JPH07169582A - ガス放電ランプの制御回路 - Google Patents

ガス放電ランプの制御回路

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JPH07169582A
JPH07169582A JP6234895A JP23489594A JPH07169582A JP H07169582 A JPH07169582 A JP H07169582A JP 6234895 A JP6234895 A JP 6234895A JP 23489594 A JP23489594 A JP 23489594A JP H07169582 A JPH07169582 A JP H07169582A
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JP
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voltage
converter
control circuit
gas discharge
discharge lamp
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Application number
JP6234895A
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English (en)
Inventor
Andrea Nepote
アンドレア・ネポテ
Dario Decurti
ダリオ・デクルティ
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Marelli Europe SpA
Original Assignee
Marelli Autronica SpA
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Publication date
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/36Controlling
    • H05B41/38Controlling the intensity of light
    • H05B41/382Controlling the intensity of light during the transitional start-up phase
    • H05B41/388Controlling the intensity of light during the transitional start-up phase for a transition from glow to arc
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
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    • H05B41/2886Static converters especially adapted therefor; Control thereof comprising a controllable preconditioner, e.g. a booster
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車等に使用されるガス放電ランプの制御
回路において、回路の小型化を図ること。 【構成】 “フライ・バック”型のDC/DCコンバー
タ(CC1)と、“フィード・フォワード”型のDC/
DCコンバータ(CC2)と、DC/DCコンバータに
接続され、中央の枝路にガス放電ランプ(L)と反応開
始手段(TT)を配置したH型のブリッジ・スイッチン
グ回路(HB)と、ガス放電ランプのスイッチを入れる
度に、最初に、ガス放電ランプを始動するために、非常
に高い電圧が供給され、続いて、ガス放電ランプを加熱
又は暖めている間及びそれに続いてガス放電ランプが定
常作動している間、ガス放電ランプに大電流を流し続け
るために、低電圧の大電力が供給されるように、DC/
DCコンバータとブリッジ・スイッチング回路を駆動す
る制御回路(ECU)とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車に好適に使用さ
れるガス放電ランプの制御回路に関する。さらに詳しく
は、本発明は、自動車のバッテリーのような直流電圧源
に接続され、該直流電圧源により供給される電圧よりも
高圧の直流電圧を出力する切換式の複数のDC/DCコ
ンバータ手段と、該DC/DCコンバータ手段に接続さ
れ、中央の枝路にガス放電ランプと反応開始手段を備え
るH型のブリッジ・スイッチング回路と、上記ガス放電
ランプのスイッチを入れる度に、最初に、特にガス放電
ランプを始動するために、非常に高い電圧が供給され、
続いて、ガス放電ランプを加熱又は暖めている間及びそ
れに続いてガス放電ランプが定常作動している間、ガス
