JPS59180999A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPS59180999A
JPS59180999A JP5415883A JP5415883A JPS59180999A JP S59180999 A JPS59180999 A JP S59180999A JP 5415883 A JP5415883 A JP 5415883A JP 5415883 A JP5415883 A JP 5415883A JP S59180999 A JPS59180999 A JP S59180999A
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山崎 広義
良司 皆川
俊一 森本
敏彦 小林
次田 和彦
清水 和崇
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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】 この発明は電圧印加期間(以下印加期間と呼ぶ)と電圧
印加休止期間(以下休止期間と呼ぶ)とを半サイクル毎
に有する高周波交流電圧で螢光ランプや希ガス放電灯の
ような低圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関するも
のである。
従来、実公昭56−8160号公報には第1図の図(イ
)に示したような流通期間(以下印加期間と呼ぶ)T1
と遮断期間(以下休止期間と呼ぶ)Toとを有し。
その都度電流方向が反転する高周波の断続電流を低圧水
銀蒸気放電灯に流すと上記放電灯の効率が向上すること
が開示されている。これは休止期間Toで冷却された放
電灯内の電子が印加期間T1で急速に加速され、高温の
電子密度が直流点灯時や商用周波点灯時よりも高くなる
ためとされている。
捷た。上記公報では上記のような電流を流す装置として
は図(ロ)に示す回路が限定されている。この回路は4
辺にトランジスタ(5) (61(71(8)を配し、
対角線に放電灯(9)を接続したブリッジ回路と、この
ブリッジ回路の入力側に直列に設けた他のトランジスタ
(11と、トランジスタ(5) (6) (7) (8
) Q臼を開閉制御して図(イ)のような電流を得る制
御装置住υとから構成されている。なお、 (1)(2
)は直流電源接続用入力端子である。
1だ本発明者らは、特開昭57−196497号公報や
特願昭56−110369号公報に開示したように。
休止期間T。を有する高周波電圧で螢光ランプのような
低圧水銀蒸気放電灯を点灯することを種々研究した結果
、実公昭51−8160号公報に示された値より更にラ
ンプ効率を向上させることができることが明らかになっ
た。
特開昭57−196497号公報や特願昭56−110
369号公報の実施例に示した点灯回路は図(イ)のよ
うな出力電圧を発生する他励式のプッシュプル形トラン
ジスタインバータと容量性の限流インピーダンスとを組
合せだもので、その回路も図(ロ)に示しだ回路もとも
に始動時にランプに印加される電圧は図(イ)に示した
ような休止期間T。を有する矩形波状の電圧で、休止期
間T。が存在するために始動電圧が上昇するという現象
が認められた。
従って、これら従来装置では始動時の電圧を充分高く設
定せねばならず、装置の絶縁耐圧に充分な考慮を払う必
要が生じ、1だ装置の損失や容量も太きくしなければな
らないという欠点があった。
この発明は上記欠点を改善する目的でなされたもので、
低圧放電灯の始動時にはその点灯時よりも電圧印加期間
を長くする始動制御手段を設けることによシ、始動電圧
の低い放電灯点灯装置を提案するものである。
第2図はこの発明の第1の実施例を示す回路図で2図に
おいてα邊は商用交流電源、 (131は電源α渇を全
波整流する整流装置、 (14)は平滑コンデンサ、α
つは低圧放電灯である螢光ランプα6)を付勢する高周
波インバータで、この実施例では自励式定電流形のプッ
シュプル形トランジスタインバータが用いられている。
このインバータ(151は次のように構成されている。
