JP2005142020A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 小さな制御電流で放電灯負荷回路への電力をON/OFFし、放電灯の点灯、消灯ができる安価で小型の放電灯点灯装置を提供する。
【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2つのスイッチング素子2、3を有するインバータ回路、インバータ回路の一方のスイッチング素子に並列に接続されたチョークコイル5、このチョークコイル5に放電灯6を介して接続されたカップリングコンデンサ8の直列回路からなる放電灯負荷回路L10、チョークコイル5に設けられた2次巻線5a、5b、スイッチング素子2、3の制御端子に流れる電流をバイパスさせるまたはしないようにしてインバータ回路の発振をON/OFFする切替回路および切替回路にON/OFF制御信号を出力する出力制御回路SW10とを備える。
【選択図】 図1

Description

この発明は、放電灯を人感センサ、時計、タイマ等でON/OFF させることができる放電灯点灯装置に関するものである。
照明装置を人感センサ等の信号でON/OFFさせる従来技術として、次の防犯用照明点消灯装置があり、この装置は照明装置を点灯及び消灯するスイッチ手段と、照明装置を通常の生活パターンに合わせて設定されたタイムスケジュールに従って点灯及び消灯するようスイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とを備えることにより、留守であるにも拘わらず家屋内にあたかも人が居るような自然のON/OFF動作を実現するようにしている。(例えば特許文献1)
特開平10−284262号公報(段落0013〜0019、図2)
上記の従来装置では、照明装置のON/OFFはタイマ、人感センサ等の信号を入力とするスイッチ制御回路部の出力でスイッチ手段を制御し、上記スイッチ手段で照明装置の駆動電源ライン線を直接ON/OFFすることにより行われる。しかし、この方式では照明装置をON/OFFするのに入力駆動電源ライン線を直接ON/OFFするのでスイッチ手段には大きな負荷電流と電源ライン線の大きな電圧に絶える大型で高価な部品が必要になる問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、この発明の第1の目的は、人感センサ、タイマ回路及び時計回路等の出力制御回路からの微少出力制御電流と連動して直流電源から大きな主電流が流出する回路部を直接ON/OFFすることなく、小さな制御電流で放電灯負荷回路への電力をON/OFFし、放電灯の点灯、消灯ができる安価で小型の放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
また、この発明の第2の目的は、人感センサ、タイマ回路及び時計回路等の出力制御回路からの微少出力制御電流と連動して直流電源から大きな主電流が流出する回路部を直接ON/OFFすることなく、小さな制御電流で放電灯負荷回路への電力をON/OFFし、放電灯の点灯、消灯ができるとともに、同一回路部を共用して放電灯の寿命末期時に自動的にインバータ回路の発振を停止する保護回路機能を備えた放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
また、この発明の第3の目的は、機能の異なる多種の点灯方式が可能な安価で小型の放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
また、この発明の第4の目的は、人が居る場合に放電灯を点灯し、人が不在の場合は自動的に消灯する安価、小型、省エネが可能な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
また、この発明の第5の目的は、予め定められた時刻範囲内に放電灯を点灯し、それ以外は自動的に消灯する安価、小型、省エネが可能な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。ここで、上記の予め定められた時刻範囲とは、例えば、日没から日の出までの時間帯で、人が玄関近傍に居る場合にのみ自動点灯が可能な放電灯点灯装置である。
また、この発明の第6の目的は、予め定められた期間のみ放電灯を点灯し、それが過ぎれば自動的に消灯する安価、小型、省エネが可能な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。ここで、上記の予め定められた期間内とは、例えば1時間の期間内でこれをベッドに設置の読書灯などに適用すれば、人が眠ってしまっても1時間の期間後、自動的に消灯可能な放電灯点灯装置である。
