JP4045964B2 - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプ点灯装置、特に保護機能を有する放電ランプ点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来例として本出願人は、特開平9−92474号公報に示されるものを提案している。このものは、放電灯の点灯に必要な電力を供給する給電部およびランプ電圧を検出する電圧検知部を備えた点灯回路と、電圧検出部により検出したランプ電圧に基づいて放電灯の始動および放電灯の寿命を検出する制御回路と、制御回路により放電灯の寿命が検出されたことを報知する報知装置とを備え、制御回路は、放電灯の始動直後から電圧検出部により検出したランプ電圧を一定時間毎にサンプリングするとともに始動直後に検出した最初のサンプリング値を以後のサンプリング値から減算した変化幅を逐次求める変化幅演算部と、変化幅演算部で求めた変化幅をあらかじめ設定してある許容範囲の上限値および下限値と比較して大小関係に応じた出力を発生する比較器と、比較器の出力に基づいて、上記変化幅が上記許容範囲を逸脱したと判断すると報知装置を駆動して寿命の予知報告を行い、上記変化幅が上記許容範囲を逸脱する状態で一定時間継続すると放電灯を消灯させるように点灯回路を制御する判定部とを備えることを特徴としている。
【0003】
この構成により、ランプ電圧の変動に基づいて放電灯の寿命末期か否かの推定を行い、寿命末期と推定されるとまず予告報知を行うことによって使用者に注意を促し、その後、ランプ電圧が許容範囲を逸脱する状態が一定時間経過していれば、寿命末期に達したものとして放電灯を消灯させることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−92474号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、放電ランプの始動直後に検出した最初のサンプリング値を以後のサンプリング値から減算した変化幅を逐次求めているので、放電ランプの始動から時間が経過するほどその変化幅は小さくなり、ランプ電圧の時間的な変化が分かりにくくなることが懸念される。
【0006】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、より精度よくランプ電圧の変化を把握し、これにより放電ランプの異常を判断することのできる放電ランプ点灯装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチ素子の切り替えにより放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチ素子を制御する制御回路と、放電ランプの両端のランプ電圧を検出する電圧検出部と、放電ランプの始動直後の一定時間間隔前後に電圧検出部の検出から得られる電圧変化量測定値と前記一定時間間隔に対応して予め設定された電圧変化量基準値とを比較して両者のズレにより放電ランプの異常を診断する診断部と、を有する放電ランプ点灯装置において、診断部を、放電ランプ始動後の任意の経過時間における一定時間間隔での電圧変化量測定値と、この一定時間間隔に対応する電圧変化量基準値と、を比較して両者のズレにより放電ランプの異常を診断するものであり、前記診断部は、経過時間に対応して一定時間間隔を複数設け、かつ、各一定時間における電圧変化量基準値は、経過時間に応じて変化するものであり、各一定時間間隔において、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであることを特徴とする。
【0009】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記診断部は、放電ランプの消灯後、再度点灯するまでの消灯後経過時間に応じた電圧変化量基準値を有し、放電ランプの消灯後経過時間に応じて、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであることを特徴とする。
【0010】
請求項3に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記診断部は、放電ランプの消灯後、始動回路が動作を開始するまでの消灯後経過時間に応じた電圧変化量基準値を有し、放電ランプの消灯後、始動回路が動作を開始するまでの消灯後経過時間に応じて、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであることを特徴とする。
【0011】
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3記載の発明において、前記診断部は、電圧変化量基準値に所定の幅を持つものであることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
