JPS6014480B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPS6014480B2
JPS6014480B2 JP56062260A JP6226081A JPS6014480B2 JP S6014480 B2 JPS6014480 B2 JP S6014480B2 JP 56062260 A JP56062260 A JP 56062260A JP 6226081 A JP6226081 A JP 6226081A JP S6014480 B2 JPS6014480 B2 JP S6014480B2
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transistor
discharge lamp
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temperature
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幸男 杉山
茂久 吉田
啓泰 竹内
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放電灯点灯装置に関するものである。
第1図は従来の完全平滑型のィンバータ式放電灯点灯装
置の回路図を示している。
このィンバー夕式放電灯点灯装置は、商用交流電源Eを
全波整流後、平滑コンデンサC2で平滑を行い、トラン
ジスタインバータ回路Aにより約30〜40KH2の周
波数で発振させて高周波電力に変換し、直列に接続され
た2本のランプla,,la2を始動点灯させるもので
ある。まず商用交流電源Eを投入すると、ダイオードブ
リッジDB,により全波整流されて平滑コンデンサC2
により平滑された電源がチョークコイルCHを通してト
ランジスタQ2,Q2′のコレクタ・ェミッ夕間に印加
される。
これと同時に上記電源でもつてチョークコイルCH、抵
抗R2、トランジスタQ,のベース・ェミッタ間、抵抗
R3,R3′を通じて各々のトランジスタQ2,Q2′
にベース電流が供給される。回路のわずかのアンバラン
スによりトランジスタのQ2,Q2′のいずれか一方に
コレクタ電流が流れ始める。今、仮に発振トランスOT
のコレクタ巻線N,側のトランジスタQ2にコレクタ電
流が流れ始めたとすると、トランジスタQ2のベース電
流が増加する方向にベース巻線N3に電圧が謙起されコ
レクタ電流が増加し、飽和に至る。ところが、コレク夕
電流が飽和してくるとべ−ス巻線N3に誘起される電圧
がなくなり、コレクタ電流が減少し始め、上記トランジ
スタQ2は不導通に向かい、やがて不導通になる。一方
、コレクタ巻線N2側のトランジスタQ2′のベース電
流は、コレクタ巻線N.側のトランジスタQ2が飽和し
た時点からベース巻線N3に誘起される電圧が日頃バイ
アスになるために増加し始め、コレクタ電流も増加する
。さらに、べ−ス巻線N3には日頃バイアスの方向に電
圧が誘起され一気に飽和に達する。飽和するとコレクタ
電流の増加はなくなり、したがってベース巻線N3に誘
起される電圧がなくなり、コレクタ電流が減少し始め不
導通へと向かう。これらによりまた最初の状態に戻り、
以後この繰り返しでもつて発振を継続する。一方、発振
トランスOTの一次側に別の巻線(ベース駆動用電源)
N4を設けており、上記発振継続時巻線N4の両端には
電圧が誘起され、それをダイオードブリッジDB2によ
り全波整流し、コンデンサC3で平滑してトランジスタ
Q2,Q2′の各々のベースにベース電流を供給してい
る。
発振トランジスタQ2,Q2′のベース電流はほとんど
この電源より供給され、ベース抵抗R2,R33R3′
、トランジスタQ,のベース・ェミッタ間の回路はトラ
ンジスタQ2,Q2′が発振を開始継続させるためだけ
のものである。このような発振動作により、発振トラン
スOTの二次巻線N5には発振トランスOTの−次、二
次の巻数比に比例した高い高周波電圧が発生する。
