JP2002008884A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP2002008884A
JP2002008884A JP2000190155A JP2000190155A JP2002008884A JP 2002008884 A JP2002008884 A JP 2002008884A JP 2000190155 A JP2000190155 A JP 2000190155A JP 2000190155 A JP2000190155 A JP 2000190155A JP 2002008884 A JP2002008884 A JP 2002008884A
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大志 城戸
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率低下を防止することができるとともに構
成する電子部品が破壊することがなく、また、負荷が無
電極放電灯を含む場合に無電極放電灯の瞬時点灯が可能
な電源装置を提供すること。 【解決手段】 少なくとも1つのスイッチング素子を有
し、直流電源を高周波交流に変換して負荷に電力供給す
る高周波電源回路3と、前記スイッチング素子を駆動す
るドライブ回路4と、前記高周波電源回路3を駆動する
第1の直流電源回路1、および前記ドライブ回路4を駆
動する第2の直流電源回路2とを備える電源装置であ
る。第1の直流電源回路1の出力電圧E1が立ち上がる
より以前に、第2の直流電源回路2の出力電圧E2が立
ち上がり、この第2の直流電源回路2の出力電圧E2が
立ち上がった以降の所定時間、前記高周波電源回路3お
よび前記ドライブ回路4の少なくとも一方がその動作を
停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、図7の回路図に示す如く、負
荷を無電極放電灯8とした電源装置がある。この電源装
置は、この無電極放電灯8に近接配置された誘導コイル
7と、誘導コイル7に接続されて、高周波電力を誘導コ
イル7に供給する高周波電源回路3と、水晶振動子Xを
用いた発振回路4a、及びこの発振回路4aの発振出力
を増幅するプリアンプ4bから成る高周波電源回路3の
ドライブ回路4と、誘導コイル7と高周波電源回路3と
の両方のマッチングをとって相互の反射をなくして効率
良く無電極放電灯8に高周波電力を供給するためのマッ
チング回路5とを備えている。そして、高周波電源回路
3から誘導コイル7に数MHz〜数百MHzの高周波電
流を流すことにより、誘導コイル7に高周波磁界を発生
させて無電極放電灯8を点灯させる。
【0003】なお、無電極放電灯8は、透明なあるいは
内壁に蛍光体が塗布された、球状のガラスバルブ内に、
不活性ガス、金属蒸気等の放電ガス(例えば水銀及び希
ガス)を封入して形成されており、誘導コイル7に高周
波磁界が発生されて高周波電力が供給され、その内部に
高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光
を発生させ点灯される。
【0004】高周波電源回路3は、この場合、2つの電
界効果トランジスタ(以下、スイッチング素子と呼
ぶ。)Q1、Q2を直列接続させた、所謂D級増幅回路
で構成されている。スイッチング素子Q1、Q2のドレ
イン・ソース間電圧は矩形波状になり、そのピーク電圧
は直流電源Eの電圧に略等しくなる。すなわち、直流電
源Eの電圧値、つまり高周波電源回路3の駆動電圧値を
DC400V、ドライブ回路4の駆動電圧値をDC24
Vとし、スイッチング素子Q1、Q2の動作周波数を1
3.56MHzとした場合、ドライブ回路4への入力電
力は約5W必要となる。したがって、ドライブ回路4へ
の入力電力が約5W程度必要な場合においては、分圧用
の抵抗R1での損失が非常に大きなものとなって回路効
率が悪くなってしまうという問題が生じる。
【0005】上記の問題の解決策としては、本出願人に
て出願されて特開平10−14243として開示された
図8のブロック図に示すものがある。この電源装置は、
交流電源ACを整流器DB1で整流した直流電圧出力が
入力される第1の直流電源回路1を高周波電源回路3の
