JPS5960897A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPS5960897A
JPS5960897A JP16949682A JP16949682A JPS5960897A JP S5960897 A JPS5960897 A JP S5960897A JP 16949682 A JP16949682 A JP 16949682A JP 16949682 A JP16949682 A JP 16949682A JP S5960897 A JPS5960897 A JP S5960897A
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JP
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voltage
circuit
discharge lamp
inverter
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以清 延原
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Toshiba Electric Equipment Corp
Toshiba Denzai KK
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Toshiba Electric Equipment Corp
Toshiba Denzai KK
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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】 本発明は、放電灯点灯装置に関し、特に交流電源と負荷
との間に直列に挿入された位相制御素子を非導通にして
消灯を行なうリモートコントロール式調光器に接続され
て良好な調光点灯を行なうようにした放電灯点灯装置に
関する。
従来、放電灯点灯装置として、始動時のみフィラメント
電流を流して予熱し点灯後はフィラメント電流をカット
して消費電力を節約するものが知られている。この装置
は、上記のフィラメント電力カットまでの予熱時間を計
時するため、あるいは放電灯始動時の一定時間放電灯両
端電圧を点弧電圧より低く保持して余熱を行ない放電灯
の寿命に悪影響を及ぼすコールドスタートを防止するい
わゆるソフトスタート時間を計時するため等電源投入後
の経過時間を計時する1または複数のタイマを備えてい
る。このタイマは時定数要素として電源遮断時に電荷が
放電するコンデンサおよび抵抗を具備している。
第1図はこのような放電灯点灯装置を位相制御形調光器
に接続してなる放電灯調光装置の構成を示す。同図の装
置は、商用電源等の交流電源1から位相制御された交流
出力を発生する調光器2と、この調光器2に2線引配線
され、この調光器出力に応動して放電灯3を調光点灯す
る放電灯点灯装置(電子安定器)4とを具備する。
調光器2は、交流電源1と電子安定器4との間に直列に
挿入された位相制御素子例えばトライアックQ1この調
光器の外部に設けられたコントローラ5からのリモート
コントロール入力により選択された位相でゲートパルス
を発生してトライアックQを点弧するゲート回路6、お
よび交流電源1からの雑音等によるトライアックQの誤
動作防止のため1へライブツクQに並列接続されたスナ
バ回路と称される抵抗RとコンデンサCどの直列回路を
具備する。この調光器2はクモ−1〜コントロールによ
り消灯可能なもので消灯時はゲート回路6はi・ライブ
ツクQにゲート信号を与えないようになっている。
電子安定器4は、後述するように、調光器2の出力から
高周波出力を発生する高周波発生装置例えばインバータ
を含んでいる。
ところで、この調光器2においては上述のようにトライ
アックQを非導通することにより消灯を行なうものであ
るが、このトライアックQには誤動作防止用のスナバ回
路が並列に接続されており、しかもこのスナバ回路のイ
ンピーダンスは電子安定器4の起動抵抗値と同程度以下
であるため、トライアックQを非導通にした場合でも電
子安定器4を構成するインバータはスナバ回路を介して
電力を供給され動作を継続することになる。このため、
電子安定器4におけるタイマ要素としてのコンデンサが
消灯時に完全に放電されず、従って電源投入後の時間が
設定値より短くなったりまたはタイマが動作しないなど
の誤動作を生じ、放電灯が充分予熱されないため点灯し
なかったり、ソフトスタートが充分動作せずコールドス
タートを生じて放電灯の寿命を短縮するという不都合が
あった。
第2図はトライアックQを非導通にした場合の等価回路
を示す。ここでR,Cは前記スナバ回路を構成する抵抗
RおよびコンデンサC,R3は電子安定器4におけるイ
