JP2007274877A - 制御用電源装置、放電灯点灯装置及び照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電力損失を小さくする。
【解決手段】直流電源1からの直流電圧を降圧する降圧レギュレータ6と、第1の制御電圧で動作する第1の制御手段としての集積回路15と、第1の制御電圧よりも低い電圧値で動作する第2の制御手段としての集積回路8と、直流電源電圧を降圧して直流電圧を出力するとともにこの直流電圧よりも低い直流電圧を切替えて出力する降圧レギュレータ6と定電圧ダイオード10,12とFET11からなる電圧降圧手段と、電圧降圧手段の出力電圧を集積回路15の電源として出力する整流用ダイオード13、第2の平滑コンデンサ14からなる第1の制御電圧供給手段と、電圧降圧手段の出力電圧を降圧して第1の制御電圧より低い第2の制御電圧を集積回路8の電源として出力する3端子レギュレータ7からなる第2の制御電圧供給手段とを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複数の直流制御電圧を出力する制御用電源装置及びこの制御用電源装置を使用した放電灯点灯装置並びにこの放電灯点灯装置を備えた照明装置に関する。
従来、複数の直流制御電圧を出力する制御用電源装置としては、シリーズレギュレータを使用し、高い電圧を発生したのち、このシリーズレギュレータで低い電圧を発生させる方式のものが知られている。特に、最近では、駆動部を、例えば15V程度の高い直流制御電圧を電源とするアナログICで制御し、このアナログICを、例えば3.3V程度の低い直流制御電圧を電源とするマイクロコンピュータで制御するものがあり、このようなものではシリーズレギュレータで降圧する電圧量が増加する傾向にある。
また、放電灯点灯装置では、力率改善のために直流電源に昇圧チョッパ回路を設け、この昇圧チョッパ回路のインダクタに補助巻線を添設し、この補助巻線に誘起される電圧を整流し平滑して制御回路の電源としたものにおいて、始動時にイグナイタ回路を間欠的に駆動して高圧パルスを間欠的に発生させると、イグナイタ回路が動作しない軽負荷期間において補助巻線から電源電圧を確保することができなくなるという問題がある。
このため、昇圧チョッパ回路の出力端間に、抵抗とトランジスタの直列回路を並列に接続し、トランジスタをイグナイタ回路が動作しない期間オンさせることで電源電圧を確保するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−203790号公報
従来の複数の直流制御電圧を出力する制御用電源装置は、高い方の直流制御電圧から低い方の直流制御電圧へ降圧する電圧量が大きく、降圧による電力損失が大きいという問題があった。
また、従来の放電灯点灯装置においても、イグナイタ回路が動作しない軽負荷期間において抵抗を介して電流を通電するため無駄な消費電力が発生し、しかも、抵抗として容量が大きな抵抗を使用しなければならない問題があった。
そこで、本発明は、電力損失を小さくできる制御用電源装置を提供する。
また、本発明は、電力損失を小さくできる放電灯点灯装置及び照明装置を提供する。
また、本発明は、電力損失を小さくできるとともに無駄な消費電力の発生を抑制できる放電灯点灯装置及び照明装置を提供する。
請求項1対応の発明は、第1の制御電圧で動作する第1の制御手段と、第1の制御電圧よりも低い電圧値で動作する第2の制御手段と、直流電源と、この直流電源の出力電圧を降圧して直流電圧値を出力するとともにこの直流電圧値よりも低い少なくとも1つの直流電圧値を切替えて出力する電圧降圧手段と、電圧降圧手段の出力電圧を第1の制御手段の電源として出力する第1の制御電圧供給手段と、電圧降圧手段の出力電圧を降圧して第1の制御電圧より低い第2の制御電圧を第2の制御手段の電源として出力する第2の制御電圧供給手段とを具備する制御用電源装置にある。
電圧降圧手段は、例えば、IPD(インテリジェント・パワー・デバイス)を使用して、直流電源からの直流電圧を、例えば、15V程度の直流電圧とこれよりも低い5V程度の直流電圧に切替えて出力する。第1の制御電圧供給手段は、電圧降圧手段からの直流電圧を第1の制御手段に電源として出力する。このときの直流電圧は、例えば、15Vと12Vの間を変化するような電圧になる。第2の制御電圧供給手段は、例えば、3端子レギュレータを使用して、15Vと5Vの間を変化する電圧を、それよりも低い、例えば、3.3V程度の直流電圧に降圧して第2の制御手段に電源として出力する。
請求項2対応の発明は、直流電源と、この直流電源に接続し、放電灯を点灯動作する点灯回路と、この点灯回路を制御する、第1の制御電圧で動作する第1の制御手段と、第1の制御手段を制御する、第1の制御電圧よりも低い電圧値で動作する第2の制御手段と、直流電源の出力電圧を降圧して直流電圧値を出力するとともにこの直流電圧値よりも低い少なくとも1つの直流電圧値を切替えて出力する電圧降圧手段と、この電圧降圧手段の出力電圧を第1の制御手段の電源として出力する第1の制御電圧供給手段と、電圧降圧手段の出力電圧を降圧して第1の制御電圧より低い第2の制御電圧を第2の制御手段の電源として出力する第2の制御電圧供給手段とを具備する放電灯点灯装置にある。
第1の制御手段は、例えば、アナログICからなり、第1の制御電圧を電源として入力し点灯回路を制御する。第2の制御手段は、例えば、マイクロコンピュータからなり、第2の制御電圧を電源として入力し第1の制御手段を制御する。
