JP2003173889A - 誘電体バリア放電ランプ駆動装置 - Google Patents

誘電体バリア放電ランプ駆動装置

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JP2003173889A
JP2003173889A JP2001373154A JP2001373154A JP2003173889A JP 2003173889 A JP2003173889 A JP 2003173889A JP 2001373154 A JP2001373154 A JP 2001373154A JP 2001373154 A JP2001373154 A JP 2001373154A JP 2003173889 A JP2003173889 A JP 2003173889A
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discharge lamp
dielectric barrier
barrier discharge
inverter circuit
driving device
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Hiroteru Nakano
浩輝 中野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体バリア放電ランプを駆動するための自
励発振方式のインバータ回路の共振周波数領域を拡大
し、その結果として、高電圧印加時の電極劣化による破
損やコロナ発生の活発化を最小限に抑え、ランプ有効長
を長くできる誘電体バリア放電ランプ駆動装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明の誘電体バリア放電ランプ駆動装
置では、直流電源2を入力とし、各々の自励発振を利用
したインバータ回路INVを有するインバータトランス
6の2次巻線4の高電圧側にインダクタンス成分を持つ
素子13を介して誘電体バリア放電ランプ200を接続
したことによって、インバータ回路の2次側から返還さ
れるリアクタンス分を減少させ、この結果としてインバ
ータ回路の共振周波数領域を拡大させ、従来よりも高い
周波数でインバータ回路を動作させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータやOA機器などに使用される液晶表示装置のバッ
クライト用光源に適する誘電体バリア放電ランプを点灯
する誘電体バリア放電ランプ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、パーソナルコンピュータやOA
機器などに使用される液晶表示装置のバックライト用光
源には、図6に示す構造の内部電極型冷陰極放電ランプ
(「内部電極放電ランプ」と略称する)100を図7に
示す回路構成にして用いている。まず、従来の内部電極
放電ランプ100について説明すると、管状ガラスラン
プ容器101の内部に放電媒体となる不活性ガスと水銀
蒸気の充填剤102を封入し、またランプ容器101の
内周に蛍光体層103を形成している。そしてガラスラ
ンプ容器101の両端部内に電極104,105を封着
し、これらの電極104,105から導入線106,1
07を外部に引き出し、高周波電源に接続するようにし
ている。
【0003】このような放電ランプを点灯させるための
放電ランプ駆動装置は、図7に示す構成である。この放
電ランプ駆動装置は、直流電源2を入力とする共振型ロ
イヤーインバータ回路INVを備えている。このインバ
ータ回路INVは、入力側の1次巻線3と出力側の2次
巻線4及び3次巻線5を有するインバータトランス6
と、このインバータトランス6のインダクタンス成分と
LC共振回路を構成する共振用コンデンサ7と、インバ
ータトランス6を駆動させるための夫々のエミッタが接
地されているトランジスタ8,9を備えている。
【0004】インバータトランス6の1次巻線3には中
間タップが設けられていて、これに直流電源2が接続さ
れている。インバータトランス6の2次巻線4の一方は
接地されている。また、トランジスタ8,9夫々のエミ
