JPH03145097A - 放電燈点燈装置 - Google Patents

放電燈点燈装置

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JPH03145097A
JPH03145097A JP27982089A JP27982089A JPH03145097A JP H03145097 A JPH03145097 A JP H03145097A JP 27982089 A JP27982089 A JP 27982089A JP 27982089 A JP27982089 A JP 27982089A JP H03145097 A JPH03145097 A JP H03145097A
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JP
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voltage
trigger
discharge lamp
discharge
circuit
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JP27982089A
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Yasuo Nakayama
中山 泰夫
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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〕 本発明は、起動電極をもたない放it燈を起動し、且つ
、点燈持続させる為の放電燈点燈装置の改良に関する。
良く知られているように、放電燈は古くから存在する光
源の一つであるが、近年、今まで存在しなかった種類の
放電燈が実用化され、しかも、それが一般の照明にも使
用される趨勢にあり、従って、種々な用途で制約を受け
ないような放電燈点燈装置の実現が必要とされている。
(従来の技術〕 一般に、起動電極をもたない放電燈を起動する場合、そ
の放電燈に於ける主放電電極に起動電圧として1 (K
V)乃至数30(KV)の高周波電圧を電源電圧に重畳
して印加することで起動を行い、その後は、低電圧大電
流を供給することができる定電流taである放電維持電
圧供給電源に依って放電維持電圧を保って放電を持続さ
せるようにしている。
通常、前記した起動電圧である高周波電圧はトリガ・パ
ルス電圧であって、トリガ・パルス電圧と放電維持電圧
との電圧比は大きい場合で1千倍以上になる。
ところで、このトリガ・パルスが放電維持電圧供給電源
の回路と干渉を起こすと、回路素子が破壊されたり、或
いは、高電圧のリークでトリガ電圧の低下を招来し、起
動が不可能となるので、そのような相互干渉を防ぐ手段
が種々開発されている。
第8図は前記相互干渉を防止するようにした従来例を説
明する為の要部回路図を表している。
図に於いて、Eは放電維持電圧供給電源、RFCは高周
波チョーク・コイル、Cはパイ・バス・コンデンサ、D
Lは放電燈、Aは放電燈DLのアノード、Kは放電燈D
Lのカソード、TFはトリガ・コイル、TGはトリガ・
パルス発生器をそれぞれ示している。尚、放電燈DLは
水銀燈、キセノン・アーク・ランプ、メタル・ハライド
・ランプなどである。
この第8図に見られる従来例に於いては、放電維持電圧
供給電源Eからの出力電圧を高周波チッーク・コイルR
FC並びにパイ・バス・コンデンサCからなるフィルタ
回路を介して放it燈DLとトリガ・コイルTFの二次
捲線との直列回路に印加し、そして、トリガ・パルス発
生器TGで発生させたパルスをトリガ・コイルTFで昇
圧し、それをトリガ・パルスとして放電燈DLに於ける
一方の主放電電極並びにパイ・バス・コンデンサCが介
挿されている他方の主放電電極の間に印加するようにし
ている。
このトリガ・パルスは、高周波チョーク・コイルRFC
の作用で、放電維持電圧供給を源Eに加わるのを阻止さ
れるようになっていて、ここで用いている高周波チッー
