JPH01143134A - 高圧ナトリウムランプ - Google Patents

高圧ナトリウムランプ

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JPH01143134A
JPH01143134A JP29893887A JP29893887A JPH01143134A JP H01143134 A JPH01143134 A JP H01143134A JP 29893887 A JP29893887 A JP 29893887A JP 29893887 A JP29893887 A JP 29893887A JP H01143134 A JPH01143134 A JP H01143134A
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JP
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switch
lamp
glow
voltage
pressure sodium
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JP29893887A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Okada
岡田 稔之
Akira Kosasa
亮 小佐々
Hiroyoshi Yokome
横目 裕賀
Minoru Sugiura
稔 杉浦
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Iwasaki Denki KK
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Iwasaki Denki KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、2次無負荷電圧が350v乃至600V程
度の水銀灯を点灯するためのチョーク形、定電力形など
の安定器、あるいは水銀灯及びメタルハライドランプ共
用の定電方形安定器を用いた放電灯回路をそのまま利用
して点灯するための始動器内蔵形の高圧ナトリウムラン
プに関する。
〔従来の技術〕
従来、安価な水銀灯用安定器を利用して点灯できるよう
に構成した高圧ナトリウムランプが一般によく使用され
ている。この高圧ナトリウムランプにはランプの始動を
容易にするため、通常パルスを発生する始動器が内蔵さ
れている。かかるランプ内蔵の始動器としては、グロー
スイッチや、フィラメント等の熱によりバイメタルを開
かせパルスを発生するようにした真空スイッチを用いた
ものが知られている。
第7図は、従来の始動器内蔵形の高圧ナトリウムランプ
の一構成例を示す回路構成図である0図において、11
は高圧ナトリウムランプの発光管、12はグロースイッ
チG、限流抵抗R,バイメタルスイッチBsの直列回路
からなる始動器で、前記発光管11に並列に接続されて
いる。なおTは発光管11の一端に電気的に接続し、且
つ発光管11に近接して配置された始動補助用の導体で
ある。13は発光管11と始動器12を外球内に配置し
てなる高圧ナトリウムランプ、14は水銀灯用安定器、
15は電源である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで上記のように高圧ナトリウムランプに内蔵され
ている始動器12は、通常安定器14の2次無負荷電圧
が200v〜300v程度(以下A電源という)の回路
に適合するように構成されている。
このようなA1!源に適合する始動器12を、安定器の
2次無負荷電圧が350V〜600 V程度(以下B電
源という)となる放電灯回路を用いて点灯するランプに
そのまま使用した場合には、グロースイッチGについて
次のような問題点が発生する。
すなわちB′F!1ffの場合、それに適用されるラン
プの定格ランプ電圧の設定値は、A電源に適用されるラ
ンプの通常のランプ電圧値の2倍程度になっている0例