ッタも接地されている。インバータ回路INVのトラン
ジスタ8に駆動電流を供給するために、直流電源2に抵
抗11を直列に介してトランジスタ8のベースが接続さ
れている。1対のトランジスタ8,9のコレクタ間には
インバータトランス6の1次巻線3が並列に接続され、
共振用コンデンサ7も並列に接続されている。
【0005】直流電源2には、インバータ回路への入力
電流を定電流化するためのチョークコイルより成るイン
ダクタ12を直列に介して、インバータトランス6の1
次巻線3の中間タップが接続されている。インバータト
ランス6の2次巻線4は、1次巻線3よりも巻数を多く
して変換電圧が昇圧するようにしてある。インバータト
ランス6の2次巻線4の一方は、放電ランプ100の電
極104に接続して放電ランプ100に電流を供給する
ようにしてある。放電ランプ100の他方の電極105
は接地されている。
【0006】インバータトランス6に設けられた3次巻
線5の一端はトランジスタ8のベース側に、他端はトラ
ンジスタ9のベース側に接続されていて、この3次巻線
5に発生した電圧がトランジスタ8,9のベースに帰還
し印加するようにしてある。
【0007】この従来の放電ランプ駆動装置の動作につ
いて説明する。直流電源2が印加されると、入力側のイ
ンダクタ12を通してインバータトランス6の1次巻線
3に電流が流れ、同時に直流電源2から出力された電圧
が抵抗11を介してトランジスタ8のベースに印加され
る。
【0008】インバータトランス6の1次巻線3と3次
巻線5のリアクタンスと共振コンデンサ7とインバータ
トランス6の2次側から返還されるリアクタンスで共振
し、インバータトランス6の3次巻線5の端子間に、イ
ンバータトランス6の1次巻線3と3次巻線5の巻数比
だけ昇圧された高電圧が誘起され、同時に、インバータ
トランス6の3次巻線5には、1次巻線3に流れる電流
の方向と同一方向に電流が流れて自励発振し、共振周波
数でトランジスタ8,9を交互に導通させる。インバー
タトランス6の2次側には、1次巻線3と2次巻線4と
の巻数比だけ昇圧した電力が出力され、これによって放
電ランプ100を点灯させる。
【0009】このときの発振周波数は、インバータトラ
ンス6の1次巻線3と3次巻線5のリアクタンスと共振
用コンデンサ7のインダクタンスとインバータトランス
6の2次側から返還されるリアクタンス分との共振周波
数で決定される。
【0010】このように、自励発振を利用したインバー
タ回路INVによって放電ランプ100を1本または複
数本駆動させる場合、インバータトランス6の2次側に
接続されたリアクタンス分がインバータトランス6の巻
数比に反比例して1次側に返還されるため、インバータ
回路INVによる共振周波数には事実上の限界レベルが
存在し、無理に共振周波数を上げると異常発振領域に入
る。このため、放電ランプ100の管電流を増加させる
ためには、印加する電圧を上昇させることしかできない
が、放電ランプ100ヘの印加電圧を高くして管電流を
増加させると、電極部の劣化による放電ランプ100の
破損やコロナ発生を活性化させるため問題があり、印加
電圧を上昇させるのにも限界があり、発光量の改善には
限界があった。
【0011】一方、誘電体バリア放電ランプが新たに提
案されている。この誘電体バリア放電ランプ200は、
図8に示すような構成であり、管状ガラスランプ容器2
02の両端外部に電極203,204を備えたことを特
徴とする。ランプ容器202内には、希ガス若しくは水
銀と希ガスの混合ガスのようなイオン化が可能な充填剤
205を封入し、またガラスランプ容器202の内周面
に必要に応じて蛍光体層206を形成し、さらにガラス
ランプ容器202の両端外周に、電極203,204と
して金属導体231,241を粘着剤若しくは導電性粘
着剤232,242により貼着した構造である。
【0012】この誘電体バリア放電ランプ200は図9
に示す等価回路のような特性、いわばコンデンサの特性
を本来的に備えている。このため、高周波電源によって
駆動する場合に、電圧の安定化のために入力側に別部品
であるコンデンサを介在させなくとも安定した点灯が可
能である特徴を有している。
【0013】このような構造の誘電体バリア放電ランプ