17)はインバータ住[有]の入力端に設けられた高周
波チョークコイル、 USは出カドランス、  (18
a)、(18b)はその−次巻線で2巻線(18a) 
、 (18b)の接続点に高周波チョークコイルαηが
接続されている。(18c)は−帰還巻線、(18日)
は二次巻線、  (1sf)、(1sf)はランプ(I
[9の予熱形電極(16f)(16f)を予熱する予熱
巻線、  (18d)は後述する制御装置(l匂の電源
巻線である。(イ)は−次巻線(18a) (18b)
に並列に接続された共振用コンデンサ、  (21a)
及び(21b)は−次巻線(18a)及び(1sb)と
コンデンサaくの負端子との間に接続された一対の能動
素子であるトランジスタ、  (22a)(22b)は
一対のベース抵抗、(2)はランプσ6)の電流の限流
インピーダンスであるチョークコイルでちる。
(A)はインバータ(l!9の出力端にランプ(leと
並列に設けたスイッチ装置で、交流端がランプ(16)
と並列に接続された全波整流回路(財)と、この整流回
路(財)の直流端に配置されたトランジスタ(2)とに
より構成されている。
なお(B)は高周波電源装置で、インバータ任Q、スイ
ッチ装置(A)、及び始動制御手段を含む制御装置α1
により構成されている。
第3図は制御装置Iの一実施例を示す回路図で。
図において(18d)はトランス(1咎に設けた電源巻
゛線。
(ハ)は巻線(18(1)に誘起した低電圧の高周波を
全波整流するダイオードブリッジ、@は逆流防止ダイオ
ード(ハ)を介してダイオードブリッジC匂の出力端に
接続された平滑化コンデンサ、@は抵抗00を介してコ
ンデンサ(5)と並列に接続されたトランジスタでトラ
ンジスタ(ハ)のベース、エミッタ間に配置されている
。なおOυは抵抗0邊を介してトランジスタ翰のベース
に接続された定電圧ダイオードである。抵抗02はダイ
オードブリッジ(イ)の出力端とダイオード(ハ)との
間に接続されている。
捷た(C)は始動制御手段で、トランジスターと並列に
接続されたトランジスタ(至)と、そのベースに設けら
れたコンデンサ(財)と抵抗(ト)とよりなる限時回路
とにより構成されている。
このように構成された点灯装置において、電源(1カが
印加されると整流装置0漕とコンデンサIとにより形成
された平滑化直流がインバータ(1(へ)に入力され、
−次巻線(18a)(18b) 、共振用コンデンサ(
4)、帰還巻線(18c)等の働きによりトランジスタ
(2ia)(21b)は交互に開閉し、インバータ(へ
)は自励″発振を開始する。この場合、高周波チョーク
コイルαηの作用により、トランジスタ(21a)(2
1b)のコレクタ電流ははソ矩形波状になり、−次巻線
(18a) (18b)の電圧ははy正弦波状になる。
従って電源巻線(18d)には第4図の図(イ)に示し
たよりなはソ正弦波状の例えば20 kHzの高周波電
圧が発生する。この電圧はダイオードブリッジ(イ)で
全波整流され2図(ロ)に示したような電圧が定電圧ダ
イオードC1,)に印加されるとともにコンデンサ(5
)は充電され、抵抗(7)とトランジスタ(ハ)との直
列回路には平滑化直流が印加される。
い1定電圧ダイオード0υは図(ロ)のハツチング部分
で遮断し、空白部分で導通するものとすると。
トランジスタ(2)は第4図の図(ハ)のように期間T
1では導通し2期間T。では遮断する。
しかし、コンデンサ(財)の充電電流がほとえど零にな
る壕ではトランジスタ(ハ)が導通しているため図(ハ
)の信号はトランジスタ曽に流れ、トランジスタ(ハ)
のベースには流入しない。
従ってコンデンサ(ロ)と抵抗(至)とで定まる所定の
期間中トランジスタ(ハ)は遮断状態を推持し、ランプ
(l[9には二次巻線(1as)に誘起した図(イ)の
ようなはY正弦波状の電圧が印加される。
一方、電極(16f)は予熱巻線(18f)のはソ正弦
波状の電圧で予熱され、その温度が適宜な値に達すると
ランプαI19は比較的低い電圧で始動する。
始動後コンデンサ(ロ)の充電電流が零近くになるトラ
ンジスタ(ハ)が遮断してトランジスタ(至)のベース
には図(ハ)に示したような信号が流入し2図に)に示
