JPH1014257A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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Publication number
JPH1014257A
JPH1014257A JP8164074A JP16407496A JPH1014257A JP H1014257 A JPH1014257 A JP H1014257A JP 8164074 A JP8164074 A JP 8164074A JP 16407496 A JP16407496 A JP 16407496A JP H1014257 A JPH1014257 A JP H1014257A
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JP
Japan
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capacitor
power supply
discharge lamp
load
rectifier
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Withdrawn
Application number
JP8164074A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Mannami
寛明 万波
Yoshinobu Murakami
善宣 村上
Naoki Onishi
尚樹 大西
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成にて入力電流歪を改善可能で
あると共に、低周波リップルを含む負荷電流が発生する
ことを防止可能で、輻射ノイズの発生防止可能で、特に
負荷が放電灯である場合は放電灯のちらつきを防止可能
な電源装置を提供する。 【解決手段】 電解効果トランジスタQ11の両端に負
荷回路1とチョークL1とカップリングC3とからなる
直列回路を並列接続し、負荷回路1及びチョークL1の
接点と整流器DBの正の出力端子との間にインピーダン
ス要素Z11を接続し、負荷回路1及びスイッチング素
子Q11の接点と整流器DBの正の出力端子との間にコ
ンデンサC4を接続し、コンデンサC4と並列にダイオ
ードD1を接続して、整流器DBからの入力電流が負荷
回路1を介すること無く流れる様に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する利用分野】本発明は電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】交流電源を高周波電力に変換して負荷に
供給する電源装置において、簡単な回路構成で、入力電
流高調波歪みを改善し、力率を向上可能であるものとし
て、特開平5ー38161号公報があり、その回路図を
図8に示す。(本発明に係る従来例) 本回路方式は、整流器DBと平滑コンデンサC1との間
に接続されたコンデンサC4の両端電圧Vc4、平滑コ
ンデンサC1の両端電圧Vdc、フィルター回路Fを介
し交流電源Vsを整流器DBで全波整流して得られた脈
流直流電圧Vinの3つの電圧間の関係と、スイッチン
グ素子Q1,Q2及びスイッチング素子Q1,Q2の各
々の両端に逆並列接続されたダイオードD1,D2から
なるインバータ回路の高周波動作とにより、整流器DB
から高周波的にパルスの電流Idを流すようにした方式
である。本回路方式では、コンデンサC4との充放電が
入力電流高潮波歪みを改善するのに大きく関与する。な
お、コンデンサC4と並列にダイオードD3が接続さ
れ、整流器DBの正の出力端子及びスイッチング素子Q
1,Q2の接点間にはインバータ負荷Z1が接続されて
おり、インバータ負荷Z1を介して整流器DBの出力端
に前記インバータ回路の高周波出力の一部が帰還され
る。また、スイッチング素子Q1,Q2を制御する制御
手段1が設けられ、インバータ負荷Z1は、カップリン
グコンデンサC3、放電灯La、チョークL1からなる
