JP3010790B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP3010790B2
JP3010790B2 JP15345391A JP15345391A JP3010790B2 JP 3010790 B2 JP3010790 B2 JP 3010790B2 JP 15345391 A JP15345391 A JP 15345391A JP 15345391 A JP15345391 A JP 15345391A JP 3010790 B2 JP3010790 B2 JP 3010790B2
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文彰 伊藤
博之 西野
晃司 山田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ回路により
放電灯を高周波点灯させる放電灯点灯装置に関するもの
であり、さらに詳しくは、負荷の異常検出時におけるイ
ンバータ回路の発振停止制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、図6に示すような放電灯点灯装置
が提案されている(特公平3−12439号公報参
照)。以下、その回路構成と動作について説明する。入
力側において図示されていないフィルタを介して交流電
源(220V/50Hz)より給電される両波整流器G
と、整流器Gに接続され、充電リアクトルL、充電ダイ
オードD、充電スイッチT1,T2及び充電コンデンサ
Cを有するDC−DCコンバータとは、可制御直流電圧
を有する直流電源を形成する。充電コンデンサCには、
インバータの交互に導通する2つのトランジスタよりな
る直列回路が接続されている。その充電ダイオードDに
隣接するトランジスタT3は以下2次トランジスタと称
し、他のトランジスタT1は1次トランジスタと称す
る。2次トランジスタT3に並列に、放電ランプEと直
列共振回路のコンデンサC2、リアクトルL2と振動コ
ンデンサC1と可飽和変圧器の1次巻線L30との直列
回路からなる負荷回路が接続され、その直列共振回路の
コンデンサC2は放電ランプEの両予熱電極間に置か
れ、放電ランプEは、一方の電極で充電コンデンサCに
直接接続されている。
【0003】可飽和変圧器は、2つの2次巻線L31,
L32と遮断巻線L33とを有する。2次巻線L31,
L32は、1次トランジスタT1、2次トランジスタT
3の制御回路中に、これら両トランジスタがそれぞれ可
飽和変圧器の反転磁化時間中、交互に導通制御されるよ
うに接続されている。この場合、可飽和変圧器は、それ
によって決まるインバータの運転周波数が直列共振回路
の共振周波数の若干上にあるように構成されている。そ
うすることによって、相前後する導通制御パルス間に間
隙が生じるので、1次トランジスタと2次トランジスタ
との同時導通が避けられ、したがって、充電コンデンサ
Cにおける電圧の短絡が避けられる。両トランジスタの
同時阻止中における通流のために、トランジスタのそれ
ぞれに並列に帰還電流ダイオードD1,D2が設けられ
ている。1次トランジスタT1の導通時間中、充電コン
デンサCの電圧が負荷回路に加わり、振動コンデンサC
1は図示極性で充電される。1次トランジスタT1が阻
止状態となった後、2次トランジスタT3が導通するま
では、電流は負荷回路を介して流れ、直列共振回路のリ
アクトルL2によって駆動されて帰還電流ダイオードD
2を介して流れ続ける。それから2次トランジスタT3
が再び阻止状態となるまで、振動コンデンサC1が2次
トランジスタT3及び負荷回路を介して放電する。その
後、負荷電流は同じ方向に充電コンデンサC及び帰還電
流ダイオードD1を介して1次トランジスタT1の新た
な導通まで流れ続ける。
【0004】インバータの運転時において充電コンデン
サCから取り出されるエネルギーは、整流器Gから充電
リアクトルL及び充電ダイオードDを介して充電コンデ
ンサCに供給される。図6の回路では、このために1次
トランジスタT1及び充電サイリスタT2が直列接続さ
れて充電スイッチを形成しており、この充電スイッチを