えばANS I規格などにおいては、水銀灯の場合、A
電源用の安定器に適用される水銀灯に対しては130V
程度のランプ電圧を定格値に設定しているが、B電源用
の安定器に適用される水銀灯では260 V程度のラン
プ電圧を定格値とするのが一般的である。
そして水銀灯用安定器で点灯できるように構成した高圧
ナトリウムランプを水銀灯用安定器を用いて始動させた
場合、始動直後からランプ電圧は上昇して4〜5分後に
は定格ランプ電圧の90%程度の値には達するので、B
電源用の高圧ナトリウムランプを始動させると、4〜5
分後にはランプ電圧は230 V前後に達する。なお、
水銀灯用安定器突点灯できるように構成された高圧ナト
リウムランプは、そのランプ電圧は通常水銀灯と同程度
になるように設定されている。
ところで内蔵させたA電源用のグロースイッチは、グロ
ー放電開始電圧はll0V−120V前後で、その不動
作電圧は115V−165Vであり、その使用動作電圧
は約180 V以上とされている。したがってA電源用
グロースイッチを用いた始動器を内蔵させたB電源用の
高圧ナトリウムランプの場合、ランプ点灯後ランプ電圧
が上昇していく途中でグロースイッチが再び動作を始め
てしまう状態が発生する。なお、上記不動作電圧とは、
グロースイッチに電圧が印加された場合に、印加後1分
以内にグロースイッチのバイメタルが動作しない電圧の
上限値をいう。
例えばB電源用の940Wの高圧ナトリウムランプを2
次無負荷電圧が400■の水銀灯用安定器を用いて点灯
した実験によると、ランプの発光管が点灯した後、15
秒はどでグロースイッチがグロー放電を再開し始め、5
0秒から1分はどでスイッチングを開始し、そのためラ
ンプのチラッキ現象が発生した。
このようにグロースイッチがランプ点灯後に動作を再開
すると、グロースイッチの寿命が短くなってしまう。そ
こでグロースイッチが動作を再開し始める前の、ランプ
始動後30秒から40秒という早期に確実にグロースイ
ッチを点灯回路から切り離すことが必要となる。
従来この切り離し手段としては、第7図に示すように発
光管11からの熱を受けて開成するバイメタルスイッチ
Bsを用い、該バイメタルスイッチBsの開成によりグ
ロースイッチGを点灯回路から切り離すように構成され
ているが、このバイメタルスイッチの開成による切り離
し手段においては、前記B電源を用いるランプにおいて
必要とする、早期に確実にバイメタルを加熱し開成させ
ることは非常に困難であった。なおこの際、バイメタル
開成温度を低く設定すると早期に開(ようにすることが
可能となるが、ランプを再始動させる必要がある場合、
再始動するまでの時間が極端に長くなってしまうという
問題点が発生する。
したがってB電源を用いる高圧ナトリウムランプには、
不動作電圧が230v以上である、厳しい精度の製作技
術が要求されるBi源専用のグロースイッチを用いるこ
とが必須であった。
一方、フィラメントとバイメタルの直列回路からなる真
空スイッチを用いた始動器の場合においても、At電源
用ものをそのままB電源用として使用するとフィラメン
ト断線等を起こし破損するという問題点があった。
本発明は、従来の日電源用ランプの始動器における上記
問題点を解決するためになされたもので、新たなりt源
用の始動器を設計開発することなく、A電源用として使
用している始動器を用い、特に厳しい精度や製作過程を
経ることなく、Bii源用の始動器として使えるように
した始動器内蔵形の高圧ナトリウムランプを提供するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するため、本発明は、2次無負荷電圧が350v乃
至600vの水銀灯が点灯できる安定器を利用して点灯
する高圧ナトリウムランプにおいて、不動作電圧が11
5v乃至165vの1個のグロースイッチと、該グロー
スイッチと並列に設けた分圧用の抵抗とからなる並列回
路に、前記グロースイッチの短絡時に流れる電流を限流
する限流抵抗と常温で閉成しランプ点灯中開成するバイ
メタルスイッチとを直列接続してなる始動回路を、発光
管と並列に接続して始動器内蔵形高圧ナトリウムランプ
