点灯して略一定の光束を放射する。
そして、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7の一方または両方が第1の共振回路4に接続されていないと、第1の共振回路4は、蛍光ランプ6のフィラメント電極6aおよび蛍光ランプ7のフィラメント電極7bを介してインバータ回路3の出力間(電界効果トランジスタFET3のドレイン、ソース間)に接続されているので、インバータ回路3の出力から遮断され、共振電流が流れなくなる。このとき、インバータ回路3の電界効果トランジスタFET2,FET3は、第2の共振回路5の固有共振周波数f2の近傍の発振周波数fでオンオフ動作しているので、蛍光ランプ8は、定格のランプ電流が流れ、定格のランプ電力で点灯する。
そして、蛍光ランプ8が第2の共振回路5に接続されていないと、第2の共振回路5は、蛍光ランプ8のフィラメント電極8a,8bを介してインバータ回路3の出力間に接続されているので、インバータ回路3の出力から遮断され、共振電流が流れなくなる。このとき、インバータ回路3の電界効果トランジスタFET2,FET3は、第1の共振回路4の固有共振周波数f1の近傍の発振周波数fでオンオフ動作しているので、直列接続されている蛍光ランプ6および蛍光ランプ7には、それぞれ定格のランプ電流が流れる。蛍光ランプ6および蛍光ランプ7は、それぞれ定格のランプ電力で点灯する。
上述したように、第1の共振回路4に蛍光ランプ6および蛍光ランプ7の一方または両方を接続させなくしても、第2の共振回路5に接続されている蛍光ランプ8が点灯され、第2の共振回路5に蛍光ランプ8を接続させなくしても、第1の共振回路5に接続されている蛍光ランプ6および蛍光ランプ7が点灯される。すなわち、放電ランプ点灯装置1は、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7の一方または両方を間引きしても、蛍光ランプ8を点灯させることができ、蛍光ランプ8を間引きしても、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7の両方を点灯させることができる。
そして、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7を第1の共振回路4に接続しているので、2本の蛍光ランプ6,7に対して1つの共振回路4となっている。したがって、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7のそれぞれに共振回路を形成するよりは、部品点数が削減されるので、放電ランプ点灯装置1の価格を低減させることができる。
そして、例えばリモコン装置を用いて受光器13に調光信号を送信すると、チョッパ回路用制御回路12の制御により、チョッパ回路11の出力電圧が変化され、インバータ回路3の出力電圧が変化して、第1および第2の共振回路4,5に流れる共振電流が変化する。共振電流の変化は、ランプ電流の変化となり、蛍光ランプ6、蛍光ランプ7および蛍光ランプ8が同時に同一の調光率で調光される。蛍光ランプ6、蛍光ランプ7および蛍光ランプ8は、50%〜100%(全光)の範囲で調光される。
次に、本発明の第2の実施形態について述べる。
図3は、本発明の第2の実施形態を示す照明器具の一部切り欠き正面図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
図3に示す照明器具15は、天井などの造営物に設置される直付け照明器具であり、照明器具本体16が造営物に取り付けられている。照明器具本体25は、複数のランプホルダー17,18,19を配設し、これらのランプホルダー17,18,19に環外径の異なる蛍光ランプ6,7,8がそれぞれ取り付けられている。蛍光ランプ6,7,8は、定格のランプ電流は同一であるが、定格のランプ電圧(ランプ電力)はそれぞれ異なっている。
また、照明器具本体25は、内部に放電ランプ用点灯装置20を配設している。この放電ランプ用点灯装置20は、図1に示す放電ランプ点灯装置1において、蛍光ランプ6,7,8が取り除かれたものである。さらに、照明器具本体25の下面側の中央部には、リモコン装置からのワイヤレス信号(調光信号)を受信する受光器13が取付けられている。リモコン装置から受光器13に調光信号を送信して、蛍光ランプ6,7,8を同時に同一の調光率で調光点灯させることができる。
そして、照明器具本体25の前面側に透光性のグローブ21が着脱自在に配設されている。グローブ21は、蛍光ランプ6,7,8を間引きするときに取り外される。蛍光ランプ6,7,8の間引きは、ランプホルダー17,18,19から蛍光ランプ6,7,8を取外してもよく、蛍光ランプ6,7,8のそれぞれの口金(図示しない。)からランプソケット(図示しない。)を取外すようにしてもよい。
照明器具15は、図1に示す放電ランプ点灯装置1を配設しているので、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7の一方または両方を間引きして、蛍光ランプ8を点灯させることができ、蛍光ランプ8を間引きして、蛍光ランプ6および蛍光ランプ7の両方を点灯させることができる。これにより、照明器具15での省電力を図ることができる。
また、最も外側の1本の蛍光ランプ8を点灯するようにしても、蛍光ランプ8は放電路長が長いので、所定の明るさが得られる。
本発明の第1の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図。 同じく、スイッチ素子の発振周波数に対するランプ電圧の変化図。 本発明の第2の実施形態を示す照明器具の一部切り欠き側面図。
符号の説明
1…放電ランプ点灯装置
2…直流電源回路
3…インバータ回路
4…第1の共振回路
5…第2の共振回路
6…第1の放電ランプとしての蛍光ランプ
7…第2の放電ランプとしての蛍光ランプ
8…第3の放電ランプとしての蛍光ランプ
9…制御回路としてのインバータ回路用制御回路
11…チョッパ回路
15…照明器具
16…照明器具本体

Claims (4)

  1. 直流電圧を出力する直流電源回路と;
    スイッチ素子を備え、このスイッチ素子のオンオフ動作により前記直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と;
    第1のインダクタおよび第1の共振用コンデンサを有してなり、インバータ回路の出力間に接続されて前記高周波電圧により共振する第1の共振回路と;
    第1のインダクタと略同等のインダンタンス値を有する第2のインダクタおよび第1の共振用コンデンサと略同等のキャパシタンス値を有する第2の共振用コンデンサを有してなり、インバータ回路の出力間に第1の共振回路と並列的に接続された第1の共振回路の固有共振周波数と略同等の固有共振周波数を有する第2の共振回路と;
    第1の共振用コンデンサの両端間に直列的に接続された定格ランプ電流が略同等の第1および第2の放電ランプと;
    第2の共振用コンデンサの両端間に接続された第1および第2の放電ランプよりも定格ランプ電圧が大きく定格ランプ電流が略同等の第3の放電ランプと;
    前記スイッチ素子のオンオフ動作を第1または第2の共振回路の固有共振周波数の近傍の発振周波数により制御する制御回路と;
    を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
  2. 直流電源回路は、チョッパ回路を具備し、このチョッパ回路の出力電圧を変化させることにより、インバータ回路から出力される高周波電圧を変化させることを特徴とする請求項1記載の放電ランプ点灯装置。
  3. 請求項1または2記載の放電ランプ点灯装置と;
    この放電ランプ点灯装置を配設している照明器具本体と;
    を具備していることを特徴とする照明器具。
  4. 第1ないし第3の放電ランプは、環形蛍光ランプであって、第3の放電ランプが最も外側となるように配設されていることを特徴とする請求項3記載の照明器具。
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