JPH04366595A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPH04366595A
JPH04366595A JP14295791A JP14295791A JPH04366595A JP H04366595 A JPH04366595 A JP H04366595A JP 14295791 A JP14295791 A JP 14295791A JP 14295791 A JP14295791 A JP 14295791A JP H04366595 A JPH04366595 A JP H04366595A
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JP
Japan
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discharge lamp
pulse
capacitor
current limiting
current
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JP14295791A
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Shojiro Kido
正二郎 木戸
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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】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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、HIDランプ等の放
電ランプを点灯させる放電灯点灯装置に関し、特に始動
回路の構成に係るものである。
【0002】
【従来の技術】放電ランプを始動・再始動させる場合に
は、放電ランプの放電開始電圧が高いため、始動回路か
ら高電圧パルスを発生させ、この高電圧パルスを放電ラ
ンプに印加することで、放電ランプを始動させて点灯に
至らせるようにしている。図5に始動回路の提案例の回
路図を示す。この始動回路は、電源に接続した放電灯安
定器(銅鉄型安定器もしくはインバータ式安定器等)の
一対の出力端子間に接続されて放電灯点灯装置となるも
のである。図5において、a,bは放電灯安定器の一対
の出力端子、DLは放電ランプである。PT11,PT
12はそれぞれ高電圧パルス発生用のパルストランスで
、n11,n21はそれぞれ一次巻線、n12,n22
はそれぞれ二次巻線である。C1 はバイパスコンデン
サ、C21,C22はそれぞれパルス発生用コンデンサ
、C3 はトリガ用コンデンサ、R11,R12,R2
 はそれぞれ抵抗からなる限流要素、S1 は例えばS
BS(シリコン・バイラテラル・スイッチ)等のトリガ
用の半導体スイッチ素子、TR11,TR12は例えば
トライアック等の放電用の半導体スイッチ素子、L11
,L12はそれぞれ限流用インダクタである。
【0003】このような始動回路では、放電灯安定器の
一対の出力端子a,b間に電圧が現れると、パルス発生
用コンデンサC21,C22が抵抗R11,R12を通
して充電され、トリガ用コンデンサC3 が抵抗R12
,R2 を通して充電され、それらの電圧が徐々に上昇
する。トリガ用コンデンサC3 の電圧が上昇し、半導
体スイッチ素子S1 のブレークオーバー電圧に達する
と、半導体スイッチ素子S1 が導通し、トリガ用コン
デンサC3 に蓄えられた電荷は半導体スイッチ素子S
1 を通して半導体スイッチ素子TR11,TR12の
ゲートに放出される。このゲート電流によって、半導体
スイッチ素子TR11,TR12が略同時に導通し、パ
ルス発生用コンデンサC21,C22に蓄えられた電荷
が限流インダクタL11,L12およびパルストランス
PT11,PT12の一次巻線n11,n21をそれぞ
れ通して放出される。この時、パルストランスPT11
,PT12の二次巻線n12,n22には、それぞれ一
次二次の巻数比に応じた高電圧パルス(数千V程度)が
発生し、この高電圧パルスが重畳されバイパスコンデン
サC1 を通して放電ランプDLの両端間に印加され、
放電ランプDLが始動する。
【0004】上記のような始動回路を備えた放電灯点灯
装置では、電源を投入すると、放電灯安定器の一対の出
力端子a,b間に少なくとも電源電圧以上の電圧が発生
し、放電ランプDLの両端間に印加される。一方、この
電圧で上記の始動回路が動作し、始動回路から放電ラン
プDLを始動させるための数千V程度の高電圧パルスが
