JPS5915039Y2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPS5915039Y2
JPS5915039Y2 JP17664977U JP17664977U JPS5915039Y2 JP S5915039 Y2 JPS5915039 Y2 JP S5915039Y2 JP 17664977 U JP17664977 U JP 17664977U JP 17664977 U JP17664977 U JP 17664977U JP S5915039 Y2 JPS5915039 Y2 JP S5915039Y2
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勲 金田
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日本電気ホームエレクトロニクス株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は放電灯点灯装置に関し、特に1灯のみに適用
した間欠高圧発生手段によって複数の放電灯を点灯する
ような放電灯点灯装置に関する。
本考案者は、先に、効率の改善と共に、限流チョークの
小型、軽量化を可能ならしめる省資源および省エネルギ
に関して極めて有力な毎半サイクルスタート点灯方式を
提案した。
第1図はこの考案の背景となる毎半すイクルスタート点
灯方式による放電灯点灯装置の一例を示す電気回路図で
ある。
構成において、交流電源1に限流チョーク2の1次巻線
21を介して放電ランプ3が接続される。
この放電ランプ3のフィラメント31および32の非電
源側には、限流チョーク2の2次巻線22を介して高周
波高電圧発生手段の一例として示す高圧回路4が接続さ
れる。
この高圧回路4は、発振コンデンサ51にサイリスタ5
2および昇圧インダクタ53の直列回路を並列接続して
なる昇圧回路5に、間欠発振用コンデンサ6を直列接続
して構成されている。
動作において、電源1を投入すると、第2図Aに示すよ
うな波形の電源電圧eが、限流チョーク2の1次巻線2
1を介して放電ランプ3に印加され、同時に限流チョー
ク2の1次巻線21.放電ランプ3のフィラメント31
.32および限流チョーク2の2次巻線22を介して高
圧回路4に印加される。
そしてこの電圧eによって、昇圧回路5を構成するサイ
リスタ52がブレークオーバする。
そのため、この昇圧回路5が昇圧発振を開始する。
この発振動作は、間欠発振用コンデンサ6がなければ継
続するものであるが、このコンテ゛ンサ6があれば、昇
圧回路5の入力電流によって充電され、その端子電圧が
電源電圧を相殺するため、電源電圧eの各半サイクルの
立ち上り毎に間欠的に発振するものとなる。
この昇圧回路5の高周波発振出力は、低周波の電源電圧
eに重畳されるため、高圧回路4の出力電圧■、は、第
2図りに示すような波形になる。
この出力電圧VRの高周波成分は、限流チョーク2の1
次巻線21および2次巻線22によって分圧され、1次
巻線21の端子電圧が電源電圧eに重畳されて、放電ラ
ンプ3に印加される。
放電ランプ3のフィラメント31および32は、概略第
2図Eに示すような高圧回路4の入力電流iRによって
予熱される。
すなわち、昇圧回路5の発振動作期間中に、電源1−限
流チョーク2の1次巻線21−フィラメント31−限流
チョーク2の2次巻線22−高圧回路4−フィラメント
32−電源1の経路で、入力電流iRが流れる。
前記限流チョーク2の2次巻線22は1次巻線21に対
して加極性であるから、その巻線の増大によって、入力
電流iRを2次巻線22がない場合よりも増加すること
ができる。
かくして、フイラメン) 31.32が十分予熱される
と、前記高圧回路4の出力電圧vRにトリガされて、放
電ランプ3が始動される。
放電ランプ3が点灯されると、放電ランプ3に第2図C
に示すような波形の管電流11が流れる。
この管電流11が限流チョーク2の1次巻線21を流れ
ることによって、そのインピーダンスが変化して、入力
電流iRの出現期間は第2図Eに示すように予熱時より
も短くなる。
入力電流iRの休止期間はもちろんフイラメン) 31