また同時に、子熱巻線N6,N7,N8にも電圧が誘起
され各々のランプla,,la2のフィラメントが子熱
される。この時、ランプla2に始動補償用コンデンサ
C6を通して上記二次電圧が印加され、ランプla2が
放電(微放電)を開始する。ランプla2が放電を開始
すると、始動補償用コンデンサC6の両端電圧でもつて
こんどはランプla,が放電する。これにより、ランプ
la,,la2ともに一気に完全点灯に至る。以上のよ
うな動作を行ってランプ1a,,la2は点灯するが、
この回路では全波整流された電圧が電源側の平滑コンデ
ンサC2により直流に平滑されるので、高周波点灯した
ランプla,,la2のランプ電流波形の包絡線も第2
図に示すようにほぼフラットになるものである。
なお、C,は雑音防止用コンデンサ、R,は回路に異常
が生じたときの焼損防止を行う抵抗、C4は共振用コン
デンサ、C5はコンデンサである。
このような完全平滑型のィンバータ式の放電灯点灯装置
は、平滑コンデンサC2の容量が大きいためコンデンサ
C2に流れ込む電流も大きく、入力力率が低力率になる
という欠点があった。第3図は上記問題を解消すること
ができる従来の谷点埋め平滑型のィンバータ式放電灯点
灯装置の回路図を示している。このィンバータ放電灯点
灯装置は、平滑コンデンサC2に代えて2個のコンデン
サC7,C8と3個のダイオードD,.D2,D3とを
組合わせて構成した直列充電並列放電回路を用いている
。直列充電平列放電回路は、ダイオードブリッジDBの
出力電圧で充電されるときは2個のコンデンサC7,C
8がダイオードD,を通して直列に充電され、そのコン
デンサ電圧はダイオードブリッジDBの出力電圧のピー
ク値のほぼ享に充電され、ダイオードブリッジDB,の
出力電圧がピーク値より低下して谷点に近づき、ピーク
値の風ま蔓に達するとそれらのコンデンサC7・C8の
電荷がダイオードD2,D3を通して放電され、トラン
ジスタィンバ−夕回路Aに給電されることとなる。すな
わち、ダイオードブリッジDBの出力電圧の谷点を埋め
たような波形の電圧がトランジスタィンバータ回路Aに
供給されることとなる。したがって、このィンバータ式
放電灯点灯装置は、第4図に示すようなランプ電流波形
を呈して高力率型の点灯回路となる。第5図は第1図の
回路において平滑コンデンサC2を除去した非平滑型(
脈流点灯型)のインバータ方式放電灯点灯菱鷹のランプ
電流波形を示しているが、この回路ではランプ電流波形
で零区間が存在するためランプ負荷に同一出力を出させ
ようとすると、第1図の平滑型のものおよび第3図の谷
点埋め平滑型のものに比較して入力電力は大きくなる。
すなわち、入光力出電力力=総合効率が低いものであっ
た。このように総合効率および入力力率の点から考える
と、谷点埋めをした第3図の回路方式が良いということ
になるが、その点灯回路で点灯試験をすると次のような
欠点が発見された。
すなわち、第3図のような回賂構成でFLR40および
FLRIIO用の回路を組み低温下で点灯テストを行っ
たところ、クリプトンガスとアルゴンガス等を封入した
いわゆる省電力形のランプでは、点灯後数分間移動縞ち
らつきが強く発生して継続することが判明した。第6図
は周囲温度を変えてその移動縞の継続時間を測定したデ
ータの一例を示している。
この第S図のデータは以下に示す条件にて実験を行って
得たものである。■ 回路条件 1(第6図の曲線B,に対応):第1図の回路において
平滑コンデンサC2で完全に平滑を行ったもの(ランプ
電流波形は第2図のようになる)。
なお、第3図に示すように鰭流を部分平浴してィンバー
タ入力電圧波形を第14図Aに示すようにしたく谷埋め
部分の鰭圧V8を全波整流電圧ピ−ク〉^の約蔓にした
)回略であっても同様の曲線を描く(ランプ電流波形は
第4図のようになる)。D(第6図の曲線鷲に対応):
第3図に示すよぅな享の谷埋めよりもざ水落とし紙葦の
谷職を行ったもの、例えば第15図に示すように、ダイ
オードブリッジDB,の直流出力端間に3個のコンデン