ンバータの起動抵抗、Rf’はフィラメン!・負荷をイ
ンバータ入力側に換算したものである。この場合、イン
バータ回路の入出力電圧は直線的に比例するものと仮定
すると、インバータ回路の出力は全光時(R=O,C=
Oo)の ・・・・・・ (1) 倍となり、このようにフィラメントが常時接続されてい
るものにおいて例えば200V16Aの調光器に40W
X2灯器具1台を接続した場合インバータ発振電圧は全
光時の1/10程度であり、特に問題は生じない。
しかし、電子安定器4として前述の始動後フィラメント
電力をカットするものを用いた場合、第2図および(1
)式においてRf−■となり、イー5= ンバータ回路の出力は全光時の 倍となり、これは例えば上述と同様200V16Δの調
光器に40WX2灯器具1台を接続した場合、発振電圧
は全光時の1/3程度となる。
第3図はフィラメントカットまたはソフトスタート等に
用いるタイマ回路を示す。この回路はインバータトラン
スの3次巻線出力をダイオードDおよびコンデンサCs
で整流平滑した電圧すなわちインバータの出力トランジ
スタのベースドライブ電圧VDを電源としている。同図
において、コンデンサC3は高周波平滑用コンデンサ、
抵抗RtおよびコンデンサCtは時定数要素であり、コ
ンデンサCtは抵抗Rtを通して第4図に示すように充
電される。このコンデンサCtの電圧がゼナーダイオー
ドZDのゼナー電圧VZoを越えるとオペアンプAの出
力は“L IIレベルとなりトランジスタ7rはオフし
てフィラメント電力を力6− ツトし、またはソフトスタートを解除する。
このような構成のCR充電形タイマにおいて電源を遮断
した場合、コンデンサCtの電荷は抵抗R11を通して
ドライブ回路へ放電されるが、インバータが発振してコ
ンデンサC8に電圧V off’が生じているような場
合は、コンデンサC[の電圧はコンデンサC3の両端電
圧VoH以下にはならない。従ってこの電荷の残った状
態で調光器のトライアックQをオンさせて電源を投入す
ると第4図に示すように1−ランジスタTrはコンデン
サCtの電荷が零の場合の時間TOより短い時間T1で
オフし、また、vzD>Vorfの場合は、タイマ回路
は動作しない。Vz o >Voffに設定すればタイ
マが動作しないという最悪状態は回避できるが、コンデ
ンサC8の両端電圧V offは接続した器具台数で異
なるため、タイマ時間は接続した器具台数によって変化
する。また電源を図示しないブレーカ−などの接点スイ
ッチで開閉した場合と調光器2のトライアックQをスイ
ッチとして入切した場合とでも変ってしまう。すなわち
、従来のフィラメントカット形の電子安定器においては
タイマが動作しなかったり、動作時間が一定しない等の
誤動作が生じていた。
本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
放電灯始動後の少なくとも全光時はフィラメント電力を
遮断するとともに交流電源とこの放電灯点灯装置との間
に直列に挿入された位相制御素子によって電源が入切さ
れる放電灯点灯装置において、電源遮断時前記位相制御
素子と並列に接続されたスナバ回路を介して流入する電
力によるタイマ回路の誤動作を防止しもって放電灯の不
点およびコールドスタートさらにはランプ寿命の短縮を
防止することにある。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第5図は本発明の1実施例に係るフィラメントカットキ
ャンセル回路およびタイマ回路を示す。
この回路は第3図のタイマ回路に対し、オペアンプAの
入力極性を反転し、このオペアンプAの出力端にnpn
型のトランジスタTrの代りに抵抗Rfを介してpnp
型のフィラメント制御用のトランジスタTrfを接続す
るとともに本発明の特徴とするフィラメントカットキャ
ンセル回路7を付加したものである。従ってこのタイマ
回路はタイムアツプするとオペアンプ八が出力” l−
1”を発生しトランジスターrrfをオフしてフィラメ
ント電力をカットする。この回路7はゼナーダイオード
ZDI、抵抗R1、R2、R3、R4およびトランジス
タTr1.Tr2を具備し、調光器2の出力電圧とほぼ
比例する前述のドライブ電圧Voを検出する。そして、
しきい値電圧 vth=vbe1(R1+R2) /R2+Vz o 
1・・・・・・(1) (但し、Vbe1はトランジスタTr1のベース・エミ
ッタ間オン電圧、VZDIはゼナーダイオードのゼナー
電圧) をランプ点灯時の電圧Voより小さく、かつ調光器スイ
ッチ「切」位置すなわちサイリスタ非導通でのランプ消
灯時の電圧Voより大きくなるように選択されている。
従って、調光器スイッチ「入」位置でインバータが発振
しているときすなわち調9− 売時および全光時はトランジスタTr1がオンし、トラ
ンジスタTr2はオフしている。一方、調光器スイッチ
