JP3814770B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用電源を直流電圧に変換し、更に昇圧して昇圧後の直流電圧を高周波の交流電圧に変換するインバータ装置にて放電灯を安定して調光点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は例えば特開昭63−245899号公報に示された従来の放電灯点灯装置と同様の構成を示すブロック図である。
図において、商用電源1を整流回路2で全波整流して得られた直流電圧を昇圧回路3によって昇圧する。昇圧回路3は昇圧制御回路4により出力電圧が一定電圧に安定するよう制御される。昇圧回路3の出力電圧はインバータ回路5に出力され、インバータ回路5では昇圧後の直流電圧を高周波電圧に変換し、バラストコイル7を介して放電灯8に印加する。インバータ回路5は可変型の調光制御回路6によって周波数制御され、放電灯8の調光点灯が制御される。
【0003】
この従来の放電灯点灯装置は、放電灯8に流れる電流を制御することで放電灯8からの光出力を変化させ、調光動作を行う。調光制御回路6は各種の調光度に応じた駆動周波数を生成し、インバータ回路5を駆動し、インバータ回路5から出力する高周波電圧をバラストコイル7と放電灯8の直列回路に供給する。
バラストコイル7は印加される高周波電圧の周波数によってインピーダンス7が変化することから、インバータ回路5を駆動する周波数を制御することで調光動作を行う。即ち、放電灯8に流れる電流を小さくするにはインバータ回路5を駆動する周波数を高くし、バラストコイル7のインピーダンスを増加するよう動作する。逆に、放電灯8に流れる電流を大きくするにはバラストコイル7のインピーダンスを減少するよう周波数を低くする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放電灯点灯装置は以上のように構成され、放電灯8の低光束のときには、特に負荷である放電灯8の温度特性により、放電灯8のインピーダンスが周囲温度に影響され、放電灯8の負荷電力が急変して減少し易く、このような放電灯8の負荷電力が急変して減少した場合、昇圧回路3の出力電圧が上昇し、その出力電圧の上昇を検出して昇圧制御回路4により昇圧回路3の出力電圧を一定にするようフィードバック制御しているが、放電灯8の負荷電力を一定に保つように制御していないため、放電灯8の負荷電力の急変による減少により光束が不安定になるという問題があった。
【0005】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、放電灯の負荷電力であるランプ電力が急変して減少した場合にも、放電灯を安定して点灯を行うことができる放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る放電灯点灯装置は、商用電源を整流して直流電圧を得る整流回路と、整流回路からの直流電圧をスイッチング制御により昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された直流電圧をスイッチング制御により高周波電圧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圧がバラストコイルを介して供給されて点灯する放電灯と、昇圧回路からの直流電圧を検出して当該直流電圧を一定電圧に安定させるフィードバック制御する昇圧制御回路と、インバータ回路をスイッチング制御して所定の調光度に基づく高周波電圧を得るようにする調光制御回路とからなり、前記昇圧制御回路は昇圧回路の出力電圧を検出する昇圧電圧検出回路と、昇圧電圧検出回路が検出した電圧と所定の基準電圧を比較して両者の差電圧を出力する第1の誤差増幅回路と、第1の誤差増幅回路から出力された差電圧に基づいて昇圧回路から出力される電圧を一定電圧に安定するようスイッチング制御する駆動周波数を昇圧回路に出力する第1の発振回路とを備え、前記調光制御回路は、所定の調光信号の電圧に第1の誤差増幅回路からの差電圧を加算した補正電圧に基づいて所定の調光度にするようスイッチング制御する駆動周波数をインバータ回路に出力する発振回路とを備えてなるものである。
【0007】