駆動電源とすると共に、交流電源ACを整流器DB2で
整流した直流電圧出力が入力される第2の直流電源回路
2をドライブ回路4の駆動電源としている。すなわち、
交流電源ACに対して並列に第1の直流電源回路1と第
2の直流電源回路2とを設けて無電極放電灯8を点灯さ
せるように構成している。
【0006】この様に構成したことにより、第2の直流
電源回路2の出力電圧を適切に設定することにて入出力
電圧の差を小さくし、第2の直流電源回路2での損失を
低減できて装置全体の電気的な効率を向上することがで
きる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の後者
のものにおいても、以下に示す様な問題が生ずることが
懸念される。すなわち、ドライブ回路4が高周波発振を
しているにもかかわらず高周波電源回路3の電源である
第1の直流電源回路1の出力電圧が徐々に立ち上がる
と、電源装置全体の動作が不安定となる。したがって、
電源装置を構成する電子部品が破壊する恐れがある。
【0008】さらに、上記のように負荷が無電極放電灯
8を含む場合には、無電極放電灯8が一旦グロー放電を
した後にアーク放電へと移行するので、無電極放電灯8
の瞬時点灯が困難になるという問題も生ずる。同様に、
第1の直流電源回路1が立ち上がり、その後、第2の直
流電源回路2が徐々に立ち上がった場合も、このような
問題が生じることがあった。
【0009】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、効率低下を防止すること
ができるとともに構成する電子部品が破壊することがな
く、また、負荷が無電極放電灯を含む場合に無電極放電
灯の瞬時点灯が可能な電源装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電源装置にあっては、少なくとも1つのス
イッチング素子を有し、直流電源を高周波交流に変換し
て負荷に電力供給する高周波電源回路と、前記スイッチ
ング素子を駆動するドライブ回路と、前記高周波電源回
路を駆動する第1の直流電源回路、および前記ドライブ
回路を駆動する第2の直流電源回路とを備える電源装置
において、前記第1の直流電源回路の出力電圧が立ち上
がるより以前に、前記第2の直流電源回路の出力電圧が
立ち上がり、この第2の直流電源回路の出力電圧が立ち
上がった以降の所定時間、前記高周波電源回路および前
記ドライブ回路の少なくとも一方がその動作を停止する
よう成したことを特徴としている。
【0011】これにより、第1の直流電源回路の出力電
圧が立ち上がった後にドライブ回路および高周波電源回
路を駆動させて、高周波電源回路の駆動電圧が徐々に上
がることが無くなる。
【0012】そして、上記の高周波電源回路およびドラ
イブ回路の動作を停止させる時間を、前記第1の直流電
源回路が立ち上がるまでの時間より長くさせることが好
ましい。この場合、高周波電源回路およびドライブ回路
が第1の直流電源回路が立ち上がった後に確実に安定駆
動される。
【0013】また、上記第1の直流電源回路の出力電圧
を検出する電圧検出回路を設け、同電圧検出回路が前記
第1の直流電源回路の出力電圧が所定電圧値になった以
降に電力供給をおこなうのが好ましい。この場合、電圧
検出回路にて第1の直流電源回路の出力電圧が所定電圧
値になったことが検出されてそれ以降に、電力供給され
る。
【0014】また、上記第1の直流電源回路および第2
の直流電源回路は、昇圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ
回路、降圧チョッパ回路のうちの何れかであるのが好ま
しい。この場合、第1の直流電源回路及び第2の直流電
源回路を小型化することができる。
【0015】また、上記第1の直流電源回路は昇降圧チ
ョッパ回路であり、前記第2の直流電源回路が降圧チョ
ッパ回路であるのが好ましい。この場合、第1の直流電
源回路及び第2の直流電源回路を小型化することができ
ると共に、第2の直流電源回路の入出力電圧の差を小さ
くできる。
【0016】また、上記高周波電源回路がD級増幅回路
またはE級増幅回路を含んで成るのが好ましい。この場
合、第1の直流電源回路からの供給電力をより低減で
