JP2004273430A - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 直流電源1から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、インバータ回路からの高周波電流により放電灯7、11を点灯する放電灯負荷回路と、放電灯7、11の正負それぞれの半サイクルの放電電圧のピーク値を検出するピーク検出部で検出された正負のピーク値をインピーダンス素子で分圧して出力する正負ピーク検出回路P300と、正負ピーク検出回路P300の出力電圧が予め定めた範囲から外れているときにインバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路H100とを備える。
【選択図】 図1
Description
しかしながら、定格電流がほぼ同じでワット数の異なる複数の放電灯を、同一の放電灯点灯装置で点灯可能とする場合は、上記第1の検出手段を実現する前提条件として、段落[0019]に記載されているようにフィラメントFの設計を同様にする必要があり、限定された条件が必要である問題があった。また、上記検出手段の正常時の値と寿命末期の値の比較判別する場合、適用する放電灯のバラツキや製造メーカ間のバラツキ等を予め明確にする必要があり、回路設計上の大きな負荷となる問題があった。
上記保護回路は、上記放電灯の正負それぞれの半サイクルの放電電圧のピーク値をインピーダンス素子で分圧して出力する正負ピーク検出回路と、この正負ピーク検出回路の出力電圧が予め定めた範囲から外れたときに上記インバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路と、この判定回路の上記停止信号により上記インバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、を備えたものである。
図1はこの発明の実施の形態1の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図2は上記放電灯点灯装置の判定回路の回路構成図、図3は商用電源から直流電源を得る場合の直流電源の回路図、図4は放電灯点灯装置の動作説明図である。
図1において、商用電源から直流電源1が得られ、インバータ回路はMOSFET2、3からなるスイッチング素子から構成される。放電灯負荷回路L100はチョークコイル5、カップリングコンデンサ6、放電灯7、放電灯7に並列に接続されたコンデンサ8から構成される。なお、スイッチング素子2及び3のドレイン・ソース間に逆方向に内蔵されているダイオードは図示を省略している。
アノードとカソードが接続されたダイオード50、55の接続点はコンデンサ23と24の接続点に接続され、ダイオード50のカソードはコンデンサ53を介して直流電源1の負極に接続される。ダイオード55のアノードはコンデンサ58を介して直流電源1の負極に接続される。
なお、コンデンサ53の電圧をV53、コンデンサ54の電圧をV54、コンデンサ58の電圧をV58で示す。
なお、±P検出回路P300、判定回路C100及び保持回路H100は、保護回路を構成する。
判定回路C100において、ツェナーダイオード70のカソードが±P検出回路P300の出力電圧Vsi1に接続され、アノードは比較器74の非反転入力端子に接続される。ツェナーダイオード70のアノードと直流電源1の負極との間に抵抗71が接続され、判定回路の電源Vcと比較器74の反転入力端子との間に抵抗73が接続される。ダイオード72のアノードが比較器74の反転入力端子に、カソードが直流電源1の負極に接続され、電源Vcと比較器74の出力間に抵抗75が接続される。
図4において、時間tの経過による放電灯7、11の状態に対応して、(a)はV53、(b)はV58、(c)はV54(Vsi1)、(d)は動作停止出力電圧Vsoの波形をそれぞれ示す。
モード1は放電灯7、11が正常な場合、モード2は放電灯7のコンデンサ21側フィラメントの放電物質が消耗した寿命末期状態で、放電灯11が正常な場合、モード3は放電灯7のコンデンサ20側のフィラメントの放電物質が消耗した寿命末期状態で、放電灯11が正常な場合を示す。
即ち、±P検出回路P300の出力電圧である動作停止入力電圧(Vsi1)=(V54)がツェナーダイオード76で予め定めた負電圧値より小さいときに(負の絶対値が大きいときに)比較器78の出力は高レベルになり、判定回路C100の動作停止出力電圧Vsoは高レベルになる。