また、この発明の第7の目的は、予め定められた時刻範囲内または予め定められた期間内であって、かつ、人感センサからの出力があった場合にのみ放電灯を点灯し、それ以外は人感センサの出力が有っても点灯させないようにし点灯期間を限定することで省エネができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
この発明に係る放電灯点灯装置は、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2つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路からなるインバータ回路と、このインバータ回路の一方のスイッチング素子に並列に接続されたチョークコイル、このチョークコイルに放電灯を介して接続されたカップリングコンデンサの直列回路及び上記放電灯に並列に接続されたコンデンサからなる放電灯負荷回路と、上記チョークコイルに設けられ、上記スイッチング素子を駆動する電圧を出力する2次巻線と、上記スイッチング素子の制御端子に流れる電流をバイパスさせるまたはしないようにして上記インバータ回路の発振をON/OFFする切替回路と、この切替回路にON/OFF制御信号を出力する出力制御回路と、を備えたものである。
この発明に係る放電灯点灯装置は、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2つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路からなるインバータ回路と、このインバータ回路の一方のスイッチング素子に並列に接続されたチョークコイル、このチョークコイルに放電灯を介して接続されたカップリングコンデンサの直列回路及び上記放電灯に並列に接続されたコンデンサからなる放電灯負荷回路と、上記チョークコイルに設けられ、上記スイッチング素子を駆動する電圧を出力する2次巻線と、上記スイッチング素子の制御端子に流れる電流をバイパスさせるまたはしないようにして上記インバータ回路の発振をON/OFFする切替回路と、この切替回路にON/OFF制御信号を出力する出力制御回路と、を備えたので、人感センサ、タイマ回路及び時計回路等の出力制御回路からの微少出力制御電流と連動して直流電源から大きな主電流が流出する回路部を直接ON/OFFすることなく、小さな制御電流で放電灯負荷回路への電力をON/OFFし、放電灯の点灯、消灯ができ、安価で、小型にすることができる。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態を示す放電灯点灯装置の回路図である。図において、直流電源1は、例えば、商用電源をダイオードブリッジで整流後電解コンデンサで平滑して得られる。スイッチング素子であるMOSFET2、3の直列回路は直流電源1に接続されインバータ回路を構成する。抵抗11はMOSFET2と並列に接続される。チョークコイル5、放電灯6、カップリングコンデンサ8は直列に接続され、これらの直列回路はスイッチング素子3に並列に接続される。放電灯6にはコンデンサ7が並列に接続される。ダイオード9のアノードは直流電源1の負極に、カソードはカップリングコンデンサ8と放電灯6の接続点に接続される。ダイオード10のアノードはダイオード9のカソードに、カソードは直流電源1の正極に接続される。一点鎖線枠L10で示したこれらの回路要素は放電灯負荷回路を構成する。
チョークコイル5には2つ2次巻線5a、5bを設け、上記2次巻線は図示・印の極性でスイッチング素子2及び3を交互にON/OFF駆動するように抵抗13及び抵抗14を介してゲート・ソース間に接続される。(チョークコイル5の1次巻線と2次巻線の結合を表すため、一点鎖線で図示してある。)なお、スイッチング素子2及び3のドレイン・ソース間に並列に内蔵されている等価ダイオードは図示を省略している。
抵抗12は放電灯6のチョークコイル5側のフィラメントとコンデンサ7との接続点に一端が接続され、他端がコンデンサ16を介して直流電源1の負極に接続される。トリガーダイオード17は抵抗12とコンデンサ16の接続点に一端が接続され、他端は抵抗18を介してMOSFET3の制御端子(ゲート)に接続される。ダイオード19のアノードは抵抗12とコンデンサ16の接続点に、カソードはMOSFET3のドレインに接続される。一点鎖線枠ST10で示したこれらの回路要素は起動回路を構成する。