き、第1の直流電源回路を構成するスイッチング素子の
耐圧を小さくできる。
【0017】また、上記負荷は、無電極放電灯を含んで
成るのが好ましい。これにより、第1の直流電源回路の
出力電圧が立ち上がった後にドライブ回路および高周波
電源回路を駆動させて、高周波電源回路の駆動電圧が徐
々に上がることが無くなり、無電極放電灯がグロー放電
からアーク放電へと瞬時に移行することができ、無電極
放電灯を瞬時に点灯することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1乃至図4は、本発明の、請求
項1、2及び4乃至7全てに対応する第1の実施形態を
示し、図5、6は、請求項3に対応する第2の実施形態
を示している。
【0019】[第1の実施形態]図1は、本発明の第1
の実施形態の電源装置の回路構成図、図2は、同電源装
置の動作説明図、図3は、同電源装置の他の実施例を示
すブロック図、図4は、同電源装置の動作説明図であ
る。
【0020】この実施形態の電源装置は、少なくとも1
つのスイッチング素子を有し、直流電源を高周波交流に
変換して負荷に電力供給する高周波電源回路3と、前記
スイッチング素子を駆動するドライブ回路4と、前記高
周波電源回路3を駆動する第1の直流電源回路1、およ
び前記ドライブ回路4を駆動する第2の直流電源回路2
とを備える電源装置において、前記第1の直流電源回路
1の出力電圧E1が立ち上がるより以前に、前記第2の
直流電源回路2の出力電圧E2が立ち上がり、この第2
の直流電源回路2の出力電圧E2が立ち上がった以降の
所定時間、前記高周波電源回路3および前記ドライブ回
路4の少なくとも一方がその動作を停止するよう成して
いる。
【0021】詳しくは、この電源装置は、図1に示すよ
うに、その負荷を無電極放電灯8とする照明装置に最適
に使用され、第1の直流電源回路1と、第2の直流電源
回路2と、高周波電源回路3と、ドライブ回路4と、マ
ッチング回路5と、高周波電源回路3及びドライブ回路
4の制御をし電力供給の制御をおこなう制御回路6とを
備えている。
【0022】第1の直流電源回路1は、後述する高周波
電源回路3を駆動するもので、この場合、スイッチング
素子Q3,Q4、インダクタL1、ダイオードD1,D
2、平滑用コンデンサC1、及びこの第1の直流電源回
路1の制御をおこなう制御回路1aから構成された2石
昇降圧チョッパ回路にて形成されている。なお、この制
御回路1aは、後述する第2の直流電源回路2の出力電
圧E2が立ち上がった後にこの第1の直流電源回路1の
出力電圧E1が立ち上がるよう、その駆動電源を第2の
直流電源回路2の出力としている。
【0023】上記構成により、第1の直流電源回路1は
高周波電源回路3にのみに電力供給すればよいのでその
供給電力を低減でき、第1の直流電源回路1を構成する
スイッチング素子Q3,Q4の耐圧を小さくでき、第1
の直流電源回路1を小型化することができると共に、装
置全体での効率を向上できる。
【0024】第2の直流電源回路2は、後述するドライ
ブ回路4を駆動するもので、この場合、スイッチング素
子Q5、インダクタL2、ダイオードD3、平滑用コン
デンサC2、及びこの第2の直流電源回路2の制御をお
こなう制御回路2aから構成された降圧チョッパ回路に
て形成されている。したがって、第2の直流電源回路2
を構成するスイッチング素子Q5の耐圧を小さくするこ
とができ、第2の直流電源回路2を小型化することがで
きると共に、第2の直流電源回路2の入出力電圧の差を
小さくできるので、第2の直流電源回路2での損失を低
減でき、装置全体での効率を向上できる。
【0025】高周波電源回路3は、駆動トランスT1、
スイッチング素子Q1,Q2から構成された所謂D級増
幅回路と、インダクタL3、コンデンサC3を有してい
る。そして、ドライブ回路4から出力される高周波電圧
を駆動トランスT1を介して、スイッチング素子Q1,
Q2をスイッチングさせることで増幅し、インダクタL
3およびコンデンサC3による直列共振回路を介して略
正弦波状の高周波電圧を出力する。この場合、スイッチ
ング素子Q2のゲートには、図2に示す如く、そのゲー
ト電圧を引き抜いて上記D級増幅回路の動作を停止させ
るためのダイオードD4が設けられており、後述する制
