JP3261142B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JP3261142B2
JP3261142B2 JP11062691A JP11062691A JP3261142B2 JP 3261142 B2 JP3261142 B2 JP 3261142B2 JP 11062691 A JP11062691 A JP 11062691A JP 11062691 A JP11062691 A JP 11062691A JP 3261142 B2 JP3261142 B2 JP 3261142B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高輝度放電灯等を点灯
し、光束安定時間を短くする機能を備える放電灯点灯装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、高輝度放電灯(以下、HIDラ
ンプと呼ぶ)は、放電開始直後の放電管内の圧力が低
く、放電エネルギにより発光する金属の蒸気圧が低いの
で、発光光束が少ない。そして、放電管温度が上昇する
につれて、金属蒸気圧は高くなり、光束も増加し、やが
て安定する。このときの金属蒸気圧はランプ電圧に比例
すると考えてよい。
【0003】従来のHIDランプの点灯装置を図13に
示す。この放電灯点灯装置では、交流電源ACに銅鉄型
の安定器Lを介してHIDランプLaを接続してある。
この放電灯点灯装置の出力特性を図14に示す。HID
ランプLaの点灯直後のA点ではランプ電圧VLaが低
く、光出力が安定するB点ではランプ電圧VLaが高くな
り、動作点が上記A点からB点まで徐々に移動して行
く。このため、HIDランプLaは光束(光出力)が安
定するまでに時間がかかる。
【0004】そこで、図14における動作点がA点から
B点に移行するときに、放電灯点灯装置の出力を増加さ
せ、HIDランプLaに過剰なランプ電流ILaを流すこ
とにより、発光管温度を急激に増加させて、光束安定ま
での時間を短縮する方式を採用したものがある。その回
路例を図15に示す。この放電灯点灯装置では、基本的
には、中間タップと一端との間に交流電源ACが接続さ
れたリーケージトランスLTのフルタップ出力(昇圧出
力)を安定器Lを介してHIDランプLaに供給するも
ので、点灯直後に過剰なランプ電流I Laを流すために、
HIDランプLaの両端に接続されたリレーRyの接点
Sの切換により安定器Lを介して交流電源ACを直接に
HIDランプLaに供給するようにしてある。
【0005】いま、HIDランプLaが点灯した直後に
おいては、ランプ電圧VLaが感応電圧以下であるので、
リレーRyは駆動されず、交流電源ACが安定器Lを介
して直接にHIDランプLaに供給され、HIDランプ
Laに過剰なランプ電流ILaが流される。そして、HI
DランプLaのランプ電圧VLaがリレーRyの感応電圧
に達すると、リレーRyが駆動されて接点Sがb側に切
り換えられ、リーケージトランスLT及び安定器Lを介
して交流電源ACがHIDランプLaに供給され、ラン
プ電流ILaを小さくする。この放電灯点灯装置の出力特
性を図16に示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、HIDラン
プは、発光管内の金属蒸気が抜けることにより、発光管
内圧力が十分に上昇しなくなることがある。これをスロ
ーリークという。この場合、ランプ電圧VLaは低いまま
維持され、十分な光出力も得られなくなる。スローリー
クしたHIDランプLaを上記図15の放電灯点灯装置
で点灯した場合、図16におけるA点からB点への移行
途中におけるC点でHIDランプが動作し続け、HID
ランプに過剰な電流が流れ続けることになる。
【0007】HIDランプが正常である場合には、A点
からB点への移行は速いので、コイル等の巻線の線径は
図13に示す放電灯点灯装置などと同等の線径でよい
が、スローリークしたHIDランプの場合には、過剰な
電流が流れ続けるために、コイル等の巻線には上記電流