200を図6に示した放電ランプ駆動装置における内部
電極型放電ランプ100に置き換えて使用することが可
能である。しかしながら、その場合にも同様に、放電ラ
ンプ200ヘの印加電圧を高くして管電流を増加させる
と、電極部の劣化による放電ランプ200の破損やコロ
ナ発生を活性化させるため問題があり、印加電圧を上昇
させるのにも限界があり、発光量の改善には限界があっ
た。
【0014】加えて、電極部の静電容量Cにより誘電体
バリア放電ランプ200の管電流が制御されるため,コ
ロナ発生を最小限に抑えるためには電極部を長くする必
要があり、結果的に、誘電体バリア放電ランプ200の
有効長が通常の内部電極型放電ランプ100よりも短く
なってしまうという技術的課題が残されていた。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した技
術的課題を解決し、誘電体バリア放電ランプを駆動する
ための自励発振方式のインバータ回路の共振周波数領域
を拡大することができ、その結果として、高電圧印加時
の電極劣化による破損やコロナ発生の活発化を最小限に
抑え、ランプ有効長を長くできる誘電体バリア放電ラン
プ駆動装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の誘電体
バリア放電ランプ駆動装置は、直流電源を入力とし、各
々の自励発振を利用したインバータ回路を有するインバ
ータトランスの2次巻線の高電圧側にインダクタンス成
分を持つ素子を介して誘電体バリア放電ランプを接続し
たものである。
【0017】請求項1の発明の誘電体バリア放電ランプ
駆動装置では、自励式インバータ回路の2次側にインダ
クタンス成分を有する素子を挿入することによってイン
バータ回路の2次側から返還されるリアクタンス分を減
少させ、この結果としてインバータ回路の共振周波数領
域を拡大させ、従来よりも高い周波数でインバータ回路
を動作させることができる。
【0018】そして、請求項1の発明によれば、従来よ
りも高い周波数でインバータ回路を動作させることによ
り、従来のように高電圧を印加せずとも放電ランプを高
光量で発光させることができ、高電圧印加時の電極劣化
による破損やコロナ発生の活発化を最小限に抑え、ま
た、コロナ発生を抑えるためには電極部を長くする必要
をなくしてランプ有効長を長くできる。
【0019】請求項2の発明は、請求項1の誘電体バリ
ア放電ランプ駆動装置において、前記インダクタンス成
分を持つ素子として、前記誘電体バリア放電ランプの電
極部分にインダクタンス成分を設けたものであり、別部
品を回路上に設けずとも従来よりも高い周波数でインバ
ータ回路を動作させ、高電圧印加時の電極劣化による放
電ランプの破損やコロナ発生の活発化を最小限に抑え、
また放電ランプのランプ有効長を長くでき、回路構成の
簡素化が図れる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図1は、本発明の第1の実施の形態
の誘電体バリア放電ランプ駆動装置の回路構成を示して
いる。本実施の形態の誘電体バリア放電ランプ駆動装置
は、直流電源2を入力とする共振型ロイヤーインバータ
回路INVを備えている。
【0021】このインバータ回路INVは従来例で示し
たものと同様の構成であり、入力側の1次巻線3と出力
側の2次巻線4及び3次巻線5を有するインバータトラ
ンス6と、このインバータトランス6のインダクタンス
成分とLC共振回路を構成する共振用コンデンサ7と、
インバータトランス6を駆動させるための夫々のエミッ
タが接地されているトランジスタ8,9を備えている。
【0022】インバータトランス6の1次巻線3には中
間タップが設けられていて、これに直流電源2が接続さ
れている。インバータトランス6の2次巻線4の一方は
接地されている。また、トランジスタ8,9夫々のエミ
ッタも接地されている。インバータ回路INVのトラン
ジスタ8に駆動電流を供給するために、直流電源2に抵
抗11を直列に介してトランジスタ8のベースが接続さ
れている。1対のトランジスタ8,9のコレクタ間には
インバータトランス6の1次巻線3が並列に接続され、
共振用コンデンサ7も並列に接続されている。