請求項3対応の発明は、チョッパ用インダクタを設けた昇圧チョッパ回路を有する直流電源と、この直流電源に接続し、放電灯を点灯動作する点灯回路と、この点灯回路を制御する、第1の制御電圧で動作する第1の制御手段と、第1の制御手段を制御する、第1の制御電圧よりも低い電圧値で動作する第2の制御手段と、直流電源の出力電圧を降圧して直流電圧値を出力するとともにこの直流電圧値よりも低い少なくとも1つの直流電圧値を切替えて出力する電圧降圧手段と、この電圧降圧手段の出力電圧を第1の制御手段の電源として出力する第1の制御電圧供給手段と、電圧降圧手段の出力電圧を降圧して第1の制御電圧より低い第2の制御電圧を第2の制御手段の電源として出力する第2の制御電圧供給手段と、チョッパ用インダクタに発生する電磁エネルギーによって誘起される電圧を整流し第1の制御手段の電源として出力する第3の制御電圧供給手段とを具備する放電灯点灯装置にある。
請求項4対応の発明は、請求項3記載の放電灯点灯装置において、チョッパ用インダクタの不動作時には、第1の制御電圧供給手段を第1の制御手段の電源として使用し、チョッパ用インダクタの動作時には第3の制御電圧供給手段を第1の制御手段の電源として使用する。
チョッパ用インダクタの不動作時には、第1の制御手段は第1の制御電圧供給手段から第1の制御電圧を電源として入力し点灯回路を制御する。また、チョッパ用インダクタの動作時には、第1の制御手段は第3の制御電圧供給手段から制御電圧を電源として入力し点灯回路を制御する。
請求項5対応の発明は、請求項2乃至4のいずれか1記載の放電灯点灯装置において、電圧降圧手段は、直流電源又は点灯回路の起動時、あるいは再起動時には第1の制御電圧を出力する。すなわち、直流電源又は点灯回路の起動時、あるいは再起動時に第1の制御電圧を出力することで、第1の制御手段及び第2の制御手段は直ちに動作を開始できるようになる。
請求項6対応の発明は、請求項2乃至5のいずれか1記載の放電灯点灯装置において、電圧降圧手段は、点灯回路の動作休止中あるいは停止中は第2の制御電圧を出力する。すなわち、点灯回路の動作休止中あるいは停止中により低い第2の制御電圧を出力することで、より無駄な消費電力の発生を抑制できる。
請求項7対応の発明は、照明器具本体と、この照明器具本体に付設された、請求項2乃至4のいずれか1記載の放電灯点灯装置と、照明器具本体に配設された放電灯とを具備する照明装置にある。
本発明によれば、電力損失を小さくできる制御用電源装置を提供できる。
また、本発明によれば、電力損失を小さくできる放電灯点灯装置及び照明装置を提供できる。
また、本発明によれば、電力損失を小さくできるとともに無駄な消費電力の発生を抑制できる放電灯点灯装置及び照明装置を提供できる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
この実施の形態は、本発明を制御用電源装置に適用したものについて述べる。
図1に示すように、直流電源1に、IPD(インテリジェント・パワー・デバイス)2、インダクタ3、ダイオード4及び平滑コンデンサ5からなる非絶縁型の降圧レギュレータ6を接続している。すなわち、前記降圧レギュレータ6は、直流電源1に、IPD2を、ダイオード4を逆極性に直列に介して接続し、前記ダイオード4にインダクタ3を直列に介して平滑コンデンサ5を並列に接続している。
前記平滑コンデンサ5に、フォトカプラ9の発光ダイオード9Dを直列に介して、第1の定電圧ダイオード10にMOS型のFET(電界効果トランジスタ)11を介して第2の定電圧ダイオード12を並列に接続した並列回路を接続している。前記フォトカプラ9のホトトランジスタ9Tは前記IPD2の制御端子に接続している。
前記降圧レギュレータ6、第1の定電圧ダイオード10、FET11及び第2の定電圧ダイオード12は、電圧降圧手段を構成している。
前記平滑コンデンサ5に、第2の制御電圧供給手段である3端子レギュレータ7の入力端を並列に接続している。前記3端子レギュレータ7は、出力端に第2の制御手段としてマイクロコンピュータを有する集積回路(IC-2)8を接続している。前記集積回路(IC-2)8の電源電圧は、例えば、3.3Vであり、前記3端子レギュレータ7は、電圧降圧手段からの直流電圧を3.3Vに降圧して前記集積回路(IC-2)8に供給している。
前記第1の定電圧ダイオード10は、例えば、ツェナー電圧が15Vのものを使用し、前記第2の定電圧ダイオード12は、例えば、ツェナー電圧が5Vのものを使用している。前記FET11は前記集積回路(IC-2)8のマイクロコンピュータによって交互にオン、オフ動作されるようになっている。
前記FET11がオフしているときには、平滑コンデンサ5に15V以上の電圧が発生すると第1の定電圧ダイオード10がオン動作してフォトカプラ9が動作する。そして、フォトカプラ9の動作によってIPD2は出力電圧が15Vを保持するように動作する。また、前記FET11がオンしているときには、平滑コンデンサ5に5V以上の電圧が発生すると第2の定電圧ダイオード12がオン動作してフォトカプラ9が動作する。そして、フォトカプラ9の動作によってIPD2は出力電圧が5Vを保持するように動作する。
前記第1の平滑コンデンサ5に、整流用ダイオード13を順極性に直列に介して平滑コンデンサ14を並列に接続している。この整流用ダイオード13及び平滑コンデンサ14は第1の制御電圧供給手段を構成し、電圧降圧手段からの直流電圧を平滑コンデンサ14で平滑して出力する。前記平滑コンデンサ14に第1の制御手段としてアナログICからなる集積回路(IC-1)15を接続している。前記集積回路(IC-1)15は、電源電圧が12V以上あれば正常に動作するものである。
このような構成においては、IPD2を含む降圧レギュレータ6は直流電源1からの直流電圧を15Vに降圧する。電源の投入時には、平滑コンデンサ5には15Vの電圧が発生し、ダイオード13を介して平滑コンデンサ14に充電される。そして、平滑コンデンサ14から集積回路(IC-1)15に略15Vの直流電圧が第1の制御電圧として供給される。