「切」位置でインバータが発振している場合はトランジ
スタTr1はオフし、トランジスタTr2がオンするた
めトランジスタTrfがオンして放電灯のフィラメント
がインバータ出力に接続される。このため、インバータ
出力電圧およびインバータトランス3次巻線出力は全光
時に対し前述の(1)式で示される倍率例えば1/10
程度となり、タイマ要素のタイミングコンデンサCtの
両端電圧は実質的に零になる。
第6図は本発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置の回
路構成を示す。同図において、1は商用電源等の交流電
源、2は交流電源1から位相制御された交流出力を発生
する調光器、3aおよび3bは放電灯、4はこの調光器
2に2線引配線され、この調光器出力を入力して放電灯
3a 、 3bを点灯する放電灯点灯装置である。
放電灯点灯装置4は、整流回路8、高周波発生回路9、
フィラメント制御回路10.ソフトスタ10− −ト回路11および本発明の特徴とするフィラメントカ
ットキャンセル回路12を具備する。
次に放電灯点灯装置4の詳細動作を述べる。
今、交流電m1が投入されると調光器2を介して放電灯
点灯装置4に交流出力が供給される。この放電灯点灯装
置4は高周波発生装置9として例えば特開昭56−12
5970!公報に示されているプツシコブルインバータ
を用いたもので、整流回路8として全波整流回路を含み
、この整流回路8の発生する非平滑直流(整流出力)か
ら高周波出力を発生するものである。全波整流回路8の
発生する整流出力はインダクタL1を介して出力トラン
ジスタQl 、Q2および出カドランスT1を有するイ
ンバータ9に与えられる。これによりインバータ9では
、前記整流出力がコンデンサC11〜C14、起動抵抗
R11、ダイオードD11、ソフトスタート回路11の
IC2およびバイアス抵抗R12,R13を介してトラ
ンジスタQl 、Q2にベース電流として与えられる。
するとトランジスタQ1 、Q2はわずかなアンバラン
スにより一方が先にオンするが、今トランジスタQ1が
先にオンすると出カドランスT1の1次巻線T11に電
流が流れる。従って、この状態で1次巻線T11のイン
ダクタンス分と共振コンデンサC15,C16により振
動電圧が発生し、これがベース巻線T1bに起電力を生
じ今度はトランジスタQ2をオンする。従って以下同様
にしてトランジスタQ1.Q2が交互にオンオフされて
発振することになる。なお、発振開始後は、出カドラン
スT1の3次巻線T13の誘起出力をダイオードDI2
およびコンデンサC17により整流平滑したドライブ電
圧■うをバイアス抵抗R12,R13に与えている。こ
れによりトランジスタQ1 、Q2にはこのインバータ
9の出カドランスT1の1次巻線T11の電圧に比例す
るバイアス電流が供給される。従って、このインバータ
9においては、インバータへの入力電圧が高いときすな
わち負荷電力が大ぎいときはドライブ電流を上昇させ、
一方、負荷電力が小さいときはドライブ電流を低下させ
ることにより、最適なドライブ電流をパワートランジス
タQl 、Q2に与え、スイッチングロスおよびザチュ
レーションロスの増加を防いでいる。また、前記出カド
ランスT1の1次巻線T11の誘起出力により限流1〜
ランスT2およびダイオード[)13. [)14から
なる整流回路を介して整流出力が発生し、この出力がフ
ィードバック出力としてコンデンサ011〜14に与え
られる。これにより、コンデンサ011〜14は所定方
向に充電される。また、このコンデンサ011〜14は
整流回路8の整流出力が半サイクル毎に所定電圧すなわ
ち本実施例においてコンデンサ011〜14の充電電圧
以下になると放電され、この放電出力をインバータ9に
与える。これによりインバータ9の出カドランスT1の
2次巻線T11、従って3次巻線T13側には休止区間
のない高周波出力が発生される。なお、ダイオードD1
5はコンデンサ011〜14の充電電圧が整流回路8の
整流出力より低い場合にコンデンサ011〜14を回路
から切り離すためのアイソレート用である。
次にフィラメント制御回路10の詳細動作を述べる。こ
の制御回路10は、包絡線検波回路31、13− 微分回路32、タイマ回路33、スイッチング回路34
、電源回路35を含んでおり、出カドランスT1の3次
巻線出力を整流平滑した電圧および前記ドライブ電圧V
oを電源および入力信号として動作するようになってい
る。
電源回路35はダイオード021、抵抗R21、コンデ
ンサC21からなり、出カドランス3次巻線T13の出
力電圧を整流・平滑した平滑直流出力を発生しスイッチ
ング回路34に電力を供給する。
タイマ回路33のタイマ要素はコンデンサC23、抵抗
R24,R25,R26であり、コンデンサC23はド
ライブ電圧Voにより抵抗R24,R25,R26を介
して充電される。なお、抵抗26はインバータINV1