この発明の請求項2に係る放電灯点灯装置は、商用電源を整流して直流電圧を得る整流回路と、整流回路からの直流電圧をスイッチング制御により昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された直流電圧をスイッチング制御により高周波電圧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圧がバラストコイルを介して供給されて点灯する放電灯と、昇圧回路からの直流電圧を検出して当該直流電圧を一定電圧に安定させるフィードバック制御する昇圧制御回路と、インバータ回路をスイッチング制御して設定した調光度に基づく高周波電圧を得るようにする可変型の調光制御回路とからなり、前記昇圧制御回路は昇圧回路の出力電圧を検出する昇圧電圧検出回路と、昇圧電圧検出回路が検出した電圧と所定の基準電圧を比較して両者の差電圧を出力する第1の誤差増幅回路と、第1の誤差増幅回路から出力された差電圧に基づいて昇圧回路から出力される電圧を一定電圧に安定するようスイッチング制御する駆動周波数を昇圧回路に出力する第1の発振回路とを備え、前記調光制御回路は、設定された調光度に対応した電圧を発生させる調光信号生成回路と、調光信号生成回路が出力する調光度に対応した電圧と第1の誤差増幅回路から出力された差電圧を比較し、調光度に対応した電圧に両者の差分の電圧を加算した補正電圧を出力する第2の誤差増幅回路と、第2の誤差増幅回路から出力された補正電圧に基づいて設定された調光度にするようスイッチング制御する駆動周波数をインバータ回路に出力する第2の発振回路とを備えてなるものである。
【0008】
この発明の請求項3に係る放電灯点灯装置は前記整流回路の直流電圧を検出する入力電圧検出回路と、入力電圧検出回路が検出した直流電圧と前記第1の誤差増幅回路からの差電圧とを比較し、当該差電圧を商用電源の定格電圧時の差電圧に補正した補正差電圧を前記調光制御回路に出力する電圧補正回路とを備えたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の放電灯点灯装置を示す回路図であり、符号の1〜8は従来装置と同様なものであり、その説明を省略する。
9は放電灯8に並列接続された始動コンデンサである。昇圧回路3は昇圧コイル3a、トランジスタ3b、ダイオード3c及び平滑コンデンサ3dから構成されている。昇圧制御回路4は第1の発振回路4a、第1の誤差増幅回路4b、基準電圧4c及び昇圧電圧検出回路4dから構成されている。インバータ回路5はトランジスタ5a、5b及びカップリングコンデンサ5cから構成されている。調光制御回路6は各種の設定した調光度に対応した電圧を発生させる調光信号生成回路6a、第2の誤差増幅回路6b及び第2の発振回路6cから構成されている。
【0010】
次に、本発明の実施の形態1の放電灯点灯装置の動作を説明する。
商用電源1は整流回路2で整流され、整流された直流電圧は昇圧回路3に入力される。第1の発振回路4aは高周波を発振し、発振出力はトランジスタ3bを駆動する。従って、トランジスタ3bは高周波でオン、オフを繰り返す。
トランジスタ3bがオンになると、整流回路2から昇圧コイル3aを経由してトランジスタ3bに電流が流れる。トランジスタ3bがオフになると、昇圧コイル3aに発生した逆起電力がダイオード3cを介して平滑コンデンサ3dを充電する。この時、昇圧コイル3aは高電圧を発生するため平滑コンデンサ3dには昇圧された電圧で充電される。
【0011】
平滑コンデンサ3dの電圧は昇圧電圧検出回路4dにより電圧検出され、検出された電圧は第1の誤差増幅回路4bの一つの入力側に入力される。第1の誤差増幅回路4bのもう一つの入力側には基準電圧4cが入力され、第1の誤差増幅回路4bは基準電圧4cと昇圧電圧検出回路4dの差電圧を出力して第1の発振回路4aに入力する。
第1の発振回路4aは第1の誤差増幅回路4bから出力される差電圧に基づいて駆動周波数が制御され、第1の誤差増幅回路4bから出力される差電圧が“0”になるよう帰還される。
即ち、負荷である放電灯8の負荷電力が変動し、例えば負荷電力が減少すると、平滑コンデンサ3dの電圧は上昇するが、昇圧度合いを低くして平滑コンデンサ3dの電圧を下降させ、また負荷電力が増大すると、平滑コンデンサ3dの電圧は下降するが、昇圧度合いを高くして平滑コンデンサ3dの電圧を上昇させることにより、平滑コンデンサ3dの電圧が一定になるようフィードバック制御される。
この場合、負荷電力が増減すればするほど、第1の誤差増幅回路4bから出力される差電圧は増大するから、第1の誤差増幅回路4bから出力される差電圧の信号が負荷電力に比例することとなる。
