JP2002289382A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP2002289382A
JP2002289382A JP2001088973A JP2001088973A JP2002289382A JP 2002289382 A JP2002289382 A JP 2002289382A JP 2001088973 A JP2001088973 A JP 2001088973A JP 2001088973 A JP2001088973 A JP 2001088973A JP 2002289382 A JP2002289382 A JP 2002289382A
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Koji Saeki
浩司 佐伯
Yoshifumi Kuroki
芳文 黒木
Koji Fujimoto
幸司 藤本
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回路部品に対するストレスを低減しつつ放電灯
の異常発生の有無の検出並びに保護動作を確実に行う。 【解決手段】制御回路4は、放電灯Laの点灯(定格点
灯又は調光点灯)中に異常が発生してから保護動作へ移
行するまでの期間(異常判定期間)中にフィードバック
制御を禁止する。而して、放電灯Laの異常が発生して
から保護動作が開始されるまでの異常判定期間中に制御
回路4によるフィードバック制御が禁止されるため、発
振周波数が無負荷共振周波数f0に近づくように補正さ
れることがなく、負荷回路5の出力増加による回路部品
へのストレス増大が防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯点灯装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の放電灯点灯装置の概略構成を図5
に示す。この放電灯点灯装置は、電源スイッチSW1を
介して交流電源ACに接続される整流回路1と、DC−
DCコンバータ等からなり整流回路1の脈流出力を所望
の直流電圧Vdcに変換する直流電源回路2と、電界効
果トランジスタからなる2つのスイッチング素子Q1,
Q2の直列回路を具備し、これら2つのスイッチング素
子Q1,Q2を高周波で交互にオンオフさせ、直流電圧
Vdcを所望の高周波電圧に変換して負荷回路5に供給
するインバータ回路3と、スイッチング素子Q1,Q2
のゲートに駆動信号を与えてスイッチング素子Q1,Q
2をオンオフさせる制御回路4’と、放電灯Laを含む
負荷回路5と、放電灯Laのフィラメントを予熱する予
熱回路6とを備える。
【0003】予熱回路6は、インバータ回路3の出力端
間に直流カット用のコンデンサC3を介して予熱トラン
スT2の1次巻線が接続され、この予熱トランスT2の
2次巻線及び3次巻線の両端が各々放電灯Laの各フィ
ラメントに接続されて構成される。また、負荷回路5
は、インバータ回路3の出力端間に予熱回路6と並列に
接続されたインダクタL1及びコンデンサC1の直列回
路と、コンデンサC1の両端間に直流カット用のコンデ
ンサC2を介して1次巻線n1が接続された出力トラン
スT1とを具備し、各フィラメントの一端が出力トラン
スT1の2次巻線n2の両端にそれぞれ接続されて構成
される。なお、負荷回路5の共振周波数に対して予熱回
路6の共振周波数はかなり高い値に設定されている。
【0004】制御回路4’は論理回路あるいはマイクロ
コンピュータを用いて構成され、スイッチング素子Q
1,Q2のスイッチング周波数(インバータ回路3の発
振周波数、以下同じ)を可変制御することにより、予熱
回路6から供給する予熱電流で放電灯Laのフィラメン
トを予熱する予熱モード、所定の予熱期間(予熱モード
で動作する期間、以下同じ)経過後に放電灯Laに所定
期間(始動期間)だけ高い電圧を印加して始動させる始
動モード、始動後の放電灯Laに所望の電力を供給して
放電灯Laを安定点灯させる点灯モードの3つの動作モ
ードを切り換えるものである。また、制御回路4’には
出力トランスT1の3次巻線n3から得られるランプ電
圧の検出信号VLaが入力されており、検出信号VLa
に基づいて放電灯Laのランプ電圧の変化を監視し、後