.32の予熱を停止しており、従って、放電ランプ3の
点灯中は、入力電流iRに基づく予熱電流は減少する。
以下、放電ランプ3が電源1の各半サイクル毎に、高圧
回路4の発振出力VRによって再点弧され、電源電圧e
によって点灯維持される。
第2図は第1図の装置の等価回路のシュミレーションに
よって得られた、点灯中の各部波形を示す。
ただし、これらの波形においては、高周波成分を無視し
ている。
この図で管電圧vTは、第2図Bに示すように、間欠発
振期間による休止期間をもった矩形波となる。
そのために管電圧■1の実効値V、は、在来点灯方式と
比較してやや低目の値を示す。
また、第2図Eに示すように、高圧回路4に流入する間
欠的な入力電流iRが限流チョーク2を流れることによ
り、第2図Bに示すように、管電圧■□の波形が入力電
流iRの影響を受けて若干高められる。
入力電流iRの出現位相は、電源電圧eの変動によらず
一定であり、従って第2図Cに示す管電流i、の立上り
位相は、電源電圧eの変動に拘らず一定位相を保つ。
また、入力電流iRの大きさは、もし電源電圧eの増大
によって管電流11が増大すれば、管電流i、波形の後
端が、次の半サイクルの入力電流iRの出現期間に食い
込むために減少するものであり、すなわち負の変動係数
を有する。
これらは毎半サイクルスタート点灯方式における管電流
i□の変動率が、安定インピーダンスの減少に拘らず良
好に保たれる理由である。
前記管電圧V1、管電流11、高圧回路4への入力電流
iR%出力電圧■、並びに電源電圧eの波形がら、限流
チョーク2の瞬時無効電力(VCH’ t )および゛
蓄積エネルギSを算出すると、同図FおよびGに示す波
形となる。
同図Fにおいて、Slは発振期間(tz〜t2)に入力
電流iRにより蓄積されるエネルギであり、S2は電圧
eが管電圧■Tより高い期間(tz〜ta)に蓄積され
るエネルギであり、亀は管電圧v1が電圧eより高い期
間(t3〜t4)に放出されるエネルギであり、S1+
52=S3の関係が成立する。
ここで、限流チョーク2に2次巻線22を設ける理由の
一つは、限流チョーク2の1次巻線21の巻数の減少に
拘らず、瞬時無効電力S1の値を高く保ち、入力電流i
Rによる変動率改善効果を保持することにあることがわ
かる。
これに関し管電圧V□と電源電圧eとが異なる場合(例
えば110Wけい光灯などの場合: VT * 160
V、 e=200 v)には、単巻チョークの巻数が
限流チョークの1次巻線と2次巻線の総巻数と等しくす
ることによって、このような2次巻線22を省略するこ
とができる。
そのような場合において発振コンデンサ51を放電ラン
プ3のフイラメン)31.32の一次側に接続すれば、
昇圧回路中の発振循環大電流をフィラメント予熱電流と
して利用できるので、たとえ入力端子iRが小さい値で
あってもフィラメントを十分に予熱することができる。
次に、第2図Gは同図Fの瞬時無効電力を積分して得た
、限流チョーク2の蓄積エネルギー波形を示す。
これにより蓄積エネルギの大きさと、必要な限流インダ
クタンスを計算すれば、それぞれ従来の単チョーク型の
グロ一点灯方式に比較して土9士程度となり、この結果
安定器(限流チョーク2に高圧回路4を加えたもの)重
量をAとすることができる。
さらに従来のラピッド点灯方式に比較すれば、安定器重
量を月1にすることができる。
さらに、毎半サイクルスタート点灯方式によれば、電源
電圧eと管電流i□の位相差が従来点灯方式よりも小さ
いので、力率改善コンデンサは不要となり、あるいは極
端に小容量とすることが可能である。
なお、前記高圧回路4は、間欠的に高周波高電圧を発生
する限りにおいては、トライアック等のゲート付きサイ
リスタを用いるもの、さらにはインバータを用いた高圧
発生回路に置換することもできる。
このように、毎半サイクルスタート点灯方式は、従来の
点灯方式に比べて、極めて有利である。
そこで、このような毎半サイクルスタート点灯方式の利
点を生かして複数灯の多灯点灯回路を構成できればさら
にその小形・軽量化が期待され得る。
しかしながら、一般的に考えて、多灯点灯装置では、そ
の放電ランプ毎にスタータ回路(昇圧回路)が必要とな
り、結局コストアップを招来することになる。
そこで、この考案に先立って、本考案者は実質的に単一