したインバータ(I!9の正弦波状の出力電圧の立下り
部T。1及び立上シ部T。2でトランジスタ(ハ)は導
通して休止期間T。を形成し、出力電圧の最大瞬時値近
傍ではトランジスタQつは遮断して印加期間T1が形成
される。この印加期間T1は始動時にランプαeに印加
される正弦波状電圧に比し当然短い。この場合は前記従
来装置と異なシ、印加期間T1でランプαeに電流を供
給するとともに、休止期間Toでも短絡電流が流れるの
で、限流インピーダンス(ハ)は抵抗やコンデンサの場
合は勿論、チョークコイル(ハ)でもランプαeの電圧
、電流とも立上り一1立下シの急峻な奇麗な波形のもの
が得られ。
ランプ(16)の効率が非常に向上する。
上記のように始動電圧の低い高周波電源装置(B)はそ
の損失や容量が小さくてすむし、絶縁耐圧も比較的簡単
なものでよいことは当然であるが、上記実施例のような
ものは次のような種々の利点がある。
先ず、第1図の図(ロ)に示したようなものは第4図の
図に)の右半分に示したように高い出カ電圧Vカのとこ
ろで休止期間T。を形成しているのに比し。
本実施例のようにインバータa9の出力電圧■sがはy
正弦波状で、その瞬値の小さな立上り部で休止期間T。
を形成したものは更に容量の小さいものでランプ(IQ
に図(ロ)のものと同量の電力供給ができるという利点
がある。
また従来装置が出力電圧、出力電流、及びトランジスタ
(5) (6) (7) (8)等の電圧、電流の総て
が矩形波状であるのに比し、この実施例のものではトラ
ンジスタ(21a)(21b)のコレクタ電流以外の上
記諸量が総て正弦波状であるのでラジオノイズが低いと
いう利点がある。
更に従来装置ではトランジスタ(5) (6) (71
(8)等が高い電圧■アで急峻なスイッチングをおこな
うのに比し、この実施例のようにインバータ(イ)の能
動素子であるトランジスタ(21a) (21b)のよ
うに、その電圧と電流との少なくとも何れか一方が正弦
波状のものでは原理的にはスイッチング損失が零である
ので装置の効率が向上するという利点がある。
また更に始動電圧が低下するとトランジスタ(251と
してトランジスタ00よりも耐圧の低いものが使用でき
、その損失も少なくなるため装置の効率が更に向上する
という利点もある。
以上は実施例の効果であるが、ランプ(I[9の始動時
にはその点灯時よシも印加期間T1 を長くすると始動
電圧が低下し、ランプ0Qに同一量の電力を供給するの
に高周波電源装置(B)の損失や容量が小さくてすみ、
またその絶縁耐圧も比較的簡単でよいという効果は第1
図の一図(ロ)のものや、特開昭57−196497号
公報の実施例に示したもの等にこの発明を適用しても得
られる効果である。
第5図はこの発明の第2の実施例を示す制御装置α9の
回路図で、第3図と同一符号は同一または相当部分を示
し、制御装置(11を除く他の部分は第2図のものと全
く同様のものとする。
図ニおいて、(至)はコンパレータエCで、ダイオ−ド
ブ、リッジC!6)で全波整流された全波脈動電圧■工
と、抵抗C3n fi (31で形成された7点の基準
電圧■、とを比較し、V工〈vNの期間では抵抗(40
を介して矩形波状のベース電流をトランジスタ(ハ)に
供給し。
■工〉靭の期間ではベース電流の供給を停止する。
上記のような構成のものにおいて、u2が投入されると
第1の実施例同様トランス(18+の各巻線にははy正
弦波状の電圧が発生するとともにトランジスタ(ハ)は
導通し、第6図の図(イ)に示したように基準電圧■N
は比較的低い値■NSに設定される。
第1の実施例同様所定時間後トランジスタ(至)が遮断
状態になると抵抗61に電流が流れ2図(ロ)に示すよ
うに基準電圧■、は■NSより高い値VNsに設定され
る。すなわちランプ(IQの点灯時にはランプHを安定
に点灯するとともにランプ効率を最大にするような印加
期間T1Bで点灯し、始動時には期間T1Bよりも長い
印加期間T18でランプOeを始動させる。このような
ものでも従来装置に比して低い電圧でランプαeを始動
させることができ、前記同様の効果が得られる。
第7図は第3の実施例を示す制御装置α→の回路図で2
図において、前回と同一符号は同一またけ相当部分を示