また、平滑コンデンサ5に発生する直流電圧は、3端子レギュレータ7にも供給される。3端子レギュレータ7は入力される直流電圧を3.3Vに降圧して集積回路(IC-2)8に供給する。集積回路(IC-2)8は3.3Vの直流電圧の供給を受けて動作を開始する。
集積回路(IC-2)8は、FET11を所定の周期でオン、オフ動作する。例えば、集積回路(IC-1)15が動作するのに最低限必要な電圧が12Vであったとすると、集積回路(IC-2)8は、平滑コンデンサ14に発生する電圧が、15Vから12Vの間で繰り返し変化するように、FET11のオフ時間とオン時間を制御する。
電圧降圧手段は、FET11がオフすると、第1の定電圧ダイオード10により平滑コンデンサ5に15Vが発生するように動作し、FET11がオンすると、第2の定電圧ダイオード12により平滑コンデンサ5に5Vが発生するように動作する。このような動作によって、平滑コンデンサ5には、図2の(a)に示すように、15Vと5Vに変化する電圧が発生する。
この平滑コンデンサ5に発生する直流電圧は、3端子レギュレータ7に供給されるとともに、ダイオード13を介して平滑コンデンサ14に供給される。3端子レギュレータ7は、入力される直流電圧を3.3Vに降圧する。こうして、3端子レギュレータ7から集積回路(IC-2)8には、図2の(b)に示すような3.3V一定の電圧が供給される。
このとき3端子レギュレータ7は、15Vの電圧を3.3Vに降圧する動作と5Vの電圧を3.3Vに降圧する動作を繰り返すことになる。すなわち、3端子レギュレータ7は、15V一定の電圧を3.3Vに降圧するのではなく、15V電圧と5V電圧を交互に3.3Vに降圧することになる。これにより、5Vのときには1.7V降圧するのみの動作になり、無駄になる降圧電圧が極めて小さくなる。従って、15V電圧を3.3Vに降圧する動作も含めた3端子レギュレータ7における平均的な降圧電圧は小さくなる。このように、3端子レギュレータ7は、降圧する電圧を小さくできるので、電力損失を小さくできる。
また、平滑コンデンサ14に発生する電圧は、図2の(c)に示すように、FET11がオフしている期間は略15VとなるがFET11がオンしている期間は略15Vから緩やかに減少し、略12VになったときにFET11がオフして再び略15Vになるという動作を繰り返す。この平滑コンデンサ14に発生する電圧は集積回路(IC-1)15に供給される。こうして、集積回路(IC-1)15には常に12V以上の電圧が供給されて正常に動作する。
(第2の実施の形態)
この実施の形態は、本発明を高圧放電灯点灯装置に適用したものについて述べる。
図3に示すように、商用交流電源21に、雑音防止用のフィルタ回路22を介してダイオードブリッジからなる全波整流回路23の入力端を接続している。
前記全波整流回路23の出力端に、コンデンサ24を並列に接続するとともに、昇圧チョッパ回路25を接続している。前記全波整流回路23及び昇圧チョッパ回路25は直流電源を構成している。
前記昇圧チョッパ回路25は、全波整流回路23の出力端に、チョッパ用のインダクタ26を直列に介して、MOS型の第1のFET(電界効果トランジスタ)27と電流検出回路28との直列回路を並列に接続し、この直列回路にダイオード29を順極性に直列に介して平滑コンデンサ30を並列に接続している。
前記昇圧チョッパ回路25は、制御部としてアナログICからなる集積回路(IC-3)31を設け、この集積回路(IC-3)31に電流検出回路28から電流検出信号を入力するとともに前記平滑コンデンサ30から電源電圧を入力している。前記集積回路(IC-3)31はこの電流検出信号に基づいて前記第1のFET27をオフするタイミングを制御している。
前記平滑コンデンサ30に、電圧検出回路32と電流検出回路33との直列回路を並列に接続するとともに、前記電流検出回路33を介してコンデンサ34並びに点灯回路を構成するフルブリッジ形のインバータ回路35を接続している。
前記インバータ回路35は、第2、第3、第4、第5のFET36,37,38,39、インダクタ40及びトランス41を備え、前記第2、第3のFET36,37の直列回路と、前記第4、第5のFET38,39の直列回路を並列に接続している。そして、前記第2、第3のFET36,37の接続点を、前記インダクタ40及びトランス41の2次巻線41sを直列に介して高圧放電灯42の一端に接続し、前記第4、第5のFET38,39の接続点を、前記高圧放電灯42の他端に接続している。前記トランス41の1次巻線41pはイグナイタ回路からなる始動回路43に接続している。前記高圧放電灯42にコンデンサ44を並列に接続している。
前記インバータ回路35は、第1の制御手段としてアナログICからなる集積回路(IC-1)45を設け、この集積回路(IC-1)45によって前記各FET36,37,38,39をスイッチング駆動するようにしている。すなわち、前記第4、第5のFET38,39を低周波の周期で交互にオン、オフ動作し、第4のFET38がオンしている間に前記第2のFET37を高周波の周期でオン、オフ動作し、第5のFET39がオンしている間に前記第1のFET36を高周波の周期でオン、オフ動作するようになっている。
前記平滑コンデンサ30に制御用電源装置50を接続している。
前記制御用電源装置50は、平滑コンデンサ30に、IPD(インテリジェント・パワー・デバイス)51、インダクタ52、ダイオード53及び平滑コンデンサ54からなる非絶縁型の降圧レギュレータ55を接続している。すなわち、前記降圧レギュレータ55は、平滑コンデンサ30に、IPD51を、ダイオード53を逆極性に直列に介して接続し、前記ダイオード53にインダクタ52を直列に介して平滑コンデンサ54を並列に接続している。