放電ランプに大電流を流し続けるために、低電圧の大電
力を供給されるように、上記DC/DCコンバータとブ
リッジ・スイッチング回路を駆動する制御回路とを備え
る制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スイッチを入れている間、ガス放電ラン
プを正常に作動させるためには、ガス放電ランプを始動
するために、例えば20kv程度の非常に高い電圧を最
初にガス放電ランプに供給しなければならない。この段
階は非常に短い期間(数10ナノセカンド程度)であ
り、ガス放電ランプを流れる電流は実質的にゼロであ
る。
【0003】上記開始段階に続いて、通常“引き継ぎ”
段階と呼ばれる段階が続き、例えば200V〜500V
程度の相当の高電圧がガス放電ランプに供給される。こ
の段階は、0.1ミリセカンド程度の期間続く。次に、
2,3秒の期間ガス放電ランプが熱せられる(暖められ
る)段階が続き、この段階の間、低電圧(例えば、20
Vから100V)がランプに供給される一方、ガス放電
ランプを流れる大電流(例えば、0.4Aから2.6
A)が生成される。後続する定常作動の間、ガス放電ラ
ンプに供給される電圧は依然として数10V程度であ
り、電流も例えば0.3Aから0.5Aの間であり、大
きいままである。
【0004】自動車に使用されるガス放電ランプの制御
回路は、寸法が小さいことが必要である。幾つかの公知
の制御回路では、例えば、“フライ・バック”型と呼ば
れる切換式のDC/DCコンバータが使用されており、
この“フライ・バック”型のDC/DCコンバータは、
下流側に整流回路と出力コンデンサを接続した変圧器を
備え、この変圧器の一次巻線は、一又はそれ以上の電子
スイッチを介してスイッチ・モードで直流電圧源に接続
されている。上記“フライ・バック”型のDC/DCコ
ンバータを使用することにより、使用する変圧器の巻数
比にかかわりなく、上記開始段階や引き継ぎ段階に非常
に高い電圧を得ることができる。鉄心の寸法はガス放電
ランプに供給する電流の強さに依存するため(ほぼ2次
関数的に依存する。)、変圧器の鉄心は物理的に非常に
大きい。従って、鉄心の寸法は、比較的短期間である暖
め段階の間にガス放電ランプに供給される大電流に基づ
いて定められ、必然的に、定常作動の間にガス放電ラン
プに供給される電流との関係では大きすぎる。
【0005】その他にも、例えばプッシュ・プル型のよ
うな、いわゆる“フィード・フォワード”型と呼ばれる
切換式のDC/DCコンバータを使用した、ガス放電ラ
ンプの制御回路がある。この種のDC/DCコンバータ
は、その一次巻線がオン・オフモードで作動する電子ス
イッチを介して直流電圧源に接続された変圧器と、この
変圧器の二次巻線に接続された整流回路と、通常LC型
であるフィルタ出力回路とを備えている。
【0006】“フライ・バック”型のDC/DCコンバ
ータでは、一次側から二次側へのエネルギーの移動は、
変圧器の二次巻線と接続した一又は二以上のスイッチが
開いた時に起こるが、“フィード・フォワード"型のDC
/DCコンバータでは、エネルギーの移動はスイッチが
閉じた時に起こる。“フィード・フォワード”型のDC
/DCコンバータを使用すれば、変圧器の鉄心の寸法
は、ガス放電ランプに供給される電流の強度に応じて定
める必要はない。ガス放電ランプに電流が流れ始める段
階に必要な非常に高い電圧を生成するには、DC/DC
コンバータの変圧器の巻線の巻数比を非常に大きくしな
ければならない。これに対応して、変圧器の巻線の寸法
は非常に大きくなる。さらに、DC/DCコンバータの
スイッチは、非常に低い衝撃周波の信号により操作する
必要がある。以上の理由から、上記のガス放電ランプ用
の制御回路の寸法は非常に大きい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術に係る回路よりも全体的な寸法が小さいガス放電ラ
ンプの制御回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項1に
より規定される主たる特徴を有する制御回路により達成
される。すなわち、請求項1は、自動車のバッテリーの
ような直流電圧源に接続され、該直流電圧源により供給
される電圧よりも高圧の直流電圧を出力する切換式の複
数のDC/DCコンバータ手段と、該DC/DCコンバ
ータ手段に接続され、中央の枝路にガス放電ランプと反
応開始手段を備えるH型のブリッジ・スイッチング回路
と、上記ガス放電ランプのスイッチを入れる度に、最初
に、特にガス放電ランプを始動するために、非常に高い
電圧が供給され、続いて、ガス放電ランプを加熱又は暖
めている間及びそれに続いてガス放電ランプが定常作動
している間、ガス放電ランプに大電流を流し続けるため
に、低電圧の大電力を供給されるように、上記DC/D
Cコンバータとブリッジ・スイッチング回路を駆動する
制御回路とを備え、上記DC/DCコンバータ手段は、
“フライ・バック”型の切換式のDC/DCコンバータ
と、“フィード・フォワード”型の切換式の第2のDC