介して充電リアクトルLが整流器Gに並列に接続されて
いる。
【0005】充電サイリスタT2はインバータの切換動
作に同期して制御される。そのために、この充電サイリ
スタT2の制御区間がトリガーダイオードD9を介して
遅延コンデンサC6に並列接続され、この遅延コンデン
サC6は一方では放電ダイオードD8を介して2次トラ
ンジスタT3に並列に接続されており、また、1次トラ
ンジスタT1、可調整放電抵抗R1及び逆流阻止ダイオ
ードD7を介して制御電源に接続されている。制御電源
は、制御トランジスタT5およびこれに並列に設けられ
ている蓄積コンデンサC5からなり、このコンデンサC
5はダイオードD5及び分圧コンデンサC7と共に1次
トランジスタT1に並列にある分圧器を構成している。
【0006】始動コンデンサC8に蓄えられたエネルギ
ーがトリガーダイオードD13を介して1次トランジス
タT1の制御区間に加えられ、それにより、1次トラン
ジスタT1が導通するような値に始動コンデンサC8の
電圧が到達したときに始めて、振動型インバータが動作
し始め、続いてDC−DCコンバータが動作し始める。
このために始動コンデンサC8は一方では抵抗R2,R
4及びランプEの一方の電極を介して充電コンデンサC
に接続されており、他方ではダイオードD10を介して
1次トランジスタT1のスイッチング区間に並列に接続
されている。整流器Gに交流電源電圧を印加した後、充
電コンデンサCが充電リアクトルL及び充電ダイオード
Dを介して充電され、そして、それに伴って始動コンデ
ンサC8も1次トランジスタT1が導通されるまで充電
される。それから、同時に始動コンデンサC8はダイオ
ードD10を介して再び放電され、その結果、この始動
回路はインバータの周期的な振動中はもはや関与し得な
い。
【0007】放電ランプEが持続的に始動し得ない状態
にある場合、すなわち、繰り返し無駄な始動が行われる
だけの場合にインバータを遮断するために、1つの遮断
状態と1つの動作状態とを有する停止サイリスタT4の
形の双安定スイッチング素子と、制御回路と、保持回路
とが設けられている。停止サイリスタT4のスイッチン
グ区間はダイオードD11,D12を介して可飽和変圧
器の遮断巻線L33に並列接続され、また、抵抗R2を
介して始動コンデンサC8に並列接続されている。停止
サイリスタT4のスイッチング区間はさらに充電コンデ
ンサCに隣接する側の放電ランプの電極および直列抵抗
R4と直列の保持回路中に挿入されている。
【0008】遮断巻線L33にはまた、RC要素R3,
C9を有する制御回路がダイオードD11を介して並列
接続され、このRC要素はトリガーダイオードD14を
介して停止サイリスタT4の制御区間に並列接続されて
いる。この回路の機能及び構成は、放電ランプを有する
負荷回路を介して流れ、遮断巻線L33によって検出さ
れる電流の振幅が、ランプが点灯されていない場合(共
振状態)においてはランプが点灯されている場合(共振
回路の減衰状態)におけるよりも著しく大きいというこ
とを基礎においている。その構成によって予め与え得る
無駄な始動回数後に、停止サイリスタT4がトリガーダ
イオードD14を介して点弧し遮断巻線L33を短絡す
るほどにコンデンサC9を充電する。これによりインバ
ータのトランジスタに対する制御電圧が無くなり、イン
バータの運転が遮断される。しかしながら、正常な点灯
動作及び正常なランプ電流はいずれもこのような遮断を
生じない。なぜならば、この場合にはコンデンサC9に
おける電圧がトリガーダイオードD14を導通させるに
必要な値に達しないからである。
【0009】インバータのスイッチにおける矩形波電圧
に依存したDC−DCコンバータの同期制御のために、
DC−DCコンバータは自動的にインバータと共に遮断
され、かつインバータの始動後に再投入される。
【0010】インバータは、停止サイリスタT4の保持
回路が遮断され、それ故、停止サイリスタT4が再び阻
止状態に移行することができるまで、遮断されたままで
ある。このために、例えば、交流電源電圧を遮断するこ
とができる。しかし、電源電圧の遮断なしに行うことの
できる欠陥ランプの交換の結果の遮断は極めてしばしば