を構成するものである。
このように構成することにより、従来のA電源用のグロ
ースイッチを用いてその動作の再開を阻止しながら、安
全確実にB電源用の高圧ナトリウムランプを点灯させる
ことができ、したがって厳しい精度の製作技術が要求さ
れるB電源用のグロースイッチを含む始動器の開発を必
要とせず、経費の削減等を図ることが可能となる。
〔実施例〕
以下実施例について説明する。第1図は、本発明に係る
始動器内蔵形の高圧ナトリウムランプの実施例の回路構
成図である。図においてGはグロースイッチで、A電源
用として従来使用されているものと同一仕様のものであ
る。R5は該グロースイッチGへ流れる電流を、例えば
2A以下に制限するための限流抵抗であり、この抵抗値
により、発生するパルスの高さとグロースイッチの寿命
が左右される。1は発光管で、Tは該発光管の外壁に付
設しである始動補助用の導体であり、該導体はランプ点
灯中、図示しないバイメタルスイッチ等により電気的に
切り離され、更には発光管1の外壁より離間されるよう
に構成されている。、BSは前記抵抗R1からの熱や発
光管1からの熱で開くように構成されているバイメタル
スイッチである。すなわちこのバイメタルスイッチBs
は、グロースイッチGの動作で発生するパルスにより発
光管1が点灯した場合、該発光管1からの熱を受は始動
後3分程度(90秒〜360秒)で開くようになってお
り、これによりグロースイッチG等に長期間不用な電圧
が印加されるのを阻止するようにしている。
もしこのバイメタルスイッチBsを設けなかったり、あ
るいは動作不良で閉成されたままであったりすると、グ
ロースイッチGにグロー電流が流れ続はグロースイッチ
Gが動作してランプは立ち消えしてしまうことがある。
また、もし発光管1が点灯しなかった時はグロースイッ
チGが動作を継続し限流抵抗R1に電流が流れて加熱さ
れ、その発熱によりバイメタルスイッチBsが開き、こ
れによりグロースイッチGに流れる電流が阻止されるた
めパルスが発生しなくなり、したがって、放電灯回路全
体をパルスから保護する機能をバイメタルスイッチBs
はもつものである。
またこのバイメタルスイッチBsは、再始動時などにお
いて、発光管1が点灯し易くなるような状B(外部補助
導体Tが発光管管壁に戻った状態)になるまで、グロー
スイッチGの動作を待機させる機能も備えているもので
ある。
RXはグロースイッチGと並列に設けられた本発明特有
の分圧用抵抗で、グロースイッチGにかかる電圧を、a
−b間にかかる電圧のRz/(RI+R2)に分圧させ
る役目をもつものである。
そして以上述べたグロースイッチGとそれに並列に設け
た分圧用抵抗R,の並列回路に、限流抵抗R1とバイメ
タルスイッチBsを直列に接続した回路で始動器2を構
成し、この始動器2を発光管1に並列接続して外球内に
納め、B電源用の始動器内蔵形の高圧ナトリウムランプ
3を構成している。
そしてこのように構成した始動器内蔵形の高圧ナトリウ
ムランプ3は、B電源用の水銀灯用又は水銀灯及びメタ
ルハライド共用の安定器4を用いた放電灯回路で点灯さ
れるようになっている。安定器4の種類としては、チョ
ークコイル形のものでも定電力形のものでもよく、第2
図へ〜の)に代表的な安定器の回路構成を示す。第2図
へはチョーク形、岡山)は漏れ変圧器形、同(0はチョ
ーク可飽和トランス式定電力形、同の)は漏れ変圧器式
定電力形の各安定器である。なお、定電力形の安定器は
いわゆる不飽和蒸気圧形の高圧ナトリウムランプに用い
られるものである。
次に動作について説明する。まず電源5を投入すると、
安定器4を介してランプ3に安定器2次電圧■。がかか
るが、最初は発光管1においては絶縁破壊が行われない
状態になっている。一方始動器2には、安定器2次電圧
v0が印加されることにより、R,−R,−Bsの直列
回路に、印加電圧v0を抵抗値(RI+RZ)で割った
値程度の電流It  (ri=v。/(R++Rg))
が流れる。このときグロースイッチGには、抵抗R2で
分圧された程度の電圧vg=v。・Rx/(R++Rz
)がかかり、その電圧■gに応じたグロー放電電流が流