ク・コイルRFCは、トリガ・パルスに於ける周波数に
対して充分に大きいインピーダンスを呈し、また、パイ
・バス・コンデンサCは充分に小さいインピーダンスを
呈するように選択されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
第8図に見られる従来例は、放電維持電圧供給電源Eが
直流電源或いは商用交流電源である場合には有効に作用
する手段である。
然しなから、近年、放電燈点燈装置の小型軽量化、また
、発光効率の改善などを目指して高周波に依る点燈が行
なわれつつあり、その為には、当然のことながら、放電
維持電圧供給電源Eに於ける電源周波数は高周波となる
ところで、放電燈を動作させる場合、電源周波数とトリ
ガ・パルスの周波数とが接近していると第8図に示した
ような放電燈点燈装置で起動することは困難になる。以
下に、この理由について、詳細に説明しよう。
通常、高周波チョーク・コイルRFCは、トリガ電圧の
周波数に対して充分に大きなインピーダンスを呈し、且
つ、放電維持電圧供給11源Eの周波数に対しては充分
に小なるインピーダンスを呈するように、そして、パイ
・バス・コンデンサCは、トリガ電圧の周波数に対して
は充分に小なるインピーダンスを呈し、且つ、放電維持
電圧供給電源Eの周波数に対しては充分に大なるインピ
ーダンスを呈するようにそれぞれ設定される。このよう
にすると、トリガ電圧が放電維持電圧供給1源已に侵入
することは無くなり、放電燈DLに効率良くトリガ電圧
を印加して容易に起動させることができるものである。
然しなから、これは、高周波チョーク・コイルRFC,
或いは、パイ・バス・コンデンサCが二つの周波数に対
し、それぞれ大きなインピーダンスの差をもつこと、ま
た、そのインピーダンスの差の値は周波数比に依存する
ことから、二つの周波数の差が1:100〜1: 10
000のような程度になって初めて実用になるものであ
る。このようなことから、放電維持電圧供給電源Eとし
て、商用交流電源とか直流電源を用いるふんには、前記
二つの周波数の条件を完全に満足しているから良好に動
作するのであるが、これを高周波にした場合、高周波チ
ッーク・コイルRFCとパイ・バス・コンデンサCのイ
ンピーダンス比が充分にとれない状態となり、トリガ・
パルス発生器TGと放電維持電圧供給電源Eとが干渉を
起こすと共に放電維持電圧供給電源Eからの電力がパイ
・バス・コンデンサCを介して流れ、電力損失を発生す
ることになる。この電力損失は、パイ・バス・コンデン
サCのインピーダンスが周波数に逆比例して低下するこ
とから、周波数に比例して増大することになる。また、
放電維持電圧供給電[Eが直流電源であった場合、パイ
・バス・コンデンサCに依る電力損失は発生しないもの
の、そこに蓄積された電荷が、トリガ電圧の印加と同時
に放電燈に対して瞬時放電し、パルス状の過電流を流す
ことになり、この現象が敢を燈の寿命に悪影響があるこ
とは勿論である。
尚、 ここで、トリガ・パルスについて説明しておくと
、通常、放電最内のガスは1個のトリガ・パルスで充分
な電離が完了するとは限らないから、繰り返して印加す
るようにしている。その場合のトリガ・パルスの幅は、
放電最内のガスを確実に電離する為、成る値以上にする
必要があり、従って、前記繰り返しの周波数は自ずから
限定されたものとなり、その値は100 (kc)乃至
500 (kc)程度になる。高周波点燈では、当然の
ことながら、その電源周波数は商用交流電源周波数に比
較して高いわけであるから、前記した点燈困難な条件に
近づくことになる。
本発明は、商用交流よりも高い周波数の出力を発生する
放電維持電圧供給電源には勿論のこと、直流或いは商用
交流などの出力を発生する何れの放電維持電圧供給電源
とも対応可能な起動回路をもった放電燈点燈装置を提供
する。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に依る放電燈点燈装置では、放電燈(例えば放電
燈DL)が点燈開始及び点燈維持に必要な電圧を供給す
る放電維持電圧供給電源(例えば放電維持電圧供給電源
E)と、該放電維持電圧供給電源の両端に接続されて閉