サC9〜C,.およびダー・イオードD6〜D,3より
なる回路を接続したもので、ィンバ−タ入力亀圧波形を
第14図Bに示すようにした(谷埋め部分の鰭圧V8を
全波整流電圧ピークV^の約言にした)回路。
山(第6図の曲線B3に対応)二第1図の回路において
平滑コンデンサC2を外した回路でインバ−タ入力電圧
波形が第14図Cのようになるもの(ランプ蚤流波形は
第5図のようになる)。
■ 高周波点灯装魔品種FLR 402灯用 100
V,200VFLR 1102灯用 200V■ ラン
プ種類 FLR 40 省電力形ランプ FLR IIO 省電力形ランプ ■ 実験手順 周囲温度・・・・・・500,1oo0,160各周囲
温度下で回路条件1,0,mでそれぞれランプを点灯さ
せ、移動綿継続時間を測定すると、次表のようになり、
次表を図に表わしたのが第6図である。
移動縞が起こる原因としてはつぎのようなことが考えら
れる。
一般に蛍光放電管内に封入する希ガスはその原子量が大
きくなるほどランプ効率が向上しかつ始動電圧が低くな
るという利点があり、最近ではクリプトンKrを主体と
したネオンNe、アルゴンArなどの混合ガスを封入し
たり、キセノンXeを混合したりすることが行なわれて
いる。
しかしその反面、周囲温度が低く水銀蒸気圧が小さい場
合に発生する希ガス特有の移動縞放鰭によるちらつき現
象が、原子量が大きいほど比較的高温においても発生す
るという問題がある。例えばアルゴンガスでは0〜5℃
の低温で長時間発生するちらつき現象がクリプトンガス
では常温付近でも長時間発生する。その理由は次のよう
な考えられる。すなわち管内の水銀蒸気圧は温度ととも
に指数関数的に変化し、一方希ガスの函鱗電圧は原子量
が大きくなるほど低くなる。周囲温度が低くなると管内
の温度も当然低くなり水銀蒸気圧が低下して管内のイオ
ンは水銀イオンから希ガスィオンに移行し、希ガス放電
に起因する移動線によるちらつき現象が現われるのであ
るが、アルゴン(電離電圧15.7V)よりも原子量の
大きいクリプトン(電離電圧13.9V)の場合には、
水銀(電離電圧10.4V)との電離電圧の差が小さい
ので、管内に水銀蒸気が多少残っている比較的高い周囲
温度でも希ガスィオンへの移行が行なわれるのである。
したがってクリプトンガスでは管内温度がちらつきの停
止する温度まで上昇する所要時間が長くなるので、ちら
つき現象が長時間持続するわけである。なお封入ガスが
種々の希ガスの混合ガスである場合にはちらつきの発生
は最も重い希ガスの影響を受け、この車希ガスの混入量
が多いほど高い周囲温度で発生することが確められてい
る。また、高周波点灯で平糟せずに脈流点灯とすると移
動綿が解消される理由としては、一部では、「放電灯個
々の正負の再点弧蟹圧がアンバランスであって、ランプ
電流を直流的にバイアスを行ったものと同様になり、移
動縞模様を高速で移動させることができ、使用者には視
認できないものと推察される」との考えがあるが、発明
者らは以下の理由で移動縞が解消されるのではないかと
推察した。電源を整流し平猪して高周波点灯させると、
ランプ電流は第2図で示される波形となり、ランプ電流
の休止区間がなく、ランプ電圧もまた比較的平坦な一定
電圧波形となる。
したがって、ランプ周囲温度が低温のとき、アルゴン、
クリプトンの希ガスが電離した後、消滅せずに水銀蒸気
氏が上昇し、電離を起こすまで継続して移動綿が消滅し
ない。ところが、脈流点灯の場合、ランプ電流は第5図
のようになり、ランプ電流に休止区間が生じ、ランプ電
圧V,aも第16図(1,3はランプ電流)のようにな
り、再点弧電圧が高くなって平坦な波形ではなくなる。
このような状態のとき、ランプ周囲温度が低温となり、
アルゴン、クリプトンの希ガスが鰭離してもランプ電圧
が毎サイクル再点弧するため、低電圧部分LVが生じ、
電離電圧を維持できなくなってイオンが一旦消滅する。
したがって、移動縞がすぐに消滅することになる。この
ように低温下の移動綿の点より考えると効率は悪いが脈
流点灯に近づける方が好ましいということが判明した。