れる。
なお電圧Vgは、グロースイッチGの使用動作電圧の1
80v程度以上となることが必要であり、その使用動作
電圧が得られるように抵抗R+、Rzの抵抗値が設定さ
れている。
上記グロー放電の熱によりグロースイッチG内のバイメ
タルが閉成されると、始動器2に流れる電流の殆どがグ
ロースイッチG−R1−Bsの回路を流れる。この際の
電流[gは、Ig#Vo/R+となる。グロースイッチ
G内のバイメタルが閉成されると、グロースイッチG内
が次第に冷えて、該バイメタルが開くようになる。この
バイメタルの開成動作時にパルスが発生して発光管1に
印加され、発光管1内が絶縁破壊して発光管1が点灯す
る0発光管点灯後は始動器2の両端a−b間には、ラン
プ電圧V7  がかかり、グロースイッチGには、抵抗
RI+ Rzで分圧されたVl −Rz/(R++R2
)程度の電圧がかかる。
この際、もし分圧用抵抗R1が設けられていない場合に
は、先に述べたようにランプ電圧V7 が直接グロース
イッチGにかかり、ランプ電圧Vlの上昇により早期に
再びグロースイッチGが1作を開始するようになるが、
本発明においては分圧用抵抗Rtにより分圧された電圧
がグロースイッチGに印加されるようになっているため
、グロースイッチGの再動作の開始が遅れる。この再動
作開始時間の遅れをコントロールして、その再動作開始
までの間に始動器2の切り離し用のバイメタルスイッチ
Bsが開成するようにすれば、グロースイッチGの再動
作は起こらないようにすることができる。
バイメタルスイッチBsの開成を点灯後1分以内とする
ことは、先に述べたように難しいが、通常3分程度で発
光管1からの熱を受けて開くように構成されているため
、本発明においてはグロースイッチGの再動作開始時間
を分圧用抵抗R2を設けることにより、3分程度まで遅
らせるようにしている。
またもし発光管1がグロースイッチGの開成により発生
する最初のパルスで点灯しなかった場合は、グロースイ
ッチGのバイメタルは動作を繰り返°しパルスを発生し
続けるようになるが、バイメタルスイッチBsが限流抵
抗R1の発生する熱を受けて20〜30秒で開くため、
その時点でグロースイッチGは放電灯回路から切り離さ
れ、パルスの発生は停止する。
次に上記実施例の具体的な構成について更に詳細に説明
する。グロースイッチGとしては通常人電源で使用され
ているものを用い、またパイメタルスイソチBs もA
′を源で使用されているものと同じものを用いる。限流
抵抗R1は先に述べたように、パルスの高さとグロース
イッチGの寿命を決める大切な要素であり、寿命などの
点からは、グロースイッチGのバイメタル閉のときのス
イッチング電流が通常2A前後の値になるようにその抵
抗値が設定される。
分圧用抵抗R2の値は、先に述べたようにランプ電圧V
l に基づくグロースイッチGの再動作開始時間をコン
トロールする要素となる。第3図は、B電源で使用する
高圧ナトリウムランプのランプ電圧■lの立ち上がり特
性を示す図で、点灯後の時間とランプ電圧Vノ の関係
を示している。この図かられかるように、発光管始動直
後からランプ電圧Vlは急激に上昇し、バイメタルスイ
ッチBsが開成するのに必要な時間である3分経過した
頃には220vに達している。
バイメタルスイッチBsの開成時間はコントロール可能
であり、バイメタルの寸法や接点圧、取り付は位置など
により設定されるが、極端に短く、例えば30秒〜1分
程度とすると、再始動までの時間が長くなりすぎて実用
的でなくなる。第4図にバイメタルスイッチBsの開成
までの時間とそのランプの再始動時間の関係の一例を示
す。この図かられかるように、バイメタルスイッチBs
の開成時間を30秒〜1分とすると、ランプ再始動時間
は20分以上に達する。
第5図は、グロースイッチGの電圧印加から動作開始ま
でのグロー時間Tgをパラメータとして、始動器2への
印加電圧と、抵抗R1とR2の比(R。
/R2)の関係を示したものである。グロー時間Tgを
同じ値にすれば、分圧用抵抗R7が小さくなるに従いグ
ロースイッチGを動作させるのに必要な電圧が高くなる