【0012】
一方、平滑コンデンサ3dの出力電圧はインバータ回路5に入力され、第2の発振回路6cは高周波を発振し、第2の発振回路6cの出力はトランジスタ5a、5bを駆動する。従って、トランジスタ5a、5bは交互にオン、オフを繰り返す。
トランジスタ5a、5bが交互にオン、オフすることで、カップリングコンデンサ5cを介してバラストコイル7及び放電灯8に高周波電力が供給される。商用電源1が投入された直後は放電灯8に高電圧を加える目的からバラストコイル7と始動コンデンサ9による共振作用で高圧を発生させる。放電灯8が放電すれば従来と同様に高周波電力はバラストコイル7で電流が制限される。
【0013】
調光信号生成回路6aでは種々の調光度に設定することができるが、例えば10%の調光度に設定されている場合の放電灯8が放電中は、調光信号生成回路6aは10%の調光度になるような調光信号である電圧を第2の誤差増幅回路6bの一方の入力側に出力し、第2の誤差増幅回路6bの他方の入力側には第1の誤差増幅回路4bからの差電圧が出力されている。
そして、放電灯8の負荷電力に変化のない通常のときは平滑コンデンサ4dの出力電圧は一定電圧に安定させられるため、第1の誤差増幅回路4bからの差電圧は殆ど零であるであるから、第2の誤差増幅回路6bの出力は調光信号生成回路6aの10%の調光度にする調光信号の電圧が第2の発振回路6cに出力され、第2の発振回路6cでは10%の調光度にする調光信号の電圧に基づいた駆動周波数をインバータ回路5に出力し、インバータ回路5はその周波数でトランジスタ5a、5bを交互にオン、オフして放電灯8に高周波電力を供給し、10%の調光度で放電灯8を安定して調光点灯している。
【0014】
ところで、何らかの原因で放電灯8の負荷電力であるランプ電力が急変して減少すると、放電灯8に流れる電流は減少し、平滑コンデンサ4dの出力電圧が上昇することにより、昇圧制御回路4の第1の誤差増幅回路4bが出力する差電圧が増大し、第1の発振回路4aではその増大した差電圧に基づいて駆動周波数を制御して平滑コンデンサ4dの出力電圧を一定電圧に安定させるフィードバック制御している。
また、放電灯8に対しては、減少した電流を増大させるようにすれば安定して点灯することになるから、第2の発振回路6cが出力する駆動周波数を下げて電流を増大させるようにすればよい。
【0015】
そこで、調光制御回路6の第2の誤差増幅回路6bの一方の入力側に調光信号生成回路6aの10%の調光度にする調光信号の電圧が入力され、第2の誤差増幅回路6bの他方の入力側には第1の誤差増幅回路4bが出力する増大した差電圧が入力されている。その第2の誤差増幅回路6bでは調光信号の電圧と増大した差電圧とを比較し、その調光信号の電圧に両者の差分の電圧を加算した補正電圧を第2の発振回路6cに出力する。
その補正電圧は電流を増大させるよう発振周波数を下げることを意味するから、第2の発振回路6cは今ままでより小さい駆動周波数を出力し、放電灯8に流す電流を減少した分だけ増大させ、放電灯8に供給する負荷電力を一定にし、放電灯8の負荷電力が急変して減少しても10%の調光度で放電灯8を安定して調光点灯するようにしている。
【0016】
以上のように放電灯8の調光度が10%の調光度という低光束のときについて説明したのは、低光束のときには、放電灯8の温度特性により、放電灯8のインピーダンスが周囲温度に影響され、放電灯8の負荷電力が急変して減少し、安定点灯できない事態が生じやすいからであり、各種の調光度に設定した場合も、放電灯8の負荷電力が急変して減少した場合に適用できるものであることはいうまでもない。
このように、放電灯8の負荷電力が急変しても放電灯8に供給する電力を調光信号生成回路6aの各種設定した調光度にそれぞれ対応して一定に保つことがができるため、放電灯8を安定して調光点灯することができる。
【0017】
なお、上記実施の形態1では、第2の誤差増幅回路を用いているが、調光度を可変せずに一定の調光度で点灯する放電灯点灯装置であれば、直接第1の誤差増幅回路4aの出力信号を第2の発振回路6cに出力してインバータ回路5を駆動する周波数を制御するようにしてもよい。
また、第1の発振回路4aは制御電圧で周波数が変化するものであるが、制御電圧でオン時間が変化するもの、即ちPWM発振回路であってもよい。
【0018】
実施の形態2.