の昇圧(高圧)回路で、複数灯を点灯し得る新規な点灯
方式による放電灯点灯装置を提案した。
第3図はこの考案の背景となる、提案された放電灯点灯
装置の一例を示す電気回路図である。
構成において、この実施例では、2−)の放電ランプ3
および3′の限流チョーク2および2′はともに単チョ
ークとして構成される。
そして、一方の限流チョーク2と放電ランプ3とが直列
接続されて低周波交流電源1に接続され、限流チョーク
2′と放電ランプ3′とが直列接続されて電源1に接続
される。
したがって、2つの直列放電灯回路が交流電源1に対し
て並列接続されることになる。
一方の放電ランプ3には間欠高圧発生手段としての高圧
回路4が並列接続される。
発振コンデンサ51は放電ランプ3の電源側に並列接続
されており、かつしたがってフイラメン)31,32は
高圧回路4内に直列に介挿されている。
さらに、2つの限流チョーク2および2′は一体磁路2
aによって磁気結合される。
この磁路2aの一部には、放電ランプ3′のフィラメン
ト31′および32′を予熱するためのフィラメント巻
線71および72が巻装される。
動作において、低周波交流電源1を投入すると、放電ラ
ンプ3に接続された高圧回路4が、限流チョーク2を介
した電源電圧によって起動され、第2図りに示すように
電源の各半サイクル毎に間欠的に高周波高電圧を発生し
て放電ランプ3に印加される。
同時に高圧回路4の発振動作による高周波電流でフイラ
メンl−31,32が予熱される。
したがって、放電ランプ3が点弧され、それによって、
この放電ランプ3に管電流ITIが流れる。
この放電ランプ3の管電流ITIと高圧回路5への入力
電流の和に基づく限流チョーク2の端子電圧は、限流チ
ョーク2から一体磁路2aを介して他方の限流チョーク
2′に伝達される。
それとともに、フィラメント巻線7にも電圧が誘起され
、放電ランプ3′のフィラメント31′および32′が
予熱される。
限流チョーク2′に伝達された低周波および高周波エネ
ルギは、電源電圧eに重畳されて放電ランプ3の両端に
印加される。
したがって、この放電ランプ3′の両端に印加される電
圧e′は、第4図に示すように、電源電圧eに対して昇
圧されたものとなる。
そのため、この放電ランプ3′がFLRlloHであれ
ば、電源1の電圧e (200V) テは点灯維持され
ることはないが、この昇圧された電圧e′が低周波成分
に関し約300V以上高周波戒分に関し900■以上に
まで達し、この放電ランプ3′に印加されるため、この
放電ランプ3′が高周波成分によって起動し、引続いて
低周波成分によって点灯維持される。
放電ランプ3′が起動されると、そのインピーダンスは
ほぼ数百Ωとなり、高周波的には短絡状態となる。
このとき、限流チョーク2,2′の電流は同一波形にな
るのでこの放電ランプ3′は放電ランプ3よりもさらに
進角して点灯される。
その様子が第5図に示され、この第5図のVT2が従来
の点灯方式に比べて進んだ位相で点灯されることがわか
る。
そのため、この放電ランプ3′の力率が改善され、その
光出力も大きなものが得られる。
なお、点灯中のフィラメント巻線7に生じる電圧はでき
るだけ小さい方がそのフィラメントロスの軽減のために
も、また寿命のためにも好ましい。
そのため、この実施例では、限流チョーク2および2′
を逆極性に巻き、それらのほぼ中間にこのフィラメント
巻線7を巻いている。
そのために、点灯中の管電流i□1および11□による
誘起電圧が相殺されて、このフィラメント巻線7に生じ
る点灯中の誘起電圧が極めて小さくなる。
したがって、放電ランプ3′のフィラメントロスは小さ
いものとなる。
このように、この考案の背景となる先に提案された装置
によれば、複数の放電ランプの限流チョークを一体磁路
により磁気結合させ、そのうちの少なくともl灯に対し
て間欠昇圧手段を設けることにより、その1灯が間欠昇
圧手段のエネルギにより点弧されると、その1灯の限流
チョークに流れる間欠昇圧回路の入力電流と管電流の和
をその磁気結合させた残余の放電ランプの限流チョーク
に誘起するようにしたため、その残余の放電ランプが電
源電圧とその誘起されたエネルギとによって点弧されて
維持される。
したがって、複数の放電ランプに対してただ1つの間欠