そして、動作停止出力電圧Vsoが高いレベルになれば、保持回路H100のサイリスタ36のゲート電圧が高レベルになるのでサイリスタ36はON状態となり、発振制御回路4からのスイッチング素子2、3への駆動電圧の出力は停止、即ち、インバータ回路は停止(t22)となり放電灯7及び11は消灯する。また、この時サイリスタ36には、その保持電流以上の電流が流れるように設定すれば、この状態は直流電源1を遮断するまで継続する。
即ち、±P検出回路P300の出力電圧である動作停止入力電圧(Vsi1)=(V54)がツェナーダイオード70で予め定めた正電圧値より大きいときに比較器74の出力は高レベルになり、判定回路C100の動作停止出力電圧Vsoは高レベルになる。
そして、動作停止出力電圧Vsoが高いレベルになれば、保持回路H100のサイリスタ36のゲート電圧が高レベルになるのでサイリスタ36はON状態となり、発振制御回路4からのスイッチング素子2、3への駆動電圧の出力は停止、即ち、インバータ回路は停止(t32)となり放電灯7及び11は消灯し、この状態は直流電源1を遮断するまで継続する。
なお、モード2では、±P検出回路P300の動作停止入力電圧(Vsi1)がツェナーダイオード76で予め定めた負電圧値より小さいときに(負の絶対値が大きいときに)、モード3では、動作停止入力電圧(Vsi1)がツェナーダイオード70で予め定めた正電圧値より大きいときに、比較器74の出力は高レベルになり、各々判定回路C100の動作停止出力電圧Vsoは高レベルになり、即ち、予め定められた範囲から外れたときに、保持回路H100によりインバータ回路は停止されるが、放電灯7、11が正常のときのモード1の場合は、±P検出回路P300の動作停止入力電圧(Vsi1)がツェナーダイオード76で予め定めた負電圧値以上で(負の絶対値が小さいときに)、ツェナーダイオード70で予め定めた正電圧値以下の範囲のとき、即ち、予め定めた範囲以内のときに、比較器74の出力は低レベルになり、判定回路C100の動作停止出力電圧Vsoは低レベルになり、保持回路H100によりインバータ回路は停止されない。
また、インバータ回路は、2つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路なので、簡単な回路とすることができる。
図5はこの発明の実施の形態2の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図6は放電灯点灯装置の動作説明図である。
図5において、実施の形態1の図2と同一作用をする素子及び構成要素は同一符号で示し説明を省略する。本実施の形態は、実施の形態1の図1、2において、過電圧検出回路Vov100を追加し、判定回路C100の構成の一部を変えたものである。
判定回路C100には、カソードが過電圧検出回路Vov100の抵抗85と86の接続点に接続され、アノードが比較器74の非反転入力端子に接続されたツェナーダイオード83が追加されている。
図6において、時間tの経過による放電灯7、11の状態に対応して、(a)はV53、(b)はV58、(c)はV54(Vsi1)、(d)は動作停止出力電圧Vsoの波形、(e)は過電圧検出回路Vov100からの動作停止入力電圧(Vsi2)の波形を示す。モード1〜3は実施の形態1の図4と同じであり説明を省略する。モード4は放電灯7、11のいずれかに微細な亀裂が入り放電灯内部に空気が微量入った、もしくは、放電灯は正常であるが周囲温度が過度に低下したため正常放電に移行できない放電灯不点灯状態等の場合を示す。
そして、動作停止出力電圧Vsoが高いレベルになれば、保持回路H100のサイリスタ36のゲート電圧が高レベルになるのでサイリスタ36はON状態となり、発振制御回路4からのスイッチング素子2、3への駆動電圧の出力は停止、即ち、インバータ回路は停止(t43)となり放電灯7及び11は消灯し、この状態は直流電源1を遮断するまで継続する。
そのため、放電灯の種類毎に保持回路H100の回路定数を最適に選定する必要がなく点灯装置を生産するための部品の種類や在庫管理機種を低減することができる。また、過電圧検出回路Vov100の出力電圧の判定と、±P検出回路P300の出力電圧の判定を、同一の判定回路C100の同一の比較器74で兼用しているので、回路を小型化、廉価にできる効果がある。