に耐え得る太い線径のものが要求される。即ち、線径が
細い場合には、過剰電流により発熱が著しくなり、発火
する恐れがあるからである。また、過剰な電流が流れ続
けると、HIDランプが破損してしまうこともある。
【0008】しかし、太い線径のものを用いると、放電
灯点灯装置が大型化すると共に重量化するという問題が
ある。本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、
その目的とするところは、光束安定時間を短縮できる放
電灯点灯装置において、高輝度放電灯がスローリークを
起こしても、この高輝度放電灯を破損させることがな
く、しかも装置が大型で、大重量となることがないよう
にすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明では、少なくとも高輝度放電灯の始
動直後からランプ電圧が略定格ランプ電圧に達するまで
に必要な時間、定格ランプ電流よりも大きな電流を高輝
度放電灯に流すと共に、上記所定時間後は高輝度放電灯
の定格点灯状態を維持可能なランプ電流を流すようにD
C−DCコンバータ回路の動作を制御する制御回路を備
、高輝度放電灯のランプ電圧が定格電圧に達すること
を検知するランプ電圧検知回路を上記制御回路に設け、
少なくとも高輝度放電灯の始動直後からランプ電圧が略
定格ランプ電圧に達するまでに必要な時間が経過し、且
つランプ電圧が定格電圧に達しない場合にのみ、上記制
御回路が高輝度放電灯の定格点灯状態を維持可能なラン
プ電流以下の電流を流すようにDC−DCコンバータ回
路の動作を制御している。
【0010】
【0011】
【作用】請求項1の発明では、上述のように少なくとも
高輝度放電灯が始動直後からランプ電圧が略定格ランプ
電圧に達するまでに必要な時間後は、高輝度放電灯の定
格点灯状態を維持可能なランプ電流を流すようにDC−
DCコンバータ回路の動作を制御しているので、高輝度
放電灯に過剰な電流を流し続けることを防止でき、さら
に少なくとも高輝度放電灯が始動直後からランプ電圧が
略定格ランプ電圧に達するまでに必要な時間が経過し、
且つランプ電圧が定格電圧に達しない場合にのみ、上記
制御回路が高輝度放電灯の定格点灯状態を維持可能なラ
ンプ電流以下の電流を流しているので、スローリークを
起こしているかどうかを識別することで、スローリーク
を起こした高輝度放電灯には定格点灯状態を維持可能な
ランプ電流以下の電流を流すことができるから、高輝度
放電灯の破損を防止できるようにし、またコイル等の巻
線の線径を太くする必要をなくして、装置が大型化,大
重量化することがないようにしたものである。
【0012】
【0013】
【実施例】(参考例) 図1に本発明の参考例としての放電灯点灯装置を示す。
この放電灯点灯装置は、直流電源Eの電圧をDC−DC
コンバータ回路としての昇圧チョッパ回路1で昇圧し、
この昇圧電圧を高周波電圧にインバータ回路2で変換
し、このインバータ回路2の出力で高輝度放電灯(以
下、HIDランプと呼ぶ)Laを点灯するものである。
なお、直流電源Eは交流電源を整流平滑して得たものを
含む。また、この直流電源Eは電源スイッチSW1 を介
して昇圧チョッパ回路1に供給され、昇圧チョッパ回路
1の入力端には雑音防止用のフィルタコンデンサC1
並列接続してある。
【0014】昇圧チョッパ回路1は、チョークコイルL
1 、FETQ1 、ダイオードD1 及びコンデンサC3
らなり、FETQ1 をオン,オフさせ、このFETQ1
のオン時にチョークコイルL1 に蓄積されたエネルギを
FETQ1 のオフ時にダイオードD1 を介してコンデン
サC3 に供給し、直流電源Eから供給される電圧を昇圧
するものである。なお、FETQ1 の両端にはコンデン
サC2 と抵抗R1 からなるスナバ回路を接続して、過渡
的なパルスの発生を防止してある。また、抵抗R5 はバ
イアス抵抗である。
【0015】インバータ回路2としてはHIDランプL
aを高周波点灯するもの以外に、矩形波点灯あるいは直
流点灯するものであってもよい。上記昇圧チョッパ回路