御回路6にて当該D級増幅回路の駆動制御がなされて高
周波電源回路3の動作が制御されるようになっている。
【0026】マッチング回路5は、高周波電源回路3と
誘導コイル7の間のマッチングをとり無電極放電灯8へ
効率よく電力を供給するためのもので、この場合、コン
デンサC4,C5にて構成されている。
【0027】制御回路6は、例えばタイマーなどを有し
て形成され、高周波電源回路3およびドライブ回路4の
制御をして負荷への電力供給の制御をおこなう。この制
御回路6は、上記したようにダイオードD4を介してス
イッチング素子Q2のゲートの電圧を引き抜いて高周波
電源回路3の駆動を停止させ、負荷への電力供給の制御
をおこなうが、図2に示す如く、この動作を停止させる
時間(t3−t1)は、第1の直流電源回路1が立ち上
がるまでの時間時間(t2−t1)より長くしてある。
なお、この場合、第1の直流電源回路1と高周波電源回
路3との間には、図1に示すように、制御回路6にて高
周波電源回路3へ流れる過電流を検出する電流検出用の
抵抗R2が設けられている。同図中のコンデンサC6
は、ノイズ吸収用のためのものである。
【0028】次に、上記の構成による電源装置の動作
を、図2に基づいて説明する。
【0029】まず、交流電源ACから交流電圧が入力さ
れると、その交流電圧ACは整流器DBにより整流され
る。この整流器DBにより整流された電圧が出力される
と、第2の直流電源回路2がまず動作して、直流電圧E
2が立ち上がる(図2(b)参照)。そして、直流電圧
E2が立ち上がった(この場合、大略24Vになった時
点)後に第1の直流電源回路1が動作し、直流電圧E1
が立ち上がる(図2(a)参照。この場合、大略250
Vになった時点)。
【0030】このとき、第1の直流電源回路1の制御回
路1aの駆動電源を第2の直流電源回路2の出力として
いるので、より確実に第1の直流電源回路1の出力電圧
E1が立ち上がるより以前に、第2の直流電源回路2の
出力電圧E2が立ち上がることとなる。さらに、第2の
直流電源回路2が立ち上がると制御回路6が動作する
が、このとき、制御回路6にて所定時間(t3−t1
間)だけ高周波電源回路3の駆動が停止され、その後に
この高周波電源回路3がドライブ回路4とともに駆動さ
れる。そのため、回路全体を安定に動作させることがで
きで電源装置を構成する電子部品が破壊することが無
い。また、高周波電源回路3の動作を停止させる時間
(t3−t1)が、第1の直流電源回路1が立ち上がる
までの時間(t2−t1)より長いために、高周波電源
回路3が確実に安定駆動される。
【0031】このようにして高周波電源回路3から出力
された高周波電力がマッチング回路5を介して誘導コイ
ル7に供給され、さらに誘導コイル7が高周波磁界を発
生することで無電極放電灯8が点灯するのである。
【0032】したがって、以上説明した電源装置による
と、第1の直流電源回路1の出力電圧E1が立ち上がっ
た後にドライブ回路4および高周波電源回路3を駆動さ
せて、高周波電源回路3の駆動電圧が徐々に上がること
が無くなるので、効率低下を防止することができるとと
もに構成する電子部品が破壊することもない。また、こ
の場合、第1の直流電源回路1が立ち上がった後に高周
波電源回路3が確実に安定駆動され、以て、さらに安定
度が向上する。そして、無電極放電灯8がグロー放電か
らアーク放電へと瞬時に移行することができて無電極放
電灯8を瞬時に点灯することができる。
【0033】また、本発明は、上記による構成以外に、
第1の直流電源回路1および第2の直流電源回路2をチ
ョッパ回路によらず、例えばトランス等を用いて図3に
示すように構成し、図4に示す如く、第2の直流電源回
路2が、第1の直流電源回路1の出力電圧の立ち上がる
より以前にその出力電圧が立ち上がるよう、第1の直流
電源回路1および第2の直流電源回路2を構成するそれ
ぞれの電子部品の定数等を設定させても良い。
【0034】この場合、まず、交流電源ACから交流電
圧が入力されると、その交流電圧ACは整流器DBによ
り整流される。この整流器DBにより整流された電圧が
入力されると、まず第2の直流電源回路2が動作して、
直流電圧E2が立ち上がる(図4(b)参照)。そし
て、それと並行して第1の直流電源回路1が動作し直流