述する異常放電が放電灯Laに生じてランプ電圧が上昇
した場合に保護動作へ移行する。なお、制御回路4’の
保護動作とは、スイッチング素子Q1,Q2への駆動信
号の出力を停止してインバータ回路3の発振動作を停止
させたり、あるいは駆動信号を間欠的に出力する、又は
発振周波数を負荷回路5の共振周波数よりもかなり高い
値に設定することでインバータ回路3の出力を低下させ
るといった動作を指す。
【0005】また、制御回路4’には放電灯Laの調光
比(定格点灯時の光出力に対する百分率で表される値)
を指定する調光信号Vdmが外部から入力されており、
放電灯Laの光出力が調光信号Vdmで指定される調光
比の光出力となるようにインバータ回路3の発振周波数
を制御している。さらに、制御回路4’にはコンデンサ
C2の両端電圧(共振電圧)がフィードバック信号Vf
bとして入力されており、フィードバック信号Vfbに
基づいて放電灯Laへの出力を監視し、フィードバック
信号Vfbが大きくなれば出力を下げるように発振周波
数を高くし、フィードバック信号Vfbが小さくなれば
出力を上げるように発振周波数を低くするというように
インバータ回路3の発振周波数をフィードバック制御し
て放電灯Laへの出力を補正している。
【0006】図6は上記従来例における負荷回路5の共
振特性を示しており、曲線イが放電灯Laの消灯時(無
負荷時)における共振特性、曲線ロが放電灯Laの定格
点灯時における共振特性、曲線ハが放電灯Laの調光点
灯時における共振特性である。而して、制御回路4’で
は電源スイッチSW1が投入されてインバータ回路3の
発振動作を開始すると、まず始めに予熱モードで動作し
て発振周波数を無負荷時の共振周波数f0よりも充分に
高く且つ予熱回路6の共振周波数近傍の周波数(予熱周
波数)f4とする。インバータ回路3の発振周波数を予
熱周波数f4とすれば、負荷回路5の出力(図6におけ
る点F)が低く抑えられるために放電灯Laが始動せ
ず、予熱回路6による予熱電流の供給のみが行われる。
制御回路4’はタイマ等を具備しており、所定の予熱期
間が経過すると発振周波数を予熱周波数f4から徐々に
低くして無負荷共振周波数f0に近い周波数(始動周波
数)f3とする。このとき、負荷回路5の出力が点Fか
ら始動周波数f3に応じた出力(図6における点B)へ
と徐々に上昇する過程で放電灯Laが始動する。放電灯
Laの始動後、制御回路4’は発振周波数を始動周波数
f3から無負荷共振周波数f0よりも低い周波数(定格
点灯周波数)f1に移行させ、さらには調光信号Vdm
に応じて発振周波数を所定の周波数(調光点灯周波数)
f2に移行させることで調光信号Vdmで指定される調
光比に放電灯Laの光出力を略一致させる。ここで、電
源スイッチSW1の投入から放電灯Laが安定点灯する
までの制御回路4’による制御動作(予熱モード、始動
モード、点灯モード)と負荷回路5の出力との関係を図
7(a)に示している。
【0007】一方、放電灯Laが定格点灯(あるいは調
光点灯)する点灯モードに移行した時点から制御回路
4’によるフィードバック制御が開始され、放電灯La
の光出力が所定値に安定するように発振周波数が補正さ
れる(図7(b)参照)。但し、フィードバック制御が
放電灯Laの光出力の安定化を目的として行われるもの
であるから、制御回路4’では予熱期間、始動期間並び
に保護動作期間におけるフィードバック制御を禁止して
いる。
【0008】ところで、電極予熱型の放電灯Laではフ
ィラメントに塗布された熱電子放射物質(エミッタ)が
経時的に消耗し、やがて片方向にしかランプ電流が流れ
ない整流作用を行うような異常放電(所謂半波放電)に
陥る。そして、このように半波放電が起きるまでエミッ
タが消耗した状態をエミレス状態といい、エミレス状態
となった放電灯Laは寿命末期と判断される。而して、
エミレス状態となって半波放電が起きると負荷回路5の
共振系が崩れて放電灯Laのランプ電圧が正常時に比べ
て異常に上昇し、さらにエミッタが消耗すると放電灯L
aのインピーダンスが増加方向に変化するために負荷回
路5の共振特性が徐々に無負荷時の共振特性に近づいて
いき、最終的には両フィラメントに塗布されたエミッタ
が完全に消耗して放電の維持が不可能となって無負荷時
の共振特性となる。また、放電灯Laの点灯時に内封ガ
ス抜け(所謂スローリーク)等の異常が生じて放電灯L