ループをなす放を燈及び該放電燈を起動する為のトリガ
・パルスを供給するトリガ・コイル(例えばトリガ・コ
イルTF)の二次捲線からなる直列回路と、該トリガ・
コイルの一次捲線に接続されてパルスを供給するトリガ
・パルス発生器(例えばトリガ・パルス発生器TO)と
、前記放電維持電圧供給電源の両端、従って前記直列回
路の両端に介挿され且つ前記トリガ・コイルの二次捲線
に現れる昇圧されたトリガ・パルスを放電維持電圧供給
を源からの出力電圧波高値でクリップするクリップ回路
(例えばクリップ回路CL)とを備えている。
(作用〕 前記手段を採ることに依り、従来の技術に於いては、放
電燈にトリガ・パルスを供給する為、該放電燈及びトリ
ガ・コイルの直列回路に並列接続されていたパイ・バス
・コンデンサを不要にすることができ、その結果、放電
維持電圧供給電源に高周波電源を使用した場合、その周
波数とトリガ・パルスの周波数とが接近していても容易
且つ確実に起動することができ、また、回路的に周波数
に依存して動作が困難になる要素は何も存在しないから
高周波taの周波数とトリガ・パルスの周波数との関係
を選択する自由度は大きくなり、更にまた、放を維持電
圧供給電源に商用交流電源或いは直流電源を使用した場
合には、前記パイ・バス・コンデンサがないことから、
電力損失は発生しないし、また、フラッシュ発光も行な
われないから電極の寿命が短縮されることもない。
〔実施例〕
第1図は本発明一実施例を説明する為の放電燈点燈装置
の要部回路図を表し、第8図に於いて用いた記号と同記
号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、CLはクリップ回路、Dl乃至D4はブリ
ッジ接続されたダイオード、C1はコンデンサ、R1は
放電抵抗、GNDは接地端をそれぞれ示している。
本実施例で、放電維持電圧供給1itaEは、発光開始
電圧を発生する機能及び主放電電流を安定化する機能を
備えていて、作動した場合、その電圧に起因して流れる
電流は、クリップ回路CLに於けるブリッジ接続された
ダイオードDi乃至D4の作用で整流され、その一方向
電流はコンデンサC1を充電する。その際に於けるコン
デンサC1に於ける電圧は、電源Eの出力電圧に於ける
波高値となっている。
放電燈DLには、トリガ・コイルTFの二次捲線を介し
て電源Eからの電圧が供給されている。
トリガ・パルス発生器TOが作動すると、トリガ・コイ
ルTFで昇圧された高電圧の高周波パルス電圧、所謂、
トリガ電圧が接地端GNDと放電燈DLに於けるカソー
ドにとの間に印加される。
今、トリガ・コイルTFの二次捲線に生じたトリガ電圧
の極性は、放電@DLOカソードに側が(−)、接地1
GND側が(+)であるとした場合、この電圧は、クリ
ップ回路CLに於けるダイオードD2→コンデンサC1
→ダイオードD4を介して放電燈DLのアノードAに加
わるので、放電燈DL内のガスは励起(イオン化)され
て導電性(コンダクティブ)になる。トリガ電圧は高周
波であるから、(+)、  (−)反転して高電圧を発
生している。
放電燈DLのカソードに側に(+)の電圧が印加された
時には、アノードA→ダイオードD1→コンデンサC1
→ダイオードD3→接地@GNDの閉回路に依って放電
燈DLにトリガ電圧が加わる。この際、クリップ回路C
Lに加わるトリガ電圧に依ってコンデンサC1は充電さ
れるのであるが、トリガ電圧は、その値は高いものの、
電流値は小さいので、エネルギ的には小容量の電源であ
って、コンデンサC1の電圧を上昇させるまでには至ら
ない。
従って、クリップ回路CLの両端に於ける電圧は、コン
デンサC1の充電電圧、即ち、電源Eの出力電圧に於け
る波高値でクリップされるので、電:liEにトリガ電
圧が迷い込むことはない。
この場合、コンデンサC1に於ける充電電圧は、トリガ
電圧に比較すると無視できるような値であり、放it燈
DLのアノードA及びカソードに間には、トリガ・コイ
ルTFからの出力電圧の大部分が印加されることになる
放電tlDLに於いては、繰り返し印加されるトリガ電
圧に依って内部ガスの電離が進行し、主放電が開始され