第1の実施形態を、図1から図4に基づいて説明する。図1は、第1の実施形態の基本構成図である。図2は、第1の実施形態の回路図である。図3は、第1の実施形態の第1の動作波形図である。図4は、第1の実施形態の第2の動作波形図である。
【0013】
本実施形態は、図1に示すように放電ランプ1を始動させる始動回路2を有して、スイッチ素子の切り替えにより放電ランプ1に電力を供給する電力変換回路3と、スイッチ素子を制御する制御回路4と、放電ランプ1の両端のランプ電圧を検出する電圧検出部5と、放電ランプ1の始動直後の一定時間間隔前後に電圧検出部5の検出から得られる電圧変化量測定値と前記一定時間間隔に対応して予め設定された電圧変化量基準値とを比較して両者のズレにより放電ランプ1の異常を診断する診断部6と、を有する放電ランプ点灯装置において、診断部6を、放電ランプ1の始動後の任意の経過時間における一定時間間隔での電圧変化量測定値と、この一定時間間隔に対応する電圧変化量基準値と、を比較して両者のズレにより放電ランプ1の異常を診断するものであるようにしたものである。
放電ランプ1は、たとえば図2に示すように、バルブ内部に水銀と始動用の希ガスとハロゲン化金属が封入された発光管9を有するメタルハライドランプであり、後述する電力変換回路3に接続されている。
【0014】
始動回路2は、放電ランプ1を始動させるための高電圧を発生させるもので、たとえば、パルス発生回路10及びトランスPTを有し、パルス発生回路10は、トランスPTの1次側に接続され、トランスPTの2次側は、スイッチ素子S3とスイッチ素子S4の接続部と放電ランプ1に接続されている。
【0015】
電力変換回路3は、スイッチ素子S1〜S6の切り替えにより電源から放電ランプ1に電力を供給するもので、整流部11、PFC回路12、出力電力変換回路13、インバータ回路14が直列に接続されて構成されている。整流部11は、交流電源の交流電圧を整流するもので、ダイオードブリッジで構成されており、整流部11の入力端子は電源に接続され、出力端子はPFC回路12に接続されている。
【0016】
PFC回路12は、電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また直流電圧を出力するもので、整流部11の出力端子にインダクタL1とダイオードD1とが直列に接続され、インダクタL1とダイオードD1の接続部とグランド間には、スイッチ素子S1が接続されている。また、ダイオードD1のカソード側にはコンデンサC1が接続されている。
【0017】
出力電力変換回路13は、PFC回路12の出力電圧を受けて放電ランプ1に供給する電力を調整するもので、PFC回路12の出力端子にスイッチ素子S2とインダクタL2が直列に接続され、スイッチ素子S2とインダクタL2の接続部とグランドG間には、ダイオードD2が接続されている。また、インダクタL2の負荷側には、コンデンサC2が接続されている。
【0018】
インバータ回路14は、出力電力変換回路13の出力電圧を受けて交流に変換するもので、スイッチ素子S3とスイッチ素子S4の直列回路が、出力電力変換回路13の出力端子間に接続されている。また、スイッチ素子S3とスイッチ素子S4の直列回路に並列にスイッチ素子S5とスイッチ素子S6の直列回路が接続されている。
【0019】
制御回路4は、PFC制御回路15、出力制御回路16、インバータ制御回路17、イグナイタ制御回路18からなるものである。PFC制御回路15は、電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また直流電圧を出力するため、スイッチ素子S1のスイッチングを制御するもので、後述する診断部6及びスイッチ素子S1のゲートに接続されている。出力制御回路15は、PFC回路12の出力電圧を受けて放電ランプ1に供給する電力を調整するため、スイッチ素子S2のスイッチングを制御するもので、後述する診断部6及びスイッチ素子S2のゲートに接続されている。インバータ制御回路17は、出力電力変換回路13の直流出力電圧を交流電圧に変換するため、スイッチ素子S3及びスイッチ素子S6と、スイッチ素子S4及びスイッチ素子S5を交互にスイッチングするように制御するもので、後述する診断部6及びスイッチ素子S3〜6のゲートに接続されている。イグナイタ制御回路18は、パルス発生回路10を制御するもので、後述する診断部6及びスイッチSWを介してパルス発生回路10に接続されている。
【0020】
電圧検出部5は、ランプ電圧の波形のピーク値を検出するもので、比較回路8及び電力変換回路3の出力に接続されている。
【0021】
比較回路8は、放電ランプ1の始動後、電圧検出部5が一定時間毎に検出したランプ電圧から得られる一定時間間隔における電圧変化量測定値を、記憶部7が予め記憶している電圧変化量基準値と比較するものである。
【0022】