直列回路と、放電灯Laの非電源端子間に並列接続され
たコンデンサC2とから構成され、コンデンサC4はイ
ンピーダンス要素Z2を構成する。
【0003】次に、本回路の回路動作について簡単に説
明する。まず脈流直流電圧Vinがゼロ近傍つまり谷部
に於ける動作を説明する。
【0004】スイッチング素子Q2がオンの時、平滑コ
ンデンサC1を電源として、共振電流が平滑コンデンサ
C1→コンデンサC4→カップリングコンデンサC3→
放電灯La、コンデンサC2→チョークL1→スイッチ
ング素子Q2→平滑コンデンサC1の経路で流れ、コン
デンサC4が充電されると共に、チョークL1にエネル
ギーが蓄積される。コンデンサC4の充電電圧Vc4が
平滑コンデンサC1の両端電圧Vdcと略等しくなる
と、コンデンサC4に流れていた共振電流I1は停止
し、整流器DBから電流Idが流れ込みインバータ動作
を継続しようとする。スイッチング素子Q2がオフ、ス
イッチング素子Q1がオンした瞬間は、チョークL1に
蓄積されたエネルギーによる回生電流がダイオードD1
を介して流れて平滑コンデンサC1を充電する。この時
流れる電流Idが整流器DBからの平滑コンデンサC1
への充電電流となって平滑コンデンサC1を充電する。
やがてチョークL1に蓄積されたエネルギーがなくなる
と、共振動作が反転して、カップリングコンデンサC3
を電源とするインバータ動作により、カップリングコン
デンサC3→コンデンサC4→スイッチング素子Q1→
チョークL1→放電灯La、コンデンサC2→カップリ
ングコンデンサC3の経路で共振電流が流れ、コンデン
サC4に充電されていた電荷を放電する。そして、コン
デンサC4に充電されていた電荷がなくなると共振電流
はダイオードD3を介して流れるようになる。
【0005】以上は脈流直流電圧Vinが谷部での説明
であるが、脈流直流電圧Vinがゼロ近傍でなくとも、
平滑コンデンサC1の両端電圧VdcがVin+Vc4
とほぼ等しくなると、上述の様に平滑コンデンサC1を
電源として動作するインバータ動作はなくなり、整流器
DBから電流Idが流れ込みインバータ動作を継続しよ
うとする。この様にしてインバータ回路は共振動作を繰
り返し、またコンデンサC4は充放電を燥り返す。入力
電流Iinが流れこむ期間は、スイッチング素子Q2が
オンして平滑コンデンサC1がVc4+Vinに充電さ
れた後、整流器DBから電流Idが流れ込む期間であ
る。この様に、本回路方式においては、コンデンサC4
の充放電が入力電流Iinを供給するのに大きく関与す
ることがわかる。この時の脈流直流電圧VinとVc4
+Vinと電流Idとの関係を図9に示す。また、脈流
直流電圧Vinの谷部を拡大した動作波形を図10に示
す。なお、入力電流Iinが脈流直流電圧Vinの全区
間において流れるには、Vin+Vc4>Vdcの条件
が必要であり、Vin=0ではVc4>Vdcの条件が
必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
は以下に示す様な問題点が生じる。
【0007】スイッチング素子Q1がオフ、スイッチン
グ素子Q2がオンすると、Vin+Vz2<Vdcの場
合、平滑コンデンサC1→インピーダンス要素Z2→カ
ップリングコンデンサC3→放電灯La、コンデンサC
2→チョークL1→スイッチング素子Q2→平滑コンデ
ンサC1の経路でインピーダンス要素Z2の充電電流が
流れ、Vin+Vz2>Vdcとなると、交流電源Vs
→整流器DB→カップリングコンデンサC3→放電灯L
a、コンデンサC2→チョークL1→スイッチング素子
Q2→整流器DB→交流電源Vsの経路で入力電流Ii
nが流れる。次に、スイッチング素子Q1がオン、スイ
ッチング素子Q2がオフすると、回生電流と共にインピ
ーダンス要素Z2の放電電流が、インピーダンス要素Z
2→スイッチング素子Q1→チョークL1→放電灯L
a、コンデンサC2→カップリングコンデンサC3→イ
ンピーダンス要素Z2の経路で流れる。この様に、放電
灯Laには、交流電源Vsより放電灯Laへと流れる電
流と平滑コンデンサC1によるインピーダンス要素Z2
の充放電電流との、総和の電流が流れる。