図7はこの発明の実施の形態3の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において、実施の形態と同一作用をする素子及び構成要素は同一符号で示し、説明を省略する。図7は実施の形態1の図1において、コンデンサ20、21を抵抗20a、21aで、コンデンサ23、24を抵抗23a、24aで置き換えたものである。
また、放電電圧の大きさを検出する過電圧検出回路Vov100を付加しても良いことは勿論である。
図8は、この発明の実施の形態4の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図9は上記放電灯点灯装置の動作説明図である。図8において、直流電源1は例えば、商用電源を整流後コンデンサで平滑して得られる。インバータ回路はMOSFET2、3からなるスイッチング素子で構成される。放電灯負荷回路L100はチョークコイル5、カップリングコンデンサ6、放電灯7、放電灯7に並列に接続されたコンデンサ8から構成される。なお、スイッチング素子2及び3のドレイン・ソース間に逆方向に内蔵されているダイオードは図示を省略している。
保持回路H110においてツェナーダイオード48のツェナー電圧を以下の(1)式を満足するように選定する。
0<Vs1=VBE43+Vz48+VF49<V+54 …(1)
ただし、(1)式の記号は以下を示す。
Vz48:ツェナーダイオード48のツェナー電圧
VBE43:NPNトランジスタ43のベース・エミッタ間順方向電圧 (約0.6V)
VF49:ダイオード49の順方向降下電圧(約0.6V)
V+54:放電灯7、11の直流電源1の負極側のフィラメントの放電 物質が消耗した等の場合にコンデンサ54に発生する放電灯寿命末期 時検出電圧
なお、Vs1はゼロよりは十分大きく選定する。
V−54<Vs2=VE44−(VBE44+Vz46+VF47)<0 …(2)
ただし、(2)式の記号は以下を示す。
Vz46:ツェナーダイオード46のツェナー電圧
VBE44:PNPトランジスタ44のベース・エミッタ間順方向電圧(約0.6 V)
VF47:ダイオード47の順方向電圧(約0.6V)
V−54:放電灯7、11の直流電源1のカップリングコンデンサ側のフラメント の放電物質が消耗した等の原因でコンデンサ54に発生する放電灯寿命 末期時検出電圧
VE44:PNPトランジスタ44がOFFの場合に直流電源1の負極を基準にし たときの電圧(図8の回路では制御回路駆動電圧Vccに等しい)
なお、エミッタの電圧Vs2はゼロより十分低い電圧に選定する。
また、V54がVs1より大きい場合にはNPNトランジスタ43はONになり、そのコレクタ電流が制御回路駆動電圧Vcc、抵抗40、PNPトランジスタ44のエミッタ、同ベースの経路で流れる。即ち、PNPトランジスタ44は、そのベースに電流が流れるのでONになる。PNPトランジスタ44がONになればそのコレクタ電流が制御回路駆動電圧Vcc、抵抗40の経路でNPNトランジスタ43のベースに流れこむのでNPNトランジスタ43はV54の値にかかわらず以降ONを継続する。この状態は電源が遮断し、Vccが供給されなくなる迄継続する。
Vs2<V54(モード1)<Vs1…(3)
ただし、(3)式の記号は以下を示す。
V54(モード1):図9のモード1動作条件におけるコンデンサ54の電圧
なお、Vs1、Vs2は上記(1)、(2)式で示してある。保持回路H110の入力電圧が上記(3)式を満足する条件では、NPNトランジスタ43及びPNPトランジスタ44のいずれもONすることができず、発振制御回路4の発振停止端子Sは高レベルなので発振制御回路4の発振動作は継続し、放電灯7及び11は正常放電を継続する。
また、各放電灯に対応して±P検出回路を個別に設置することにより、例えば、放電灯7はコンデンサ6に接続される側のフィラメントの放電物質が、放電灯11は直流電源1の負極に接続される側のフィラメントの放電物質の消耗が同時に発生するような極めて希に発生するような状態の場合でも、±P検出回路を個別に設置しているので、放電灯7に設置した±P検出回路からは負の検出電圧が、放電灯11に設置した±P検出回路からは正の検出電圧が得られ、確実に保持回路H110を作動させ保護動作を行うことができる。
なお、抵抗57、52を1つの可変抵抗器で構成すれば、その比率を連続的に可変にするすることが可能である。