aが立ち消えした場合もエミレス時と同様に共振特性が
無負荷時の共振特性に急激に変化する。すなわち、図6
に示すように定格点灯時に上記異常が発生すると負荷回
路5の出力は点Aから点Cへ上昇し、調光点灯時には点
Dから点Eへ上昇する。かかる放電灯Laの異常を検出
するために検出信号VLaが制御回路4’に入力されて
おり、ランプ電圧を検出する検出信号VLaのレベルが
所定の閾値Thを超えた場合に制御回路4’が異常発生
と判断して保護動作へ移行するのである。なお、上記従
来例では放電灯Laの異常発生の有無を判定する異常判
定期間K1が設けられており、検出信号VLaのレベル
が閾値Thを超える状態が異常判定期間K1中継続した
場合だけ異常発生有と判断することにより、検出信号V
Laの過渡的な瞬時変化や外来ノイズ等による誤検出を
防いでいる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
では負荷回路5の出力が異常上昇すると制御回路4’に
より保護動作へ移行するのであるが、保護動作へ移行す
るまでの異常判定期間K1中に次のような問題が生じる
虞がある。
【0010】すなわち、放電灯Laの異常が発生してか
ら保護動作が開始されるまでの異常判定期間K1中に制
御回路4’によりフィードバック制御が行われた場合、
発振周波数が無負荷共振周波数f0に近づくように補正
されると負荷回路5の出力が増加して回路部品へのスト
レスが増大することになる。例えば、図8に示すように
調光点灯時に異常が発生した場合、図6における曲線ハ
上の点Dから曲線イ上の点Eへ負荷回路5の出力が増大
するが、放電灯Laが立ち消えるとコンデンサC2の両
端電圧が大きく低下してフィードバック信号Vfbのレ
ベルも低下する。そして、制御回路4’ではフィードバ
ック信号Vfbのレベルが低下すれば放電灯Laへの出
力を増加するべく発振周波数を低下させるようにフィー
ドバック制御してしまうため、発振周波数が無負荷共振
周波数f0に近づくように補正されて負荷回路5の出力
が増大することになる。
【0011】また、定格点灯時に異常が発生した場合、
図6における曲線ハ上の点Aから曲線イ上の点Cへ負荷
回路5の出力が増大するが、放電灯Laが立ち消えると
コンデンサC2の両端電圧が大きく低下してフィードバ
ック信号Vfbのレベルも低下し、制御回路4’では放
電灯Laへの出力を増加するべく発振周波数を低下させ
るようにフィードバック制御してしまうため、検出信号
VLaのレベルが低下して放電灯Laに異常が発生して
いると判定されずに保護動作へ移行しない虞がある。
【0012】さらに、停電等により交流電源ACからの
電源供給が遮断されてから制御回路4’によるスイッチ
ング素子Q1,Q2の駆動が停止してインバータ回路3
の発振が停止するまでの期間(以下、この期間を「残発
振期間」と呼ぶ)K2にフィードバック制御が行われた
場合、発振周波数が無負荷共振周波数f0に近づくよう
に補正されると負荷回路5の出力が増大して回路部品へ
のストレスが増大する。例えば、図9に示すように調光
点灯時に交流電源ACからの電源供給が遮断されると、
直流電源回路2の出力電圧Vdcが低下するために負荷
回路5の出力も低下し、制御回路4’ではフィードバッ
ク制御により所定の出力を得ようとして発振周波数を低
下させるが、出力電圧Vdcがさらに低下すると放電灯
Laの点灯維持が不可能となって立ち消えを起こし、上
述のように制御動作が停止するまでの残発振期間K2中
に発振周波数を低下させるようにフィードバック制御し
てしまうため、発振周波数が無負荷共振周波数f0に近
づくように補正されて負荷回路5の出力が増大すること
になる。
【0013】本発明は上記問題に鑑みて為されたもので
あって、請求項1の発明の目的とするところは、回路部
品に対するストレスを低減しつつ放電灯の異常発生の有
無の検出並びに保護動作を確実に行うことができる放電
灯点灯装置を提供することにあり、また、請求項3の発
明の目的とするところは、交流電源からの電源供給遮断
時における残発振期間中の回路部品に対するストレスを
低減することができる放電灯点灯装置を提供することに
ある。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、交流電源からの交流出力を所望