また、前記制御用電源装置50は、平滑コンデンサ54に、フォトカプラ58の発光ダイオード58Dを直列に介して、第1の定電圧ダイオード59にMOS型の第6のFET60を介して第2の定電圧ダイオード61を並列に接続した並列回路を接続している。前記フォトカプラ58のホトトランジスタ58Tは前記IPD51の制御端子に接続している。
前記降圧レギュレータ55、第1の定電圧ダイオード59、第6のFET60及び第2の定電圧ダイオード61は、電圧降圧手段を構成している。
前記平滑コンデンサ54に、第2の制御電圧供給手段である3端子レギュレータ56の入力端を並列に接続している。前記3端子レギュレータ56は、出力端に第2の制御手段としてマイクロコンピュータを有する集積回路(IC-2)57を接続している。前記集積回路(IC-2)57の電源電圧は、例えば、3.3Vであり、前記3端子レギュレータ56は、電圧降圧手段からの直流電圧を3.3Vに降圧して前記集積回路(IC-2)57に供給している。
前記第1の定電圧ダイオード59は、例えば、ツェナー電圧が15Vのものを使用し、前記第2の定電圧ダイオード61は、例えば、ツェナー電圧が5Vのものを使用している。前記第6のFET60は前記集積回路(IC-2)57のマイクロコンピュータによって所定の周期でオン、オフ動作されるようになっている。
前記第6のFET60がオフしているときには、平滑コンデンサ54に15V以上の電圧が発生すると第1の定電圧ダイオード59がオン動作してフォトカプラ58が動作する。そして、フォトカプラ58の動作によってIPD51は出力電圧が15Vを保持するように動作する。また、前記第6のFET60がオンしているときには、平滑コンデンサ54に5V以上の電圧が発生すると第2の定電圧ダイオード61がオン動作してフォトカプラ58が動作する。そして、フォトカプラ58の動作によってIPD51は出力電圧が5Vを保持するように動作する。
また、前記制御用電源装置50は、平滑コンデンサ54に、整流用ダイオード62を順極性に直列に介して平滑コンデンサ63を並列に接続している。この整流用ダイオード62及び平滑コンデンサ63は第1の制御電圧供給手段を構成し、電圧降圧手段からの直流電圧を平滑コンデンサ63で平滑して出力する。前記平滑コンデンサ63に第1の制御手段である前記集積回路(IC-1)45及び前記昇圧チョッパ回路25の制御部である集積回路(IC-3)31の電源端子を接続している。前記集積回路(IC-1)45及び集積回路(IC-3)31は、電源電圧が12V以上あれば正常に動作するものである。
前記昇圧チョッパ回路25は、前記インダクタ26に補助巻線64を添設し、この補助巻線64の一端を前記全波整流回路23の出力端の負極側に接続し、他端を前記集積回路(IC-3)31に接続するとともに、整流用ダイオード65を順極性に介して前記平滑コンデンサ63の正極端に接続している。前記補助巻線64はインダクタ26に発生する電磁エネルギーによって電圧を誘起し、その電圧を、整流用ダイオード65を介して平滑コンデンサ63に印加する。
第2の制御手段である前記集積回路(IC-2)57は、前記電圧検出回路32からの電圧検出信号及び前記電流検出回路33からの電流検出信号をデジタル変換して取込み、これらの信号からランプ電力を演算し、ランプ電力が一定になるように第1の制御手段である前記集積回路(IC-1)45を制御する。前記集積回路(IC-1)45は、集積回路(IC-2)57に制御されてランプ電力が一定になるように、前記第1、第2のFET36,37のオンデューティを制御する。
また、前記集積回路(IC-2)57は、電源が投入された起動時においては、各部の起動に必要な一定時間、前記第6のFET60のオフ状態を維持して電圧降圧手段の平滑コンデンサ54に15Vの電圧を発生させ、それにより、平滑コンデンサ63に略15Vの電圧を発生させるようになっている。これにより、集積回路(IC-1)45及び集積回路(IC-3)31は確実に起動される。
そして、一定時間が経過すると、前記第6のFET60のオン、オフ制御を開始する。このとき、前記平滑コンデンサ63の充電電圧を監視して、この充電電圧が12V以下に低下しないように前記第6のFET60のオン、オフ周期とオンデューティを制御するようになっている。
このような構成においては、電源が投入されると、平滑コンデンサ30への充電が開始されて制御用電源装置50に平滑コンデンサ30から電源が供給される。制御用電源装置50ではIPD51が動作して平滑コンデンサ54に15Vの電圧が発生し、平滑コンデンサ63に略15Vの電圧が発生する。
これにより、3端子レギュレータ56が動作して集積回路(IC-2)57に3.3Vの電源が供給されるとともに、平滑コンデンサ63から集積回路(IC-1)45及び集積回路(IC-3)31に略15Vの電源が供給される。こうして、起動時において各集積回路57,31,45は充分な電源電圧の供給を受けてスムーズに動作を開始する。そして、集積回路(IC-2)57は集積回路(IC-1)45を制御するようになる。
集積回路(IC-3)31が動作を開始すると、この集積回路(IC-3)31によって第1のFET27がスイッチング動作され、昇圧チョッパ回路25が動作を開始する。また、集積回路(IC-1)45が動作を開始すると、インバータ回路35が動作を開始する。
インバータ回路35では、第4、第5のFET38,39が低周波の遅い周期で交互にオン、オフ動作するとともに、第4のFET38のオン期間において第3のFET37が高周波の早い周期でオン、オフ動作し、第5のFET39のオン期間において第2のFET36が高周波の早い周期でオン、オフ動作する。また、始動回路43が動作し、高圧放電灯42に対して高圧パルスを間欠的に印加するようになる。
そして、起動に必要な一定時間が経過すると、集積回路(IC-2)57は、第6のFET60のオン、オフ制御を開始する。電圧降圧手段は、第6のFET60がオフすると、第1の定電圧ダイオード59により平滑コンデンサ54に15Vが発生するように動作し、第6のFET60がオンすると、第2の定電圧ダイオード12により平滑コンデンサ54に5Vが発生するように動作する。