/DCコンバータとを備え、ガス放電ランプのスイッチ
を入れる度に、最初に、非常に高い電圧を生成するため
に“フライ・バック”型のコンバータが作動し、それに
続いて、低電圧であるが大きい電力を生成するために、
“フィード・フォワード”型のDC/DCコンバータを
作動するように、上記制御回路がDC/DCコンバータ
を駆動する構成としていることを特徴とする自動車に好
適に使用されるガス放電ランプの制御回路を提供するも
のである。本発明の他の特徴及び利点は図面を参照した
以下の説明から明らかとなるが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。
【0009】
【実施例】図1に示すガス放電ランプの制御回路は、そ
れぞれCC1,CC2で示す2個の切換式のDC/DC
コンバータを備えている。DC/DCコンバータCC1
は“フライ・バック”型であるが、DC/DCコンバー
タCC2は“フィード・フォワード”型である。各DC
/DCコンバータCC1,CC2は、それぞれ直流電圧
源を構成する自動車のバッテリーBに接続された入力
1,2を備えている。
【0010】DC/DCコンバータCC2の出力は、H
Bで示すH型のブリッジ・スイッチング回路に接続して
おり、このブリッジ・スイッチング回路HBは、スイッ
チを構成する4個のMOSFETトランジスタM1〜M
4を備えている。上記ブリッジ・スイッチング回路HB
の中央の枝路には、ガス放電ランプL及び反応開始手段
を構成するパルス変圧器(テスラ変圧器)TTの二次巻
線が配置されている。このパルス変圧器TTの一次巻線
は、放電SCを介してDC/DCコンバータCC1の2
個の出力端子3,4に接続している。上記ブリッジ・ス
イッチング回路HBの図中上端に位置する接続点5は、
保護ダイオードDと、電流センサとして機能する抵抗R
1を介してアースに接続されている。
【0011】図示の実施例では、DC/DCコンバータ
CC1は、鉄心N1、入力1とアースの間にスイッチM
11と直列に配置された一次巻線W11、互いに並列な
2個の出力コンデンサC1,C2に整流ダイオードD1
を介して接続された第1の二次巻線W12、及び、整流
ダイオードD2を介して、出力コンデンサC3に接続さ
れた第2の二次巻線W13を有する変圧器T1を備えて
いる。出力コンデンサC1,C2は、DC/DCコンバ
ータCC1の出力端子3,4間に並列に接続されてい
る。出力コンデンサC3の一方のプレートはアースに接
続され、他のプレートは整流ダイオードD2のアノード
2に接続されている。
【0012】DC/DCコンバータCC2は、鉄心N
2、2個の半巻線W21,W22に分割され、その接続
点が入力端子2に接続された一次巻線、及び、二次巻線
W23を有する変圧器T2を備えている。一次側の半巻
線W21,W22とアースの間には、それぞれ電子スイ
ッチM21,M22を介設している。二次巻線W23
は、全波整流回路BRに接続しており、図1に示す本実
施例では、この全波整流回路BRは、ダイオード・ブリ
ッジ型である。全波整流回路BRの出力はLC出力フィ
ルタに接続されており、このLC出力フィルタは、DC
/DCコンバータCC2の出力端子6,7の間に並列に
接続されたインダクタL1とコンデンサC4を備えてい
る。上記全波整流回路BRに接続されたインダクタL1
の端子は、ダイオードD3のアノードにも接続されてお
り、このダイオードD3のカソードは出力コンデンサC
3とDC/DCコンバータCC1のダイオードD2のア
ノードとの接続点に接続されている。DC/DCコンバ
ータCC1,CC2の電子スイッチM11,M21,M
22はMOSFETトランジスタからなることが好まし
い。
【0013】ECUで示す制御回路を構成する電子制御
ユニットは、上記ブリッジ・スイッチング回路HBと同
様に2個のDC/DCコンバータ回路CC1,CC2に
接続された複数の入力と出力を備えている。電子制御ユ
ニットECUの出力は、スイッチM11の制御入力に接
続されている。また、電子制御ユニットECUの2つの
出力b,cは、電子スイッチM21,M22の制御入力
に接続している。さらに、電子制御ユニットECUの2
つの出力d,eは、それぞれブリッジ・スイッチング回
路HBの2対のMOSFETトランジスタM1,M4及
びMOSFETトランジスタM2,M3の制御入力に接
続している。電子制御ユニットECUは、作動中に、ブ
リッジ・スイッチング回路HB及びガス放電ランプLを
流れる電流の強さを示す電圧信号を受信するために、抵
抗R1の非接地側の端子に接続した入力fを備えてい
る。さらに、電子制御ユニットECUの2つの入力g,
hはDC/DCコンバータ回路CC2の出力端子6,7
に接続しており、作動中にガス放電ランプLに供給され
る電圧の強さを示す信号受信するようにしている。電子
制御ユニットECUは、マイクロプロセッサを用いて構
成しており、以下に示すようにDC/DCコンバータC
C2,CC2とブリッジ・スイッチング回路HBのスイ
ッチを駆動してガス放電ランプLのスイッチを入れた際
の制御を行う構成としている。