1のFETQ1 のスイッチングを制御する制御回路3
は、図3(a)に示す鋸波を発生する発振回路4と、F
ETQ1 の最大オンデューティを決定する電圧を出力す
る抵抗R2 〜R4 からなるオンデューティコントロール
回路5と、発振回路4の鋸波出力とオンデューティコン
トロール回路5の出力とを比較して例えば図3(b),
(c)に示す矩形波信号を作成するコンパレータ6と、
電源スイッチSW1 の投入時点から一定時間の限時動作
を行うタイマ7と、このタイマ7の出力でオン,オフ制
御され抵抗R4 の両端を短絡,開放するトランジスタQ
2 と、昇圧チョッパ回路1の出力電圧Voを検出する抵
抗R6 ,R7 及び可変抵抗R8 からなる出力電圧検出回
路8と、この出力電圧検出回路8の出力と発振回路4の
出力とを比較して矩形波信号を作成するコンパレータ9
と、コンパレータ6,9の夫々の出力のアンドをとるア
ンドゲート10とで構成してある。
【0016】以下、本回路の動作を説明する。電源スイ
ッチSW1 が投入されると、制御回路3に駆動電圧Vcc
が供給され、タイマ7が限時動作を開始する。なお、こ
のタイマ7の限時時間は、少なくともHIDランプLa
の始動直後からランプ電圧が略定格ランプ電圧に達する
までに必要な時間に設定してある。また、このタイマ7
は、限時動作期間に出力VT がハイレベルとなり、限時
動作の終了後にローレベルとなるものである。このた
め、スイッチSW1 の投入後は、タイマ7の出力でトラ
ンジスタQ2 がオンとなり、オンデューティコントロー
ル回路5の出力電圧は、駆動電圧Vccを抵抗R2 ,R3
で分圧した低い電圧(図3(a)のVa’)となる。従
って、この電圧Va’と発振回路4の出力Vbとを比較
するコンパレータ6から出力される矩形波信号のオンデ
ューティは大きくなる。
【0017】ここで、HIDランプLaのランプ電圧は
始動直後低いため、インバータ回路2を介してHIDラ
ンプLaに流される電流が大きくなり、このため昇圧チ
ョッパ回路1の出力電圧Voは低い状態を保ち、この際
に出力電圧検出回路8の抵抗R6 ,R7 及び可変抵抗R
8 で分圧して出力される電圧が、オンデューティコント
ロール回路5の出力電圧Va’よりも低い状態になる。
このため、コンパレータ9から出力される矩形波信号の
オンデューティはコンパレータ6の出力する矩形波信号
のオンデューティよりも長くなり、少なくとも始動初期
においては、アンドゲート10からコンパレータ6の出
力がそのまま出力される。つまり、この期間においては
昇圧チョッパ回路1が最大出力状態で動作することにな
る。
【0018】なお、この際に昇圧チョッパ回路1は定格
ランプ電流よりも大きな電流をHIDランプLaに流す
ことができるようにオンデューティコントロール回路5
の出力電圧Va’は設定してあるので、HIDランプL
aには定格ランプ電流よりも大きな過剰な電流が流れ、
これにより光束安定時間は短縮される。そして、タイマ
7に設定された時間が経過すると、タイマ7の出力がロ
ーレベルとなり、トランジスタQ2 がオフとなる。この
場合には抵抗R4 の両端を短絡した状態が解除されるの
で、コンパレータ6には図3(a)に示す高い電圧Va
が入力され、コンパレータ6から出力される矩形波信号
のオンデューティが小さくなる。つまり、昇圧チョッパ
回路1から出力可能な最大出力が小さく制限されること
になる。なお、この場合に上記コンパレータ6の出力で
昇圧チョッパ回路1を動作制御した場合の出力(つまり
は、最大出力)は、定格出力を少し上回るものとなるよ
うにしてある。
【0019】いま、HIDランプLaが正常なものであ
る場合には、定格点灯状態で安定に点灯される。この際
に昇圧チョッパ回路1の可能な最大出力状態は定格点灯
状態よりも少し上回るものであるが、この際のオンデュ
ーティコントロール回路5の出力電圧Vaよりも、HI
DランプLaを定格点灯させるように可変抵抗R8 が調
整された出力電圧検出回路8の出力電圧の方が高くなる
ため、コンパレータ9から出力される矩形波信号のオン