この平滑コンデンサ54に発生する直流電圧は、3端子レギュレータ56に供給されるとともに、ダイオード62を介して平滑コンデンサ63に供給される。3端子レギュレータ56は、入力される直流電圧を3.3Vに降圧する。こうして、3端子レギュレータ56から集積回路(IC-2)57には、3.3V一定の電圧が供給される。
このとき3端子レギュレータ56は、15Vの電圧を3.3Vに降圧する動作と5Vの電圧を3.3Vに降圧する動作を繰り返すことになる。すなわち、3端子レギュレータ56は、15V一定の電圧を3.3Vに降圧するのではなく、15V電圧と5V電圧を交互に3.3Vに降圧することになる。これにより、5Vのときには1.7V降圧するのみの動作になり、無駄になる降圧電圧が極めて小さくなる。従って、15V電圧を3.3Vに降圧する動作も含めた3端子レギュレータ56における平均的な降圧電圧は小さくなる。このように、3端子レギュレータ56は、降圧する電圧を小さくできるので、電力損失を小さくできる。
また、平滑コンデンサ63に発生する電圧は、第6のFET60がオフしている期間は略15Vとなるが第6のFET60がオンしている期間は略15Vから緩やかに減少し、略12VになったときにFET60がオフして再び略15Vになるという動作を繰り返す。この平滑コンデンサ63に発生する電圧は集積回路(IC-2)31と集積回路(IC-3)45に供給される。こうして、集積回路(IC-1)45と集積回路(IC-3)31には常に12V以上の電圧が供給されて正常に動作する。
また、始動回路43が高圧パルスを発生させている期間は、一定の負荷があるので、昇圧チョッパ回路25では、第1のFET27のスイッチング動作によってインダクタ26に大きな電磁エネルギーが発生し、これにより補助巻線64に電圧が誘起する。これにより、整流用ダイオード65を介して平滑コンデンサ63への充電が行われる。これに対し、始動回路43が高圧パルスの発生を停止している期間は、第1のFET27がスイッチング動作してもインダクタ26に大きな電磁エネルギーが発生することはない。従って、補助巻線64に電圧が誘起されない。このときには、平滑コンデンサ63への充電電流は、補助巻線64から整流用ダイオード65を介して流れることは無く、電圧降圧手段から整流用ダイオード62を介してのみ流れる。
このように、始動時においては、始動回路43が高圧パルスを発生させている期間は、平滑コンデンサ63には補助巻線64と電圧降圧手段の両方から充電電流が流れ、始動回路43が高圧パルスの発生を停止している期間は、平滑コンデンサ63には電圧降圧手段からのみ充電電流が流れる。
こうして、平滑コンデンサ63は、始動時において常に12Vを超える充電電圧が維持され、集積回路(IC-1)45及び集積回路(IC-3)31は安定した動作を維持できる。そして、始動回路43が高圧パルスの発生を停止し、インダクタ26の動作が停止している期間において、平滑コンデンサ63の充電電圧を確保するのに、IPD51を有する制御用電源装置50を使用しているので、従来のように抵抗を使用して電流を流し続ける必要は無く、無駄な消費電力の発生を抑制できる。
そして、高圧放電灯42が点灯を開始するようになると、始動回路43の動作は停止するが、高圧放電灯42に大きなランプ電流が流れるので、昇圧チョッパ回路25では、第1のFET27のスイッチング動作によってインダクタ26に大きな電磁エネルギーが発生する。これにより補助巻線64に電圧が誘起され、整流用ダイオード65を介して平滑コンデンサ63に充電電流が流れる。こうして、高圧放電灯42の点灯後においては補助巻線64に誘起する電圧によって平滑コンデンサ63は常に15V以上の充電電圧で維持されることになる。なお、この間においても3端子レギュレータ56は動作を継続し、入力される直流電圧を3.3Vに降圧して集積回路(IC-2)57に供給し続ける。
なお、この実施の形態は本発明を高圧放電灯点灯装置に適用したものについて述べたがこれに限定するものではなく、通常の放電灯点灯装置にも適用できるものである。
(第3の実施の形態)
この実施の形態は、本発明を高圧放電灯点灯装置に適用した他の実施の形態について述べる。なお、前述した第2の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
図4に示すように、インバータ回路35に代えて、ペアレギュレータ回路351を接続している。すなわち、図3の平滑コンデンサ30に代えて、2つの平滑コンデンサ71,72の直列回路を接続し、この平滑コンデンサ71,72の直列回路に点灯回路を構成する前記ペアレギュレータ回路351を接続している。
前記ペアレギュレータ回路351は、前記平滑コンデンサ71,72の直列回路に第2、第3のFET36,37の直列回路を並列に接続し、高圧放電灯42の一端を、ランプ電流を検出するランプ電流検出回路73を介して前記平滑コンデンサ71と72の接続点に接続し、前記高圧放電灯42の他端を、トランス41の2次巻線41s及びインダクタ40を直列に介して前記第2、第3のFET36,37の接続点に接続している。前記第2、第3のFET36,37のドレイン、ソース間にそれぞれダイオード74,75を逆極性にして並列に接続している。
前記ランプ電流検出回路73、高圧放電灯42及びトランス41の2次巻線41sの直列回路に、ランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路76及びコンデンサ77をそれぞれ並列に接続している。そして、前記第2、第3のFET36,37を第1の制御手段としてアナログICからなる集積回路(IC-1)451によって高周波の周期でオン、オフ動作するようになっている。