【0014】ガス放電ランプLのスイッチを入れるため
に、電子制御ユニットECUは、オン・オフ駆動信号を
“フライ・バック”型のDC/DCコンバータCC1の
電子スイッチM11に送信する。電子スイッチM11を
駆動すると出力コンデンサC2(+C1),C3にそれ
ぞれ異なる電圧が充電されるように、DC/DCコンバ
ータCC1の二次巻線W12,W13は、異なる巻数と
している。ガス放電ランプLと協働する放電SCの開始
電圧に対応して、出力コンデンサC2(C1+)には、
数kV程度の電圧が充電される。出力コンデンサC3に
は、“引き継ぎ”段階の電圧に対応して、数100V
(例えば、300V)程度の電圧が充電される。DC/
DCコンバータCC1の出力コンデンサを充電している
間、ガス放電ランプLへの電流の導通が始まるのを待機
するために、ブリッジ・スイッチング回路HBは切換状
態を継続し、あるいは、2個のMOSFETトランジス
タ(例えば、MOSFETトランジスタM1,M4)が
閉、他の2個のMOSFETトランジスタ(MOSFE
TトランジスタM2,M3)が開であるような予め定め
た状態とすることが好ましい。
【0015】出力コンデンサC2の電圧が開始電圧に達
すると、この出力コンデンサC2はパルス変圧器TTの
一次巻線と放電SCを介して放電する。超過電圧はそれ
に応じてパルス変圧器TTの二次巻線に移転され、ガス
放電ランプL中のガスがイオン化し、ガス放電ランプL
が導通状態となる。ブリッジ・スイッチング回路HBの
導通状態のMOSFETトランジスタM1〜M4及び中
央の枝路(ガス放電ランプLを含む。)、インダクター
L1、出力コンデンサC3、この出力コンデンサC3と
アースの間の導通接続zとを含む導電経路が形成され、
これによりコンバータCC1の出力コンデンサC3の放
電が可能となる。この段階では、それ以前に出力コンデ
ンサC3に充電された“引き継ぎ”電圧(例えば、約3
00V)がガス放電ランプLに供給される。この段階が
完了すると直ちに、電子制御ユニットECUがDC/D
CコンバータCC1を非作動状態とし、電子スイッチM
11を常開に維持する。さらに、電子制御ユニットEC
Uは、ブリッジ・スイッチング回路HBの2対のMOS
FETトランジスタM1,M4及びMOSFETトラン
ジスタM2,M3と同様に、DC/DCコンバータCC
2の電子スイッチM21,M22を制御してガス放電ラ
ンプLに供給される電圧及びこのガス放電ランプLを流
れる電流が“暖め”段階及び定常作動(“定常状態”)
に対応する値となるように、プッシュ・プルモードとす
る。
【0016】以上のように図1を参照して説明した制御
回路は、非常に小型である。この制御回路は、2個のD
C/DCコンバータCC1,CC2を備えているが、こ
れらのDC/DCコンバータCC1,CC2の寸法は限
界に達しておらず、これらのDC/DCコンバータCC
1,CC2の全体の寸法は、先行技術に係る回路で一般
的に使用される単独のDC/DCコンバータの寸法より
も相当小さい。上記“フライ・バック”型のDC/DC
コンバータCC1は、低い巻数比の変圧器T1で開始段
階及び“引き継ぎ”段階に、非常に高い電圧を得ること
ができる。ガス放電ランプLI対して大電流を供給する
必要のある、後続する“暖め”及び“安定状態”段階の
間は、この変圧器T1は作動していないため、変圧器T
1の鉄心N1を非常に小さくすることができる。上記
“フィード・フォワード”型のコンバータCC2の変圧
器T2は、開始及び“引き継ぎ”段階に要求される非常
に高い電圧を生成しないため、その巻数比を比較的に小
さくすることができる。この変圧器T2の鉄心N2の寸
法は、後続する“暖め”及び“安定状態”段階の間にガ
ス放電ランプLに供給される電流の強さに依存しない。
【0017】作動時には、初期段階(開始及び“引き継
ぎ”段階)の間は、電子制御ユニットECUは出力コン
デンサC2,C3を必要な電圧まで充電するために、D
C/DCコンバータCC1を駆動しており、また、電子
制御ユニットECUは、コンデンサC4の容量を変更す
るために、DC/DCコンバータCC2を駆動し、ガス
放電ランプLの“暖め段階”でDC/DCコンバータC
C2がDC/DCコンバータCC1を引き継ぐようにし
ている。上記インダクタL1とコンデンサC4からなる
DC/DCコンバータCC2のLC出力フィルタは、電
流リミッタとしても機能し、また、ブリッジ・スイッチ
ング回路HBがガス放電ランプLを流れる電流の向きを
反転させた時に、超過電圧調整器を再始動する機能を果
たす。
【0018】図1のブリッジ・スイッチング回路HB
は、実質的にアースに対応する電位(端子5)と、アー
スよりも一層負である電位(端子7)との間で作動す
る。このブリッジ・スイッチング回路HBのMOSFE
TトランジスタM1からM4は、例えば、以下図2を参
照して説明する駆動回路により駆動される。図示のよう
に、MOSFETトランジスタM2,M3の駆動回路
は、一対のMOSFETトランジスタM1,M4の駆動
回路と同一かつ対称である。以下、MOSFETトラン