したがって、この発明の目的は、常温点灯時の総合効率
が高く、しかも低温点灯時の移動縞の継続時間を短くす
ることができる放電灯点灯装鷹を提供することである。
第7図はこの発明の第1の実施例を示し、第3図の回路
すなわちほぼ享の谷点埋めを行う回路の低温下での移動
縞の継続時間を短くするものである。すなわち、コンデ
ンサC7,C8と直列にトランジスタTr,(商用周波
リッブル変化手段)を介挿し、そのベース回路を抵抗R
4、負持性サーミスタP,および正特性サーミスタP2
より構成している。正特性サーミスタP2は、周囲温度
が上がると抵抗値が増加し、負特性サーミスタP,はそ
の逆に抵抗値が減少するものである。したがって、低温
下ではトランジスタT【,のベース電流が減少しトラン
ジスタTr,の電流、すなわちコンデンサC7,C8の
充電電流が減少し、その結果コンデンサC7,C8の充
電電圧は減少し、ダイオードブリッジDBの出力電圧が
そのピーク値の季より更に小さくならなければコンデン
サC2の電荷は放電されず低温下では脈流点灯に近づい
て移動縞の継続時間が短くなる。なお、D4コソデンサ
C8の放電用のダイオードである。
一般的に、出力を下げると、管墜温度の上昇が遅くなる
が、この発明では、低温時に脈流点灯に回路を変更する
ものであるため、同じ温度(例えば5℃)で点灯させる
と、その直後の移動綿の程度は平滑と脈流とではかなり
異なる(派流の方ははるかにその程度が少ない)。その
ため、点灯後管壁温度の上昇により脈流点灯の場合はす
ぐ移動綿が消滅するが、平滑点灯の場合はその継続時間
が長くなる。もっとも回路を同じにして(平滑でも脈流
でもよい)、2次側にインピーダンスを挿入して出力を
下げたような時には管理温度の上昇が遅くなり、移動縦
の継続時間が長くなる。第8図はこの発明の第2の実施
例を示し、第1図の平滑型の回路における平滑コンデン
サC2の充電量を低温下で減少させることにより移動縞
の継続時間を短くするもので、第7図のものと同様にト
ランジスタTr,、抵抗R4、負特性サ−ミスタP,、
正特性サーミスタP2およびダイオードD4を付設して
いる。
このように第7図または第8図のものは、平滑または谷
点埋めを行うコンデンサC2またはC7,C8の充電亀
流を低温下で制限し、脈流点灯に近づけ移動綿の継続時
間を短くするものである。
第9図はこの発明の第3の実施例を示し、第3図の回路
におけるコンデンサC7,C8の低温下における放電電
流を減少させることにより移動縞の継続時間を短くする
ものである。すなわち、トランジスタTr2(商用周波
リップル変化手段)をコンデンサC7,C8の並列放蚤
回路に直列に介挿し、トランジスタTr2のベース回駿
を抵抗公5と負特性サーミスタP3とで構成している。
低温ではトランジスタTr2のベース鰭流が減少するの
で、ダイオードブリッジDBの出力電圧がそのピーク値
のほぼきこ達した時コンデンサC7,C8の電荷は放電
し出そうとするが、トランジスタTr2により放電電流
は制限されて十分な谷点埋めは行われず、ランプ電流波
形は第10図のようになって脈流点灯に近づき移動綿の
継続時間が短縮される。ただし、第10図において、期
間Tでわずかに谷点埋めが行われる。なお、D5および
D6はそれぞれダイオードである。
第11図はこの発明の第4の実施例を示し、第1図の回
路における平滑コンデンサC2の低温下の放電電流の制
限を行うことにより移動綱の継続時間を短くするもので
、第9図のものと同様の放電電流制限動作を行う。
ただし、P4は正特性サーミスタである。このように第
9図または第11図のものは充電されたコンデンサC7
,C8またはC2の放電鰭流を制限することにより低温
下における移動縞の継続時間を短くするものである。
第12図はこの発明の第6の実施例を示し、第3図の回
路において、谷点でのトランジスタィンバータ回路Aへ
の給電を低温下では停止させることにより脈流点灯に近
づけて移動縞の継続時間を短くするようにしたものであ
る。