第2の制御手段である集積回路(IC-2)57は、ランプ電圧検出回路76からランプ電圧検出信号を取り込むとともにランプ電流検出回路73からランプ電流検出信号をデジタル変換して取り込み、ランプ電力を演算する。そして、ランプ電力が一定になるように、第2、第3のFET36,37のオンデューティを制御する。第1の制御手段である集積回路(IC-1)451は、集積回路(IC-2)57からの制御信号に基づいて第2、第3のFET36,37をオン、オフ駆動する。
なお、その他の構成は前述した第2の実施の形態と同様である。
このような構成においては、電源が投入された起動時あるいは再起動時において、第2の制御手段である集積回路(IC-2)57は、各部の起動に必要な所定時間、第6のFET60をオフ状態に維持する。そして、IPD51の動作により降圧レギュレータ55の平滑コンデンサ54に15Vの電圧が発生する。これにより、平滑コンデンサ63には図5の(c)に示すように略15Vの電圧が発生する。この平滑コンデンサ63の電圧は集積回路(IC-1)451と集積回路(IC-3)31の電源電圧になる。
こうして、集積回路(IC-1)451と集積回路(IC-3)31は確実に起動される。また、平滑コンデンサ54に発生する直流電圧は、3端子レギュレータ56にも供給される。3端子レギュレータ56は入力される直流電圧を3.3Vに降圧して集積回路(IC-2)57に供給する。集積回路(IC-2)57は3.3Vの直流電圧の供給を受けて動作を開始する。
集積回路(IC-1)451及び集積回路(IC-3)31が起動すると、昇圧チョッパ回路25が動作を開始し、また、ペアレギュレータ回路351も動作を開始するようになる。昇圧チョッパ回路25では集積回路(IC-3)31は、図5の(a)に示すように高い周波数の制御信号によって第1のFET27をオン、オフ駆動するようになる。
昇圧チョッパ回路25が動作を開始すると、第1のFET27がスイッチング駆動される。また、ペアレギュレータ回路351が動作を開始すると、第2のFET36による一定時間の高周波なオン、オフ動作と、第3のFET37による一定時間の高周波なオン、オフ動作が交互に繰り返される。
ペアレギュレータ回路351では始動回路43が動作し、高圧放電灯42に対して高圧パルスが間欠的に印加されるようになる。
また、始動回路43が高圧パルスを発生させている期間は、一定の負荷があるので、昇圧チョッパ回路25では、第1のFET27のスイッチング動作によってインダクタ26に大きな電磁エネルギーが発生し、これにより補助巻線64に電圧が誘起する。これにより、整流用ダイオード65を介して平滑コンデンサ63への充電が行われる。これに対し、始動回路43が高圧パルスの発生を停止している期間は、第1のFET27がスイッチング動作してもインダクタ26に大きな電磁エネルギーが発生することはない。従って、補助巻線64に電圧が誘起されない。このときには、平滑コンデンサ63への充電電流は、補助巻線64から整流用ダイオード65を介して流れることは無く、電圧降圧手段から整流用ダイオード62を介してのみ流れる。
高圧放電灯42が点灯した場合は、補助巻線64から平滑コンデンサ63へ図5の(c)に示すように電源電圧が15Vで維持される。
一方、集積回路(IC-2)57は、所定の時間が経過すると、第6のFET60をオンにする。これにより、降圧レギュレータ55の平滑コンデンサ54の充電電圧が、図5の(b)に示すように15Vから5Vに低下する。
そして、高圧放電灯42が点灯できない場合の始動回路43の間欠動作の休止中においては、第2の制御手段である集積回路(IC-2)57のみが動作を継続すればよく、従って、昇圧チョッパ回路25の集積回路(IC-3)31は、図6の(a)に示すように、始動回路43の間欠動作の休止中は動作を停止する。すなわち、第1のFET27はオン、オフ駆動されない。
また、制御用電源装置50においては、図6の(b)に示すように平滑コンデンサ54に略5Vの電圧が発生するように、集積回路(IC-2)57により第6のFET60がオン状態に維持される。従って、始動回路43の間欠動作の休止中において、平滑コンデンサ63に発生する電圧は、図6の(c)に示すように略5Vに維持される。こうして、3端子レギュレータ56による降圧電圧が小さくなるので、電力損失を小さくできる。
始動回路43が休止期間を終えて再び動作するときには、起動時や再起動時と同様、集積回路(IC-2)57が第6のFET60をオフ状態にし、平滑コンデンサ63に略15Vの電圧を発生させて、集積回路(IC-1)451及び集積回路(IC-3)31を起動させる。そして、始動回路43を一定時間動作させる。
このような動作により、高圧放電灯42の温度が十分に低い状態にあるときには、起動時あるいは再起動時に始動回路43による高圧パルスの発生動作が行われると、高圧放電灯42はスムーズに点灯するようになる。また、高圧放電灯42の温度が高い状態にあるときには、起動時あるいは再起動時に始動回路43による高圧パルスの発生動作が行われても高圧放電灯42は点灯されないので、始動回路43による高圧パルスの発生動作が間欠的に繰り返されるようになる。そして、高圧放電灯42の温度が低下すると高圧放電灯42は始動回路43からの高圧パルスを受けて点灯するようになる。
このように、起動時や再起動時には、集積回路(IC-2)57は第6のFET60をオフ状態に維持して降圧レギュレータ55の平滑コンデンサ54に15Vの電圧を発生させ、平滑コンデンサ63に略15Vの電圧を発生させる。これにより、集積回路(IC-1)451と集積回路(IC-3)31を確実に起動させることができる。すなわち、昇圧チョッパ回路25及びペアレギュレータ回路351の動作を直ちに開始させることができる。