ジスタM1,M4の駆動回路のみについて詳細に説明す
る。
【0019】図2に示すように、MOSFETトランジ
スタM1,M4のゲートとソースの間には、保護ツェナ
ダイオードZ1,Z4が接続されている。IG1,IG
4で示す2個の電流生成回路の入力は接続点10におい
て互いに接続され、電流生成回路IG1,IG4の各出
力はMOSFETトランジスタM1,M4のゲートに接
続されている。図示の実施例では、電流生成器IG1
は、pnp型のトランジスタQ1を備え、このトランジ
スタQ1のベースは接続点10に接続し、コレクタはM
OSFETトランジスタM1のゲートとMOSFETト
ランジスタM1,M2の間の介在させたダイオードD4
(このダイオードD4の機能については後述する。)の
カソードに接続し、エミッタは抵抗R11を介して、例
えば、+12Vの安定した直流電流を出力する安定電圧
源SVSの出力に接続している。同様に、電流生成器I
G4は、バイポーラトランジスタQ4を備え、このバイ
ポーラトランジスタQ4のベースは接続点10に接続
し、コレクタはダイオードD5を介してMOSFETト
ランジスタM4のゲートに接続し、エミッタは抵抗R1
4を介して安定電圧源SVSの出力に接続している。
【0020】上記2個の電流生成器IG1,IG4の共
通の抵抗R15は、トランジスタQ1及びバイポーラト
ランジスタQ4のベースと安定電圧源SVSの出力の間
に接続されている。抵抗R16は、バイポーラトランジ
スタQ4のコレクタとMOSFETトランジスタM4の
ソースとの間に接続されている。pnp型のバイポーラ
トランジスタQ14のベースはバイポーラトランジスタ
Q4のコレクタに接続されており、コレクタはMOSF
ETトランジスタM4のソースに接続されており、エミ
ッタはMOSFETトランジスタM4のゲートに接続さ
れている。接続点10と入力端子11の間には、コンデ
ンサC5を介在させており、このコンデンサC5と並列
に抵抗R17を接続している。入力端子11はMOSF
ETトランジスタM1,M4を駆動するための制御入力
であり、電子制御ユニットECUの対応する出力に接続
されている。
【0021】“ハイ”レベルの制御パルスが入力端子1
1に印加されると、最初にコンデンサC5が放電する。
この制御信号が接続点10、すなわち電流生成器IG
1,IG4に達すると、電流生成器IG1,IG4は、
固有の入力容量を有するMOSFETトランジスタM
1,M4を速やかに充電する大電流を出力し、MOSF
ETトランジスタM1,M4が導通する。このように抵
抗R14,R15,R17及びコンデンサC5は、電流
生成器IG1,IG4により供給される電流の強さを制
限する調整手段を構成している。一方、コンデンサC5
が充電され、電流生成器IG1,IG4により生成され
る電流が低減し、トランジスタQ1,Q4での損失は大
幅に制限される。遮断手段を構成するダイオードD4
は、MOSFETトランジスタM2が導通したときにM
OSFETトランジスタM1が導通するのを防ぐ機能を
果たす。MOSFETトランジスタM2が導通すると、
電流がダイオードD4を通過して、このダイオードD4
で電圧降下が生じ(例えば、約0.6V)、この低下し
た電圧がMOSFETトランジスタM1のゲートに供給
されてMOSFETトランジスタM1の導通が防止され
る。
【0022】図3は、上記図2で説明した安定電圧源S
VSの一例を示している。図3に示す安定電圧源SVS
は、バッテリーBより供給される電圧が、例えば、8V
から15Vの間で変化する場合のように、大きく変化す
る場合であっても、例えば+12Vの安定した出力供給
電圧を供給する。図3に示す例では、整流ダイオードD
6,D7のアノードは、DC/DCコンバータCC2の
一次側の半巻線W21,W22と、この半巻線W21,
W22と協働する電子スイッチM21,M22の接続点
に接続されている。整流ダイオードD6,D7のカソー
ドは、コンデンサC10の一方のプレートに接続し、こ
のコンデンサC10の他のプレートは、アースに接続し
ている。上記整流ダイオードD6,D7及び抵抗C10
はバッテリーBにより供給される電圧Vbに比例し、か
つ電圧Vbより高圧の非安定直流電圧を出力する電圧上
昇手段を構成している。上記のようにDC/DCコンバ
ータCC2は、“フィード・フォワード”型であり、プ
ッシュ・プルモードで作動する。バッテリーBにより供
給される電圧がVbであれば、作動中、コンデンサC1
0には、約2Vbの電圧が局在する。コンデンサC10
は、スイッチングデバイスSWを介して電圧調整器VR
(公知の型のものである。)の入力に接続され、この電
圧調整器VRは、例えば、12Vの所望の安定した出力
供給電圧を供給することができる。
【0023】COMP1で示す比較器は、バッテリーB
に接続した入力を備え、バッテリーBから供給された電
圧Vbと予め定めた約12Vの電圧VREFとを比較する。
比較器COMP1の出力は、バッテリーBにより供給さ
れる電圧Vbが、電圧VREFより低圧となった場合のみ、
コンデンサC10を電圧調整器VRの入力に接続するよ