記憶部7は、放電ランプ1の始動後の一定時間間隔の電圧変化量基準値を記憶するものでたとえばEEPROM等から構成され、比較回路8及び後述する始動後経過時間タイマ19に接続されている。
【0023】
始動後経過時間タイマ19は、放電ランプ始動後の経過時間を計時するもので、記憶部7及び始動検出部20に接続されている。
【0024】
始動検出部20は、放電ランプ1が始動したことを検出するもので、制御回路4、始動後経過時間タイマ19及び電力変換回路3の出力部に接続されている。
【0025】
つぎに、本実施形態の動作について説明する。図3は、本実施形態の動作波形図を示すもので、(a)は電力変換回路3の出力電圧波形、(b)は電圧検出部5が検出した波形を示している。ここで、電圧検出部5は、出力電圧波形のピーク値を検出している。
【0026】
電源が投入されると整流部11は交流電源の交流電圧を整流する。そして、PFC回路12は、スイッチ素子S1をスイッチングすることにより電源から取りこむ電流波形を正弦波状に整形し、また所望の直流電圧に変換し、コンデンサC1は、所定の電圧値にまで充電される。出力電力変換回路13は、PFC回路12の出力電圧を受けて放電ランプ1に供給する電力を調整する。その後、スイッチ素子S3及びスイッチ素子S6と、スイッチ素子S4及びスイッチ素子S5を交互にスイッチングすることにより、図3に示すように出力電圧波形は、矩形波の交流電圧波形となる。そして、始動回路2が、パルス電圧を放電ランプ1に印加することにより、放電ランプ1が始動し点灯する。始動検出部20は、電力変換回路3の出力電圧により、放電ランプ1が始動したことを検出し、始動後経過時間タイマ19に検出信号を出力する。そして、始動後経過時間タイマ19は、放電ランプ1の始動後の経過時間を計時し、記憶部7に始動開始後の経過時間を出力する。
【0027】
記憶部7は、始動後経過時間タイマ19から始動開始後の経過時間を受け、比較回路8に経過時間に対応する一定時間間隔の電圧変化量基準値を出力する。比較回路8は、記憶部7が出力する一定時間間隔の電圧変化量基準値と電圧検出部5が検出する電圧に基づいて得られる一定時間間隔の電圧変化量測定値を比較する。
【0028】
そして、電圧検出部5が検出した電圧に基づいて得られる一定時間間隔の電圧変化量測定値と記憶部7が出力する一定時間間隔の電圧変化量基準値とがずれている場合には、放電ランプ1の異常であると判断する。たとえば図3において一定時間間隔がtu1の場合には、記憶部7の出力はΔVであり、このΔVと、電圧検出部5が検出する電圧に基づいて得られる一定時間間隔の電圧変化量測定値を比較して、放電ランプ1の異常を判別するのである。ここで、一定時間間隔tu1の開始時間は、放電ランプ1の特性に応じて、異常の判別がし易い開始時間を選択すればよい。
【0029】
また、診断部6は、経過時間に対応して一定時間間隔を複数設け、各一定時間間隔において、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであってもよい。図4は、一定時間間隔を複数設けた場合の動作波形図を示すものである。この場合には、表1に示すように、放電ランプ1の始動後、電圧検出部5の電圧検出部波形が次第に立ち上がる期間において、一定時間間隔がtu1のみではなく、一定時間間隔tu2及びtu3の複数個を設定している。
【0030】
【表1】
【0031】
そして、前述と同様の動作により、一定時間間隔tu1において、記憶部7に入力されている電圧変化量基準値ΔV1と電圧検出部5が検出する電圧に基づいて得られる電圧変化量測定値を比較する。続いて、一定時間間隔tu2において、記憶部7に入力されている電圧変化量基準値ΔV2と電圧検出部5が検出する電圧に基づいて得られる電圧変化量測定値を比較する。さらに、一定時間間隔tu3において、記憶部7に入力されている電圧変化量基準値ΔV3と電圧検出部5が検出する電圧に基づいて得られる電圧変化量測定値を比較する。以上のように、電圧検出部5が電圧検出部波形の立ち上がり時において、複数の一定時間間隔を設けて、それぞれの一定時間間隔において、電圧変化量基準値と、電圧検出部5が検出する電圧に基づいて得られる電圧変化量測定値を比較することにより、放電ランプ1の特性に応じて任意の一定時間間隔における電圧変化量基準値と比較でき、放電ランプ1の異常を精度良く判別することができる。
【0032】
(第2の実施形態)
つぎに、第2の実施形態について、図5から図7に基づいて説明する。
図5は第2の実施形態の基本構成図である。図6は第2の実施形態の動作波形図である。図7は第2の実施形態の別例の動作波形図である。
【0033】