また、高圧放電灯42が高温状態で直ぐに点灯させることができないときには、始動回路43を間欠動作させて高圧放電灯42が冷えるのを待ち、高圧放電灯42が始動できる温度に低下すると、自動的に点灯させることができる。そして、始動回路43を間欠動作させるので、高圧パルスを連続して発生させる場合に比べて高圧放電灯に与える高圧の影響を低減できる。また、始動回路43の間欠動作における休止期間は集積回路(IC-1)451と集積回路(IC-3)31の動作を停止するので、無駄に消費電力が発生するのを抑制できる。
なお、この装置においても、平滑コンデンサ54に発生する直流電圧は、3端子レギュレータ56に供給されるとともに、ダイオード62を介して平滑コンデンサ63に供給され、3端子レギュレータ56は、入力される直流電圧を3.3Vに降圧する。そして、3端子レギュレータ56は、15Vの電圧を3.3Vに降圧する動作と5Vの電圧を3.3Vに降圧する動作を繰り返すことになる。これにより、5Vのときには1.7V降圧するのみの動作になり、無駄になる降圧電圧が極めて小さくなる。従って、前述した実施の形態と同様に3端子レギュレータ56における降圧電圧を小さくでき、電力損失を小さくできる。
(第4の実施の形態)
この実施の形態は、本発明を高圧放電灯点灯装置に適用した他の実施の形態について述べる。なお、前述した各実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
図7に示すように、図3のフルブリッジ形のインバータ回路35に代えて、ハーフブリッジ形のインバータ回路352を接続している。このハーフブリッジ形のインバータ回路352は、平滑コンデンサ30に、第2、第3のFET36,37の直列回路を並列に接続し、高圧放電灯42の一端を、ランプ電流検出回路73を介して前記第3のFET37のソース端子に接続し、前記高圧放電灯42の他端を、インダクタ40及びコンデンサ78を直列に介して前記第2、第3のFET36,37の接続点に接続している。
前記高圧放電灯42及びランプ電流検出回路73の直列回路に、ランプ電圧検出回路76及びコンデンサ79をそれぞれ並列に接続している。前記第3のFET37に、コンデンサ80及び抵抗81を直列に介してダイオード82を逆極性にして並列に接続している。そして、前記抵抗81とダイオード82のカソードとの接続点にダイオード83のアノードを接続している。前記ダイオード83は、カソードを定電圧ダイオード84のカソードに接続すると共にコンデンサ85の一端に接続している。前記定電圧ダイオード84のアノード及びコンデンサ85は、その他端を前記ダイオード82のアノードに接続している。
前記ダイオード83及び定電圧ダイオード84のアノードとコンデンサ85の一端との接続点は、ダイオード86を順極性に介して平滑コンデンサ63の正極端子に接続している。
前記第2、第3のFET36,37を第1の制御手段としてアナログICからなる集積回路(IC-1)451によって高周波の周期でオン、オフ動作するようになっている。第2の制御手段である集積回路(IC-2)57は、ランプ電圧検出回路76からランプ電圧検出信号を取り込むとともにランプ電流検出回路73からランプ電流検出信号をデジタル変換して取り込み、ランプ電力を演算する。そして、ランプ電力が一定になるように、第2、第3のFET36,37の周波数あるいはオンデューティ、または、昇圧チョッパ回路25の出力電圧を制御する。
なお、その他の構成は前述した第3の実施の形態と同様である。
このような構成のインバータ回路352は、起動時や再起動時には、インダクタ40とコンデンサ79との共振回路によって高電圧が発生し高圧放電灯42に印加する。従って、始動回路を不要にできる。
起動時あるいは再起動時には、第3の実施の形態と同様に、第2の制御手段である集積回路(IC-2)57は、各部の起動に必要な所定時間、第6のFET60をオフ状態に維持する。これにより、降圧レギュレータ55の平滑コンデンサ54に15Vの電圧が発生し、平滑コンデンサ63に略15Vの電圧が発生する。この平滑コンデンサ63の電圧は集積回路(IC-1)451と集積回路(IC-3)31の電源電圧になる。
こうして、集積回路(IC-1)451と集積回路(IC-3)31は確実に起動される。集積回路(IC-1)451及び集積回路(IC-3)31が起動すると、昇圧チョッパ回路25が動作を開始し、また、インバータ回路352も動作を開始するようになる。
インバータ回路352が動作すると、ダイオード83のカソード側に所定電圧が発生し、この電圧がダイオード86を介して平滑コンデンサ63に印加される。こうして、インバータ回路352の動作時には平滑コンデンサ63はダイオード86を介して充電され、12V以上、例えば、略15Vの電圧が維持される。
なお、この装置においても、平滑コンデンサ54に発生する直流電圧は、3端子レギュレータ56に供給されるとともに、ダイオード62を介して平滑コンデンサ63に供給され、3端子レギュレータ56は、入力される直流電圧を3.3Vに降圧する。そして、3端子レギュレータ56は、5Vの電圧を3.3Vに降圧する動作を多くの時間に行うことにより、無駄になる降圧電圧が極めて小さくなる。従って、前述した実施の形態と同様に3端子レギュレータ56における降圧電圧を小さくでき、電力損失を小さくできる。
(第5の実施の形態)
この実施の形態は、前述した第2乃至第4の実施の形態に記載した高圧放電灯点灯装置のいずれかを使用した照明装置ついて述べる。
図8に示すように、高圧放電灯点灯装置100を、照明器具本体101とは別にして設置している。前記照明器具本体101は凹形状の反射笠102を設け、この反射笠102の内側中央にソケット(図示せず)を設けている。そして、このソケットに高圧放電灯42の口金を螺着し、高圧放電灯を装填している。放電灯点灯装置100は前述した第2の実施の形態に記載した高圧放電灯点灯装置と同一の構成になっている。