ダイオード20のアノードはダイオード17のアノードに接続され、カソードはトランジスタ31のコレクタに接続される。ダイオード21のアノードはMOSFET3のゲートに、カソードはトランジスタ31のコレクタに接続される。
トランジスタ31のエミッタは直流電源1の負極に、ベースは抵抗32と抵抗33の各々の一端が接続された接続点に接続される。抵抗32の他端は直流電源1の負極に、抵抗33の他端はトランジスタ34のコレクタに接続される。抵抗37の一端はトランジスタ34のコレクタに、他端はツェナーダイオード38のカソードに接続される。ツェナーダイオード38のアノードは直流電源1の負極に接続される。トランジスタ34のベースは抵抗35と抵抗36の各々の一端が接続された接続点に接続される。抵抗35の他端は直流電源1の負極に、抵抗36の他端は出力制御回路OC10の出力端子に接続される。一点鎖線枠SW10で示したこれらの回路要素は切替回路を構成する。
コンデンサ39はツェナーダイオード38と並列に接続される。抵抗30の一端は直流電源1の正極に、他端はツェナーダイオード38のカソードに接続される。ここで、OC10は人の有無(在又は不在)を検出する人感センサを具備し、人が居る場合はH出力を、不在の場合はL出力となり、切替回路SW10を介してインバータ回路をON/OFF制御する出力制御回路である。
以下、本発明の実施の形態1の回路の動作を図1により説明する。図1において、直流電源1が投入された時、出力制御回路OC10に備えた人感センサが人が居ない(不在)と検出した場合はその出力はLとなる。OC10の出力がLの場合、トランジスタ34のコレクタはH、トランジスタ33のコレクタはLとなる。即ち、切替回路SW10の出力はLなので、MOSFET3のゲート及びコンデンサ16と抵抗12の接続点の電位もLとなりインバータ回路は起動・発振ができず、放電灯6は消灯状態である。
次に、出力制御回路に備えた人感センサが人が居る(在)ことを検出した場合はその出力はHとなる。OC10の出力がHの場合、トランジスタ34のコレクタはL、トランジスタ33のコレクタはHとなり、切替回路SW10の出力はHとなるので、MOSFET3のゲート及びコンデンサ16と抵抗12の接続点の電位はHとなる。この状態になれば、コンデンサ16には直流電源1の正極から抵抗11、チョークコイル5、放電灯6のフィラメント、抵抗12経路で充電電流がコンデンサ16に流れその電圧は時間の経過とともに上昇する。
コンデンサ16の電圧がトリガーダイオード17のブレイクオーバ(break over)電圧に達すれば、コンデンサ16に充電された電荷はトリガーダイオード17、抵抗18、抵抗13、2次巻線5bの経路で放電し、その時に抵抗13と2次巻線5bに発生した電圧がMOSFET3のゲートに印加されるため、MOSFET3はONとなる。MOSFFET3がONになれば、抵抗11を介してコンデンサ7とカップリングコンデンサ8に充電されていた電荷は、チョークコイル5、MOSFET3の経路で放電し、この放電電流でチョークコイル5に発生する電圧により、MOSFET3は更にONに付勢され、MOSFET2はOFFとなる。
放電灯負荷回路L10のチョークコイル5、コンデンサ7、カップリングコンデンサ8で定まる周期の後チョークコイル5の電流は反転するので、2次巻線5a、5bの作用で、次には、MOSFET2がON、MOSFET3がOFFに転ずる。以降、MOSFET2とMOSFET3は交互にON/OFFし放電灯6は点灯する。次に、放電灯6が点灯状態で再び出力制御回路OC10の出力がL(人が不在)になれば、切替回路SW10の出力がLになり、MOSFET3のゲート及びコンデンサ16と抵抗12の接続点の電位もLとなりインバータ回路は発振できず、放電灯6は消灯状態となる。即ち、出力制御回路OC10に備えた人感センサが人が居る(在)ことを検出すれば放電灯6は点灯、人が居ない(不在)場合、放電灯6は消灯状態となる。
なお、出力制御回路としては人感センサを具備するものに限らず、時計回路を具備して、例えば、日没から日の出までの時刻の範囲でH出力するようにすれば、放電灯6は日没に点灯し、日の出で消灯するように設定できる。
また、出力制御回路OC10にタイマ回路を具備し、例えば、電源投入時から1時間の期間でH出力するようにしたものをベッド設置の読書灯として適用すれば、消灯を忘れた場合でも1時間後には自動的に消灯するようにすることができる。
以上のように本発明の実施の形態1によれば、人感センサ、時計回路及びタイマ回路等を備えた出力制御回路からの微少出力制御電流と連動して直流電源から大きな主電流が流出する回路部を直接ON/OFFすることなく、小さな制御電流で放電灯負荷回路への電力をON/OFFし、放電灯の点灯、消灯ができ、安価で、小型で、省エネを可能にすることができる。