また、コンデンサ58、53の電圧を抵抗素子57、52で分圧することにより、コンデンサ58の電圧を抵抗57とコンデンサ54で、コンデンサ53の電圧を抵抗52とコンデンサ54で積分してコンデンサ54の電圧にしているので、コンデンサ54にはコンデンサ58、53の電圧の短時間の変動に対し安定した出力が得られ保持回路の不要な誤動作を防止することができる。
図10は、この発明の実施の形態5の放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図11は放電灯点灯装置の動作説明図である。
図において、実施の形態4と同一作用をする素子及び構成要素は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、実施の形態4の図8において、過電圧検出回路Vov100を追加し、保持回路H110の一部の構成を変えて保持回路H120としたものである。
ここで、全体の動作の説明の前に、保持回路H120の回路条件について説明する。
V97n<(Vz98+VBE43)<V97abn …(4)
V97n=V53n×R95/(R95+R96) …(5)
V97abn=V53abn×R95/(R95+R96)…(6)
ただし、上記(4)〜(6)式の記号は以下を示す。
V97n:放電灯7、11のいずれも正常放電している時のコンデンサ9 7の電圧
Vz98:ツェナーダイオード98のツェナー電圧
VBE43:NPNトランジスタ43のベース・エミッタ間順方向電圧
V97abn:放電灯7、11の少なくても、いずれか一方の放電灯が不 点灯の時のコンデンサ97の電圧
R95:抵抗95の抵抗値
R96:抵抗52の抵抗値
V53n:放電灯7、11のいずれも正常放電しているときのコンデンサ53の電圧
V53abn:放電灯7、11の少なくても、いずれか一方の放電灯が不点灯時のコ ンデンサ53の電圧
モード4は時間t4からt5に示す期間で、時間t41で放電灯7にクラックが入るなどの理由でその放電電圧が、正負の半サイクルで概略等しく図11(a)、(b)に示すようにコンデンサ53の電圧V53とコンデンサ58の電圧V58は、正負の半サイクルに対応し正負の極性は反対で絶対値が概略等しく、その絶対値の大きさが正常放電時に比べ大きくなる。これは放電灯が放電しないためにその等価インピーダンスが大きくなり放電灯負荷回路の発振の鋭さが大きくなり共振的に発振動作するためである。このような動作モード4では、図11(c)に示すようにコンデンサ54の電圧V54は概略ゼロとなり、インバータ回路を発振停止することはできない。
図12は、この発明の実施の形態6の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図12において、実施の形態4の図8と同一作用をする素子及び構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、実施の形態4において、全ての放電灯が放電灯点灯装置に未装着の場合にはインバータ回路の発振を停止し、少なくても1つ以上の放電灯が装着されている場合にインバータ回路の発振動作を可能にする放電灯装着有無検出回路La100を追加したものである。
Claims (11)
- 直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により放電灯を点灯する放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、
上記保護回路は、上記放電灯の正負それぞれの半サイクルの放電電圧のピーク値をインピーダンス素子で分圧して出力する正負ピーク検出回路と、
この正負ピーク検出回路の出力電圧が予め定めた範囲から外れたときに上記インバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路と、
この判定回路の上記停止信号により上記インバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により放電灯を点灯する放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、
上記保護回路は、上記放電灯の正負それぞれの半サイクルの放電電圧のピーク値を検出するピーク検出部で検出された上記正負のピーク値をインピーダンス素子で分圧して出力する正負ピーク検出回路と、