し、制御装置01を除く他の部分は第2図に示しだもの
と全く同様のものとする。
図において、(C)は始動制御手段で次のように構成さ
れている。(4υは抵抗f4Zを介してコンデンサ(5
)と並列に接続されたトランジスタ、(43は第1の遅
延リレーの接点でその可動接点(43a)はトランジス
タ(ハ)のコレクタに2寸た常閉固定接点(A3b)は
トランジスタ(400ベースに接続されている。(44
)は第1の遅延リレーよりも限時動作時間の短い第2の
遅延リレーで、その可動接点(44a)はトランジスタ
(ハ)のベースに、また常閉固定接点(44b)はトラ
ンジスタ(4υのコレクタに接続されている。
なおリレー接点0騰0aの常開固定接点(45c)(4
4c)は互いに接続されている。
このような構成のものにおいて、電源(l邊を投入する
と、第3図のものと同様にトランジスタ翰は第4図の図
(ハ)のような信号を発生して、接点(45a)(43
1))を介してトランジスタ(411に同形のベース電
流を供給する。従って、トランジスタ(4υは図(ハ)
の信号を反転した信号を発生し、接点(44b) (4
4a)を介してトランジスタ(イ)に反転信号と同形の
ベース電流を供給する。その結果トランジスタ(251
は第8図の図(イ)に示したようにそのハツチング部分
では遮断し、空白部分では導通して第4図の図に)に示
しだものとは印加、休止が反転した電圧がランプαeに
印加される。この間電極(16f)は予熱巻線(18f
)により予熱されているが、電圧の印加期間が短くその
瞬時値も低いだめランプ(イ)は始動しない。このよう
にして所定時間1′1.の間予熱をおこなった後、第2
のリレーが動作して接点(44a)が接点(44C)に
切換るとトランジスタ(ハ)のベースには信号が流入し
なくなるので、第8図の図(ロ)に示しだようにトラン
ジスタ(ハ)は全周期で遮断を続け。
ランプaeにはインバータ(1つの正弦波状の出力電圧
が連続的に印加され、ランプ(10は比較的低い電圧で
始動する。所定時間t2後に第1のリレーが動作して接
点(43a)が接点(44c)に切換ると、トランジス
タ(2)の発生した第4図の図(ハ)のような信号が、
接点(43a)(43c)(44c)(44a)を介し
てトランジスタ(ハ)のベースに流入してトランジスタ
C51は第8図の図(ハ)に示しだように1期間T、で
は遮断し。
期間T。では導通する。従ってランプ[16+は第4図
の図に)に示したような電圧で点灯される。
この実施例のようなものでは前記諸効果がイGられるこ
とは勿論、電極(16f)の予熱が不充分な状態で始動
するコールドスタートによるランプ埒命の低下を防止で
きるという利点がある。
第9図は第4の実施例を示す回路図で、前図と同一符号
は同一または相当部分を示すが、インバータ(19には
予熱巻線(18f)(18f)は設けられていない。
図において、(4つは平滑化直流電源、(A)はランプ
αeと並列に設けたスイッチ装置であるが、この実施1
例では電極(16f’)(16f)を介してインバータ
ttSの出力端に接続されている。(46)はインバー
タ(l[有]側から電極(16f)に入る電路(fl)
と、電極(161からスイッチ装置(A)側に出る電路
(f2)とに跨って設けたカレントトランスで、電源巻
線(18d)を電源とする制御装置Hに接続されている
第10図は始動制御手段(0)を含む制御装置0傷の回
路図で、前図と同一符号は同一または相当部分を示す。
図において、07)は抵抗(4随を介して平滑化コンデ
ンサ(ロ)と並列に接続されたトランジスタ、 f49
)はトランジスタe(ト)と並列に配置されたトランジ
スタで。
−tのベースはトランジスタ4’l)のコレクタに接続
されている。6ωはカレントトランス(461の出力を
全波整流するダイオードブリッジ、6υは平滑用コンデ
ンサ、T5っはトランジスタ(47)のベース抵抗、(
至)はトランジスタ(至)のコレクタとトランジスタ(
ハ)のベース間に設けたダイオード、(財)及び69は
ダイオード(ハ)の負極とトランジスタ(ハ)のベース
との間に直列に接続したコンデンサ及び抵抗で、始動制
御装置(C)は上記のように構成されている。