【0023】直流電源2には、インバータ回路への入力
電流を定電流化するためのチョークコイルより成るイン
ダクタ12を直列に介して、インバータトランス6の1
次巻線3の中間タップが接続されている。インバータト
ランス6の2次巻線4は、1次巻線3よりも巻数を多く
して変換電圧が昇圧するようにしてある。
【0024】インバータトランス6の2次巻線4の一方
は、本実施の形態の特徴であるインダクタンス成分を有
する素子13を介して誘電体バリア放電ランプ200の
一方の電極203に接続され、誘電体バリア放電ランプ
200に電流を供給するようにしてある。放電ランプ2
00の他方の電極204は接地されている。
【0025】インバータトランス6に設けられた3次巻
線5の一端は、トランジスタ8のベース側に、他端はト
ランジスタ9のベース側に接続されていて、3次巻線に
発生した電圧をトランジスタ8,9のベースに帰還して
印加するようにしてある。
【0026】次に、本実施の形態の誘電体バリア放電ラ
ンプ駆動装置による誘電体バリア放電ランプ200の点
灯動作について説明する。インバータ回路INVに直流
電源2が印加されると、インダクタ12を通してインバ
ータトランス6の1次巻線3に電流が流れ、同時に直流
電源2の電圧が抵抗11を介してトランジスタ8のベー
スに印加される。
【0027】インバータ回路INVは、インバータトラ
ンス6の1次巻線3と3次巻線5のリアクタンスと共振
コンデンサ7とインバータトランス6の2次側から返還
されるリアクタンスで共振し、インバータトランス6の
3次巻線5の端子間に、インバータトランス6の1次巻
線3と3次巻線5の巻数比だけ昇圧された高電圧が誘起
され、同時に、インバータトランス6の3次巻線5に
は、1次巻線3に流れる電流の方向と同一方向に電流が
流れて自励発振し、その共振周波数でトランジスタ8,
9を交互に導通させる。インバータトランス6の2次側
の出力は、1次巻線3と2次巻線4との巻数比だけ昇圧
される。
【0028】このときの発振周波数は、インバータトラ
ンス6の1次巻線3と3次巻線5のリアクタンスと共振
用コンデンサ7とインバータトランス6の2次側から返
還されるリアクタンス分で共振しているので、2次側に
インダクタンス成分を有する素子13を挿入したことに
より、インバータトランス6の2次側からのリアクタン
ス分が減少し、共振周波数領域を拡大する。
【0029】これにより、本実施の形態の誘電体バリア
放電ランプ駆動装置では、共振周波数を従来よりも高い
周波数で動作させることができるようになり、従来より
も高い発振周波数で動作させることによって、従来と同
様の発光量を得る場合にはより低電圧で誘電体バリア放
電ランプ200を点灯させることができ、またより高光
量を得るためにも発振周波数を高くすることによって誘
電体バリア放電ランプ200の電極203に従来のよう
な高電圧を印加せずとも済み、高電圧印加による破損や
コロナ発生の活発化を抑えることができる。
【0030】また、インダクタ素子13を設けたことに
よって発振周波数領域を拡大できることで、インダクタ
素子13を設けていない場合と同電圧を印加し、同管電
流を流そうとする場合、誘電体バリア放電ランプ200
の電極長を短く設計することが可能である。
【0031】次に、本発明の第2の実施の形態の誘電体
バリア放電ランプ駆動装置について、図2を用いて説明
する。第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の
形態と同じ原理であるが、位相差が180度になる2台
の自励発振式のインバータ回路INVを用意し、一方の
出力を誘電体バリア放電ランプ200の一方の電極20
3にインダクタ素子13を介して接続し、他方のインバ
ータ回路INVの出力を放電ランプ200の他方の電極
204に同じくインダクタ素子13を介して接続したこ
とを特徴とする。
【0032】これにより、第1の実施の形態と同様の作
用効果と共に、誘電体バリア放電ランプ200の両電極
203,204をグランド電位から浮かせることがで
き、これによってグランドと各電極との電位差を低減
し、コロナ放電の発生を抑制できる。
【0033】次に、本発明の第3の実施の形態の誘電体