【0008】ここで、平滑コンデンサC1によるインピ
ーダンス要素Z2の充放電電流に対しては、カップリン
グコンデンサC3は、インピーダンス要素Z2を構成す
るコンデンサC4に対して充分大きな容量を有し、且つ
インピーダンス要素Z2と直列接続されているため、カ
ップリングコンデンサC3とインピーダンス要素Z2と
の合成容量は、ほぼインピーダンス要素Z2の容量に等
しくなってしまい、つまりカップリングコンデンサC3
に比べて充分小さな値になってしまい、カップリングコ
ンデンサC3はカップリングコンデンサとしての働きを
しなくなる。このときのカップリングコンデンサC3の
両端電圧Vc3は無視できる程度である。また、交流電
源Vsより放電灯Laへと流れる電流の経路上にはイン
ピーダンス要素Z2を含まないので、カップリングコン
デンサC3は十分にカップリングコンデンサとして働
き、その時のカップリングコンデンサC3の両端電圧V
c3の電圧波形は、スイッチング素子Q2のオンデュー
ティを50%とすると、図11(a)に示す様に、脈流
直流電圧Vinの振幅の略半分の振幅を持つものとな
る。この為、交流電源Vsより放電灯Laへと流れる負
荷電流波形は、図11(b)に示す様に、正負の両方に
略等しく振幅し、且つ略正弦波状の包絡線を有するもの
となる。また、インピーダンス要素Z2の両端電圧Vz
2は、図12に示す様に、略一定の平滑コンデンサC1
の両端電圧Vdcと略正弦波状に変化する脈流直流電圧
Vinとの差に略等しい電圧波形を有するものとなる。
このときのインピーダンス要素Z2の充放電電流波形
は、図11(c)に示す包絡線を有するものとなり、放
電灯Laには、図11(b)に示す電流と図11(c)
に示す電流との和、つまり図11(d)に示す様な低周
波リップルを含む負荷電流が発生し、輻射ノイズや、放
電灯Laのちらつきなどが発生してしまう。なお、この
低周波リップルは、放電灯La及びインピーダンス要素
Z2のインピーダンスなどの条件により変化する。
【0009】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、簡単な回路構成にて入力
電流歪を改善可能であると共に、低周波リップルを含む
負荷電流が発生することを防止可能で、輻射ノイズの発
生防止可能で、特に負荷が放電灯である場合は放電灯の
ちらつきを防止可能な電源装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1記載の発明によれば、交流電源を整流す
る整流器と、整流器の出力端子間にダイオードを介して
接続される平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端電
圧を高周波電圧に変換して負荷に供給するインバータ回
路と、カップリングコンデンサ及びインダクタからなる
直列回路を介して整流器の出力端子及びダイオードの接
点にインバータ回路から出力される高周波電圧の一部を
帰還する高周波出力帰還手段と、ダイオードの両端に並
列接続された第1のインピーダンス要素と、整流器の出
力端子及び前記ダイオードの接点と、カップリングコン
デンサ及びインダクタからなる直列回路との間に接続さ
れた第2のインピーダンス要素と、ダイオードを介して
第2のインピーダンスの両端に接続された負荷回路とを
備えることを特徴とする電源装置。
【0011】請求項2記載の発明によれば、第1のイン
ピーダンス要素は、コンデンサから構成されるものであ
ることを特徴とする。
【0012】請求項3記載の発明によれば、第2のイン
ピーダンス要素は、コンデンサから構成されるものであ
ることを特徴とする。
【0013】請求項4記載の発明によれば、負荷回路
は、放電灯を含み構成されるものであることを特徴とす
る。
【0014】請求項5記載の発明によれば、負荷回路
は、2次巻線を有するトランスと、トランスの2次巻線
に並列接続された放電灯と含み構成されるものであるこ
とを特徴とする。
【0015】請求項6記載の発明によれば、負荷回路
は、放電灯を含み構成されると共に、ダイオードと平滑
コンデンサとの間に、一方のフィラメントを接続し、第