発生し、放電灯安定器の一対の出力端子a,b間に接続
したバイパスコンデンサC1 を介して放電ランプDL
の両端間に印加される。この高電圧パルスによって、放
電ランプDLが始動し、放電灯安定器の限流作用によっ
て放電ランプDLは安定に点灯する。
【0005】ここで、パルス発生用コンデンサC21,
C22からパルストランスPT11,PT12の一次巻
線n11,n21への放電経路中に限流インダクタ(チ
ョークコイル)L11,L12を挿入している理由につ
いて説明する。 半導体スイッチ素子(トライアックや双方向二端子サイ
リスタ等)は、オンとなった瞬間のdi/dt(流れる
電流の時間に対する変化率)が大きい場合、ホットスポ
ット現象によって半導体スイッチ素子が破壊することが
ある。特に、図5に示すような回路においては、放電ラ
ンプDLの始動時にパルストランスPT11,PT12
の二次側が短絡された状態となり、パルストランスPT
11,PT12の一次側から見たインピーダンスが低下
し、限流インダクタL11,L12が挿入されていない
場合には、半導体スイッチ素子TR11,TR12に流
れる電流がかなり増大する。そのため、di/dtも増
大し、ホットスポット現象も発生しやすい。なお、ホッ
トスポット現象とは、電流の上昇率di/dtが大きい
と、内部のチップ全体に電流が拡散しきれずに、電流が
集中して、ついには素子が破壊することをいう。
【0006】図6に始動回路の他の提案例の回路図を示
す。この始動回路は、充電を倍電圧方式としたものであ
り、回路的には図5の構成にパルス発生用コンデンサC
11,C12を追加しただけで、その他は図5と同様で
あるこの回路の動作を簡単に説明する。放電灯安定器の
一対の出力端子a,b間に現れる電圧が交番電圧となる
ものとする。例えば、出力端子aが正極性で、出力端子
bが負極性の場合、パルス発生用コンデンサC21,C
22がそれぞれ抵抗R11,R12を通して充電され、
半導体スイッチ素子S1 がオンとなった時に、半導体
スイッチ素子TR11,TR12が略同時にオンとなる
【0007】このとき、パルス発生用コンデンサC21
に充電されていた電荷は、パルス発生用コンデンサC2
1→パルス発生用コンデンサC11→限流インダクタL
11→パルストランスPT11の一次巻線n11→半導
体スイッチ素子TR11→パルス発生用コンデンサC2
1の経路で放出され、同じくパルス発生用コンデンサC
22に充電されていた電荷は、パルス発生用コンデンサ
C22→パルス発生用コンデンサC12→限流インダク
タL12→パルストランスPT12の一次巻線n21→
半導体スイッチ素子TR12→パルス発生用コンデンサ
C22の経路で放出される。このとき、パルス発生用コ
ンデンサC11,C12には、図示の極性で電荷が蓄積
される。
【0008】つぎに、電圧極性が反転して、出力端子a
が負極性で、出力端子bが正極性に変化した後、前記と
同様に、半導体スイッチ素子S1 がオンとなると、半
導体スイッチ素子TR11,TR12がオンとなる。こ
のとき、半導体スイッチ素子TR11の両端には、パル
ス発生用コンデンサC21の電圧とパルス発生用コンデ
ンサC11の電圧を加算した電圧が加えられ、また、半
導体スイッチ素子TR12の両端には、パルス発生用コ
ンデンサC22の電圧とパルス発生用コンデンサC12
の電圧を加算した電圧が加えられる。したがって、出力
端子a,b間の電圧よりも昇圧された電圧がパルストラ
ンスPT11,PT12の一次巻線n11,n21に印
加されることになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】高圧放電ランプ(特に
、メタルハライドランプ等)の最近の流れとして、高圧
放電ランプの小型化,低ワット化が挙げられる。そこで
、用途として、一般照明以外に、プロジェクタ型テレビ
ジョン受像機,オーバーヘッドプロジェクタ等のバック
ライト光源や、自動車用前照灯の光源として使用するこ
とも考えられている。そのために、高圧放電ランプ用の
点灯装置も、各装置に組み入れる必要があり、特に高電
圧を発生する始動回路は小型化の要求が強い。
【0010】ところが、従来の回路方式(図1,図2参
照)においては、放電ランプDLを始動させるパルスエ
ネルギーを蓄積するパルス発生用コンデンサC21,C
22,C11,C12と電流の上昇率di/dtを抑制
する限流インダクタL11,L12を各パルストランス
PT11,PT12についてそれぞれ独立して設けてい
るので、始動回路全体の形状が大きくなるとともに、コ
ストも高くなるという問題があった。
【0011】したがって、この発明の目的は、放電ラン
プを始動させる回路の小型化および低コスト化を図るこ