また、人が居る(在)場合に点灯し、不在になれば消灯する省エネができ、安価で小型にすることができる。
実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2を示す放電灯点灯装置の回路図である。図において、実施の形態1を示す図1と同一又は相当する回路及び部品には同一の記号及び名称を付し説明を省略する。図2は、図1において、放電灯6がフィラメントの放電物質などの消耗で寿命末期になったか否かを検出するPP検出回路PP10、放電灯6が寿命末期になった場合に、出力制御回路OC10及び切替回路の状態如何に係わらずインバータ回路の発振を停止し、その状態を保持する保持回路LA10を付加したものである。
図2において、コンデンサ41、42は直列に接続され、コンデンサ42の他端は直流電源1の負極にコンデンサ41の他端はチョークコイル5の2次巻5bと抵抗13の接続点に接続される。ダイオード43のアノードは直流電源1の負極に、カソードはコンデンサ42とコンデンサ41の接続点に接続される。ダイオード44のアノードはダイオード43のカソードに、カソードはコンデンサ45の一端に接続される。コンデンサ45の他端は直流電源1の負極に接続される。これらのコンデンサ41、42、ダイオード43、44はおよびコンデンサ45はチョークコイル5の2次巻線5bに発生する電圧のピーク電圧(以降 peak to peak電圧を略しPP電圧と呼ぶ)を、コンデンサ41とコンデンサ42の静電容量値の逆比でダイオード44のアノード電圧、即ち、コンデンサ45の電圧として得るための電圧検出回路PP10を構成している(破線で図示)。
放電灯6が寿命末期になると放電電流が減少しその等価インピーダンスが増大するため、放電灯負荷回路L10を構成するチョークコイル5の電流も増大し、その2次巻線5bのPP電圧であるコンデンサ45の電圧が増大する。即ち、放電灯6が寿命末期になれば、コンデンサ45には正常放電時に比べ大きな電圧が得られる。抵抗46の一端はダイオード44のカソードに他端はツェナーダイオード47のカソードにされる。ツェナーダイオード47のアノードはサイリスタ53のゲートに接続される。
サイリスタ53のアノードはトランジスタ31のコレクタに、カソードは直流電源1の負極に接続される。サイリスタ53のゲートと直流電源1の負極との間にコンデンサ51と抵抗52の並列回路が接続される。これらのサイリスタ53、コンデンサ51、抵抗52は保持回路LA10を構成している(波線で図示)。
以下、本発明の実施の形態2の回路の動作図2により説明する。図2において、直流電源1が投入された時、出力制御回路OC10に備えた人感センサが人が居ない(不在)と検出した場合はその出力はLとなる。OC10の出力がLの場合、切替回路SW10の出力はLなのでインバータ回路は動作せず放電灯6は消灯状態である。次に、出力制御回路に備えた人感センサが人が居る(在)ことを検出した場合は放電灯6が正常の場合は点灯状態になることは実施の形態1と同一である。ここでツェナーダイオード47の電圧を、放電灯6が正常放電をしている場合にコンデンサ45に得られる電圧ではサイリスタ53はONせず、放電灯6が寿命末期になった場合にコンデンサ45に得られる電圧でサイリスタ53がONするように選定する。
この状態で放電灯6が寿命末期になればPP検出回路PP10のコンデンサ45の電圧が正常放電時より上昇し、サイリスタ53はONとなり、実施の形態1でトランジスタ31がONになった場合と同様にインバータ回路は発振を停止し、放電灯6は消灯する。サイリスタ53には直流電源1から抵抗11、チョークコイル5、放電灯6のフィラメント、抵抗12、ダイオード20を介して電流が流れ続けるので直流電源1を遮断するまでこのON状態を保持し続ける。
以上のように、本発明の実施の形態2によれば、チョークコイル5の2次巻線5bに発生する電圧を検出して、上記検出電圧が予め定めた値を超えた場合に上記スイッチング素子の制御端子の電流をバイパスするようにONし保持するサイリスタ53の回路を上記切替回路SW10のトランジスタ31にワイヤード オア(WIRED OR)で付加しているので、放電灯6が寿命末期になった場合は、出力制御回路OC10に備えた人感センサが人が居る(在)と検出し、出力制御回路の出力がHレベル(点灯)でもインバータ回路のON/OFFをする切替回路SW10を共用することにより簡単な回路構成でインバータ回路の発振を停止し、放電灯6を安全に消灯することができる。
実施の形態3.