の保護用であり、その抵抗値は抵抗25゜26に比べて
無視しつる程度のものである。、インバータINV2の
入力端子は抵抗R24,R25の接続点にゼナーダイオ
ードZD23を介して接続されている。コンデンサC2
4はノイズによる誤動作防止用である。またインバータ
INV2.INV3、抵抗Rf、R28およびゼナーダ
イオードZD23の14− 閉ループはノイズによる誤動作防止のIこめのちのであ
る。
今、電源を投入したとすると、コンデンサC23の端子
電圧すなわちインバータINV2の入力端子電圧はOで
あるからインバータTNV2は入力がL″従って出力が
118 IIである。このためインバータINV3の出
力はL(L IIとなり、トランジスタTrrは抵抗R
[を介して駆動されオンする。
このトランジスタTrfは同じスイッチング回路34の
ダイオード031〜34からなる全波整流回路36の直
流端子間を短絡し、従ってこの整流回路36の交流端子
間が短絡される。このため、インバータ9の高周波出力
が出カドランスT1のフィラメント巻線71rおよびフ
ィラメントトランス■3を介して放電灯3a 、3bの
フィラメントに供給され、フィラメントが予熱される。
そして、フィラメントが充分に予熱されると、放電灯3
a。
3bは出カドランス2次巻線はT12から供給されてい
る休止区間のない高周波出力によって放電を開始する。
一方、ドライブ電圧VoはダイオードD36、抵抗R3
5およびコンデンサC26からなる包絡線検波回路31
において包絡線検波され、この包F8線波形はコンデン
サC27、R37およびオープンコレクタのインバータ
INV1の入力インピーダンスからなる微分回路32に
おいて微分される。この微分波形は放電灯3a 、3b
を全光点灯する場合はピーク値が低い。従ってインバー
タINVIのコレクタはオープンになっており、コンデ
ンサC23はインバータINV1に何ら影響されること
なくドライブ電圧Voから抵抗R24,R25,R26
を介して充電される。抵抗24と抵抗25の接続点から
右側をみたインピーダンスを■と仮定するとこの接続点
の電圧Vinは、 Vin=Vc3+ (Vo −Vc3) X (R25
+R26) /(R24+ R25+ R26)・・・
・・・(3)(但し、ドライブ電圧VDの包絡線電圧、
Vc3はコンデンサC23のタイマ動作時の充電電圧)
である。この1=め全光時においては所定の時間が経過
しコンデンサ023の端子間電圧VC3が上昇して(3
)式で示される電圧VinがゼナーダイオードZD23
のゼナー電圧とインバータINV2のスレッショルド電
圧との和より高くなるとインバータINv2の出力が’
L” 、インt<−タI NV3の出力がH″となって
トランジスタTrfがオフになリフィラメン]・電流が
カットされる。また、調光時は前述のように微分回路出
力のピーク値は高い。従ってインバータINV1の出力
は“L″となり、コンデンサC23は放電されてタイマ
回路33はリセットされ、上述の電源投入時と同様、フ
ィラメントに電力が供給される。なお、ダイオードD3
7は電源オフ時にコンデンサC23を急速に放電して次
の電源投入に備える1=めのものである。
ソフトスタート回路11はソフトスタート用IC(IC
2)を備えている。このIC2はコンデンサC31およ
びIC2に内蔵された抵抗をタイマ要素とするタイマ、
このタイマがタイムアツプした後導通して抵抗R31を
短絡しドライブ巻線すなわち出カドランス3次巻線T1
3からトランジスタQl 、Q2に供給するベースドラ
イブ電流を増17− 加するスイッチング素子等を含み、前記タイマのタイム
アツプ前の放電灯予熱中においてはトランジスタQ1 
、Q2に供給するドライブ電流を減少しドライブ不足と
することによってインバータ9の出力電圧ずなわち放電
灯3a、3bに印加される電圧を点弧電圧以下に保持し
ている。これにより放電灯が予熱不足のまま点灯するコ
ールドスタートが防止され、もってランプ寿命の短絡を
防止することができる。
フィラメントカットキャンセル回路12は抵抗R41,
R42,R43およびインバータINV4゜INV5か
らなる。このフィラメントカットキャンセル回路12は
ドライブ巻線T13からダイオード[)12. Q41
および抵抗R44を介して供給されコンデンサC41に
よって平滑されるIC2用の電源電圧VSSに基づいて
調光器スイッチの入り切りを判別する。従って調光器ス
イッチ「切」で電圧VSSがインバータINV4のスレ
ッショルド電圧より低い場合はインバータINV4の出
力は゛H″インバータINV5の出力は“L″となり、
抵抗18− 43を介してフィラメン]・制御用トランジスタTrf
が駆動され放電灯3a 、3bのフィラメント回路がイ
ンバータ出力に接続される。また調光器スイッチ「入、
1で電圧VssがインバータINV4のスレッショルド
Nrfより高い場合はインバータINv4の出力すなわ