存在する。始動コンデンサC8の電流回路もランプの電
極を介して供給されるため、インバータは新たなランプ
のセット後、自動的に再び振動し始める。
【0011】この回路の構成にすれば、制御用の電源を
作らなくてもランプ寿命末期等の異常時にサイリスタを
用いてインバータ装置の発振を停止させて、ランプ交換
時に再起動させることができる。この従来例の特徴を要
約すると、ランプの一方のフィラメントを介して起動ル
ープを構成し、異常時にサイリスタを用いて駆動トラン
スを短絡させ、そのサイリスタの保持電流を起動抵抗か
ら得ることで、異常時には発振停止を維持し、ランプ交
換時には保持電流をカットして、再度、放電灯が装着さ
れた時にインバータ装置が起動されるというものであ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例では、ト
リガーダイオードD14に印加される電圧はコンデンサ
C9の充電電圧であり、トリガーダイオードD14に印
加される電圧がブレークオーバー電圧に達すると、トリ
ガーダイオードD14には降伏電流が流れるが、これは
コンデンサC9の放電電流である。充放電が一定になっ
たときのコンデンサC9の電圧がトリガーダイオードD
14のブレイク・オーバー電圧以下となると、放電灯E
が異常であるにもかかわらず、トリガーダイオードD1
4はオンせず、停止サイリスタT4のゲートには信号が
入力されないので、停止サイリスタT4が導通しない。
したがって、遮断巻線L33は短絡されず、インバータ
は発振を継続してしまう場合がある。
【0013】本発明はこのような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、放電灯をインバー
タ回路により高周波点灯させる放電灯点灯装置におい
て、異常検出時におけるインバータの発振制御が確実に
行えるようにすることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明にあっては、上記
の課題を解決するために、図1に示すように、直流電源
1 と、直流電源E1 から供給される電力を高周波に変
換するインバータ回路と、インバータ回路に接続されて
いる負荷回路と、負荷回路の異常に応答して電圧上昇す
る平滑コンデンサC8 を備える異常検出回路と、異常検
出回路からの信号を受けてインバータ回路の動作を停止
状態に保持するサイリスタQ7 を用いた制御回路とを有
する放電灯点灯装置において、異常検出回路の平滑コン
デンサC 8 と直列に抵抗R12のようなインピーダンス要
素を接続し、平滑コンデンサC8 の充電電圧にインピー
ダンス要素の電圧降下分を重畳させた電圧が負荷回路の
異常時にはサイリスタQ7 の降伏電圧を越えるように設
定したことを特徴とするものである。
【0015】
【作用】本発明では、異常検出回路の平滑コンデンサC
8 に直列に抵抗R12のようなインピーダンス要素を接続
し、平滑コンデンサC8 の充電電圧にインピーダンス要
素の電圧降下分を重畳させた電圧によってサイリスタQ
7 をブレイク・オーバーさせるように構成したから、イ
ンバータ回路の高周波的な発振出力を利用して、瞬間的
に平滑コンデンサC8 の充電電圧よりも高いピーク電圧
をサイリスタQ7 に印加することができ、これによっ
て、異常検出時の発振停止状態保持用のサイリスタQ7
を確実にターンオンさせることができるものである。
【0016】
【実施例】図1は本発明の一実施例の回路図である。以
下、その回路構成について説明する。直流電源E1 の正
端子は電源スイッチSWを介してトランジスタQ1 のコ
レクタに接続されている。トランジスタQ1 のエミッタ
は抵抗R3 を介してトランジスタQ2 のコレクタに接続
されている。トランジスタQ2 のエミッタは抵抗R 4
介して直流電源E1 の負端子に接続されている。直流電
源E1 の両端には、ダイオードD1 ,D2 の直列回路が
逆極性に接続されており、ダイオードD1 ,D2 の接続
点はトランジスタQ2 のコレクタに接続されている。ト
ランジスタQ 2 のコレクタには、駆動トランスT1 の1