バリア放電ランプ駆動装置について、図3を用いて説明
する。本実施の形態の誘電体バリア放電ランプ駆動装置
は、第1の実施の形態で採用したインバータトランス6
の2次側のインダクタ素子13に代えて、誘電体バリア
放電ランプ200の電極203,204をインダクタン
ス成分を持たせた構造にし、第1の実施の形態と同じ原
理で誘電体バリア放電ランプ200を駆動することを特
徴としている。
【0034】誘電体バリア放電ランプ200の電極20
3,204の部分にインダクタンス成分を持たせるため
の構造は図4に示すようなものであり、図8に示した構
造の誘電体バリア放電ランプ200の電極203,20
4の部分にさらにインダクタ素子としてコイル電極21
1,212を巻装している。このコイル電極211,2
12によってこの電極部分にインダクタンス成分を持つ
ようになる。
【0035】したがって、図3の回路に示したように、
インバータトランス6の出力側に別途にインダクタ素子
13を設けずに、インバータトランス6の出力を直接に
誘電体バリア放電ランプ200のコイル電極211に接
続することにより、第1の実施の形態と同様の作用、効
果を奏する。
【0036】次に、本発明の第4の実施の形態を図5を
用いて説明する。第4の実施の形態は、第3の実施の形
態と同様のコイル電極211,212を備えた誘電体バ
リア放電ランプ200を用い、しかも同電圧で180°
の位相差を持つ自励式のインバータ回路INVの2台そ
れぞれを放電ランプ200のコイル電極211,212
それぞれに接続したことを特徴とする。
【0037】これにより、第4の実施の形態では、第3
の実施の形態と同様の作用効果を奏し、さらに第1の実
施の形態に対する第2の実施の形態と同様、誘電体バリ
ア放電ランプ200の両電極211,212をグランド
電位から浮かせることができ、これによってグランドと
各電極との電位差を低減し、コロナ放電の発生を抑制で
きる。
【0038】
【発明の効果】以上のように本発明の誘電体バリア放電
ランプ駆動装置によれば、共振周波数を上げて、電極の
劣化による誘電体バリア放電ランプの破損やコロナ発生
を最小限に抑え、誘電体バリア放電ランプの管電流を増
加して高発光量を得ることができ、また、共振周波数の
拡大により、誘電体バリア放電ランプを所定の光量で発
光させるのに電極部の長さを短く設計することができ、
その誘電体バリア放電ランプの有効長を長くすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の回路図。
【図2】本発明の第2の実施の形態の回路図。
【図3】本発明の第3の実施の形態の回路図。
【図4】本発明の第4の実施の形態で点灯する誘電体バ
リア放電ランプの断面図。
【図5】本発明の第4の実施の形態の回路図。
【図6】従来の内部電極放電ランプの断面図。
【図7】従来例の放電ランプ駆動装置の回路図。
【図8】提案されている誘電体バリア放電ランプの断面
図。
【図9】提案されている誘電体バリア放電ランプの等価
回路。
【符号の説明】
2 直流電源 3 1次巻線 4 2次巻線 5 3次巻線 6 インバータトランス 7 共振用コンデンサ 8 トランジスタ 9 トランジスタ 11 抵抗 12 インダクタ 13 インダクタ素子 200 誘電体バリア放電ランプ 203 電極 204 電極 211 コイル電極 212 コイル電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源を入力とし、各々の自励発振を
    利用したインバータ回路を有するインバータトランスの
    2次巻線の高電圧側にインダクタンス成分を持つ素子を
    介して誘電体バリア放電ランプを接続したことを特徴と
    する誘電体バリア放電ランプ駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記インダクタンス成分を持つ素子とし
    て、前記誘電体バリア放電ランプの電極部分にインダク
    タンス成分を設けたことを特徴とする請求項1に記載の
    誘電体バリア放電ランプ駆動装置。
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