とができる放電灯点灯装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明の放電灯点灯装
置は、電源に接続した放電灯安定器の一対の出力端子間
に複数のパルストランスの二次巻線と放電ランプとを直
列に接続し、放電灯安定器の一対の出力端子間にバイパ
スコンデンサを接続している。また、放電灯安定器の一
対の出力端子間に限流要素を介してパルス発生用コンデ
ンサを接続し、略同時に導通する複数の半導体スイッチ
素子と複数のパルストランスの一次巻線とをそれぞれ直
列接続し、一次巻線および半導体スイッチ素子からなる
複数の直列接続体を並列接続してパルス発生用コンデン
サに対し閉回路をなすように接続している。さらに、パ
ルス発生用コンデンサと複数の直列接続体とで形成され
る閉回路中で複数のパルストランスの一次巻線の電流が
合流する箇所に限流用インダクタを挿入接続している。
【0013】
【作用】この発明の構成によれば、放電灯安定器の一対
の出力端子間に限流要素を介してパルス発生用コンデン
サを接続し、略同時に導通する複数の半導体スイッチ素
子と複数のパルストランスの一次巻線とをそれぞれ直列
接続し、一次巻線および半導体スイッチ素子からなる複
数の直列接続体を並列接続してパルス発生用コンデンサ
に対し閉回路をなすように接続したので、複数の半導体
スイッチ素子を略同時に導通させることにより、パルス
発生用コンデンサから複数のパルストランスの一次巻線
に略同時にパルス状の電流が流れ、複数のパルストラン
スの二次巻線に略同時に高電圧パルスが発生する。
【0014】また、限流インダクタを複数のパルストラ
ンスの一次巻線の電流が合流する箇所に挿入接続したの
で、パルス発生用コンデンサから複数のパルストランス
の一次巻線に流れる電流が全て限流インダクタに流れる
ことになる。この際、例えばパルストランスが2個の場
合は、限流インダクタのインダクタンス値を個別に設け
る場合に比べて1/2にする。
【0015】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。 (第1の実施例)図1にこの発明の第1の実施例の放電
灯点灯装置の回路図を示す。この放電灯点灯装置は、図
1に示すように、電源Eに接続したインバータ式の放電
灯安定器INVの一対の出力端子a,b間に2個のパル
ストランスPT11,PT12の二次巻線n12,n2
2と放電ランプDLとを直列に接続し、放電灯安定器I
NVの一対の出力端子a,b間にバイパスコンデンサC
1 を接続している。上記のインバータ式の放電灯安定
器INVの出力電圧波形は正弦波でも矩形波でもどちら
でもよい。
【0016】また、放電灯安定器INVの一対の出力端
子a,b間に抵抗からなる限流要素R1 を介してパル
ス発生用コンデンサC2 を接続し、略同時に導通する
2個の半導体スイッチ素子TR11,TR12と2個の
パルストランスPT11,PT12の一次巻線n11,
n21とをそれぞれ直列接続し、一次巻線n11,n2
1および半導体スイッチ素子TR11,TR12からな
る2個の直列接続体を並列接続してパルス発生用コンデ
ンサC2 に対し閉回路をなすように接続している。
【0017】さらに、パルス発生用コンデンサC2 と
一次巻線n11,n21および半導体スイッチ素子TR
11,TR12からなる2個の直列接続体とで形成され
る閉回路中で、2個のパルストランスPT11,PT1
2の一次巻線n11,n12の電流が合流する箇所に、
例えばパルス発生用コンデンサC2 および限流要素R
1 の接続点とパルス発生用コンデンサC11,C12
の共通接続点との間に限流用インダクタL1 を挿入接
続している。
【0018】また、パルストランスPT12の一次巻線
n21と半導体スイッチ素子TR12の直列回路と並列
に抵抗からなる限流要素R2 およびトリガ用コンデン
サC3 の直列回路を接続し、限流要素R2 およびト
リガ用コンデンサC3 の接続点と半導体スイッチ素子
TR11,TR12の共通接続したゲートとの間にトリ
ガ用の半導体スイッチ素子S1 を接続している。
【0019】図6の回路との違いは、パルス発生用コン
デンサC21,C22および抵抗R11,R12に代え
て、1個のパルス発生用コンデンサC2 および1個の
限流要素R2 を設け、限流インダクタL11,L12
に代えて、1個の限流インダクタL1 を設けた点であ
る。この放電灯点灯装置では、放電灯安定器INVの一
対の出力端子a,b間に限流要素R1 を介してパルス
発生用コンデンサC2 を接続し、略同時に導通する2
個の半導体スイッチ素子TR11,TR12と2個のパ
ルストランスPT11,PT12の一次巻線n11,n