この正負ピーク検出回路の上記ピーク検出部で検出された上記正負のピーク値の少なくとも一方の電圧に基づいて、上記放電灯の過電圧を検出する過電圧検出回路と、
上記正負ピーク検出回路、または、上記過電圧検出回路の出力電圧が予め定めた範囲から外れたときに上記インバータ回路の発振を停止させる停止信号を出力する判定回路と、
この判定回路の上記停止信号により上記インバータ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 正負ピーク検出回路のピーク検出部は、放電灯の両端の電圧を分圧する抵抗と、
分圧された正負それぞれの電圧をダイオードを介して充電するコンデンサと、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の放電灯点灯装置。 - 直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により放電灯を点灯する放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、
上記保護回路は、上記放電灯の正負それぞれの半サイクルの放電電圧のピーク値をインピーダンス素子で分圧して出力する正負ピーク検出回路と、
この正負ピーク検出回路の出力電圧が予め定めた範囲から外れたときに上記インバータ回路の発振を停止させるとともに、停止状態を継続させる保持回路と、
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により放電灯を点灯する放電灯負荷回路と、上記放電灯の電圧に基づいて上記インバータを停止させる保護回路とを備えた放電灯点灯装置において、
上記保護回路は、上記放電灯の正負それぞれの半サイクルの放電電圧のピーク値をインピーダンス素子で分圧して出力する正負ピーク検出回路と、
この正負ピ−ク検出回路の上記ピ−ク検出部で検出された上記正負のピ−ク値の少なくても一方の電圧に基づいて、上記放電灯の過電圧を検出する過電圧検出回路と、
上記正負ピ−ク検出回路、または、上記過電圧検出回路の電圧が予め定めた範囲から外れたときに、上記インバ−タ回路の発振を停止させるとともに停止状態を継続させる保持回路と、を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 正負ピ−ク検出回路の上記ピ−ク検出部で検出された上記正負のピ−ク値の少なくても一方の電圧が、予め定めた値より小さいときに上記放電灯の点灯装着への装着無を検出する放電灯装着有無検出回路を備えたことを特徴とする請求項4または5記載の放電灯点灯装置。
- 正負ピ−ク検出回路のピ−ク検出部は、放電灯の両端の電圧を分圧する抵抗と、分圧された正負それぞれの電圧をダイオ−ドを介して充電するコンデンサと、を備えたことを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- 保持回路は、一対のPNPトランジスタ及びNPNトランジスタを備え、
上記PNPトランジスタのコレクタを上記NPNトランジスタのベ−スに、上記NPNトランジスタのコレクタを上記NPNトランジスタのベ−スに接続するとともに、正負ピ−ク検出回路の出力電圧が正のときは上記NPNトランジスタのベ−スに、負のときは上記PNPトランジスタのベ−スに印加されるようにし、この印加電圧が予め定めた範囲から外れたときに、上記インバ−タ回路の発振を停止させるとともに、停止状態を継続させるようにしたことを特徴とする請求項4乃至7のいずれかに記載の放電灯点灯装置。 - インバ−タ回路は、直流電源と、上記直流電源から供給される直流を高周波電流に変換する2つのスイッチング素子を有するハ−フブリッジ回路であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- 正負ピ−ク検出回路を各放電灯に対応してそれぞれ設け、これらの正負ピ−ク検出回路の出力電圧をダイオードを介してワイヤ−ドオア接続して保持回路へ出力するようにしたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
- 正負ピ−ク検出回路の正及び負の検出電圧を分圧するインピ−ダンス素子は抵抗であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
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