の直流出力に変換する直流電源回路と、直流電源回路の
直流出力を高周波の交流出力に変換するインバータ回路
と、共振回路及び放電灯を有してインバータ回路の交流
出力を共振回路で共振させた出力が放電灯に供給される
負荷回路と、放電灯の異常発生の有無を検出する異常発
生検出手段と、インバータ回路の発振周波数を制御して
放電灯の予熱、始動、並びに点灯を行わせるとともに放
電灯への出力変化に基づくフィードバック制御により放
電灯への出力を補正する制御手段とを備え、制御手段
は、異常発生検出手段にて放電灯の異常が検出された場
合にインバータ回路の出力を停止又は低下させる保護動
作を行うとともに、放電灯の点灯中に異常が発生してか
ら保護動作へ移行するまでの期間中にフィードバック制
御を禁止することを特徴とし、回路部品に対するストレ
スを低減しつつ放電灯の異常発生の有無の検出並びに保
護動作を確実に行うことができる。
【0015】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、制御手段は、異常発生検出手段による異常発生の検
出期間中はインバータ回路の発振周波数を所定の値に固
定することを特徴とし、回路部品に対するストレスをさ
らに低減し、放電灯の異常発生の有無の検出並びに保護
動作をより確実に行うことができる。
【0016】請求項3の発明は、上記目的を達成するた
めに、交流電源からの交流出力を所定の直流出力に変換
する直流電源回路と、直流電源回路の直流出力を高周波
の交流出力に変換するインバータ回路と、共振回路及び
放電灯を有してインバータ回路の交流出力を共振回路で
共振させた出力が放電灯に供給される負荷回路と、放電
灯の異常発生の有無を検出する異常発生検出手段と、イ
ンバータ回路の発振周波数を制御して放電灯の予熱、始
動、並びに点灯を行わせるとともに放電灯への出力変化
に基づくフィードバック制御により放電灯への出力を補
正する制御手段とを備え、制御手段は、異常発生検出手
段にて放電灯の異常が検出された場合にインバータ回路
の出力を停止又は低下させる保護動作を行うとともに、
交流電源からの電源供給が遮断された場合にフィードバ
ック制御を禁止することを特徴とし、交流電源からの電
源供給遮断時における残発振期間中の回路部品に対する
ストレスを低減することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0018】本実施形態の概略構成を図1に示す。但
し、従来例と同一の構成要素には同一の符号を付して説
明を省略し、本実施形態の特徴となる構成及び動作につ
いてのみ説明する。
【0019】本実施形態における制御回路4は、放電灯
Laの点灯(定格点灯又は調光点灯)中に異常が発生し
てから保護動作へ移行するまでの期間(異常判定期間)
中にフィードバック制御を禁止しており、この点に本実
施形態の特徴がある。すなわち、図2に示すように制御
回路4では、検出信号VLaのレベルが上昇して所定の
閾値Thを超えるとフィードバック信号Vfbに基づく
フィードバック制御を禁止し、所定の異常判定期間K1
が経過するまで検出信号VLaのレベルが閾値Thを超
えていれば、異常判定期間K1の経過後直ちに保護動作
に移行する。また、異常判定期間K1が経過する前に検
出信号VLaのレベルが閾値Thを下回れば、制御回路
4は異常発生無しと判断してフィードバック制御を再開
する。なお、このような制御動作を行う制御回路4は論
理回路の構成又はマイクロコンピュータのプログラムに
よって容易に実現可能であるから詳細な説明は省略す
る。
【0020】而して、本実施形態によれば、放電灯La
の異常が発生してから保護動作が開始されるまでの異常
判定期間K1中に制御回路4によるフィードバック制御
が禁止されるため、発振周波数が無負荷共振周波数f0
に近づくように補正されることがなく、負荷回路5の出
力増加による回路部品へのストレス増大が防止できる。
【0021】ここで、異常判定期間K1中における発振
周波数を、制御回路4において所定値(例えば始動モー
ドの始動周波数f3)に固定させることが望ましい。す
なわち、異常判定期間K1中に発振周波数が変化すると
回路部品に加わるストレスや検出信号VLaのレベルが
変化してしまうが、発振周波数を固定することで回路部
品に加わるストレスを所定値に制限することができると