電圧E1が立ち上がる(図4(a)参照、この場合、大
略250Vになった時点)。さらに、第2の直流電源回
路2が立ち上がると制御回路6が動作するが、このと
き、制御回路6にて所定時間(t3−t1間)だけ高周
波電源回路3の駆動が停止され、その後にこの高周波電
源回路3がドライブ回路4とともに駆動され、上記のも
のと同様にして無電極放電灯8が点灯するのである。
【0035】[第2の実施形態]図5は、第2の実施形
態の電源装置の回路構成図、図6は、同電源装置の動作
説明図である。
【0036】この実施形態の電源装置は、第1の実施形
態とは電圧検出回路を設ける点、交流電源の出力を2つ
の整流器と整流器でそれぞれ整流した点が異なるもの
で、他の構成は第1の実施形態のものと同一で、該実施
形態の電源装置は、図5に示すように、第1の直流電源
回路1の出力電圧E1を検出する電圧検出回路9を設
け、同電圧検出回路9が前記第1の直流電源回路1の出
力電圧E1が所定電圧値になった以降に電力供給をおこ
なうようにしている。いずれも、第1の実施形態と同じ
構成要素には同じ番号を付している。
【0037】すなわち、制御回路6により、電圧検出回
路9が第1の直流電源回路1の出力電圧E1が立ち上が
った(この場合、大略250V)ことを検出し、この第
1の電源回路1が立ち上がった後、直ちに負荷すなわち
誘導コイル7および無電極放電灯8への電力供給を開始
する。
【0038】したがって、以上説明した電源装置による
と、電圧検出回路9にて第1の直流電源回路1の出力電
圧E1が所定電圧値になったことが検出されてそれ以降
に、電力供給されるので、ドライブ回路4および高周波
電源回路3を確実に駆動させるよう制御することがで
き、より確実に無電極放電灯8を瞬時に点灯することが
できる。
【0039】なお、本発明は、上述による構成以外に、
直流電源回路において整流器は、兼用させて1つの整流
器を用いても、2つの整流器をそれぞれに用いてもよ
い。更に、第1の直流電源回路1は、昇圧チョッパ回路
もしくは昇降圧チョッパ回路のいずれかを用いてもよ
く、第2の直流電源回路2は、昇圧チョッパ回路もしく
は昇降圧チョッパ回路もしくは降圧チョッパ回路のいず
れかを用いてもよい。更にまた、上記全ての実施形態で
は、負荷として無電極放電灯を用いたが、例えば有電極
の放電灯などの他の負荷を用いてもよい。
【0040】
【発明の効果】本発明は、上述の実施態様の如く実施さ
れて、請求項1記載の電源装置にあっては、第1の直流
電源回路の出力電圧が立ち上がった後にドライブ回路お
よび高周波電源回路を駆動させて、高周波電源回路の駆
動電圧が徐々に上がることが無くなるので、効率低下を
防止することができるとともに構成する電子部品が破壊
することもない。
【0041】また、請求項2記載の電源装置にあって
は、高周波電源回路およびドライブ回路が第1の直流電
源回路が立ち上がった後に確実に安定駆動されるので、
さらに安定度が向上する。
【0042】また、請求項3記載の電源装置にあって
は、電圧検出回路にて第1の直流電源回路の出力電圧が
所定電圧値になったことが検出されてそれ以降に、電力
供給されるので、ドライブ回路および高周波電源回路を
確実に駆動させるよう制御することができる。
【0043】また、請求項4記載の電源装置にあって
は、第1の直流電源回路及び第2の直流電源回路を小型
化することができるので、装置全体を小型にできる。
【0044】また、請求項5記載の電源装置にあって
は、第1の直流電源回路及び第2の直流電源回路を小型
化することができると共に、第2の直流電源回路の入出
力電圧の差を小さくできるので、装置全体をより小型化
することができると共に効率を向上できる。
【0045】また、請求項6記載の電源装置にあって
は、第1の直流電源回路からの供給電力をより低減で
き、第1の直流電源回路を構成するスイッチング素子の
耐圧を小さくできるので、第1の直流電源回路をより小
型化できる。
【0046】また、請求項7記載の電源装置にあって
は、第1の直流電源回路の出力電圧が立ち上がった後に
ドライブ回路および高周波電源回路を駆動させて、高周
波電源回路の駆動電圧が徐々に上がることが無くなり、
無電極放電灯がグロー放電からアーク放電へと瞬時に移