このような構成のものにおいて、電源0句が投入される
と、抵抗69を介してコンデンサ@の充電電流が流れト
ランジスタ(ハ)は導通する。従って電極(16f)(
16f)にははy連続的な正弦波状の予熱電流が流れる
が、電路(fl)と電路(f2)とには方向が逆の同一
電流が流れ、カレントトランス(40には信号は発生し
ない。その結果トランジスタ(47)は遮断、トランジ
スタ(4g)は導通となり、トランジスタ翰に発生した
信号はトランジスタ(4ωに流れる。この場合ダイオー
ド(ト)はトランジスタいや(49)にコンデンサ(財
)の充電電流が流れるのを防止している。
なお予熱期間にはランプaeには電極(16f)(16
f)の電圧降下しか印加されないのでランプaeは始動
しない。所定時間後に上記充電電流がはソ零になるとト
ランジスタ(251は遮断し、インバータ(Iつの出力
電圧が連続的にランプueに印加してコールドスタート
することなく、低い電圧でランプαeを始動させる。こ
の期間ではダイオード(至)はレベルシフト用ダイオー
ドとして作用し、トランジスタ翰で発生した信号がトラ
ンジスタ(ハ)のベースに流入する懸念は全くなくなる
上記のようにしてランプOeが始動すると直ちにカレン
トトランス(4eに信号が発生してトランジスタ(4′
0にベース電流が流れ、トランジスタ@ηが導通するの
でトランジスタ(49は遮断し、トランジスタ翰に発生
した第4図の図(ハ)のような信号がトランジスタ(ハ
)に入力されて第4図の図に)のように2期間T1では
ランプαeに電流が流れ2期間工。11To2では電極
(16f)を介してスイッチ装置(A)に電流が流れる
。すなわち、この実施例では予熱巻線(18f)を設け
ることなく第3の実施例と同様の効果が得られる。なお
この制御装置αIは第2図のような構成でも使用できる
第1〜第3の実施例では簡単なために始動時の印加期間
から点灯時の印加期間T1に移行させるのに総て限時的
におこなったが、ランプαeを確実始動させるには始動
後も少しの間始動時の印加期間を維持する必要があり、
その間ランプαeその他に過電流が流れるという欠点が
あったが、第4の実施例のようにランプ(161の始動
に伴って変化する物理量に速応して上記移行をおこなわ
せれば上記欠点は解消できる。
上記各実施例ではスイッチ装置(A)をランプαQと並
列に設けだが、直列に設けても限流インピーダンス(ハ
)としてコンデンサを使用すると急峻な立上りの印加期
間T1が得られる。なおこの場合のトランジスタ(ハ)
の制御信号は上記各実施例の反転信号を用いる必要があ
るが、始動制御手段(C)は上記各実施例と同様なもの
が使用できる。
寸だ上記各実施例ではインバータ051の入力は平滑化
した直流であったが、電源QBを全波整流しただけの脈
動電圧やその脈動電圧の零電圧近傍で電圧を補給する補
助電源を有するものにこの発明を適用すると特に有効で
ある。何故ならば、上記のような電圧を用いると装置の
力率が高力率になるという利点がある半面、始動時にラ
ンプαeに印加する電圧を非常に基クシなければならな
いという欠点があるためで、この発明を適用すると電圧
を余り高く設定しなくともランプ(16iを始動させる
こと・ができるからである。
前記の記述ではインバータ051の周波数には特に触れ
なかったが、特願昭56−110369号公報に詳細に
開示した如く、休止期間T。を設けることによって得ら
れるランプ効率の向上は1 kHzあたりから認められ
、80kHzにおいてもなお相当の効率向上が得られた
。しかし不快な可聴騒音を防止する観点からは約17 
kHz以上が好寸しく、またトランジスタ(ハ)にバイ
ポーラ型トランジスタを使用する場合にはそのスイッチ
ング損失を少なくするために100kHz以下が好まし
い。
上記実施例ではすべてランプ(I6)は1灯であったが
9例えば直列に接続された2灯以上のランプαeでも同
様の効果が得られる。
壕だ上記各実施例においては、低圧放電灯はすべて螢光
ランプ(16)であったが、休止期間T。を設けること
によるランプ効率の向上はネオンランプ(lf9やクリ
プトンラン゛ブ傾のような希ガス放電灯でも認められた