次巻線n1 とインダクタL1 を介して放電灯LP1の第
1のフィラメントの一端が接続され、放電灯LP1の第
2のフィラメントの一端はコンデンサC2 を介して直流
電源E1 の負端子に接続されている。放電灯LP1のフ
ィラメントの他端にはコンデンサC4 が並列に接続され
ている。駆動トランスT1 の1次巻線n1 とインダクタ
1 の接続点は、インダクタL2 を介して放電灯LP2
の第1のフィラメントの一端に接続され、放電灯LP2
の第2のフィラメントの一端はコンデンサC3 を介して
直流電源E1 の負端子に接続されている。放電灯LP2
のフィラメントの他端にはコンデンサC5 が並列に接続
されている。駆動トランスT1 の第1の2次巻線n
2 は、抵抗R5 ,R3 を介してトランジスタQ1 のベー
ス・エミッタ間に接続されており、第2の2次巻線n3
は、抵抗R6 ,R4 を介してトランジスタQ2 のベース
・エミッタ間に接続されている。
【0017】次に、抵抗R1 とコンデンサC1 及びトリ
ガー素子Q6 は起動回路を構成している。電源投入時、
直流電源E1 の電圧が上昇すると、抵抗R1 を介してコ
ンデンサC1 が充電される。コンデンサC1 の電圧がト
リガー素子Q6のブレイク・オーバー電圧に達すると、
トリガー素子Q6 が導通し、コンデンサC1 の電荷でト
ランジスタQ2 にベース電流を流してインバータ装置を
起動させるものである。なお、インバータ装置が起動し
た後は、抵抗R2 とダイオードD4 を介してコンデンサ
1 の電荷が放電されるので、起動回路は起動パルス発
生動作を停止するものである。
【0018】放電灯LP1とインダクタL1 の接続点a
は、コンデンサC6 と抵抗R7 ,R 9 を介して直流電源
1 の負端子に接続されている。同様に、放電灯LP2
とインダクタL2 の接続点a’は、コンデンサC7 と抵
抗R8,R10を介して直流電源E1 の負端子に接続され
ている。抵抗R7 ,R9 の接続点には、抵抗R11の一端
が接続されると共に、トランジスタQ5 のエミッタとト
ランジスタQ4 のベースが接続されており、抵抗R8
10の接続点には、抵抗R11の他端が接続されると共
に、トランジスタQ4 のエミッタとトランジスタQ5
ベースが接続されている。トランジスタQ4 ,Q5 の各
コレクタはダイオードD3 のアノード・カソード間と抵
抗R12を介して平滑コンデンサC8 の一端に接続されて
おり、平滑コンデンサC8 の他端は直流電源E1 の負端
子に接続されている。ダイオードD 3 のカソード(c
点)は、抵抗R13とサイリスタQ7 のアノード・カソー
ド間を介して、トランジスタQ3 のベースに接続されて
いる。サイリスタQ7 のゲートはツェナダイオードZD
1 を介してダイオードD3 のカソード(c点)に接続さ
れている。トランジスタQ3 のコレクタとエミッタは、
トランジスタQ2 のベースと直流電源E1 の負端子にそ
れぞれ接続されている。以上の回路構成において、放電
灯LP1,LP2の寿命末期等の異常検出回路(d)
は、ランプ電圧の電圧差を検出する方式であり、その差
が平滑コンデンサC8 に充電されるものである。
【0019】以下、本実施例の動作について説明する。
電源スイッチSWがONすると、コンデンサC1 が抵抗
1 を介して充電される。そして、コンデンサC1 の電
圧がトリガー素子Q6 のブレイク・オーバー電圧に達す
ると、コンデンサC1 の電荷はトランジスタQ2 のベー
ス・エミッタ間を介して放電する。これによって、トラ
ンジスタQ2 は初めて導通し、充電されていたコンデン
サC2 は放電を開始し、コンデンサC2 、放電灯LP1
のフィラメント、コンデンサC4 、放電灯LP1のフィ
ラメント、インダクタL1 、駆動トランスT1 の1次巻
線n1 、トランジスタQ2 のコレクタ・エミッタ間、抵
抗R4 、コンデンサC2 の経路で振動電流が流れる。同
様に、コンデンサC3 も放電を開始し、コンデンサ
3 、放電灯LP2のフィラメント、コンデンサC5
放電灯LP2のフィラメント、インダクタL2 、駆動ト
ランスT1 の1次巻線n1 、トランジスタQ2 のコレク
タ・エミッタ間、抵抗R4 、コンデンサC3の経路で振