図3は、この発明の実施の形態3を示す放電灯点灯装置の回路図である。図において、実施の形態1及び2と同一又は相当する回路及び部品には同一の記号及び名称を付し、説明を省略する。図3は図2において、出力制御回路OC10に具備する人感センサに替えて時計回路(図示せず)を備えた出力制御回路OC20を設置した構成のものである。出力制御回路OC20の時計回路は、例えば、日没から日の出までの時刻の範囲でHを出力し、それ以外の時刻でLを出力するようにすれば、放電灯6は日没に点灯し、日の出で消灯するようにすることができる。
このように、日没から日の出までの時刻の範囲点灯し、それ以外は消灯に設定しておけば点灯可能時刻範囲で、かつ、人が居る(在)の場合のみ点灯させることができ、また、出力制御回路OC10に時計回路備えた放電灯点灯装置付き照明器具を門灯、玄関灯などに適用すれば、明るい日中の時間帯の不要な点灯を防ぐことができるばかりでなく夜間でも人が居る(在)場合のみ点灯でき、安価で、小型で、省エネを可能にすることができる。
実施の形態4.
図4は、この発明の実施の形態4を示す放電灯点灯装置の回路図である。図において、実施の形態1乃至3と同一又は相当する回路及び部品には同一の記号及び名称を付し、説明を省略する。図4において、出力制御回路OC11は実施の形態2の図2における出力制御回路10で人感センサの検出出力をオープンコレクタ等の出力回路方式に替えて出力するようにした人感センサを備えたものである。また、出力制御回路OC21は実施の形態3の図3における出力制御回路20の時計回路の検出出力をオープンコレクタ等の出力回路方式に替えて出力するようにしたタイマ回路を備えたものである。
出力制御回路OC21のタイマ回路は例えば、電源投入時から1時間の期間でHを出力するようにし、それ以降はLを出力するようにしたものである。
このように、出力回路OC11及び出力回路OC21を備えた放電灯点灯装置付き照明器具をベッド設置の読書灯等として適用すれば、人が居る(在)ことを検出し、タイマで定めた1時間後には自動的に消灯することができる。従って、1時間以内に眠ってしまい消灯し忘れた場合でも確実に消灯することができ、また、1時間以内でも人が不在になれば消灯することができるので不要な点灯を防ぐことができ、また、小型で安価で省エネを可能にすることができる。
実施の形態5.