ちインバータINV5の入力が11 L IIとなって
、インバータINV5のコレクタはオープンになりトラ
ンジスタTrfはインバータINV3の出力の″l−”
または′H″に従ってオンまたはオフする。
このようにソフトスタート用タイマ要素としてのコンデ
ンサC31を電源遮断時インバータ9が発振している場
合にリセットしておくことによってソフトスタート用タ
イマの誤動作すなわちコールドスタートを防止すること
ができ、ひいてはランプ寿命の短縮を防止することがで
きる。
なお、上述においてはプッシュプル式自励インバータを
用いているが他動またはシングル式のインバータを用い
てもよい。また、上述においては2灯式放電灯点灯装置
を用いたが、1灯式のものを用いてもよい。また、タイ
マ要素はフィラメント制御またはソフトスタート用に限
るものではなく電源遮断時にリセットされる電子式のも
のであれば用途は問わない。また、フィラメント制御回
路としてはランプの光出力あるいは管壁温度を検出して
フィラメント電力をカットする方式のものを用いてもよ
い。さらに、上述の実施例においてはドライブ電圧すな
わち出カドランスの3次巻線電圧から電源遮断を検出し
たが、この放電灯点灯装置すなわち整流回路の入力電圧
・電流または整流回路用ノj電圧・電流等に基づいて電
源遮断を検出してもよい。この場合、前記入力電圧等高
周波成分のレベルが0または極めて少ない信号を用いる
場合、包絡線検波回路は省略できる。
以上のように本発明ににると、位相制御素子による電源
遮断時スナバ回路を通って供給される電圧が所定レベル
以下であればインバータに放電灯フィラメントを負荷し
、これによりこの供給電圧およびインバータ出力電圧を
低いレベルに下げ、タイマ用コンデンサを実質的にリセ
ットしているため、タイマ回路の誤動作を防止すること
がCきる。従ってソフトスター1〜用タイマの誤動作に
よるコールドスタートによるランプ寿命の短縮やフィラ
メント制御用タイマの誤動作による予熱不足または予熱
不能による放電灯の不点等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的な放電灯調光装置の回路構成図、第2図
は第1図の装置におけるトライアックを非導通にした場
合の等価回路図、第3図は第1図の調光装置における放
電灯点灯装置に含まれるタイマ回路の回路図、第4図は
第3図のタイマ回路におけるタイマ要素コンデンサの充
放電曲線図、第5図は第3図のタイマ回路に本発明のコ
ンデンサ放電回路を適用した回路図、第6図は本発明の
他の実施例に係る放電灯点灯装置の回路図である。 1・・・交流電源、 2・・・調光器、 3・・・放電
灯、4・・・放電灯点灯装置(電子安定器)、5・・・
リモートコント[1−ラ、  6・・・ゲート回路、2
1− 7・・・フィラメントカッ1−キャンセル回路、8・・
・整流回路、         9・・・インバータ、
10・・・フィラメント制御回路、 11・・・ソフトスタート回路、 12・・・フィラメントカッ1〜キャンセル回路、33
・・・タイマ回路、     Q・・・位相制御素子、
R・・・抵抗、 C,Ct 、 C23,C31・・・
コンデンサ、T1・・・出カドランス、 II3・・・出カドランス3次巻線。 特許出願人  東芝電材株式会社 代理人  弁理士 伊東辰雄 代理人  弁理士 伊東音色 −22= 第1図 +J−0舊責 第4図 Vz。 off 1 ニエー 第乙凶 第 3 図 D −1 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、抵抗とコンデンサとの直列回路が並列に接続された
    位相制御素子を介して交流電源に接続され、この位相制
    御素子出力から整流出力を発生する整流回路と、電源遮
    断時放電されるコンデンサを時定数要素とし電源投入後
    の経過時間を計時する1または複数のタイマを備え、放
    電灯始動後の少なくとも全光時はフィラメントを前記高
    周波発生装置出力から切り離して電力を遮断するととも
    に、前記位相制御素子が非導通となることによって電源
    が遮断される放電灯点灯装置において、前記高周波発生
    装置の入力電圧または出カドランスの1次もしくは3次
    巻線出力電圧のうちいずれかを検出しこの検出電圧が所
    定の電圧以下のとき前記フィラメントを前記高周波発生
    装置に接続するフィラメントカットキャンセル回路を設
    けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
JP16949682A 1982-09-30 1982-09-30 放電灯点灯装置 Pending JPS5960897A (ja)

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