動電流が流れる。この振動電流は駆動トランスT1 の1
次巻線n1 を流れるから、2次巻線n2 ,n3 には電圧
が誘起される。2次巻線n3 の誘起電圧は、トランジス
タQ2 の導通状態を維持する極性(順電圧)で発生す
る。コンデンサC2 ,C3 の放電が進むにつれて、振動
電流は減少し、この電流が零に近づいたとき、駆動トラ
ンスT1 による帰還電圧がトランジスタQ1 には順電
圧、トランジスタQ2 には逆電圧となって、トランジス
タQ2 はオフし、トランジスタQ1 はオンする。する
と、直流電源E1 からトランジスタQ1 、抵抗R3 、駆
動トランスT1 の1次巻線n1 を介して、インダクタL
1 、コンデンサC4 、コンデンサC2 を通る経路、又
は、インダクタL2 、コンデンサC5、コンデンサC3
を通る経路で電流が流れ、コンデンサC2 ,C3 は充電
を開始する。コンデンサC2 ,C3 の充電が進むうち
に、駆動トランスT1 によりトランジスタQ1 に逆電
圧、トランジスタQ2 に順電圧が加わり、再び、トラン
ジスタQ2 はオンし、トランジスタQ1 はオフする。以
後、コンデンサC2 ,C3 の充放電を繰り返すことによ
って、トランジスタQ1 ,Q 2 を交互にオン/オフさせ
る。そして、コンデンサC4 ,C5 の両端に共振電圧を
発生させ、放電灯LP1,LP2を点灯させる。
【0020】次に、本実施例における異常検出の原理に
ついて説明する。放電灯LP1,LP2のいずれかが異
常状態となると、点b,b’間には位相も含んだ電位差
が生じ、トランジスタQ4 又はQ5 のエミッタ・ベース
間を介して電流が流れ、トランジスタQ4 ,Q5 はオン
/オフし、オン時にダイオードD3 と抵抗R12を介して
平滑コンデンサC8 を充電する。図2は放電灯LP1が
異常である場合の点a,a’の電圧Va,Va’並びに
点b,b’の電圧Vb,Vb’を示す波形図である。抵
抗R12に充電電流が流れるときに、電圧降下が生じる
が、充電電流は高周波電流なので、点cの電位は平滑コ
ンデンサC8 の充電電圧に抵抗R12の電圧降下分(高周
波成分)が重畳したものとなり、サイリスタQ7 に与え
る電圧のピーク値を上げることができる。図3は異常検
出回路のダイオードD3 と抵抗R12及び平滑コンデンサ
8 の直列回路を示している。平滑コンデンサC8 の充
電電圧をV8 、抵抗R12の電圧降下分をV2 、ダイオー
ドD3 のカソード電位をV、ダイオードD3 に流れる電
流をI3 とすると、これらの波形は図4に示す通りとな
る。
【0021】このように、異常検出回路の平滑コンデン
サC8 と直列に抵抗R12を挿入することによって、サイ
リスタQ7 にブレイク・オーバー電圧よりも高い電圧が
加わり、サイリスタQ7 が確実にONし、トランジスタ
3 にベース電流が供給されて、トランジスタQ3 がオ
ンし、トランジスタQ2 のベース電流をバイパスするの
で、トランジスタQ2 はオフされる。なお、トランジス
タQ3 を確実にオンさせるように、平滑コンデンサC8
と抵抗R12の放電時定数を適切に設定し、トランジスタ
3 のオン時間をインバータ回路のスイッチング周期よ
りも充分に長くすることにより、インバータ回路は確実
に発振を停止するものである。
【0022】次に、図5は本発明の他の実施例の回路図
である。この実施例の特徴は、1灯用のインバータ式の
放電灯点灯装置において、インダクタL1 と放電灯LP
1の接続点と直流電源E1 の間に、コンデンサC6 と抵
抗R7 ,R9 を直列に接続し、抵抗R7 ,R9 の接続点
からダイオードD3 を介して抵抗R12と平滑コンデンサ
8 の直列回路を接続して異常検出回路を構成している
ものである。
【0023】放電灯LP1が異常状態となった場合、抵
抗R7 ,R9 の接続点には正常時よりも高い高周波電圧
が現れる。これにより、平滑コンデンサC8 はダイオー
ドD 3 と抵抗R12を介してさらに充電されようとする。
正常時には、サイリスタQ7のブレイク・オーバー電圧
を越えず、異常時にはブレイク・オーバー電圧を越える
ように、抵抗R7 ,R9 の電圧分圧比を決めれば、異常