うに、スイッチングデバイスSWを制御する。電圧Vb
がVREFよりも高圧となると、スイッチングデバイスS
Wは、電圧調整器VRの入力をバッテリーBに接続す
る。バッテリーBにより供給される電圧Vbが不十分な
場合、このバッテリーBから供給される電圧Vbの約2
倍の電圧を有するコンデンサC10が電圧調整器VRの
入力に接続される。しかし、電圧Vbが十分な場合、電
圧調整器VRの入力は直接バッテリーBに接続され、こ
の状態で電圧調整器VR内の損失の総量が低減する。上
記の機能に加えて、コンデンサC10は、DC/DCコ
ンバータCC2の一次巻線の漏れインダクタンスの影響
を中和する、“クランプ”作動を実行することが好まし
い。
【0024】次に、“フライ・バック”型のDC/DC
コンバータCC1と協働する回路について図4を参照し
て説明する。このDC/DCコンバータCC1は、自己
パルス型であり、作動中は、一次巻線W11に予め蓄え
られたエネルギーが、二次巻線W12,W13へ移転さ
れると直ちに、一次巻線W11に電流が流れる。そのた
め、比較回路COMP2は、バッテリーBに接続した入
力と、一次巻線W11を通る電流を制御するMOSFE
TトランジスタM11のドレインに接続した他の入力を
備えている。この比較器COMP2は、ドレイン電圧D
M11とバッテリー電圧Vbを比較する。MOSFET
トランジスタM11のドレイン電圧が電圧Vbよりも大
きい場合には、一次巻線W11から二次側の半巻線W1
2,W13へのエネルギーの移動は更に進行する。MO
SFETトランジスタM11のドレイン電圧が実質的に
電圧Vbと等しくなると、一次巻線W11から二次巻線
W12,W13へのエネルギーの移転が完了し、一次巻
線W11に再び電流が流れる。
【0025】同様に、比較器COMP2の出力は、電子
制御ユニットECUの対応する入力に接続しており、こ
の電子制御ユニットECUは、比較器COMP2の出力
がMOSFETトランジスタM11のドレイン電圧が実
質的に電圧Vbと等しくなったことを示すと直ちに、駆
動回路Dにより、MOSFETトランジスタM11を導
通状態とする。DC/DCコンバータCC1の変圧器T
1の鉄心N1の寸法は、一次巻線W11を流れる電流の
最大値IMAXに応じて設定される。従って、一次巻線W
11中の電流はこの値で制限する必要がある。これは、
MOSFETトランジスタM11の出力回路に電流セン
サとして機能する抵抗を配置するという公知の方法によ
り実現できる。
【0026】上記のような抵抗の使用を避けたい場合に
は、図4中INTで示す積分回路を使用し、この積分回
路INTの入力をバッテリーBに接続し、出力を比較回
路COMP3に接続してもよい。作動時には、上記バッ
テリーBにより供給される電圧Vbの積分値は、一次巻
線W11を流れる電流の強さを示している。比較器CO
MP3は、電圧Vbの積分値と予め定めた一次巻線W1
1中の電流の最大値に対応する閾値とを比較し、対応す
る情報を電子制御ユニットECUに供給する。電子制御
ユニットECUは、必要があれば、同様にMOSFET
トランジスタM11を駆動することにより一次巻線W1
1を流れる電流を制限する。このように、積分回路IN
Tと、比較器COMP3は、一次巻線W11流れる電流
を制限する電流制限手段を構成している。上記した解決
手段は、非常に簡易かつ安価であり、上記電流センサと
して作動する抵抗を使用する通常の解決手段と比較し
て、干渉に対する耐性がある。
【0027】上記したように、電子制御ユニットECU
は、RAM及びROM記憶回路と接続したマイクロプロ
セッサを用いて構成することが好ましい。さらに、この
電子制御ユニットECUは、ブリッジ回路HBの2対の
MOSFETトランジスタM1,M4及びMOSFET
トランジスタM2,M3のうち、いずれを最初に閉とし
たかを記憶するように構成とすることが好ましく、これ
によりガス放電ランプLのスイッチを入れる度に、最初
にガス放電ランプLを流れた直流電流の向きが記憶され
る。次にガス放電ランプLのスイッチを入れた時、電子
制御ユニットECUは、他の一対のスイッチを閉とし、
ガス放電ランプLのスイッチを入れる度に、ガス放電ラ
ンプLを流れる電流の最初の向きが前回と比較して反対
向きとなるようにする。そのため、ガス放電ランプのス
イッチを入れた際の50%は、電流の流れがある一つの
向きになる一方、50%は電流の流れは反対向きにな
り、これにより損傷が防止されると共に、スイッチを入
れている間、電子の流れを受けるガス放電ランプLの電
極の寿命を延ばすことができる。
【0028】本発明では、原理が同一であれば、特許請
求の範囲で規定される本発明の範囲から離れることな
く、上記した本発明に何ら限定を加えるものではない図
面を参照して説明した実施例に対して、形態や構造の詳
細を大幅に変更し得ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係るガス放電ランプの制御
回路の配線を示す回路図である。
【図2】 実施例の制御回路が備えるブリッジ・スイッ