昇圧手段を設けるだけでよく、複数灯の放電灯点灯装置
がより安価に得られる。
さらに、各限流チョークを一体磁路に構成するために、
その材料ないしその巻線工程が節減されさらにコストダ
ウンが見込める。
しかしながら、このような放電灯点灯装置においても、
さらに、次のような問題点に遭遇する。
すなわち、第3図ないし第5図からもわかるように、放
電ランプ3′は普通の低周波点灯であり、電源電圧の変
動に対する管電流172の変動率はあまり良くないもの
である。
より詳しく述べると、限流チョーク2′は一体磁路で結
合されるリーケージチョークであり、結合度が、「1」
より小さいため、限流チョーク2′へ誘起される低周波
電圧としては、必らずしも、限流チョーク2に誘起され
たものと同じで゛はなく、それよりも小さい。
したがって、放電ランプ3よりも3′の方が変動率が悪
い。
また、放電ランプ3は毎半サイクルスタート点灯方式に
よって点灯されるが、この場合でも、その限流チョーク
2に2次巻線を設けた方が、管電流ITIの変動率が良
いことは第1図の回路について説明したとおりである。
それゆえに、この考案の主たる目的は、複数の放電ラン
プを実質的に単一の高圧回路で点灯し得るような放電灯
点灯方式において、その管電流の変動率が改善された放
電灯点灯装置を提供することである。
この考案は、要約すれば、交流電源に対して並列接続さ
れる複数の放電ランプのそれぞれの限流チョークを一体
磁路によって磁気結合させ、少なくとも1灯に毎半サイ
クルスタート点灯方式の間欠高圧回路を適用し、他灯に
対しては前記磁気結合を介して前記1灯点灯後の限流チ
ョーク端子電圧の少くとも低周波成分を伝達し、それに
よって再点弧エネルギが与えられるようにした放電灯点
灯方式において、間欠高圧回路の入力電流によって励磁
される巻線を、前記一体磁路に結合させたものである。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行う以下の詳細な説明から一層明らかとなろ
う。
第6図はこの考案の一実施例を示す電気回路図である。
構成において、この実施例は、以下の点を除いて、第3
図と同様である。
すなわち、限流チョーク2の一方端はこの考案の特徴で
ある巻線21を介して間欠発振用コンデンサ6に接続さ
れるとともに、高周波バイパスコンデンサ8に接続され
、さらに、ブロック巻線91の一方端に接続される。
前記高周波バイパスコンデンサ8は、前記間欠発振用コ
ンデンサ6とサイリスタ52との接続点に接続される。
また、前記ブロックインダクタ91の他方端は放電ラン
プ3のフィラメント31の一方に接続される。
このフィラメント31の他方には、前記ブロックインダ
クタ91の高周波ブロック作用を相殺するための相殺巻
線92を介して、発振コンデンサ51に接続される。
この発振コンデンサ51は放電ランプ3のフィラメント
32に接続される。
なお、この実施例は力率改善のためのコンデンサ1aを
含む。
動作において、交流電源1を投入すると、電源電圧が限
流チョーク2を介して前記高圧回路4に印加されるとと
もに、さらにブロックインダクタ91を介して放電ラン
プ3に印加される。
したがって、この限流チョーク2を介した電源電圧によ
って、まず、高圧回路4が起動され、続いて、ブロック
インダクタ91で遅延された電源電圧と前記高圧回路4
からの高周波高圧出力■、との重畳電圧によって、放電
ランプ3が始動される。
すなわち、放電ランプ3は、ブロックインダクタ91に
よる遅延作用によって、電源電圧eの各半サイクル毎に
、必らず、高圧回路4が起動された後に始動されること
になる。
そのため、電源電圧eが上昇。した場合でもまず高圧回
路4が放電ランプ3に先行して能動化されるので、この
放電ランプ3は極めて安定した毎半サイクルスタート点
灯方式によって点灯維持される。
なお、前記ブロックインダクタ91は高圧回路4からの
高周波高電圧出力■、を阻止することになるが、逆方向
に接続された相殺巻線92によって相殺されるため、放
電ランプ3のフィラメント31および32の高周波電流
による予熱に関しては何ら妨げとなることはない。
なお、このフィラメント31および32を放電ランプ3
′のフィラメント3丁および32′と同様にフィラメン