図5は、この発明の実施の形態5を示す放電灯点灯装置の回路図である。図において、実施の形態1乃至4と同一又は相当する回路及び部品には同一の記号及び名称を付し、説明を省略する。図5において、接続端子CN10はインバータ回路と同一のプリント基板(以降 PWBと呼ぶ)に設置され、上記インバータ回路のPWBとは接続線を介して別置された出力制御回路OC10への駆動電源の供給と出力制御回路OC10からの出力信号の受入機能を有する接続用端子である。接続端子CN10には図示のように人感センサを備えた出力制御回路OC10の他に、実施の形態3の図3に示した時計回路を備えた出力制御回路OC20、または、実施の形態4の図4に示した人感センサを備えた出力制御回路OC11と時計回路を備えた出力制御回路OC21のワイヤード オア(WIRED OR)回路等が接続線を介して別置で接続される。
以上のように、本実施の形態5によれば、インバータ回路を搭載した同一のPWBに人感センサ、時計、タイマ、または、これらの組み合わせからなる出力制御回路を接続することにより、異なった機能を持つ放電灯点灯装置を簡単に構成することができる。また、異なる機能を持つ出力制御回路への変更を簡単に実施できる。
さらに、インバータを搭載したPWBと人感センサ部等が接続線で別置できるので、出力制御回路の備える機能上好ましい設置場所が拡大でき、照明装置の小型化等のための設置位置の制約を緩和できる。
この発明の実施の形態1を示す放電灯点灯装置の回路図である。 この発明の実施の形態2を示す放電灯点灯装置の回路図である。 この発明の実施の形態3を示す放電灯点灯装置の回路図である。 この発明の実施の形態4を示す放電灯点灯装置の回路図である。 この発明の実施の形態5を示す放電灯点灯装置の回路図である。
符号の説明
1 直流電源、2、3 SW 素子、5 チョークコイル、5a、5b 2次巻線、6 放電灯、7 コンデンサ、8 コンデンサ、16 コンデンサ、17 トリガダイオード、38 ツェナーダイオード、47 ツェナーダイオード、53 サイリスタ、L10 放電灯負荷回路、OC10 出力制御回路 (人感センサ回路)、OC20 出力制御回路 (時計回路)、OC11 出力制御回路(人感センサ回路)、OC21 出力制御回路(時計回路)、ST10 起動回路、SW10 切替回路、PP10 PP検出回路、LA10 保持回路、CN10 接続端子。

Claims (7)

  1. 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2つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路からなるインバータ回路と、
    このインバータ回路の1方のスイッチング素子に並列に接続されたチョークコイル、このチョークコイルに放電灯を介して接続されたカップリングコンデンサの直列回路及び上記放電灯に並列に接続されたコンデンサからなる放電灯負荷回路と、
    上記チョークコイルに設けられ、上記スイッチング素子を駆動する電圧を出力する2次巻線と、
    上記スイッチング素子の制御端子に流れる電流をバイパスさせるまたはしないようにして上記インバータ回路の発振をON/OFFする切替回路と、
    この切替回路にON/OFF制御信号を出力する出力制御回路と、
    を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. チョークコイルの2次巻線に発生する電圧を検出する電圧検出回路と、
    この電圧検出回路の検出電圧が予め定めた値を超えた場合にスイッチング素子の発振を停止し、この発振停止状態を保持する保持回路と、
    を備え、
    切替回路と上記保持回路をワイヤードオア接続したことを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。
  3. 出力制御回路は人の有無を検出し、人の有無に基づいてON/OFF制御信号を出力する人感センサとしたことを特徴とする請求項1または2記載の放電灯点灯装置。
  4. 出力制御回路は、予め定めた時刻範囲にON/OFF制御信号を出力する時刻回路としたことを特徴とする請求項1または2記載の放電灯点灯装置。
  5. 出力制御回路は、予め定めたタイマー期間にON/OFF制御信号を出力するタイマー回路としたことを特徴とする請求項1または2記載の放電灯点灯装置。
  6. 出力制御回路は、人の有無を検出し、人の有無に基づいてON/OFF制御信号を出力する人感センサと、
    予め定めた時刻範囲にON/OFF制御信号を出力する時刻回路と、
    予め定めたタイマー期間にON/OFF制御信号を出力するタイマー回路と、
    を備え、上記人感センサと、上記時刻回路、または、上記タイマー回路と、を
    ワイヤードオア接続したことを特徴とする請求項1または2記載の放電灯点灯装置。
  7. 出力制御回路への駆動電源の電源供給端子と、切替回路への入力端子とを有する接続端子部をインバータ回路が搭載された基板上に備え、上記出力制御回路は接続線を介して上記電源供給端子と入力端子に各々接続されることを特徴とする請求項6記載の放電灯点灯装置。
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