行することができ、無電極放電灯を瞬時に点灯すること
ができる。
【0047】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の電源装置の回路構成
図である。
【図2】同電源装置の動作説明図である。
【図3】同電源装置の他の実施例を示すブロック図であ
る。
【図4】同電源装置の動作説明図である。
【図5】第2の実施形態の電源装置のブロック図であ
る。
【図6】同電源装置の動作説明図である。
【図7】本発明の従来例である電源装置の回路構成図で
ある。
【図8】本発明の他の従来例の電源装置の概略構成を示
すブロック図である。
【符号の説明】
1 第1の直流電源回路 2 第2の直流電源回路 3 高周波電源回路 4 ドライブ回路 6 制御回路 E1 第1の直流電源回路の出力電圧 E2 第2の直流電源回路の出力電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧村 伸司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 3K072 AA16 AC20 BA05 BB10 BC01 DD04 EB01 GA03 GB12 GC04 5H007 AA04 BB03 CA02 CB09 CB17 CC12 CC32 DA06 DB01 DB09

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つのスイッチング素子を有
    し、直流電源を高周波交流に変換して負荷に電力供給す
    る高周波電源回路と、前記スイッチング素子を駆動する
    ドライブ回路と、前記高周波電源回路を駆動する第1の
    直流電源回路、および前記ドライブ回路を駆動する第2
    の直流電源回路とを備える電源装置において、 前記第1の直流電源回路の出力電圧が立ち上がるより以
    前に、前記第2の直流電源回路の出力電圧が立ち上が
    り、この第2の直流電源回路の出力電圧が立ち上がった
    以降の所定時間、前記高周波電源回路および前記ドライ
    ブ回路の少なくとも一方がその動作を停止するよう成し
    たことを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 前記の高周波電源回路およびドライブ回
    路の動作を停止させる時間を、前記第1の直流電源回路
    が立ち上がるまでの時間より長くさせた請求項1記載の
    電源装置。
  3. 【請求項3】 第1の直流電源回路の出力電圧を検出す
    る電圧検出回路を設け、同電圧検出回路が前記第1の直
    流電源回路の出力電圧が所定電圧値になった以降に電力
    供給をおこなう請求項1又は2記載の電源装置。
  4. 【請求項4】 第1の直流電源回路および第2の直流電
    源回路は、昇圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路、降
    圧チョッパ回路のうちの何れかである請求項1乃至3の
    いずれか一つの請求項に記載の電源装置。
  5. 【請求項5】 第1の直流電源回路は昇降圧チョッパ回
    路であり、前記第2の直流電源回路が降圧チョッパ回路
    である請求項1乃至3のいずれか一つの請求項に記載の
    電源装置。
  6. 【請求項6】 高周波電源回路がD級増幅回路またはE
    級増幅回路を含んで成る請求項1乃至5のいずれか一つ
    の請求項に記載の電源装置。
  7. 【請求項7】 前記負荷は、無電極放電灯を含んで成る
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つの請求
    項に記載の電源装置。
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JP2015171282A (ja) * 2014-03-10 2015-09-28 三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社 電動圧縮機

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