る。主放電電流は、トリガ・コイルTFの二次捲線を通
って放電し、放電燈DLのアノードへ−接地端GND間
の電圧は、低い値の放電維持電圧に落ち着くことになる
コンデンサC1の充電電圧は、ダイオードD1乃至D4
で阻止され、を源E及び放電燈DLに流入することはな
く、放電抵抗R1を通じて放電され、次回の起動に備え
る。
ダイオードD1乃至D4は、ブリッジ接続されている為
、高いトリガ電圧がダイオードD1乃至D4に対して逆
方向に加わる値は、コンデンサC1の充電電圧に等しい
値になる為、高耐圧用のものを用いる必要はなく、発光
開始電圧に耐える程度の耐電圧性を持っていれば良いし
、また、電流容量も必要としない。
前記説明で明らかなように、本発明に用いられている起
動回路は、高電圧のトリガ電圧をクリップ回路CLで低
い電圧に抑え込み、電源Eを保護すると共に効率良く放
it燈DLに高電圧のトリガ電圧を印加する旨の二つの
役割をはたしているものである。
クリップ回路CLは、トリガ電圧に於ける正負の極性に
対し、特定の電圧値以上になった際、負荷となる機能を
備えているものであるから、その構成は、ダイオードD
1乃至D4をブリッジ接続したものに限らない。
第2図はクリップ回路の他の実施例を説明する為の要部
回路図を表し、第1図に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、CCは結合コンデンサを示している。
このクリップ回路は、良く知られている半波倍電圧整流
回路であって、このまま第1図に見られるクリップ回路
CLに代替することができる。
その場合の動作は、第1図について説明した実施例と同
じであるが、唯一つ、コンデンサc1の充電電圧が二倍
の電圧になる点が相違する。
この充電電圧は、回路の如何(例えば第7図に於けるト
リガ・パルス発生器TGの如何)に依っては、大変重要
な電圧となるので、必要に応じ、二倍、四倍にして適用
することもできる。
第3図はクリップ回路の更に他の実施例を説明する為の
要部回路図を表し、第1図及び第2図に於いて用いた記
号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つもの
とする。
このクリップ回路も、良く知られている全波倍電圧整流
回路であって、このまま第1図に於けるクリップ回路C
Lに代替することができる。
前記各実施例は、クリップ回路CLに於けるクリップ電
圧値の決定をコンデンサC1に於ける充電電圧値に基づ
いて行なうようにしているが、コンデンサC1を電圧応
動素子に代えても同様の効果を得ることができる。
第4図並びに第5図はクリップ回路に電圧応動素子を用
いた実施例の要部回路図であり、第1図乃至第3図に於
いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意
味を持つものとする。
図に於いて、Z、Zl、Z2はツェナ・ダイオードを示
している。尚、各ツェナ・ダイオードZなどの動作電圧
は、を源Eで発生する電圧よりも若干高い電圧で動作す
るものを選択しである。
電BEが作動し、クリップ回路CL及び放電燈DLに電
圧を供給する。クリップ回路CL内のダイオードD1等
で整流した脈流電圧がツェナ・ダイオードZ等に印加さ
れるが動作電圧以下であるからt流は流れない。
トリガ・パルス発生器TGが作動し、トリガ電圧が放電
燈DLを介してクリップ回路CLに印加されると、ダイ
オードD1等で整流した電圧がツふす・ダイオードZ等
に加わる。ツェナ・ダイオードZ等には電流が流れ、ク
リップ回路CL両端の電圧はツェナ電圧と略等しい電圧
値となる。
放を燈DLに印加されるトリガ電圧は、トリガ・コイル
TFの二次捲線に於ける出力電圧からツェナ電圧を差し
引いた値であり、その電圧に依って放電燈DLは起動す
る。
電源Eの出力両端に於ける電圧は、トリガ電圧に依って
上昇するが、その値はツェナ電圧を最大値とする電圧で
あり、この値は電源Eが発生する電圧の波高値に近い電
圧であるから、電s巳に対して影響を与えることはない
この実施例に於いては、ツェナ・ダイオードに代えて、
バリスタ、冷陰極放電管、アレスタなどを用いることが