傾向を示している。
グロースイッチGの再動作の防止とバイメタルスイッチ
Bsの開成とのタイミングを安定的に行わせるには、グ
ロースイッチGの再動作する時間より10秒程度以上バ
イメタルスイッチBsが早く開けばよい。グロー時間T
gの間はグロースイッチGに短絡時のような大きな電流
が流れないので、点灯している発光管1にはチラッキな
ど大きな影響は与えない、したがってバイメタルスイッ
チBsが開く直前のランプ電圧V、で、グロー時間Tg
が10秒以上となるようにR1とR2の比の値を選べば
よいことになる。
先に述べたようにバイメタルスイッチBsの開成時間は
、取り付は位置等にも左右されるのでいろいろな値がと
れるが、実用的な値としては90秒〜360秒程度であ
る。そこでバイメタルスイッチBsが開成する時間とそ
のときに必要とされるR5とR1の比の範囲の関係を第
6図に示す0図において曲vAuはバイメタルスイッチ
Bsの開成時間に対するグロー時間Tg −10秒とな
る場合におけるR2/R1の値を示しており、曲線Uよ
り下側の範囲ならばバイメタルスイッチBsの開成時ま
でにグロースイッチGは再動作しない。
本発明においては、従来の始動器に更に分圧用抵抗Rt
を付設したことにより、ランプ点灯後もRz−R1Bs
の直列回路には、ランプ電圧Vlに対応した電流が流れ
ることになる。そのために限流抵抗RIが発熱すること
になり、バイメタルスイッチBsは発光管1からの熱の
みならずこの限流抵抗R1からの熱を受けることになる
ため、分圧用抵抗R2を設けない場合より更に早く開成
することになる。また、電流が発光管1とRz−R,−
Bsの直列回路とに分流するために、発光管lでの消費
エネルギーが多少小さくなり、ランプ電圧Vtの立ち上
がりが分圧用抵抗R2を設けない場合より遅くなる。こ
の2つの効果があるためグロースイッチGの再動作まで
に、更に余裕が出てくる。
第6図において、直線pはバイメタルスイッチElsの
開成時間の通常の下限、直線qはその上限を示す、直線
Vは、Rz:R+が1:1となるところを示しており、
このときグロースイッチGには第1図における始動器2
の両端a−b間の電圧の半分の値がかかることになる。
BtlIXはAltfiの2倍程度なので、もしR1<
R1に設定すると、安定器4の2次無負荷電圧がa−b
間にかかってもグロースイッチGが動作しなくなること
がある。
したがってR1≧R,に設定することが安定始動のため
の条件である。以上のような条件により、R1とR1の
比の適正な範囲は、第6図のur  +’+  v。
qの線で囲まれた部分となる。
以上の動作説明においては、限流抵抗R1として抵抗値
が変わらない固定抵抗を用いた場合について説明したが
、限流抵抗R1としてセラミックヒータ−のような通電
と共に抵抗値が増えていくようなものを使用した場合に
は、グロースイッチGの再動作にとって更に有利になる
。すなわち、R1:R,の比において初期の設定より限
流抵抗R1の値が少しでも大きくなれば、a−b間に印
加される電圧のうちグロースイッチGにかかる分圧骨が
小さくなるため、再動作までの時間がより長くなるよう
になるからである。
次に具体的な構成例について説明する。グロースイッチ
Gとしては、A電源用のものでその不動作電圧は130
vであり、140Vで1分以内にスイッチング動作を始
め、200vにおけるグロー時間は1〜6秒のものを用
いた。限流抵抗R,には350Ω、分圧抵抗R2には1
にΩのものを用いた。またバイメタルスイッチBs と
しては、幅5m、長さ17n、厚さ0.15韮のバイメ
タルを使い接点圧を50gとしたものを用い、これらで
始動器を構成した。
そして上記構成の始動器を、B電源用の940Wの高圧
ナトリウムランプの発光管に並列に接続して高圧ナトリ
ウムランプを構成し、安定器として1kWのB電源の水
銀灯用のものを用いて点灯させたところ、グロースイッ
チGの最初の動作後点灯した。その後バイメタルスイッ
チBsが2分20秒で開成し、その時のランプ電圧は1
85vであった。そしてそれまでの間にグロースイッチ
Gが再び動作する状態は発生しなかった。