チング回路を駆動するための回路の例を示す回路図であ
る。
【図3】 実施例に係る制御回路が備える安定電圧源を
示す部分的にブロックで示した回路図である。
【図4】 実施例に係る制御回路に使用される回路を示
した回路図である。
【符号の説明】
B バッテリー CC1,CC2 DC/DCコンバータ COMP1,COMP2,COMP3 比較器 ECU 電子制御ユニット HB ブリッジ・スイッチング回路 L ガス放電ランプ N1,N2 鉄心 T1,T2 変圧器 VR 電圧調整器 SC 放電 SVS 安定電圧源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダリオ・デクルティ イタリア、イ−10036セッティモ・トリネ ーセ(トリノ)、ピアッツァ・パリエロ6 番

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車のバッテリーのような直流電圧源
    (B)に接続され、該直流電圧源(B)により供給され
    る電圧よりも高圧の直流電圧を出力する切換式の複数の
    DC/DCコンバータ手段(CC1,CC2)と、 該DC/DCコンバータ手段(CC1,CC2)に接続
    され、中央の枝路にガス放電ランプ(L)と反応開始手
    段(TT)を備えるH型のブリッジ・スイッチング回路
    (HB)と、 上記ガス放電ランプ(L)のスイッチを入れる度に、最
    初に、特にガス放電ランプ(L)を始動するために、非
    常に高い電圧が供給され、続いて、ガス放電ランプ
    (L)を加熱又は暖めている間及びそれに続いてガス放
    電ランプ(L)が定常作動している間、ガス放電ランプ
    (L)に大電流を流し続けるために、低電圧の大電力を
    供給されるように、上記DC/DCコンバータ(CC
    1,CC2)とブリッジ・スイッチング回路(HB)を
    駆動する制御回路(ECU)とを備え、 上記DC/DCコンバータ手段(CC1,CC2)は、
    “フライ・バック”型の切換式のDC/DCコンバータ
    (CC1)と、“フィード・フォワード”型の切換式の
    第2のDC/DCコンバータ(CC2)とを備え、ガス
    放電ランプ(L)のスイッチを入れる度に、最初に、非
    常に高い電圧を生成するために“フライ・バック”型の
    コンバータ(CC1)が作動し、それに続いて、低電圧
    の大きい電力を生成するために、“フィード・フォワー
    ド”型のDC/DCコンバータ(CC2)を作動するよ
    うに、上記制御回路(ECU)がDC/DCコンバータ
    (CC1,CC2)を駆動する構成としていることを特
    徴とする自動車に好適に使用されるガス放電ランプの制
    御回路。
  2. 【請求項2】 上記“フィード・フォワード”型のDC
    /DCコンバータ(CC2)は、コンダクタ(L1)を
    含むLC出力フィルタ(L1,C4)を備え、 上記“フライ・バック”型のコンバータ(CC1)は、
    一次巻線(W11)と、それぞれ整流手段(D1,D
    2)を介して出力コンデンサ(C1,C2,C3)を接
    続した第1及び第2の二次巻線(W12,W13)を有
    する変圧器(T1)を備え、上記第1及び第2の二次巻
    線(W12,W13)は、上記接続された出力コンデン
    サ(C1,C2,C3)が、それぞれ実質的にガス放電
    ランプ(L)の開始電圧と“引き継ぎ”電圧に対応する
    予め定めた電圧が作動時に充電されるような巻数を有す
    ることを特徴とする請求項1に記載の制御回路。
  3. 【請求項3】 上記“フライ・バック”型のDC/DC
    コンバータ(CC1)の変圧器(T1)の第2の二次巻
    線(W13)と接続した出力コンデンサ(C3)は、ガ
    ス放電ランプ(L)に電流が流れ始めると直ちに、ガス
    放電ランプ(L)とコンデンサ(C3)を含む電流路が
    形成されるように、ダイオード(D3)を介して上記L
    C出力フィルタ(L1,C4)のインダクタ(L1)に
    接続していることを特徴とする請求項2に記載の制御回
    路。
  4. 【請求項4】 上記“フィード・フォワード”型のDC
    /DCコンバータ(CC2)は、“プッシュ・プル”型
    のコンバータであることを特徴とする上記請求項のいず
    れか1項に記載の制御回路。
  5. 【請求項5】 上記制御回路(ECU)は、ガス放電ラ
    ンプ(L)のスイッチを入れる度に、最初にガス放電ラ
    ンプ(L)を流れる電流の向きを記憶すると共に、ガス
    放電ランプ(L)のスイッチを入れた際に最初に電流の
    流れる向きが、平均して50%は一つの向きであり、5
    0%は反対向きとなるように、上記ブリッジ・スイッチ
    ング回路(HB)を制御する構成としていることを特徴
    とする上記請求項のいずれか1項に記載の制御回路。
  6. 【請求項6】 上記ブリッジ・スイッチング回路(H