ので、この発明はそれらの低圧放電灯(16)にも適用
できる。
この発明は以上説明したとおり、急峻な立上りの電圧印
加期間と、電圧印加休止期間とを半サイクル毎に有する
高周波交流電圧で低圧放電灯を点灯する高周波電源装置
と、上記低圧放電灯の始動時には、その点灯時よりも電
圧印加期間を長くする始動制御手段とを設けることによ
り、始動電圧を低下させることができ、装置の損失や容
量を小さくできるとともにその絶縁耐圧も簡略にできる
という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の説明図及び回路図、第2図はこの発
明の第1の実施例を示す回路図、第3図はその要部回路
図、第4図はその説明図、第5図は第2の実施例の回路
図、第6図はその説明図。 第7図は第3の実施例の回路図、第8図はその説明図、
第9図は第4の実施例の回路図、第10図はその要部回
路図である。 図において(1句は高周波インバータ、αQは低圧放電
灯、  (i6f)は電極、α傷は制御装置、 (21
a)(21b)は能動素子、(A)はスイッチ装置、(
B)は高周板電源装置:(C)は始動制御装置である。 なお、各図中同一符号は同−首たけ相補部分を示す。 代理人 葛野信− 第4図 第5図 第6図 UB

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)急峻な立上りの電圧印加期間と、電圧印加休止期
    間とを半サイクル毎に有する高周波交流電圧で低圧放電
    灯を点灯する高周波電源装置、及び上記低圧放電灯の始
    動時には、その点灯時よりも電圧印加期間を長くする始
    動制御手段を備えた放電灯点灯装置。
  2. (2)低圧放電灯がその始動時に電極の予熱を要するも
    のにおいて、始動の初期には上記低圧放電灯に短い電圧
    印加期間の電圧を印加するとともに上記電極を予熱し、
    しかる後に電圧印加期間を増加して上記低圧放電灯を始
    動せしめるように始動制御手段を構成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項記載の放電灯点灯装置。
  3. (3)高周波電源装置が、出力電圧がはソ正弦波状にな
    る特性を有する高周波インバータと、この高周波インバ
    ータの出力端に設けたスイッチ装置とを備え、低圧放電
    灯の点灯時には、上記出力電圧の立上り部で電圧印加休
    止期間を形成するとともに上記出力電圧の最大瞬時値近
    傍で電圧印加期間を形成するように、上記スイッチ装置
    を制御することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    まだは第(2)項記載の放電灯点灯装置。
  4. (4)スイッチ装置を低圧放電灯と並列に設けたことを
    特徴とする特許請求の範囲第(3)項記載の放電灯点灯
    ・装置。
  5. (5)低圧放電灯の電極を介してスイッチ装置を高周波
    インバータの出力端に接続したことを特徴とする特許請
    求の範囲第(4)項記載の放電灯点灯装置。
  6. (6)高周波インバータの能動素子の電圧と電流との少
    くとも倒れか一方がはソ正弦波状であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(3)項記載の放電灯点灯装置。
  7. (7)始動時の電圧印加期間を点灯時の電圧印加期間に
    移行させるのに、低圧放電灯の始動に伴う物理量の変化
    に速応するように始動制御手段を構成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第(11項乃至第(6)項の何れか
    に記載の放電灯点灯装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160149855A (ko) 2015-06-19 2016-12-28 현대중공업 주식회사 선박용 추진 장치
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