デューティで、FETQ1 のスイッチング制御が制御さ
れ、HIDランプLaは定格点灯されることになる。
【0020】HIDランプLaがスローリークを起こし
ている場合、HIDランプLaが正常な場合のように図
2におけるA点からB点に移行せずに、A点のままとな
る。つまり、ランプ電圧VLaが上昇しきれず、ランプ電
流ILaが多く流れる状態を維持する。このため、タイマ
7の限時動作が終了し、オンデューティコントロール回
路5の出力電圧がVaになっても、出力電圧検出回路8
の出力電圧がオンデューティコントロール回路5の出力
電圧Va以上に上昇しない。従って、FETQ1 はコン
パレータ6の出力で制御される。つまり、昇圧チョッパ
回路1から供給される出力が図2中のW1 からW2 に低
下し、HIDランプLaの動作点は同図中のA’から
A”になる。なお、この場合の昇圧チョッパ回路1の最
大可能出力は上述した定格出力を少し上回る程度のもの
となる。
【0021】このようにすれば、所定時間後にスローリ
ークしたHIDランプLaに過剰な電流が流されること
を防止でき、HIDランプLaが破損することを防止で
きる。しかも、このように所定時間後にHIDランプL
aに流す電流を小さく制限するので、コイルの巻線等の
線径を太くしなくても済み、放電灯点灯装置が大型化,
大重量化することがない。なお、この場合にはHIDラ
ンプLaは光束は減少するが、点灯状態が維持されるの
で、車両用等に用いる場合に応急的にそのまま使用する
ことが可能であるという利点もある。
【0022】(実施例) 図4に本発明の実施例を示す。上述の参考例の場合に
はHIDランプLaが正常であるかどうかに関係なく、
オンデューティコントロール回路5の出力電圧を切り換
えて、昇圧チョッパ回路1の可能最大出力を調整してい
たが、本実施例の場合にはHIDランプLaが正常であ
る場合には昇圧チョッパ回路1の可能最大出力を小さく
制限しないようにしたものである。
【0023】このため、本実施例ではHIDランプLa
のランプ電圧Laが所定電圧に達することを検出するラ
ンプ電圧検出回路としてのコンパレータ11と、このコ
ンパレータ11の出力とタイマ7の出力とのオアをとる
オアゲート12とを設けてある。なお、上記コンパレー
タ11の基準電圧VrはHIDランプLaがスローリー
クを起こしていないことを判断できる程度の電圧値であ
ればよく、従って正常なHIDランプLaである場合に
はタイマ7の限時期間内にコンパレータ11の出力がハ
イレベルとなるようにしてある。
【0024】本実施例の動作は、HIDランプLaが正
常である場合、図5(a)に示すタイマ7の限時動作期
間τS にHIDランプLaのランプ電圧VLaが基準電圧
Vrを越えるので、同図(c)に示すようにコンパレー
タ11の出力電圧Vdがハイレベルとなる。このため、
タイマ7の限時時間の経過後もオアゲート12の出力は
ハイレベル状態に保持され、このためトランジスタQ2
はオン状態に維持され、コンパレータ6から出力される
矩形波信号Vcのオンデューティは図5(d)に示すよ
うに大きな状態に維持される。よって、本実施例の場合
には昇圧チョッパ回路1の最大出力の出力可能状態は図
5(e)に示すように大きなまま保持される。なお、こ
の場合にも実際の昇圧チョッパ回路1の出力は出力電圧
検出回路8の出力電圧で決まるので、参考例と同様にH
IDランプLaは図5(e)に破線で示す定格点灯状態
で点灯される。
【0025】HIDランプLaがスローリークを起こし
た場合、図6(b)に示すようにHIDランプLaのラ
ンプ電圧VLaは基準電圧Vrに達しないので、コンパレ
ータ11の出力電圧Vdはローレベル状態を保持する。
従って、タイマ7の限時時間τS 経過後にトランジスタ
2 がオフされ、図6(c)に示すようにコンパレータ
6から出力される矩形波信号Vcのオンデューティが小
さくなる。従って、実施例1の場合と同様にして、HI
DランプLaに流れる電流が小さく抑えられる。
【0026】但し、本実施例の場合には正常なHIDラ
ンプLaとスローリークを起こしたHIDランプLaと