すなわち、直列充電並列放電回路とトランジスタインバ
ータ回路Aとの間にトランジスタTr3を設け、この卜
うンジスタTr3のベース回路を直列充電並列放鷺回路
の後段に設けた負特性サーミスタP5、正特性サーミス
夕P6、抵抗R6およびッェナーダィオード皿で構成し
ている。この場合、トランジスタTr3とッェナ‐ダィ
オ‐ド血は電圧応答スィッチを構成し、商用周波リップ
ル変化手段として作用する。低温下においては、負特性
サーミスタP5の抵抗値が高く、正特性サーミスタP6
の抵抗値が低くなるため、正特性サーミスタP6の両端
の電圧が低下してくる。そのため、谷埋めされた平坦に
なった部分において正特性サーミスタP6の両端電圧が
ッェナーダィオード血のッェナ一驚圧に達することがで
きなくなり、トランジスタTr3のベース電流が遮断さ
れてトランジスタTr3はオフとなり、トランジスタイ
ンバータ回路Aの発振が停止してランプ電流に休止区間
ができ、脈流点灯となって移動線の継続時間が短縮され
ることになる。なお、この考え方は平滑型のものに適用
することも可能である。第13図はこの発明の第6の実
施例を示し、約参の谷点埋めを行った回路において、谷
点でのトランジスタインバータ回賂A′のトランジスタ
Q2,Q2′のベース電流を低温下では減少させること
により脈流点灯に近づけて移動綿の継続時間を短くする
ようにしている。
すなわち、ダイオードブリッジDBと直列充電並列放電
回路との間にダイオードD7を介挿し、その電源側のa
点に抵抗R7と正特性サーミスタP7との直列回路を接
続し、また谷点埋めをしたb点に抵抗R8と負特性サー
ミスタP8の直列回路を接続し、正浄性サーミスタP7
の他端と負特性サーミスタP8の池端を接続し、さらに
その接続点を抵抗R9とトランジスタQ2,Q2′のベ
ースに接続するとともに抵抗R9の他端を直列充電並列
放電回路の負側に接続することによりトランジスタQ2
,Q2′のベース回路を構成している。ただし、発振ト
ランスOTの巻線N4、ダイオードブリッジD&、コン
デンサC3、トランジスタQ,および抵抗R2は省いて
いる。この場合、正特性サーシスタP7と負特性サーシ
スタP8は温度検知手段を構成するとともに、ダイオー
ドD7と合わせて商用周波リップル変化手段を構成する
ことになる。低温下では負特性サーミスタP8の抵抗値
は増加し、正特性サーミスタP7の抵抗値は減少する。
一方、ダイオードブリッジDBとダイオードD7の間の
a点は、ダイオードD7の働きにより全波整流された電
圧波形であり、b点はコンデンサC7,C8により谷点
埋めをされた鷺圧波形である。以上により低温下では、
b点からのベース電流は減少し、a点からのベース電流
が増加する。そのため、谷点付近のいわゆる谷点埋めさ
れた電圧部分ではトランジスタQ2,Q2′のベース電
流が減少し、ランプ(負荷)に供給される蟹力が低減さ
れ、ランプ電流波形は谷点付近で低くなり、いわゆる脈
流点灯の方に近づいて低温下での移動縞の継続時間が短
縮されることになる。この考え方は平滑型の回路にも適
用することができる。
なお、すべての実施例におけるトランジスタィンバータ
回路は、図示のものに限定されることはなく、また温度
検出を行う素子も正特性サーミスタまたは負特性サーミ
スタに限定されるものではなく、温度により特性が異な
る例えば感温サイリスタを用いてそれぞれの制御回路を
綾成しても同様に効果を上げることができる。以上のよ
うに、この発明によれば、常温点灯時の総合効率が高く
、しかも低温点灯時の移動縞の継続時間を短くすること
ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の完全平滑型のィンバータ式放電灯点灯装
置の回路図、第2図はそのランプ電流波形図、第3図は
従来の谷点埋め平滑型のィンバ−タ式放電灯点灯袋鷹の
回路図、第4図はそのランプ電流波形図、第5図は非平
滑型のィンバータ式放電灯点灯菱瞳のランプ電流波形図
、第6図は完全平滑型、谷点埋め平滑型および非平滑型
のィンバータ式放電灯点灯装置における移動縞継続時間