ト巻線71および72によって予熱するようにすれば、
この相殺巻線92は不要である。
放電ランプ3が始動され、管電流i□1が流れると、こ
の電流によって限流チョーク2に電圧が誘起される。
この限流チョーク2の端子電圧は、管電流ITIと高圧
回路4への入力電流の和に基づいて決まり、一体磁路2
aを介して他方の限流チョーク2′に伝達される。
それとともに、フィラメント巻線7にも電圧が誘起され
、放電ランプ3′のフィラメント31′および32′が
予熱される。
したがって、この放電ランプ3′が第4図に示すような
電圧e′によって点灯される。
このとき、高圧回路4への入力電流(第2図Eに示す)
が巻線21にも流れるため、この巻線21から一体磁路
2aを介して前記限流チョーク2′に伝達される。
したがって、この放電ランプ3′の電圧変動率が改善さ
れる。
すなわち、放電ランプ3′の管電流IT2は、電源1の
電源電圧eの上昇または低下に比例的に大きくなりある
いは小さくなる。
ところが、高圧回路4の入力電流iRは、このような管
電流i□2とは逆の電圧−電流特性を有する。
すなわち、電源電圧eが下がると、この電源電圧と間欠
発振用コンデンサ6の端子電圧との差が大きくなり、入
力電源iRの振幅が大きくなる。
したがって、電源電圧eが低下すると、管電流IT2は
小さくなろうとするが、高圧回路4の入力電流iRが大
きくなる。
この入力電流iRによる誘起電圧が巻線21から限流チ
ョーク2′に結合されるため、電源電圧eが低下しても
、放電ランプ3′の管電流IT2の初期値を高めること
となり、結果的に管電流IT2をほぼ一定に保つ。
これは、電源電圧eが上昇した場合にはまったく逆の作
用をなし、結果的に管電流11□の変動をほとんどなく
すことができる。
この第6図においては、巻線21は、主として限流チョ
ーク2′に結合するようにしたが、これは、主として限
流チョーク2に結合するようにしても良く、また、2つ
の限流チョーク2および2′に共通的に結合するように
しても良い。
すなわち、巻線21を主として限流チョーク2に結合す
るようにすれば、放電ランプ3の管電流五〇□が安定し
、限流チョーク2′に誘起される低周波電圧が安定する
応じて、放電ランプ3′の変動率も改善されることにな
る。
また、2つのチョーク2および2′に共通的に結合する
ようにすれば、上述したそれぞれの場合の効果が同等に
作用して、結果的に放電ランプ3′の変動率は改善され
る。
したがって、この考案で用いる限流チョーク2および2
′ならびに巻線21は第7図に示すように、構成され得
る。
すなわち、一体磁路2aとしてのコアに漏れ結合するよ
うにチョーク2および2′を巻き、巻線21はこの第7
図の実線で示す位置あるいは破線で示す位置もしくは一
点鎖線で示す位置に巻かれ得る。
なお、高周波バイパスコンデンサ8は、高圧回路4の高
周波電圧■、が巻線21によってブロックされるため、
それをバイパスするためのものである。
第8図はこの考案の他の実施例を示す電気回路図である
構成において、この実施例は、以下の点を除いて、第6
図のものと同様である。
すなわち、巻線21に相殺巻線21′を結合させ、バイ
パスコンデンサ8を省略する。
したがって、高圧回路4の高周波成分は、巻線21によ
ってブロックされるが、この巻線21によるブロック作
用が相殺巻線21′によって相殺されるため、バイパス
コンデンサ8は不要となる。
第9図はこの考案の他の実施例を示す電気回路図である
構成において、この実施例は、以下の点を除いて、第6
図と同様である。
すなわち、一体磁路2aに結合するフィラメント巻線7
を巻線71だけとし、この巻線71によって放電ランプ
3のフィラメント31′を予熱する。
そして、放電ランプ3′のフィラメント32′は、放電
ランプ3のフィラメント32と同様に、高圧回路4の高
周波電流によって予熱する。
そのために高周波ブロックインダクタ10を有する。
このようにすれば、高圧回路4の高周波電流はブロック
インダクタ10によって阻止されるためフィラメント3
2および32′の直列回路を流れることになる。
したがって、2つのフィラメント32および32′がと
もに発振電流によって予熱され得る。
なお、この高周波ブロックインダクタ10は、当然のこ