を正確に識別できるので、参考例のように少なくとも正
常なHIDランプLaの始動直後からランプ電圧が略定
格ランプ電圧に達するまでに必要な時間を経過した後
に、HIDランプLaを定格点灯させる出力を供給する
必要はない。そこで、本実施例ではオンデューティコン
トロール回路5の出力電圧Vaを高く設定して、スロー
リークを起こしたHIDランプLaには定格点灯以下の
出力を供給するようにしてある。従って、本実施例の放
電灯点灯装置の出力特性は図7に示すようになる。
【0027】なお、本実施例の場合には図4に示す回路
構成としたが、上記動作を実現できる回路構成であれ
ば、上述の回路構成に限定されるものではないことは言
うまでもない。 (実施例) 図8に本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例の場
合には、発振回路4の周波数を昇圧チョッパ回路1のF
ETQ1 のオンデューティに応じて適切な状態に切り換
え、昇圧チョッパ回路1の昇圧効率を改善したものであ
る。
【0028】具体的には、発振回路5は、図9に示すよ
うに、発振回路用IC13、抵抗R 6 ,R7 及びコンデ
ンサC4 で構成してあり、発振周波数は抵抗R6 ,R7
及びコンデンサC4 で決まるようになっている。ここ
で、本実施例では抵抗R7 の両端にトランジスタQ3
接続し、このトランジスタQ3 をタイマ7の出力VT
インバータゲート14で反転出力でオン,オフ制御する
ようになっている。
【0029】従って、本実施例では図10(a)のタイ
マ7の限時時間τSの経過後に同図(b)に示すように
昇圧チョッパ回路1の出力が制限された場合には、トラ
ンジスタQ3 がオンとなり、抵抗R7 が短絡される。こ
のときの発振回路4の発振周波数は抵抗R6 とコンデン
サC4 とで決まる高い周波数となる。なお、このように
周波数を昇圧チョッパ回路1の昇圧効率を改善するよう
に可変する場合には次の点に留意する必要がある。つま
り、昇圧チョッパ回路1のチョークコイルL1 に蓄積さ
れるエネルギを蓄積し、そのエネルギを放出する動作の
繰り返し期間の間に不要な間欠期間を設けないようにす
る必要がある。
【0030】いま、図11の(b)に示すように、チョ
ークコイルL1 に蓄積されるエネルギを蓄積し、そのエ
ネルギを放出する動作の繰り返し期間の間に不要な間欠
期間があると、チョークコイルL1 に流れる電流IL1
停止期間が生じ、損失が増加して、効率良く昇圧を行え
ない。逆に、図11(c)に示すように、エネルギを放
出しきらない内にエネルギの蓄積動作に移行すると、昇
圧チョッパ回路1を破壊してしまう。そこで、図11の
(a)に示すように、チョークコイルL1 に蓄積される
エネルギを蓄積し、そのエネルギを放出する動作の繰り
返し期間の間に不要な間欠期間ができないようにし、且
つ蓄積,放電期間に重なりがないように、周波数を設定
することが必要である。つまり、本実施例の場合には、
昇圧チョッパ回路1の最大出力状態を可変した際に、図
12(a),(b)に示すようになるように発振回路4
の発振周波数を調整してある。従って、昇圧効率を改善
できる。
【0031】
【発明の効果】請求項1の発明では、上述のように、少
なくとも高輝度放電灯の始動直後からランプ電圧が略定
格ランプ電圧に達するまでに必要な時間、定格ランプ電
流よりも大きな電流を高輝度放電灯に流すと共に、上記
所定時間後は高輝度放電灯の定格点灯状態を維持可能な
ランプ電流を流すようにDC−DCコンバータ回路の動
作を制御する制御回路を備え、高輝度放電灯のランプ電
圧が定格電圧に達することを検知するランプ電圧検知回
路を上記制御回路に設け、少なくとも高輝度放電灯の始
動直後からランプ電圧が略定格ランプ電圧に達するまで
に必要な時間が経過し、且つランプ電圧が定格電圧に達
しない場合にのみ、上記制御回路が高輝度放電灯の定格
点灯状態を維持可能なランプ電流以下の電流を流すよう
にDC−DCコンバータ回路の動作を制御しているの
で、スローリークを起こした高輝度放電灯に過剰な電流
を流し続けることを防止でき、このため高輝度放電灯の