    B)は、上記制御回路(ECU)に接続した各駆動回路
    により、選択的に導通又は遮断される2対のMOSFE
    Tトランジスタ(M1,M2,M3,M4)を備え、ア
    ースよりも負の電位で作動し、 上記ブリッジ・スイッチング回路(HB)の各対のMO
    SFETトランジスタ(M1,M2,M3,M4)は、
    アースに対して正である直流電圧を供給する同じ安定電
    圧源(SVS)に接続した第1及び第2の電流生成器
    (IG1,IG4)を備える駆動回路にそれぞれ接続さ
    れ、上記電流生成器(IG1,IG4)は各制御入力が
    互いに接続されると共に各出力が協働するMOSFET
    トランジスタ(M1,M4)のゲートに接続されている
    ことを特徴とする上記請求項のいずれか1項に記載の制
    御回路。
  7. 【請求項7】 協働するMOSFETトランジスタ(M
    1,M4)が導通した後に、電流生成器(IG1,IG
    4)により供給される電流の強さを制限する調整手段
    (R17,R14,R15,C5)を備えることを特徴
    とする請求項6に記載の制御回路。
  8. 【請求項8】 上記ブリッジ・スイッチング回路(H
    B)は、上記2対のMOSFETトランジスタ(M1,
    M2,M3,M4)に同時に電流が流れるのを防止する
    遮断手段(D4)を備えることを特徴とする請求項6又
    は請求項7に記載の制御回路。
  9. 【請求項9】 上記安定電圧供給源(SVS)は、 その入力に供給される非安定電圧よりも低圧の予め定め
    た安定電圧を出力する電圧調整器(VR)と、 上記直流電圧源(B)に接続されると共に、該直流電圧
    源(B)により供給される電圧(Vb)に比例し、該電
    圧(Vb)よりも高圧の非安定直流電圧を出力する電圧
    上昇手段(D6,D7,C10)と、 上記直流電圧源(B)により供給される電圧(Vb)を
    予め定めた値と比較すると共に、直流電圧源(B)の電
    圧(Vb)が予め定めた値より高圧の場合は、上記電圧
    調整器(VR)の入力を直流電圧源(B)に接続し、直
    流電圧源(B)の値が予め定めた値より低圧の場合は、
    上記電圧調整器(VR)の入力を上記電圧上昇手段(D
    6,D7,C10)の出力に接続する比較手段(COM
    P1)とを備えることを特徴とする請求項6から請求項
    8のいずれか1項に記載の制御回路。
  10. 【請求項10】 上記電圧上昇手段(D6,D7,C1
    0)は、上記“フィード・フォワード”型のコンバータ
    (CC2)に接続された整流手段(D6,D7)と、該
    整流手段(D6,D7)に接続したコンデンサ(C1
    0)を備え、該コンデンサ(C10)に、直流電圧源
    (B)により生成される電圧(Vb)の約2倍の電圧が
    充電されるようにしていることを特徴とする請求項2ま
    たは請求項9に記載の制御回路。
  11. 【請求項11】 上記“フライ・バック”型のコンバー
    タ(CC1)は、電子スイッチ(M11)に直列に設け
    た一次巻線(W11)を有する変圧器(T1)を備え、
    この直列に設けた一次巻線(W11)と電子スイッチ
    (11)を直流電圧源(B)に接続し、 制御回路(ECU)に接続され、電子スイッチ(M1
    1)の出力電圧と、直流電圧源(B)の供給する電圧
    (Vb)を比較する比較手段(COMP2)を備え、上
    記制御回路(ECU)は、“フライ・バック”型のコン
    バータ(CC1)の作動中に、電子スイッチ(M11)
    の出力電力が直流電圧源(B)により供給される電圧と
    実質的に等しくなると直ちに、上記一次巻線(W11)
    とこの一次巻線(W11)に接続した電子スイッチ(M
    11)に電流を再度流すように構成していることを特徴
    とする上記請求項のいずれか1項に記載の制御回路。
  12. 【請求項12】 上記“フライ・バック”型のコンバー
    タ(CC1)は、一次巻線(W11)を有する変圧器
    (T1)と該一次巻線(W11)を流れる電流を制限す
    る電流制御手段とを備え、 該電流制限手段は、上記直流電圧源(B)により供給さ
    れる電圧の積分値を示す信号を供給する積分回路(IN
    T)と、該積分回路(INT)により供給される信号と
    一次巻線(W11)の電流の最大強度と対応する予め定
    めた参照値とを比較する比較手段(COMP3)とを備
    え、予め定めた方法で比較手段(COMP3)が供給す
    る信号に応じて上記一次巻線(W11)を流れる電流を
    制御する構成とした制御回路(ECU)に、比較手段
    (COMP3)を接続したことを特徴とする上記請求項
    のいずれか1項に記載の制御回路。
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