時にはサイリスタQ7 はONし、平滑コンデンサC8
電源としたベース電流がトランジスタQ3 に流れ込む。
これにより、トランジスタQ3 はオンし、トランジスタ
2 のドライブ電流を引き抜き、トランジスタQ2 をオ
フさせる。なお、トランジスタQ3 を確実にオンさせる
ように、平滑コンデンサC8 と抵抗R12の放電時定数を
適切に設定し、トランジスタQ3 のオン時間をインバー
タ回路のスイッチング周期よりも充分に長くすることに
より、インバータ回路は確実に発振を停止するものであ
る。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の発明では、負荷回路の異
常に応答して電圧上昇する平滑コンデンサを備える異常
検出回路からの信号を受けてインバータ回路の動作を停
止状態に保持するサイリスタを有する放電灯点灯装置に
おいて、異常検出回路の平滑コンデンサと直列にインピ
ーダンス要素を接続し、平滑コンデンサの充電電圧にイ
ンピーダンス要素の電圧降下分を重畳させた電圧が負荷
回路の異常時にはサイリスタの降伏電圧を越えるように
設定したものであるら、インバータ回路の高周波電圧を
異常検出回路の平滑コンデンサの電圧に重畳させること
によりサイリスタの点弧を確実に行うことができるとい
う効果がある。
【0025】また、請求項2記載の発明では、異常検出
回路の平滑コンデンサとインピーダンス要素の放電時定
数をインバータ回路の発振周期よりも充分に長く設定し
たものであるから、インバータ回路を確実に発振停止さ
せることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】本発明の一実施例の動作波形図である。
【図3】本発明の一実施例に用いる異常検出回路の要部
回路図である。
【図4】本発明の一実施例に用いる異常検出回路の動作
波形図である。
【図5】本発明の他の実施例の回路図である。
【図6】従来例の回路図である。
【符号の説明】
1 直流電源 LP1 放電灯 LP2 放電灯 D3 ダイオード R12 抵抗 C8 平滑コンデンサ Q3 トランジスタ Q7 サイリスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 得志 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−76191(JP,A) 特開 昭61−227675(JP,A) 特開 昭63−55892(JP,A) 特開 昭63−150896(JP,A) 特開 平1−157099(JP,A) 特開 昭62−200686(JP,A) 実開 平3−32399(JP,U) 実開 昭62−140700(JP,U) 実開 昭57−111097(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、直流電源から供給される
    電力を高周波に変換するインバータ回路と、インバータ
    回路に接続されている負荷回路と、負荷回路の異常に応
    答して電圧上昇する平滑コンデンサを備える異常検出回
    路と、異常検出回路からの信号を受けてインバータ回路
    の動作を停止状態に保持するサイリスタを用いた制御回
    路とを有する放電灯点灯装置において、異常検出回路の
    平滑コンデンサと直列にインピーダンス要素を接続し、
    平滑コンデンサの充電電圧にインピーダンス要素の電圧
    降下分を重畳させた電圧が負荷回路の異常時にはサイリ
    スタの降伏電圧を越えるように設定したことを特徴とす
    る放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】 異常検出回路の平滑コンデンサとイン
    ピーダンス要素の放電時定数はインバータ回路の発振周
    期よりも充分に長く設定されており、該平滑コンデンサ
    の放電期間中はインバータ回路の発振動作を禁止する半
    導体素子を更に備えることを特徴とする請求項1記載の
    放電灯点灯装置。
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