できる。
第6図はクリップ回路の電圧応動素子としてバイポーラ
・トランジスタや電界効果トランジスタなどのスイッチ
ング素子を用いた実施例の要部回路図であり、第1図乃
至第5図に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、SWはスイッチング素子であるnpn型バ
イポーラ・トランジスタ、CBは結合コンデンサ、RB
はベース抵抗をそれぞれ示している。
バイポーラ・トランジスタSWのエミッタ・コレクタ間
には、電源Eで発生させた電圧を整流した電圧を印加し
である。
コンデンサCBは小容量であり、前記整流した電圧で充
電される。
電圧は定常的に印加されているので、バイポーラ・トラ
ンジスタSWは導通していない。
トリガ電圧は高周波で振動するパルス状の電圧であり、
この電圧が放’il燈DLを介してアノードへ−接地端
GND間に加わると、その電圧はダイオードDi乃至D
4で整流されて上昇する。この電圧変化で、コンデンサ
CBに充電電流が流れて抵抗R1の両端に電圧降下が発
生し、それがベースに加わるのでバイポーラ・トランジ
スタSWは導通する。そして、高周波のトリガ電圧に於
ける各サイクル毎にバイポーラ・トランジスタSWは導
通を繰り返すので、アノードA−接地端GND間にはト
リガ電圧に依る電圧上昇はない。
このような動作で、放電燈DLにはトリガ電圧を効率良
く伝え、また、電源上に対しては保護回路として動作す
る。
第7図は本発明に於ける更に他の実施例を説明する為の
要部回路図を表し、第1図乃至第6図に於いて用いた記
号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つもの
とする。
図に於いて、SWIはサイリスタ等のスイッチング素子
、SW2はトリガ・ダイオード等のスイッチング素子、
RAはトリガ・コンデンサの充電抵抗、RGはゲート抵
抗、R2及びR3は抵抗、CTはトリガ・コンデンサ、
SCは積分コンデンサ、DTはダイオードをそれぞれ示
している。尚、スイッチング素子SW1には、サイリス
タの他に冷陰極放電管、リレー接点などを用いることが
でき、また、スイッチングSW2には、トリガ・ダイオ
ードの他にトランジスタ、PUTなどを用いることがで
き、更にまた、抵抗R2及びR3、積分コンデンサSC
1スイッチング素子SW2はタイマ回路を構成している
本実施例は、コンデンサC1の蓄積電荷をトリガ・パル
ス発生器TGの駆動源として利用したものである。
さて、電源Eの出力電圧は整流され、コンデンサC1は
充電されていて、その値は、電源Eの電圧の波高値に相
当する直流電圧となっている。
トリガ・コンデンサCTは、充電抵抗RAを通して充電
されている。また、積分コンデンサSCは、抵抗R2及
びR3で分割した電圧で充電されている。この充電電圧
は時間の経過と共に上昇して、その値がスイッチング素
子SW2のブレイクダウン電圧を越える度毎にパルス電
圧をスイッチング素子SWIのゲートに送出し、タイマ
回路動作を行なう。
スイッチング素子SW1が導通し、コンデンサCTの電
荷をトリガ・コイルTFに放出して、トリガ電圧を放電
燈DLに加える。
第1図について説明したクリップ回路CLの作用と全く
同じ作用で放電燈DLが起動して主放電に至った場合、
電源Eの電圧は低下し、コンデンサC1の充電電圧は抵
抗R2及びR3を介して放電されて低下する。抵抗R2
及びR3で分割された電圧も低くなる為、スイッチング
素子SW2は導通せず、従って、トリガ電圧の発生は停
止される。
放電燈DLが点燈している間に瞬時停電が起こって消燈
しても、通電が回復すると、直ちに起動開始することが
できる。即ち、再び、を源Eの電圧が現れ、コンデンサ
C1の充電電圧が上昇し、パルス電圧が発生してトリガ
電圧が送出され、再起動に至るものである。通常、放電
燈安定器のなかには、起動の際、手動で起動スイッチを
操作して点燈開始するものが多いのであるが、前記構成
に依ると、起動スイッチを操作することなく、通電のオ
ン・オフのみの操作で点燈及び消燈を行なうことができ
る。
前記各実施例では、放電維持電圧供給電源Eとして商用