の温度特性図、第7図は第1の発明のこの実施例の回路
図、第8図はこの発明の第2の実施例の回路図、第9図
はこの発明の第3の実施例の回路図、第10図はそのラ
ンプ電流波形図、第11図はこの発明の第4の実施例の
回路図、第12図はこの発明の第5の実施例の回路図、
第13図はこの発明の第6の実施例の回路図、第14図
はィンバータ入力電圧波形図、第15図は従来の放電灯
点灯装置の要部回路図、第IS図は脈流点灯時のランプ
鰭圧およびランプ電流波形図である。 E・・・・・・交流電源、A…・・・トランジスタィン
バータ回路、DB・・・・・・ダイオードブリッジ、C
2・・・・・・平滑コンデンサ、C7,C8……コンデ
ンサ、D,〜D3…・・・ダイオード、P.,P3,P
5,P8・・・・・・負特性サーミスタ、P2,P4,
P6,P7・・…・正特性サーミスタ、Tr,〜Tr3
.・・・・・トランジスタ、ZD・・・・・・ツエナー
ダイオード、Q2,Q2′・・・・・・トランジスタ、
OT・・・・・・発振トランス、la,,la2・・・
・・・ランプ。第1図第2図 第5図 第3図 第4図 第6図 第7図 第8図 第10図 第9図 第11図 第12図 第13図 第14図 第15図 第16図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 商用電源と、この商用電源に接続した整流回路と、
    この整流回路の出力端間に接続した平滑回路と、前記整
    流回路の出力端間より給電されて発振するトランジスタ
    インバータ回路と、このトランジスタインバータ回路の
    負荷となる放電ランプと、周囲温度を検知する温度検知
    手段と、この温度検知手段の低温検知出力に応答して前
    記トランジスタインバータ回路の発振出力の商用周波リ
    ツプルを大きくする商用周波リツプル変化手段とを備え
    た放電灯点灯装置。 2 前記商用周波リツプル変化手段は、前記平滑回路内
    の充電経路に介挿され前記温度検知手段の低温検知出力
    に応答して抵抗値を高めることにより前記平滑回路の充
    電電流を減少させるトランジスタで構成されている特許
    請求の範囲第1項記載の放電灯点灯装置。 3 前記商用周波リツプル変化手段は、前記平滑回路内
    の放電経路に介挿され前記温度検知手段の低温検知出力
    に応答して抵抗値を高めることにより前記平滑回路の放
    電電流を減少させるトランジスタで構成されている特許
    請求の範囲第1項記載の放電灯点灯装置。 4 前記商用周波リツプル変化手段は、前記平滑回路と
    前記トランジスタインバータ回路との間に介挿され、前
    記温度検知手段の低温検知出力に応答して導通電圧が高
    まることにより前記整流回路の出力端間の電圧が所定値
    以下の期間オフとなる電圧応答スイツチ素子で構成され
    ている特許請求の範囲第1項記載の放電灯点灯装置。 5 前記温度検知手段が低温検知時にインピーダンスが
    増加する第1の感温素子と低温検知時にインピーダンス
    が減少する第2の感温素子とからなり、前記商用周波リ
    ツプル変化手段は、前記整流回路と前記平滑回路との間
    に介挿した逆流阻止ダイオードと、前記逆流阻止ダイオ
    ードの前記平滑回路側と前記トランジスタインバータ回
    路の発振トランジスタのベースとの間に介挿された前記
    第1の感温素子と、前記逆流阻止ダイオードの前記整流
    回路と前記トランジスタインバータ回路の発振トランジ
    スタのベースとの間に介挿された前記第2の感温素子と
    で構成されている特許請求の範囲第1項記載の放電灯点
    灯装置。
JP56062260A 1981-04-22 1981-04-22 放電灯点灯装置 Expired JPS6014480B2 (ja)

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