ともに、検出信号VLaのレベルを安定させて確実な異
常検出が可能になるものである。
【0022】ところで、本実施形態では整流回路1の高
電位側の出力端の電圧を検出し、その検出信号Vacを
制御回路4に入力している。制御回路4では検出信号V
acに基づいて交流電源ACからの電源供給の有無を監
視し、停電や電源スイッチSW1の開成等によって電源
供給が遮断されたことを検出した場合にフィードバック
制御を禁止している。而して、図3に示すように交流電
源ACからの電源供給が遮断されてから制御回路4によ
るスイッチング素子Q1,Q2の駆動が停止してインバ
ータ回路3の発振が停止するまでの残発振期間K2にフ
ィードバック制御が行われないから、発振周波数が無負
荷共振周波数f0に近づくように補正されることがな
く、負荷回路5の出力増大に伴う回路部品へのストレス
増大を防ぐことができる。
【0023】ところで、図4は本実施形態の放電灯点灯
装置を備えた照明器具を示している。この照明器具は、
天井直付け形の一般用照明器具であって、円形の浅皿状
に形成され、天井への取付手段を具備した器具本体30
と、器具本体30の下面を被うように着脱自在に器具本
体30に装着される透光カバー31と、器具本体30の
下面に取着される反射板32と、プリント基板に回路部
品を実装することで実現された上述の放電灯点灯装置3
3とを備えている。なお、環形の蛍光ランプなどからな
る放電灯Laは反射板32の下方に配設されるソケット
(図示せず)に着脱自在に装着され、反射板32ととも
に透光カバー31によって包囲される。
【0024】反射板32は器具本体30との間にスペー
スを設け且つ放電灯Laの光をできる限り透光カバー3
1の表面の輝度が均一になるような極力浅い皿状に形成
されている。そして、反射板32と器具本体30との間
に設けた上記スペースに放電灯点灯装置33が配設され
る。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明は、交流電源からの交流
出力を所望の直流出力に変換する直流電源回路と、直流
電源回路の直流出力を高周波の交流出力に変換するイン
バータ回路と、共振回路及び放電灯を有してインバータ
回路の交流出力を共振回路で共振させた出力が放電灯に
供給される負荷回路と、放電灯の異常発生の有無を検出
する異常発生検出手段と、インバータ回路の発振周波数
を制御して放電灯の予熱、始動、並びに点灯を行わせる
とともに放電灯への出力変化に基づくフィードバック制
御により放電灯への出力を補正する制御手段とを備え、
制御手段は、異常発生検出手段にて放電灯の異常が検出
された場合にインバータ回路の出力を停止又は低下させ
る保護動作を行うとともに、放電灯の点灯中に異常が発
生してから保護動作へ移行するまでの期間中にフィード
バック制御を禁止するので、回路部品に対するストレス
を低減しつつ放電灯の異常発生の有無の検出並びに保護
動作を確実に行うことができるという効果がある。
【0026】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、制御手段は、異常発生検出手段による異常発生の検
出期間中はインバータ回路の発振周波数を所定の値に固
定するので、回路部品に対するストレスをさらに低減
し、放電灯の異常発生の有無の検出並びに保護動作をよ
り確実に行うことができるという効果がある。
【0027】請求項3の発明は、交流電源からの交流出
力を所定の直流出力に変換する直流電源回路と、直流電
源回路の直流出力を高周波の交流出力に変換するインバ
ータ回路と、共振回路及び放電灯を有してインバータ回
路の交流出力を共振回路で共振させた出力が放電灯に供
給される負荷回路と、放電灯の異常発生の有無を検出す
る異常発生検出手段と、インバータ回路の発振周波数を
制御して放電灯の予熱、始動、並びに点灯を行わせると
ともに放電灯への出力変化に基づくフィードバック制御
により放電灯への出力を補正する制御手段とを備え、制
御手段は、異常発生検出手段にて放電灯の異常が検出さ
れた場合にインバータ回路の出力を停止又は低下させる
保護動作を行うとともに、交流電源からの電源供給が遮
断された場合にフィードバック制御を禁止するので、交
流電源からの電源供給遮断時における残発振期間中の回