図2は本発明の実施の形態2の放電灯点灯装置を示す回路図である。
図において、本発明の実施の形態1と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
10は整流回路2が出力した電圧を検出する入力電圧検出回路、11は入力電圧検出回路10が検出した電圧に基づき第1誤差増幅回路4bが出力する差電圧を補正する電圧補正回路である。
【0019】
この実施の形態2は、商用電源1が電圧変動した場合においても実施の形態1と同様に放電灯8の安定した調光点灯を可能とするようにしたものである。
即ち、放電灯8の負荷電力が急変して減少した場合に、放電灯8に供給する電力を調光信号生成回路6aの設定した調光度に対応して一定に保つようにし、安放電灯8を安定して調光点灯することの動作は実施形態1と同様であるが、異なる点はその場合に商用電源1が電圧変動したときに、第1誤差増幅回路4bから出力される差電圧を商用電源1が定格電圧のときと同様となるように補正することにある。
【0020】
これを具体的に説明すると、電圧補正回路11には第1誤差増幅回路4bが出力する差電圧と入力電圧検出回路10が検出した整流回路2の全波整流した電圧値が入力されている。その電圧補正回路11では、整流回路2の電圧値が商用電源1の定格値であるときの電圧値より低い場合は、第1誤差増幅回路4bが出力する差電圧が商用電源1の定格値であるときより大きくなるから、その大きくなった分だけ第1の誤差増幅回路4bの差電圧を減少させるよう補正した補正差電圧を第2の誤差増幅回路6bに入力する。
また、整流回路2の電圧値が商用電源1の定格値であるときの電圧値より高い場合は、逆に第1誤差増幅回路4bが出力する差電圧が商用電源1の定格値であるときより小さくなるから、その小さくなった分だけ第1の誤差増幅回路4bの差電圧を増大させるよう補正した補正差電圧を第2の誤差増幅回路6bに入力する。
【0021】
このようにすることにより、商用電源1が電圧変動した場合も、調光制御回路6の第2の誤差増幅回路6bに入力される差電圧は電圧補正回路11によって入力電圧検出回路10の検出値に対応して差電圧を商用電源の定格時の電圧に補正した補正差電圧を第2の誤差増幅回路6bに入力することになるから、商用電源1が電圧変動した場合も、調光制御回路6に入力される差電圧は商用電源1が定格電圧のときと同様となる。
従って、商用電源1が電圧変動し、放電灯8の負荷電力であるランプ電力が急変して減少した場合に、調光制御回路6が放電灯8に供給する電力を調光信号生成回路6aの設定した調光度に対応して一定に保つように制御して放電灯8を安定して調光点灯することができる。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明によれば、放電灯の負荷電力が急変して減少した場合、昇圧制御回路はその第1の誤差増幅回路が所定の基準値と昇圧電圧検出回路が検出した昇圧回路の上昇した出力電圧とを比較して放電灯の負荷電力が一定の場合に比べて増大した差電圧を第1の発振回路に出力し、昇圧回路は第1の発振回路が出力電圧を一定に安定させる駆動周波数によりスイッチング制御されて一定電圧を出力し、また第1の誤差増幅回路は調光制御回路の発振回路に増大した差電圧を出力し、インバータ回路は発振回路からの所定の調光信号の電圧に第1の誤差増幅回路からの差電圧を加算した補正電圧に基づく電流を増大させる今までより小さい駆動周波数によりスイッチング制御され、放電灯に流す電流を減少した分だけ増大させるようにしたので、放電灯に供給する負荷電力を一定にでき、放電灯の負荷電力が急変して減少しても所定の調光度で放電灯を安定して調光点灯することができるという効果がある。
【0023】
また、請求項2の発明によれば、放電灯の負荷電力が急変して減少した場合、可変型の調光制御回路はその第2の誤差増幅回路の一方の入力側に調光信号生成回路の設定された所定の調光度にする調光信号の電圧が入力されると共に他方の入力側には昇圧制御回路の第1の誤差増幅回路が出力する増大した差電圧が入力され、その第2の誤差増幅回路では調光信号の電圧と増大した差電圧とを比較し、その調光信号の電圧に両者の差分の電圧を加算した補正電圧を第2の発振回路に出力し、インバータ回路は第2の発振回路からの補正電圧に基づく電流を増大させる今ままでより小さい駆動周波数によりスイッチング制御され、放電灯に流す電流を減少した分だけ増大させるようにしたので、放電灯に供給する負荷電力を一定にでき、放電灯の負荷電力が急変して減少してもそれぞれ設定した調光度で放電灯を安定して調光点灯することができるという効果がある。
【0024】