本実施形態における診断部6は、放電ランプ1の消灯後、再度点灯するまでの消灯後経過時間に応じた電圧変化量基準値を有し、放電ランプ1の消灯後経過時間に応じて、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであり、ンプ1の消灯後経過時間を計時する消灯後経過時間タイマ30を設け、消灯後経過時間タイマ30を記憶部7と、始動後経過時間タイマ19と始動検出部20との接続点に接続した点が、第1の実施形態と異なり、他は同じである。また、記憶部7には、表2に示すように、消灯後経過時間が長い順に消灯後経過時間経過後時間T1,T2,T3に対応する電圧変化量基準値が記憶されている。
【0034】
【表2】
【0035】
このように、消灯後経過時間経過後時間に対応して電圧変化量基準値を設けたのは、以下の理由による。すなわち、放電ランプ1の点灯時には、発光管9は高温、高圧になる。消灯後経過時間が短い場合には、再始動時に発光管9の温度が比較的高く、発光管9の蒸気圧は安定点灯時の状態に近いので、短い時間で安定した点灯に移行する。これにより、ランプ電圧の立ち上がりは早くなる。一方、消灯後経過時間が長い場合には、発光管9の温度が比較的低くなり、発光管9の蒸気圧は安定点灯時に比べて十分に低下し、安定した点灯に至るまでには、長時間を要する。この現象を、図6に示す。図6により、放電ランプ1の消灯後経過時間T1、T2、T3についてT1>T2>T3の関係があった場合に、ランプ電圧の立ち上がりは、遅い順にT1、T2、T3となるのである。ここで、消灯後経過時間がT1の場合の電圧変化の基準値は、放電ランプ1の始動時に近い順から、Δ11、Δ21、Δ31である。また、消灯後経過時間がT2の場合の電圧変化の基準値は、放電ランプ1の始動時に近い順から、Δ12、Δ22、Δ32である。そしてまた、消灯後経過時間がT3の場合の電圧変化の基準値は、放電ランプ1の始動時に近い順から、Δ13、Δ23、Δ33である。
【0036】
つぎに本実施形態の動作について説明する。なお、基本的な動作については第1の実施形態と同じであるので説明を省略する。
【0037】
消灯後経過時間タイマ30は、放電ランプ1が消灯したことを電圧検出部5の電圧検出部波形から検知し、消灯後経過時間の計時を開始する。その後、再び放電ランプ1が始動すると、始動検出部20は、電力変換回路3の出力電圧により、放電ランプ1が始動したことを検出し、消灯後経過時間タイマ30は計時を停止する。そして、消灯後経過時間タイマ30は、計時した消灯経過時間を、記憶部7に出力する。記憶部7は、表2に示す電圧変化量基準値及び一定時間間隔の関係を記憶しており、消灯後経過時間タイマ30が出力した消灯経過時間を受け、消灯経過時間に対応する電圧変化量基準値を選択する。そして、記憶部7は、消灯経過時間に対応する電圧変化量基準値を比較回路8に出力する。そして、比較回路8には、電圧検出部5が検出したランプ電圧値及び始動後経過時間タイマ19から得られる経過時間が入力されて一定時間間隔における電圧変化量測定値が算出される。
【0038】
また、比較回路8には、記憶部7から、消灯経過時間に対応する電圧変化量基準値が入力される。比較回路8は、記憶部7から入力された電圧変化量基準値と電圧検出部5の検出により得られた電圧変化量測定値を比較し、検出により得られた電圧変化量測定値が、電圧変化量基準値に納まらない場合には、放電ランプ1が異常であると判別する。ここで、記憶部6は、電圧変化量基準値に所定の幅を持っており、この所定の幅は、放電ランプ1そのものの特性のバラツキ、周囲の温度及び放電ランプが取り付けられる照明器具の形態により定める。たとえば、図7に示すように、電圧変化量の標準値をΔVaとすると、これに対応する上限値ΔVb及び下限値ΔVcを設定し、上限値ΔVb及び下限値ΔVcで決まる範囲から外れる場合には、放電ランプ1の異常であると判別するのである。
【0039】
なお、本実施形態においては、放電ランプ1の消灯後、放電ランプ1が再び始動するまでの消灯経過時間により、電圧変化量基準値を選択するようにしたが、放電ランプ1の始動回路2が動作を開始した後、放電ランプ1が始動するまでの時間は、始動回路1の出力によりほぼ一定となるので、前記診断部6は、放電ランプ1の消灯後、始動回路2が動作を開始するまでの消灯後経過時間に応じた電圧変化量基準値を有し、放電ランプ1の消灯後、始動回路2が動作を開始するまでの消灯後経過時間に応じて、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであるようにしてもよい。
【0040】
【発明の効果】