路部品に対するストレスを低減することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態を示す概略構成図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】同上を用いた照明器具を示し、(a)は斜視
図、(b)は側断面図である。
【図5】従来例を示す概略構成図である。
【図6】同上の動作説明図である。
【図7】同上の動作説明図である。
【図8】同上の動作説明図である。
【図9】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
1 整流回路 2 直流電源回路 3 インバータ回路 4 制御回路 5 負荷回路 6 予熱回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 幸司 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 AA02 BA05 BC01 BC03 CA16 DB01 DD04 EA01 EA07 EB01 EB05 GA02 GB12 GC04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源からの交流出力を所望の直流出
    力に変換する直流電源回路と、直流電源回路の直流出力
    を高周波の交流出力に変換するインバータ回路と、共振
    回路及び放電灯を有してインバータ回路の交流出力を共
    振回路で共振させた出力が放電灯に供給される負荷回路
    と、放電灯の異常発生の有無を検出する異常発生検出手
    段と、インバータ回路の発振周波数を制御して放電灯の
    予熱、始動、並びに点灯を行わせるとともに放電灯への
    出力変化に基づくフィードバック制御により放電灯への
    出力を補正する制御手段とを備え、制御手段は、異常発
    生検出手段にて放電灯の異常が検出された場合にインバ
    ータ回路の出力を停止又は低下させる保護動作を行うと
    ともに、放電灯の点灯中に異常が発生してから保護動作
    へ移行するまでの期間中にフィードバック制御を禁止す
    ることを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】 制御手段は、異常発生検出手段による異
    常発生の検出期間中はインバータ回路の発振周波数を所
    定の値に固定することを特徴とする請求項1記載の放電
    灯点灯装置。
  3. 【請求項3】 交流電源からの交流出力を所定の直流出
    力に変換する直流電源回路と、直流電源回路の直流出力
    を高周波の交流出力に変換するインバータ回路と、共振
    回路及び放電灯を有してインバータ回路の交流出力を共
    振回路で共振させた出力が放電灯に供給される負荷回路
    と、放電灯の異常発生の有無を検出する異常発生検出手
    段と、インバータ回路の発振周波数を制御して放電灯の
    予熱、始動、並びに点灯を行わせるとともに放電灯への
    出力変化に基づくフィードバック制御により放電灯への
    出力を補正する制御手段とを備え、制御手段は、異常発
    生検出手段にて放電灯の異常が検出された場合にインバ
    ータ回路の出力を停止又は低下させる保護動作を行うと
    ともに、交流電源からの電源供給が遮断された場合にフ
    ィードバック制御を禁止することを特徴とする放電灯点
    灯装置。
JP2001088973A 2001-03-27 2001-03-27 放電灯点灯装置 Pending JP2002289382A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007141752A (ja) * 2005-11-22 2007-06-07 Nec Lighting Ltd 昇圧トランス、放電灯点灯回路、放電灯装置および放電灯点灯方法
JP2010050049A (ja) * 2008-08-25 2010-03-04 Panasonic Electric Works Co Ltd 放電灯点灯装置及び照明器具

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