21とをそれぞれ直列接続し、一次巻線n11,n21
および半導体スイッチ素子TR11,TR12からなる
2個の直列接続体を並列接続してパルス発生用コンデン
サC2 に対し閉回路をなすように接続したので、2個
の半導体スイッチ素子TR11,TR12を略同時に導
通させることにより、パルス発生用コンデンサC2 か
ら2個のパルストランスPT11,PT12の一次巻線
n11,n21に略同時にパルス状の電流が流れ、2個
のパルストランスPT11,PT12の二次巻線n12
,n22に略同時に高電圧パルスが発生する。
【0020】また、限流インダクタL1 を2個のパル
ストランスPT11,PT12の一次巻線n11,n2
1の電流が合流する箇所に挿入したので、パルス発生用
コンデンサC2 から2個のパルストランスPT11,
PT12の一次巻線n11,n21に流れる電流が全て
ひとつの限流インダクタL1に流れることになる。この
際、限流インダクタL1 のインダクタンス値を図5の
ように個別に設ける場合に比べて1/2にする。
【0021】ここで、限流インダクタL1 に流れる電
流について説明する。図1の回路構成では、パルストラ
ンスPT11,PT12の一次巻線n11,n21に流
れる電流をI1 ,I2 とすれば、半導体スイッチ素
子TR11,TR12が導通したときに、限流インダク
タL1 にはそれらの和の電流I0 が流れることにな
る。この場合、パルス発生用コンデンサC11,C12
の容量が等しく、パルストランスPT11,PT12の
一次巻線n11,n21のインダクタンス値が等しいも
のとすると、電流I1 ≒I2 であり、I0=2Iと
なる。また、半導体スイッチ素子TR11,TR12が
導通する直前の電圧をVTRとし、半導体スイッチ素子
TR11,TR12が導通してからの時間をtONとし
たときに、電流I0 は、   I0 =(VTR/L1 )×tON      
                        ‥
‥‥(1)で表されることになる。
【0022】図1のような回路で、限流インダクタL1
 を共用化すると、半分のインダクタンス値の限流イン
ダクタL1 を使用するだけで、2個が独立した限流イ
ンダクタと同じ効果がある。上記以外の動作については
、従来例と同様であるので、説明を省略する。この実施
例によれば、パルス発生用コンデンサC2 およびその
限流要素R1 ならびに限流インダクタL1 を一組設
け、それを全てのパルストランスPT11,PT12に
ついて共用しているので、放電ランプDLの始動のため
の回路要素を削減することができる。また、限流インダ
クタL1 を2個のパルストランスPT11,PT12
の一次巻線n11,n21の電流が合流する箇所に挿入
したので、限流インダクタL1 のインダクタンス値を
個別に設ける場合に比べて1/2に小さくすることがで
き、したがって限流インダクタL1 自体も小型化する
ことができる。したがって、放電ランプDLを始動させ
るための回路の小型化および低コスト化を図ることがで
きる。
【0023】なお、パルス発生用コンデンサC11,C
12を省いたものも、実施例として挙げることができる
。また、上記実施例では、パルストランスPT11,P
T12および半導体スイッチ素子TR11,TR12等
は2個であったが、3個以上でもよい。また、限流イン
ダクタL1 は、図1では、A点とB点との間に挿入し
たが、この場所に限らず、B点とC点の間でも、またC
点とD点の間でもよい。また、この実施例では、放電灯
安定器INVがインバータ式であったので、電源Eは直
流電源としたが、銅鉄型安定器の場合は、電源Eは交流
電源となる。
【0024】(第2の実施例)図2にこの発明の第2の
実施例の放電灯点灯装置の回路図を示す。この放電灯点
灯装置は、パルス発生用コンデンサC11,C12に代
えて、1個のパルス発生用コンデンサC4 を用い、限
流インダクタL1 に代えて、2巻線型のインダクタL
2を用いたものである。
【0025】パルス発生用コンデンサC11,C12を
パルス発生用コンデンサC4 として2個のパルストラ
ンスPT11,PT12で共用した場合、半導体スイッ
チ素子TR11,TR12のどちらかのトリガ電流の拡
散が遅れても、半導体スイッチ素子TR11,TR12
に同等に流れるようにしてホットスポット現象を防止す
るためにつぎのような構成にしている。つまり、限流イ
ンダクタL2 を図示のような2巻線型とし、パルス発
生用コンデンサC4 を限流インダクタL2 の一方の
巻線を介してパルストランスPT11の一次巻線n11
に接続し、同様にパルス発生用コンデンサC4 を限流
インダクタL2 の他方の巻線を介してパルストランス
PT12の一次巻線n21に接続し、限流インダクタL