さらに、請求項3の発明によれば、商用電源の電圧が変動した場合、入力電圧検出回路が検出した整流回路の電圧を電圧補正回路に入力し、電圧補正回路では入力電圧検出回路の検出値が商用電源の定格値であるときの電圧値より低いときには昇圧制御回路の第1誤差増幅回路が出力する差電圧が商用電源の定格値であるときより大きく、逆に商用電源の定格値であるときの電圧値より高いときには昇圧制御回路の第1誤差増幅回路が出力する差電圧が商用電源の定格値であるときより小さくなることから、その検出値に対応して差電圧を商用電源の定格時の電圧に補正した補正差電圧を調光制御回路に入力するようにしたので、商用電源が電圧変動した場合も、調光制御回路に入力される差電圧は商用電源が定格の電圧のときと同様となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の放電灯点灯装置の回路図である。
【図2】 本発明の実施の形態2の放電灯点灯装置の回路図である。
【図3】 従来の放電灯点灯装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 商用電源、 2 整流回路、 3 昇圧回路、 4 昇圧制御回路、 4a 第1の発振回路、 4b 第1の誤差増幅回路、 4c 基準電圧、 4d昇圧電圧検出回路、 5 インバータ回路、 6 調光制御回路、 6a 調光信号生成回路、 6b 第2の誤差増幅回路、 6c 第2の発振回路、 7バラストコイル、 8 放電灯。
Claims (3)
- 商用電源を整流して直流電圧を得る整流回路と、整流回路からの直流電圧をスイッチング制御により昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された直流電圧をスイッチング制御により高周波電圧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圧がバラストコイルを介して供給されて点灯する放電灯と、昇圧回路からの直流電圧を検出して当該直流電圧を一定電圧に安定させるフィードバック制御する昇圧制御回路と、インバータ回路をスイッチング制御して所定の調光度に基づく高周波電圧を得るようにする調光制御回路とからなり、
前記昇圧制御回路は昇圧回路の出力電圧を検出する昇圧電圧検出回路と、昇圧電圧検出回路が検出した電圧と所定の基準電圧を比較して両者の差電圧を出力する第1の誤差増幅回路と、第1の誤差増幅回路から出力された差電圧に基づいて昇圧回路から出力される電圧を一定電圧に安定するようスイッチング制御する駆動周波数を昇圧回路に出力する第1の発振回路とを備え、
前記調光制御回路は、所定の調光信号の電圧に第1の誤差増幅回路からの差電圧を加算した補正電圧に基づいて所定の調光度にするようスイッチング制御する駆動周波数をインバータ回路に出力する発振回路とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 商用電源を整流して直流電圧を得る整流回路と、整流回路からの直流電圧をスイッチング制御により昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された直流電圧をスイッチング制御により高周波電圧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圧がバラストコイルを介して供給されて点灯する放電灯と、昇圧回路からの直流電圧を検出して当該直流電圧を一定電圧に安定させるフィードバック制御する昇圧制御回路と、インバータ回路をスイッチング制御して設定した調光度に基づく高周波電圧を得るようにする可変型の調光制御回路とからなり、
前記昇圧制御回路は昇圧回路の出力電圧を検出する昇圧電圧検出回路と、昇圧電圧検出回路が検出した電圧と所定の基準電圧を比較して両者の差電圧を出力する第1の誤差増幅回路と、第1の誤差増幅回路から出力された差電圧に基づいて昇圧回路から出力される電圧を一定電圧に安定するようスイッチング制御する駆動周波数を昇圧回路に出力する第1の発振回路とを備え、
前記調光制御回路は、設定された調光度に対応した電圧を発生させる調光信号生成回路と、調光信号生成回路が出力する調光度に対応した電圧と第1の誤差増幅回路から出力された差電圧を比較し、調光度に対応した電圧に両者の差分の電圧を加算した補正電圧を出力する第2の誤差増幅回路と、第2の誤差増幅回路から出力された補正電圧に基づいて設定された調光度にするようスイッチング制御する駆動周波数をインバータ回路に出力する第2の発振回路とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 前記整流回路の直流電圧を検出する入力電圧検出回路と、入力電圧検出回路が検出した直流電圧と前記第1の誤差増幅回路からの差電圧とを比較し、当該差電圧を商用電源の定格電圧時の差電圧に補正した補正差電圧を前記調光制御回路に出力する電圧補正回路とを備えたことを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
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