とながら、低周波電流に対しては何らの阻止作用もない
ものである。
したがって、放電ランプ3′の管電流11□は、この高
周波ブロックインダクタ10.を介して流れる。
第10図はこの考案の別の実施例を示す電気回路図であ
る。
構成において、この実施例は以下の点を除いて、第6図
と同様である。
すなわち、コンデンサ51が放電ランプ3のフィラメン
ト31゜32の電源側に、また間欠発振用コンデンサ6
、サイリスタ52および昇圧インダクタ53の直列回路
が非電源側に入れ替って接続されている。
また、放電ランプ3のフイラメン)31,32の非電源
側に共振昇圧用コンデンサ11を並列接続したことであ
る。
前者は、フィラメント31.32を昇圧回路5の高周波
発振電流で予熱する場合、このように接続位置を入れ換
えても支障ないということを例示したもので、他の実施
例において採用されてもよい。
後者は、昇圧回路5の発振層波数に対して、共振昇圧用
コンデンサ11と高周波ブロックインダクタ91とが直
列共振することによって、共振昇圧用コンデンサ11の
両端に発振出力vRをさらに昇圧した高電圧を得て放電
灯3に印加するものである。
以上のように、この考案によれば、複数の放電ランプを
実質的に1つの間欠昇圧手段によって点灯維持すること
ができ、しかも、それらの放電ランプの変動率が非常に
改善されたものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案の背景となる毎半サイクルスタート点
灯方式の放電灯点灯装置を示す電気回路図である。 第2図は第1図の動作を示す各部波形図である。 第3図はこの考案の背景となる点灯装置の一例を示す電
気回路図である。 第4図は電源電圧eと電圧e′を示す波形図である。 第5図は2つの放電ランプの管電圧を示す波形図である
。 第6図はこの考案の一実施例を示す電気回路図である。 第7図はこの考案に用いられ得る限流チョークを示す図
解図である。 第8図ないし第10図はそれぞれこの考案の異なる実施
例を示す電気回路図である。 図において、1は低周波交流電源、2,2′は限流チョ
ーク、3,3′は放電ランプ、4は高圧回路、5は昇圧
回路、6は間欠発振用コンデンサ、7はフィラメント巻
線、8は高周波バイパスコンデンサ、21は変動率改善
巻線を示す。

Claims (4)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. (1) 低周波交流電源と、 複数の限流チョークと、 前記複数の限流チョークの各々に直列接続されるかつ前
    記低周波交流電源に対して並列接続される複数の放電ラ
    ンプと、 前記複数の放電ランプのうち少なくとも1灯に対して設
    けられるかつ前記低周波交流電源の各半サイクル毎に間
    欠的に発振して高圧を発生する間欠発振昇圧手段とを含
    む放電灯点灯装置であって、 前記各限流チョークを一体磁路で構成し、前記少なくと
    も1灯が前記間欠発振昇圧手段によって点灯されたとき
    当該放電灯または当該間欠発振昇圧手段に流れる低周波
    成分を前記一体構成された他の放電ランプの限流チョー
    クに伝達し、それによって前記他の放電ランプに再点弧
    エネルギが与えられるようにしたものにおいて、 前記一体磁路に結合されるかつ前記間欠発振昇圧手段の
    入力端子によって励磁される巻線を設けたことを特徴と
    する放電灯点灯装置。
  2. (2)前記巻線は主として前記他の放電ランプの限流チ
    ョークに結合されるようにした実用新案登録請求の範囲
    第(1)項記載の放電灯点灯装置。
  3. (3)さらに、前記巻線に結合される相殺巻線を有し、 前記相殺巻線によって前記巻線の前記間欠発振昇圧手段
    からの高周波発振出力のブロックを相殺するようにした
    実用新案登録請求の範囲第(1)項または第(2)項記
    載の放電灯点灯装置。
  4. (4)前記巻線に並列に高周波バスコンデンサを接続し
    た実用新案登録請求の範囲第(1)項または第(2)項
    に記載の放電灯点灯装置。
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