交流以上の高周波を発生する電源を用いているが、本発
明は、商用交流電源や直流電源に応用した場合にも、格
別の利点を得ることができる。
即ち、例えば、高耐圧のパイ・バス・コンデンサとチョ
ーク・コイルとは、両方共、大型且つ重量もあって高価
であるのに対し、クリップ回路は小型且つ軽量で安価で
あり、また、直流tsの場合、パイ・バス・コンデンサ
に蓄積した電荷が、放電最内のイオン化と同時に放出さ
れ、過電流を流し、且つ、フラッシュ発光した後に安定
放電に至るが、この際の電極劣化の問題も解消される。
〔発明の効果〕
本発明に依る放電燈点燈装置に於いては、放電燈が点燈
開始及び点燈維持に必要な電圧を供給する放電維持電圧
供給電源と、該放電維持電圧供給電源の両端に接続され
て閉ループをなす放電燈及び該放電燈を起動する為のト
リガ・パルスを供給するトリガ・コイルの二次捲線から
なる直列回路と、該トリガ・コイルの一次捲線に接続さ
れてパルスを供給するトリガ・パルス発生器と、前記放
電維持電圧供給電源の両端、従って前記直列回路の両端
に介挿され且つ前記トリガ・コイルの二次捲線に現れる
昇圧されたトリガ・パルスを放電維持電圧供給電源から
の出力電圧波高値でクリップするクリップ回路とを備え
ている。
前記構成を採ることに依り、従来の技術に於いては、放
電燈にトリガ・パルスを供給する為、該放電燈及びトリ
ガ・コイルの直列回路に並列接続されていたパイ・バス
・コンデンサを不要にすることができ、その結果、放電
維持電圧供給電源に高周波電源を使用した場合、その周
波数とトリガ・パルスの周波数とが接近していても容易
且つ確実に起動することができ、また、放電維持電圧供
給電源に商用交流電源或いは直流を源を使用した場合に
は、前記パイ・パス・コンデンサがないことから、電力
損失や過放電に依る放[燈の劣化も発生しない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例を説明する為の放電燈点燈装置
の要部回路図、第2図はクリップ回路の他の実施例を説
明する為の要部回路図、第3図はクリップ回路の更に他
の実施例を説明する為の要部回路図、第4図並びに第5
図はクリップ回路に電圧応動素子を用いた実施例の要部
回路図、第6図はクリップ回路の電圧応動素子としてバ
イポーラ・トランジスタや電界効果トランジスタなどの
スイ・ンチング素子を用いた実施例の要部回路図、第7
図は本発明に於ける更に他の実施例を説明する為の要部
回路図、第8図は電源周波数とトリガ・パルス周波数と
の相互干渉を防止するようにした従来例を説明する為の
要部回路図を表している。 図に於いて、Eは放電維持電圧供給電源、RFCは高周
波チョーク・コイル、Cはパイ・バス・コンデンサ、D
Lは放電燈、Aは放電燈DLのアノード、Kは放電燈D
Lのカソード、TFはトリガ・コイル、TGはトリガ・
パルス発生器、CLはクリップ回路、Di乃至D4はブ
リッジ接続されたダイオード、C1はコンデンサ、R1
は放電抵抗、GNDは接地端をそれぞれ示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 放電燈が点燈開始及び点燈維持に必要な電圧を供給する
    放電維持電圧供給電源と、 該放電維持電圧供給電源の両端に接続されて閉ループを
    なす放電燈及び該放電燈を起動する為のトリガ・パルス
    を供給するトリガ・コイルの二次捲線からなる直列回路
    と、 該トリガ・コイルの一次捲線に接続されてパルスを供給
    するトリガ・パルス発生器と、 前記放電維持電圧供給電源の両端従って前記直列回路の
    両端に介挿され且つ前記トリガ・コイルの二次捲線に現
    れる昇圧されたトリガ・パルスを放電維持電圧供給電源
    からの出力電圧波高値でクリップするクリップ回路と を備えてなることを特徴とする放電燈点燈装置。
JP27982089A 1989-10-30 1989-10-30 放電燈点燈装置 Pending JPH03145097A (ja)

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