請求項1に係る発明は、放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチ素子の切り替えにより放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチ素子を制御する制御回路と、放電ランプの両端のランプ電圧を検出する電圧検出部と、放電ランプの始動直後の一定時間間隔前後に電圧検出部の検出から得られる電圧変化量測定値と前記一定時間間隔に対応して予め設定された電圧変化量基準値とを比較して両者のズレにより放電ランプの異常を診断する診断部と、を有する放電ランプ点灯装置において、診断部を、放電ランプ始動後の任意の経過時間における一定時間間隔での電圧変化量測定値と、この一定時間間隔に対応する電圧変化量基準値と、を比較して両者のズレにより放電ランプの異常を診断するものであり、前記診断部は、経過時間に対応して一定時間間隔を複数設け、かつ、各一定時間における電圧変化量基準値は、経過時間に応じて変化するものであり、各一定時間間隔において、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであるから、放電ランプの始動から、時間が経過しても、電圧変化量の変化幅が小さくなることがなく、精度良く放電ランプの異常を判別することができる。
【0042】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記診断部は、放電ランプの消灯後、再度点灯するまでの消灯後経過時間に応じた電圧変化量基準値を有し、放電ランプの消灯後経過時間に応じて、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであるようにしたので、消灯後経過時間に応じて変化する放電ランプの特性に応じて、より精度よく放電ランプの異常を判別することができる。
【0043】
請求項3に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記診断部は、放電ランプの消灯後、始動回路が動作を開始するまでの消灯後経過時間に応じた電圧変化量基準値を有し、放電ランプの消灯後、始動回路が動作を開始するまでの消灯後経過時間に応じて、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであるようにしたので、放電ランプの始動を検出しなくても、始動回路の始動を把握することで、より精度よく放電ランプの異常を判別することができる。
【0044】
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3記載の発明において、前記診断部は、電圧変化量基準値に所定の幅を持つものであるようにしたので、周囲温度又は器具の形態のバラツキの影響を受けにくくなり、より精度良く放電ランプの異常を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態の基本構成図である。
【図2】 第1の実施形態の回路図である。
【図3】 第1の実施形態の第1の動作波形図である。
【図4】 第1の実施形態の第2の動作波形図である。
【図5】 第2の実施形態の基本構成図である。
【図6】 第2の実施形態の動作波形図である。
【図7】 第2の実施形態の別例の動作波形図である。
【符号の説明】
1 放電ランプ
2 始動回路
3 電力変換回路
4 制御回路
5 電圧検出部
6 診断部
7 記憶部
8 比較回路
Claims (4)
- 放電ランプを始動させる始動回路を有して、スイッチ素子の切り替えにより放電ランプに電力を供給する電力変換回路と、スイッチ素子を制御する制御回路と、放電ランプの両端のランプ電圧を検出する電圧検出部と、放電ランプの始動直後の一定時間間隔前後に電圧検出部の検出から得られる電圧変化量測定値と前記一定時間間隔に対応して予め設定された電圧変化量基準値とを比較して両者のズレにより放電ランプの異常を診断する診断部と、を有する放電ランプ点灯装置において、診断部を、放電ランプ始動後の任意の経過時間における一定時間間隔での電圧変化量測定値と、この一定時間間隔に対応する電圧変化量基準値と、を比較して両者のズレにより放電ランプの異常を診断するものであり、前記診断部は、経過時間に対応して一定時間間隔を複数設け、かつ、各一定時間における電圧変化量基準値は、経過時間に応じて変化するものであり、各一定時間間隔において、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
- 前記診断部は、放電ランプの消灯後、再度点灯するまでの消灯後経過時間に応じた電圧変化量基準値を有し、放電ランプの消灯後経過時間に応じて、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであることを特徴とする請求項1記載の放電ランプ点灯装置。
- 前記診断部は、放電ランプの消灯後、始動回路が動作を開始するまでの消灯後経過時間に応じた電圧変化量基準値を有し、放電ランプの消灯後、始動回路が動作を開始するまでの消灯後経過時間に応じて、電圧変化量測定値と電圧変化量基準値とを比較するものであることを特徴とする請求項1記載の放電ランプ点灯装置。
- 前記診断部は、電圧変化量基準値に所定の幅を持つものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の放電ランプ点灯装置。
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