2のインピーダンス要素とカップリングコンデンサ及び
インダクタからなる直列回路との間に、他方のフィラメ
ントを接続することを特徴とする。
【0016】
【実施の形態】
(実施の形態1)本発明に係る第1の実施の形態の回路
図を図1に示す。
【0017】図8に示した従来例と異なる点は、電解効
果トランジスタ(以下、スイッチング素子と呼ぶ。)Q
11の両端に負荷回路1とチョークL1とカップリング
コンデンサC3とからなる直列回路を並列接続し、負荷
回路1及びチョークL1の接点と整流器DBの正の出力
端子との間にインピーダンス要素Z11を接続し、負荷
回路1及びスイッチング素子Q11の接点と整流器DB
の正の出力端子との間にコンデンサC4を接続し、コン
デンサC4と並列にダイオードD1を接続して、整流器
DBからの入力電流が負荷回路1を介すること無く流れ
る様に構成したことであり、その他の従来例と同一構成
には同一符号を付すことにより説明を省略する。なお、
図8に示すスイッチング素子Q1,Q2とダイオードD
1,D2との代わりにスイッチング素子Q11,Q12
を用いている。
【0018】図1に示す回路において、平滑コンデンサ
C1を電源とした動作モードの場合、スイッチング素子
Q11,Q12、負荷回路1、チョークL1、カップリ
ングコンデンサC3により所謂ハーフブリッジインバー
タ回路を構成する。スイッチング素子Q12がオンする
と、平滑コンデンサC1からの放電電流が平滑コンデン
サC1→負荷回路1→チョークL1→カップリングコン
デンサC3→スイッチング素子Q12→平滑コンデンサ
C1の経路で流れ、カップリングコンデンサC3は前記
ハーフブリッジインバータ回路のカップリングコンデン
サとしての働きをする。よって、スイッチング素子Q1
2のオンデューティが50%の時は、図2(a)に示す
様な略フラットな直流電圧波形を有する平滑コンデンサ
C1の両端電圧Vdcに対して、図2(b)に示す様に
略半分の振幅を有すると共に、略フラットな直流電圧波
形を有するカップリングコンデンサC3の両端電圧Vc
3が得られる。
【0019】また、インピーダンス要素Z11の両端電
圧Vz11は、インピーダンス要素Z11のインピーダ
ンス値を適切な値に選ぶことにより、図3(a)に示す
様に、脈流直流電圧Vinに比例し、且つカップリング
コンデンサC3の直流カット動作によって、電圧Vc3
分だけグランドレベルが持ち上がった電圧波形となる。
コンデンサC4の両端電圧Vc4は、平滑コンデンサC
1の両端電圧Vdcと脈流直流電圧Vinとの差電圧で
あるので、図3(b)に示す様に、略フラットな直流電
圧波形を有する平滑コンデンサC1の両端電圧Vdcか
ら脈流電圧Vinを除いた波形となる。負荷回路1の両
端電圧V1は、コンデンサC4の両端電圧Vc4と脈流
直流電圧Vinとの和の電圧となり、その電圧波形は、
図3(c)に示す様に、低周波リップルが大きく低減さ
れ、その包絡線が略フラットな直流電圧波形となり、負
荷回路1を流れる負荷電流の低周波リップルも大きく低
減され、輻射ノイズや、特に負荷が放電灯である場合の
放電灯のちらつきなどを低減することができる。
【0020】なお、本回路では、インピーダンス要素Z
11のインピーダンス値及びコンデンサC4のインピー
ダンス値によって、負荷回路1を流れる負荷電流の振幅
や、負荷回路1を流れる負荷電流の低周波リップルの大
きさなどが変化する。また、入力電流歪みの改善と負荷
回路1を流れる負荷電流の低周波リップルの改善とは、
互いにトレードオフの関係にあるので、入力電流歪みの
改善と負荷回路1を流れる負荷電流の低周波リップルの
改善とのバランスを考えた設計が必要となる。
【0021】(実施の形態2)本発明に係る第2の実施
の形態の回路図を図4に示す。
【0022】図1に示した第1の実施の形態と異なる点
は、インピーダンス要素Z11をコンデンサC15によ
り構成し、負荷回路1を、放電灯Laと、放電灯Laの
非電源端子間に接続された、放電灯Laのフィラメント
予熱用且つ共振用コンデンサ(以下、コンデンサと呼
ぶ。)C12とから構成したことであり、その他の第1