また実験的に、同一仕様のランプにおいて、点灯後R2
−R,−Bsの回路に電流が流れないようにした回路を
付加し測定を行ったところ、この場合のバイメタルスイ
ッチBsは2分40秒で開成し、その時のランプ電圧は
210 Vであった。
以上の測定結果から先に述べたように、R,−R+−B
sの直列回路を形成することにより、グロースイッチG
の再動作までに更に余裕が出るという効果が現れている
ことが確認された。
〔発明の効果〕
以上実施例に基づいて説明したよう、本発明によれば、
Aitl用のグロースイッチを用いそれと並列に分圧用
の抵抗を接続し、その並列回路に限流抵抗及びバイメタ
ルスイッチを直列に接続して、B電源用の高圧ナトリウ
ムランプの内蔵用始動器を構成したので、従来のA電源
用のグロースイッチを用いてその動作の再開を阻止しな
がら、安全確実にBtfi用の高圧ナトリウムランプを
点灯させることができる。したがってB電源用の専用の
始動器を開発する必要もなく、また厳しい精度が要求さ
れる製作技術を用いることもないため、開発期間の短縮
と経費の削減等が図れるという利点が得られる。
またグロースイッチにおいてバイメタル接点の不良など
がある場合には、設定パルス高さよりも異常に高い、例
えば3〜4kV以上のパルスが発生することがあるが、
本発明においては、分圧用抵抗がこの異常パルスのパル
ス高さを低減させ、外部回路等の保護機能を果たすこと
ができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る高圧ナトリウムランプの一実施
例を示す回路構成図、第2図へ〜の)は、本発明に係る
高圧ナトリウムランプの点灯に用いる安定器の代表例を
示す回路構成図、第3図は、B電源用高圧ナトリウムラ
ンプのランプ電圧の立ち上がり特性を示す図、第4図は
、バイメタルスイッチの開成時間とランプ再始動時間の
関係を示す図、第5図は、限流抵抗と分圧用抵抗の比R
1/ Rzと放電灯回路電圧との関係を、グロースイッ
チのグロー時間をパラメータとして示す図、第6図は、
バイメタルスイッチの開成時間に対する、分圧用抵抗と
限流抵抗の比Rt/R,の取り得る範囲を示す図、第7
図は、従来の始動器内蔵形の高圧ナトリウムランプの一
構成例を示す回路構成図である。 図において、1は発光管、2は始動器、3は高圧ナトリ
ウムランプ、4はBIB用の水銀灯用又は水銀灯及びメ
タルハライドランプ共用の安定器、Gはグロースイッチ
、R1は限流抵抗、R2は分圧用抵抗、Bsは始動回路
切り離し用バイメタルスイッチ、Tは始動用補助導体を
示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2次無負荷電圧が350V乃至600Vの水銀灯
    が点灯できる安定器を利用して点灯する高圧ナトリウム
    ランプにおいて、不動作電圧が115V乃至165Vの
    1個のグロースイッチと、該グロースイッチと並列に設
    けた分圧用の抵抗とからなる並列回路に、前記グロース
    イッチの短絡時に流れる電流を限流する限流抵抗と常温
    で閉成しランプ点灯中開成するバイメタルスイッチとを
    直列接続してなる始動回路を、発光管と並列に接続した
    ことを特徴とする始動器内蔵形高圧ナトリウムランプ。
  2. (2)前記グロースイッチと並列に設ける分圧用抵抗の
    抵抗値R_2と限流抵抗の抵抗値R_1との比R_2/
    R_1を、第6図における、バイメタルスイッチの開成
    時間に対するグロースイッチのグロー時間が10秒とな
    る場合のR_2/R_1の関係を示す曲線uと、バイメ
    タルスイッチの開成時間の下限直線p及び上限直線qと
    、R_2/R_1=1を示す直線vとで囲まれた範囲に
    設定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    始動器内蔵形高圧ナトリウムランプ。
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