このような構成の照明装置に使用する高圧放電灯点灯装置100は、第2乃至第4の実施の形態に記載した高圧放電灯点灯装置のいずれかと同じ構成になっているので、制御用電源装置から直流電源を入力し、その直流電圧を3.3Vの電圧に降圧する3端子レギュレータは、降圧しなければならない電圧を減らすことができて電力損失を小さくできる。
また、始動回路が高圧パルスの発生を停止している期間において制御用電源電圧を確保するのに従来のように抵抗を使用して電流を流し続ける必要は無く、無駄な消費電力の発生を抑制できる。
従って、照明装置としても、電力損失を小さくでき、無駄な消費電力の発生を抑制できることになる。
本発明の第1の実施の形態に係る、制御用電源装置の回路構成を示す図。 同実施の形態における各部の電圧波形を示す図。 本発明の第2の実施の形態に係る、高圧放電灯点灯装置の回路構成を示す図。 本発明の第3の実施の形態に係る、高圧放電灯点灯装置の回路構成を示す図。 同実施の形態において高圧放電灯をスムーズに点灯できたときの起動時あるいは再起動時の各部の動作を示す信号及び電圧波形図。 同実施の形態において高圧放電灯をスムーズに点灯できなかったときの起動時あるいは再起動時の各部の動作を示す信号及び電圧波形図。 本発明の第4の実施の形態に係る、高圧放電灯点灯装置の回路構成を示す図。 本発明の第5の実施の形態に係る、照明装置の外観を示す斜視図。
符号の説明
6,55…降圧レギュレータ、7,56…3端子レギュレータ(第2の制御電圧供給手段)、8,57…集積回路(IC-2)(第2の制御手段)、10,12,59,61…定電圧ダイオード、11,60…FET、13,62…整流用ダイオード、14,63…第2の平滑コンデンサ、15,45,451…集積回路(IC-1)(第1の制御手段)、25…昇圧チョッパ回路(直流電源)、35…インバータ回路(点灯回路)、50…制御用電源装置。

Claims (7)

  1. 第1の制御電圧で動作する第1の制御手段と;
    前記第1の制御電圧よりも低い電圧値で動作する第2の制御手段と;
    直流電源と;
    前記直流電源の出力電圧を降圧して直流電圧値を出力するとともにこの直流電圧値よりも低い少なくとも1つの直流電圧値を切替えて出力する電圧降圧手段と;
    前記電圧降圧手段の出力電圧を前記第1の制御手段の電源として出力する第1の制御電圧供給手段と;
    前記電圧降圧手段の出力電圧を降圧した前記第1の制御電圧より低い第2の制御電圧を、前記第2の制御手段の電源として出力する第2の制御電圧供給手段と;
    を具備していることを特徴とする制御用電源装置。
  2. 直流電源と;
    この直流電源に接続し、放電灯を点灯動作する点灯回路と;
    前記点灯回路を制御する、第1の制御電圧で動作する第1の制御手段と;
    前記第1の制御手段を制御する、前記第1の制御電圧よりも低い電圧値で動作する第2の制御手段と;
    前記直流電源の出力電圧を降圧して直流電圧値を出力するとともに、この直流電圧値よりも低い少なくとも1つの直流電圧値を切替えて出力する電圧降圧手段と;
    前記電圧降圧手段の出力電圧を前記第1の制御手段の電源として出力する第1の制御電圧供給手段と;
    前記電圧降圧手段の出力電圧を降圧して前記第1の制御電圧より低い第2の制御電圧を前記第2の制御手段の電源として出力する第2の制御電圧供給手段と;
    を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
  3. チョッパ用インダクタを設けた昇圧チョッパ回路を有する直流電源と、
    この直流電源に接続し、放電灯を点灯動作する点灯回路と、
    前記点灯回路を制御する、第1の制御電圧で動作する第1の制御手段と;
    前記第1の制御手段を制御する、前記第1の制御電圧よりも低い電圧値で動作する第2の制御手段と;
    前記直流電源の出力電圧を降圧して直流電圧値を出力するとともにこの直流電圧値よりも低い少なくとも1つの直流電圧値を切替えて出力する電圧降圧手段と;
    前記電圧降圧手段の出力電圧を前記第1の制御手段の電源として出力する第1の制御電圧供給手段と;
    前記電圧降圧手段の出力電圧を降圧して前記第1の制御電圧より低い第2の制御電圧を前記第2の制御手段の電源として出力する第2の制御電圧供給手段と;
    前記チョッパ用インダクタに発生する電磁エネルギーによって誘起される電圧を整流し前記第1の制御手段の電源として出力する第3の制御電圧供給手段と;
    を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
  4. チョッパ用インダクタの不動作時には、第1の制御電圧供給手段を第1の制御手段の電源として使用し、チョッパ用インダクタの動作時には第3の制御電圧供給手段を第1の制御手段の電源として使用することを特徴とする請求項3記載の放電灯点灯装置。
  5. 電圧降圧手段は、直流電源又は点灯回路の起動時、あるいは再起動時には第1の制御電圧を出力することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1記載の放電灯点灯装置。
  6. 電圧降圧手段は、点灯回路の動作休止中あるいは停止中は第2の制御電圧を出力することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1記載の放電灯点灯装置。
  7. 照明器具本体と;
    この照明器具本体に付設された、請求項2乃至6のいずれか1記載の放電灯点灯装置と;
    前記照明器具本体に配設された放電灯と;
    を具備していることを特徴とする照明装置。
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