の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより
説明を省略する。
【0023】(実施の形態3)本発明に係る第3の実施
の形態の回路図を図5に示す。
【0024】図4に示した第2の実施の形態と異なる点
は、負荷回路1を、チョークL1及びカップリングコン
デンサC3を介してスイッチング素子Q11の両端に接
続されたトランスT1の1次巻線n1と、トランスT1
の2次側に接続された放電灯Laとから構成したことで
あり、その他の第2の実施の形態と同一構成には同一符
号を付すことにより説明を省略する。
【0025】なお、放電灯Laの電源側端子間にはトラ
ンスT1の2次巻線n2が接続され、放電灯Laの両フ
ィラメントには、トランスT1の2次巻線n3,n4が
接続されており、トランスT1の巻線比を変えることに
より放電灯Laに供給される電圧を変化することができ
る。また、トランスT1をリーケージトランスとするこ
とにより、チョークL1を省略することもできる。
【0026】(実施の形態4)本発明に係る第4の実施
の形態の回路図を図6に示す。
【0027】図4に示した第2の実施の形態と異なる点
は、放電灯Laの一方のフィラメントを介してコンデン
サC15とチョークL1とを接続し、放電灯Laの他方
のフィラメントを介してダイオードD1とスイッチング
素子Q11とを接続して、図4に示すコンデンサC12
の働きをコンデンサC15に兼用させたことであり、そ
の他の第2の実施の形態と同一構成には同一符号を付す
ことにより説明を省略する。
【0028】この様に構成したことにより、放電灯La
が外れると、平滑コンデンサC1の充電経路が遮断され
るので、平滑コンデンサC1の両端電圧Vdcの異常昇
圧を防ぐことができる。
【0029】(実施の形態5)本発明に係る第5の実施
の形態の回路図を図7に示す。
【0030】図6に示した第4の実施の形態と異なる点
は、負荷回路1を、カップリングコンデンサC3を介し
てスイッチング素子Q11の両端に接続されたトランス
T2の1次巻線n1と、トランスT2の2次巻線n2の
両端に並列接続された放電灯Laとから構成し、トラン
スT1の1次巻線n1及び平滑コンデンサC1の接続点
と、トランスT2の2次巻線n2及び放電灯Laの一方
の接続点とを接続したことであり、その他の第4の実施
の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を
省略する。なお、トランスT2にはリーケージトランス
を用い、図6に示すチョークL1を省略している。
【0031】この様に構成したことにより、トランスT
2の巻線比を変えることにより放電灯Laに供給される
電圧を変化することができ、且つ放電灯La外し時の平
滑コンデンサC1の両端電圧Vdcの異常昇圧防止もす
ることができる。
【0032】
【発明の効果】請求項1から請求項3に記載の発明によ
れば、簡単な回路構成にて入力電流歪を改善可能である
と共に、低周波リップルを含む負荷電流が発生すること
を防止可能で、輻射ノイズの発生防止可能な電源装置を
提供できる。
【0033】請求項4、請求項5に記載の発明によれ
ば、簡単な回路構成にて入力電流歪を改善可能であると
共に、低周波リップルを含む負荷電流が発生することを
防止可能で、輻射ノイズの発生防止可能で、放電灯のち
らつきを防止可能な電源装置を提供できる。
【0034】請求項6記載の発明によれば、簡単な回路
構成にて入力電流歪を改善可能であると共に、低周波リ
ップルを含む負荷電流が発生することを防止可能で、輻
射ノイズの発生防止可能で、放電灯のちらつきを防止可
能で、放電灯の外し時での平滑コンデンサの両端電圧の
異常昇圧を防止可能な電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施の形態を示す回路図であ
る。
【図2】上記実施の形態に係る、(a)は平滑コンデン
サの両端電圧Vdc、(b)はカップリングコンデンサ
の両端電圧Vc3の波形図を示す。
【図3】上記実施の形態に係る、(a)はインピーダン
ス要素Z11の両端電圧Vz11、(b)はコンデンサ