2 が図3のような等価回路で表せるようにしている。
【0026】図3の等価回路で表せるように構成すると
、I1 =I2 の場合、インダクタンスΔL1 ′と
インダクタンスΔL2 ′とがキャンセルしあって、限
流インダクタL2 のインダクタンス分は略インダクタ
ンスL12のみとなる。また、例えばI1 >I2 の
場合、インダクタンス分は、電流I1 側でL12+Δ
L1 ′となり、電流I2 側でL12−ΔL2 ′と
なる。したがって、電流I1 と電流I2 とに差がで
ても、それを減少させる方向にインダクタンス分が増減
することになる。
【0027】以上により、限流インダクタL2 とパル
ス発生用コンデンサC4 を2個のパルストランスPT
11,PT12で共用したときにも、支障なく高電圧パ
ルスを発生させることができる。この実施例では、パル
ス発生用コンデンサC4 についても共用できるので、
部品点数の一層の削減を図ることができ、小型化,低コ
ストに一層寄与する。その他の効果は第1の実施例と同
様である。
【0028】(第3の実施例)図4にこの発明の第3の
実施例の放電灯点灯装置の回路図を示す。この放電灯点
灯装置は、放電灯安定器INVの出力電圧を矩形波電圧
とし、トリガを行うための限流素子R2 およびトリガ
用コンデンサC3 の直列回路を放電灯安定器INVの
一対の出力端子a,b間に接続したもので、その他の構
成は図1の実施例と同様である。
【0029】この実施例によれば、パルス発生用コンデ
ンサC11,C12に充電される電荷の影響を受けるこ
となくトリガ用コンデンサC3 を充電することができ
、トリガタイミングのばらつきを小さくできるという効
果がある。その他の効果は第1の実施例と同様である。
【0030】
【発明の効果】この発明の放電灯点灯装置によれば、パ
ルス発生用コンデンサおよびその限流要素ならびに限流
インダクタを一組設け、それを全てのパルストランスに
ついて共用しているので、放電ランプの始動のための回
路要素を削減することができる。また、限流インダクタ
を複数のパルストランスの一次巻線の電流が合流して流
れる経路に挿入したので、例えばパルストランスが2個
の場合は、限流インダクタのインダクタンス値を個別に
設ける場合に比べて1/2に小さくすることができ、し
たがって限流インダクタ自体も小型化することができる
。したがって、放電ランプを始動させるための回路の小
型化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例の放電灯点灯装置の構
成を示す回路図である。
【図2】この発明の第2の実施例の放電灯点灯装置の構
成を示す回路図である。
【図3】図2における限流インダクタの等価回路図であ
る。
【図4】この発明の第3の実施例の放電灯点灯装置の構
成を示す回路図である。
【図5】始動回路の提案例を示す回路図である。
【図6】始動回路の他の提案例を示す回路図である。
【符号の説明】
E    電源 INV    放電灯安定器 PT11,PT12    パルストランスDL   
 放電ランプ C1     バイパスコンデンサ C2     パルス発生用コンデンサC3     
トリガ用コンデンサ C11,C12    パルス発生用コンデンサR1 
    限流要素 R2     限流要素 TR11,TR12    半導体スイッチ素子S1 
    半導体スイッチ素子 L1     限流インダクタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電源に接続した放電灯安定器の一対の
    出力端子間に複数のパルストランスの二次巻線と放電ラ
    ンプとを直列に接続し、前記放電灯安定器の一対の出力
    端子間にバイパスコンデンサを接続し、前記放電灯安定
    器の一対の出力端子間に限流要素を介してパルス発生用
    コンデンサを接続し、略同時に導通する複数の半導体ス
    イッチ素子と前記複数のパルストランスの一次巻線とを
    それぞれ直列接続し、前記一次巻線および半導体スイッ
    チ素子からなる複数の直列接続体を並列接続して前記パ
    ルス発生用コンデンサに対し閉回路をなすように接続し
    、前記パルス発生用コンデンサと前記複数の直列接続体
    とで形成される閉回路中で前記複数のパルストランスの
    一次巻線の電流が合流する箇所に限流用インダクタを挿
    入接続したことを特徴とする放電灯点灯装置。
JP14295791A 1991-06-14 1991-06-14 放電灯点灯装置 Pending JPH04366595A (ja)

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