破損を防止することができ、しかもコイル等の巻線の線
径を太くする必要が無いので、装置が大型化,大重量化
することがなく、さらにスローリークを起こしているか
どうかを識別する機能を有するので、スローリークを起
こした高輝度放電灯には定格点灯状態を維持可能なラン
プ電流以下の電流を流すことができる利点がある。
【0032】また、請求項2の発明では、高輝度放電灯
のランプ電圧が定格電圧に達することを検知するランプ
電圧検知回路を上記制御回路に設け、少なくとも高輝度
放電灯の始動直後からランプ電圧が略定格ランプ電圧に
達するまでに必要な時間が経過し、且つランプ電圧が定
格電圧に達しない場合にのみ、上記制御回路が高輝度放
電灯の定格点灯状態を維持可能なランプ電流以下の電流
を流すようにDC−DCコンバータ回路の動作を制御し
ているので、高輝度放電灯がスローリークを起こしてい
るときだけ、過剰な電流を流し続けることを防止し、上
記請求項1と同様の効果を得ることができ、しかもスロ
ーリークを起こしているかどうかを識別する機能を有す
るので、スローリークを起こした高輝度放電灯には定格
点灯状態を維持可能なランプ電流以下の電流を流すこと
ができる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の参考例の回路図である。
【図2】同上の出力特性を示す説明図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】本発明の実施例の回路図である。
【図5】同上による正常なHIDランプの点灯時の動作
説明図である。
【図6】同上によるスローリークを起こしたHIDラン
プの点灯時の動作説明図である。
【図7】同上の出力特性の説明図である。
【図8】本発明の他の実施例の回路図である。
【図9】同上の要部の具体回路図である。
【図10】同上の動作説明図である。
【図11】最適周波数の設定する方法のための説明図で
ある。
【図12】最適周波数の設定した場合の説明図である。
【図13】従来例の回路図である。
【図14】同上の出力特性の説明図である。
【図15】他の従来例の回路図である。
【図16】同上の出力特性の説明図である。
【符号の説明】
1 昇圧チョッパ回路 2 インバータ回路 3 制御回路 11 コンパレータ La 高輝度放電灯 E 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/282 H02M 3/155 H05B 41/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、この直流電源の電圧を昇圧
    するDC−DCコンバータ回路と、昇圧電圧を交流電圧
    に変換するインバータ回路と、インバータ回路出力で点
    灯される高輝度放電灯と、少なくとも高輝度放電灯の始
    動直後からランプ電圧が略定格ランプ電圧に達するまで
    に必要な時間、定格ランプ電流よりも大きな電流を高輝
    度放電灯に流すと共に、上記所定時間後は高輝度放電灯
    の定格点灯状態を維持可能なランプ電流を流すようにD
    C−DCコンバータ回路の動作を制御する制御回路とを
    備え、高輝度放電灯のランプ電圧が定格電圧に達するこ
    とを検知するランプ電圧検知回路を上記制御回路に設
    け、少なくとも高輝度放電灯の始動直後からランプ電圧
    が略定格ランプ電圧に達するまでに必要な時間が経過
    し、且つランプ電圧が定格電圧に達しない場合にのみ、
    上記制御回路が高輝度放電灯の定格点灯状態を維持可能
    なランプ電流以下の電流を流すようにDC−DCコンバ
    ータ回路の動作を制御して成ることを特徴とする放電灯
    点灯装置
JP11062691A 1991-05-15 1991-05-15 放電灯点灯装置 Expired - Lifetime JP3261142B2 (ja)

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