C4の両端電圧Vc4、(c)は(1)の両端電圧V1
の波形図を示す。
【図4】本発明に係る第2実施の形態を示す回路図であ
る。
【図5】本発明に係る第3実施の形態を示す回路図であ
る。
【図6】本発明に係る第4実施の形態を示す回路図であ
る。
【図7】本発明に係る第5実施の形態を示す回路図であ
る。
【図8】本発明に係る従来例を示す回路図である。
【図9】上記従来例に係る動作波形図を示す。
【図10】上記従来例に係る詳細な動作波形図を示す。
【図11】上記従来例に係る、(a)はカップリングコ
ンデンサC3の両端電圧、(b)は交流電源Vsより放
電灯Laへと流れる負荷電流、(c)はインピーダンス
要素Z2の充放電電流、(d)は負荷電流の波形図を示
す。
【図12】上記従来例に係る、インピーダンス要素Z2
の両端電圧Vz2の波形図を示す。
【符号の説明】
C コンデンサ DB 整流器 L インダクタ La 放電灯 n 巻線 T トランス Vac 交流電源 Z インピーダンス要素 1 負荷回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を整流する整流器と、前記整流
    器の出力端子間にダイオードを介して接続される平滑コ
    ンデンサと、前記平滑コンデンサの両端電圧を高周波電
    圧に変換して負荷に供給するインバータ回路と、カップ
    リングコンデンサ及びインダクタからなる直列回路を介
    して前記整流器の出力端子及び前記ダイオードの接点に
    前記インバータ回路から出力される高周波電圧の一部を
    帰還する高周波出力帰還手段と、前記ダイオードの両端
    に並列接続された第1のインピーダンス要素とを備える
    電源装置に於て、 前記整流器の出力端子及び前記ダイオードの接点と、前
    記カップリングコンデンサ及び前記インダクタからなる
    直列回路との間に、第2のインピーダンス要素を接続す
    ると共に、 前記ダイオードを介して前記第2のインピーダンスの両
    端に、負荷回路を接続することを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 前記第1のインピーダンス要素は、コン
    デンサから構成されるものであることを特徴とする請求
    項1記載の電源装置。
  3. 【請求項3】 前記第2のインピーダンス要素は、コン
    デンサから構成されるものであることを特徴とする請求
    項1記載の電源装置。
  4. 【請求項4】 前記負荷回路は、放電灯を含み構成され
    るものであることを特徴とする請求項1記載の電源装
    置。
  5. 【請求項5】 前記負荷回路は、2次巻線を有するトラ
    ンスと、前記トランスの2次巻線に並列接続された放電
    灯と含み構成されるものであることを特徴とする請求項
    1記載の電源装置。
  6. 【請求項6】 前記負荷回路は、放電灯を含み構成され
    ると共に、 前記ダイオードと前記平滑コンデンサとの間に、一方の
    フィラメントを接続し、前記第2のインピーダンス要素
    と前記カップリングコンデンサ及びインダクタからなる
    直列回路との間に、他方のフィラメントを接続すること
    を特徴とする請求項1記載の電源装置。
JP8164074A 1996-06-25 1996-06-25 電源装置 Withdrawn JPH1014257A (ja)

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JP8164074A JPH1014257A (ja) 1996-06-25 1996-06-25 電源装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246181B1 (en) 1999-02-23 2001-06-12 Matsushita Electric Works, Ltd. Discharge lamp lighting device

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