JP3280390B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
放電灯点灯装置Info
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Description
イッチングして直流電源から作成した電圧を高圧放電灯
に印加して高圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関す
るものである。
示す。この放電灯点灯装置では、直流電源1の電圧V1
をトランジスタQ1 、ダイオードD1 、チョークコイル
L1 及びコンデンサC1で構成された降圧チョッパ回路
10で降圧し、この降圧電圧を高圧放電灯2に印加して
直流点灯するものである。この放電灯点灯装置において
は高圧放電灯2の両端電圧( 以下、ランプ電圧と呼ぶ)
V2 の変化に応じてトランジスタQ1 のオンデューティ
を可変して高圧放電灯2への供給電力を適宜調整するよ
うにしてあり、高圧放電灯2のランプ電圧V2の変化に
応じたパルス幅の信号を出力する制御回路11’と、こ
の制御回路11’の出力に応じてトランジスタQ1 をオ
ン, オフするドライブ回路4とを備えている。ここで、
制御回路11’はパルス幅制御用IC(例えば、テキサ
スインスツルメンツ社製TL494等) 3を用いたもの
で、このIC3は外付け抵抗R1 〜R6 及び内蔵するオ
ペアンプ5とで、ランプ電圧V2 を抵抗R1 ,R2 で分
圧した電圧と電圧Vref を抵抗R5 ,R6 で分圧して作
成した基準電圧との差分出力を出力する差動増幅回路が
構成されると共に、外付け抵抗Rs及びコンデンサCs
との時定数で決まる周波数の鋸波を出力する発振回路7
を内蔵し、さらに内蔵するオペアンプ6と電圧Vref を
分圧する分圧抵抗R7 ,R8 で、発振回路7の出力と抵
抗R7 ,R8 による分圧電圧とを比較するコンパレータ
が構成されている。
ンスPT1及びトランジスタQ10及び抵抗R9,R10で構
成してある。上記制御回路11’では、ランプ電圧V2
が上昇すると、上記差動増幅回路の出力が低下し、この
ときパルス幅制御用IC3からは降圧チョッパ回路10
のトランジスタQ1のオンデューティを大きくする出力
が得られる。但し、その最大オンデューティは上記コン
パレータの出力で制限されている。なお、この最大オン
デューティは抵抗R8の両端電圧を低くすることにより
大きくすることができる。
ようにトランジスタQ1のオンデューティを制御する。
つまり、直流電源1が供給されて高圧放電灯2が無負荷
状態にあるときには、ランプ電圧V2がほぼ直流電源1
の電圧V1に等しい無負荷電圧V02となっている。この
際には高圧放電灯2を始動点灯させるように(つまり
は、高圧放電灯2が点灯してランプ電圧が低下するよう
に)オンデューティは最大となっている(図6のD)。
そして、高圧放電灯2がグロー放電からアーク放電に移
行して始動に至ると、その始動直後にはランプ電圧V2
が0V(実際のランプ電圧V2は数十V)となる。この
際には、直流電源1の電圧V1は殆どチョークコイルL1
に印加され、ランプ電流I2はトランジスタQ1のオンデ
ューティで決まる。ここで、始動した直後においては図
6中のA付近で示すようにオンデューティが小さく制御
され、これによりランプ電流I2が過電流となることが
防止される。このようにして高圧放電灯2が始動する
と、その後は高圧放電灯2のインピーダンスが高くな
る。この際にオンデューティを図6のAで固定すると、
ランプ電流I2が減少するので、高圧放電灯2に適切な
電流を流すために、ランプ電圧V2の上昇に伴ってオン
デューティを大きくするいわゆるウォームアップを行う
(ここにおいて、ランプ電圧V 2 の上昇に伴ってオンデ
ューティを大きくする期間をウォームアップの動作期間
と称する)。このようにしてランプ電圧V2を定格ラン
プ電圧V01となるようにオンデューティを制御して、高
圧放電灯2が定常点灯するようにする。以降はランプ電
圧V2 の変動に応じてトランジスタQ1のオンデューティ
を制御してランプ電圧V2が定格ランプ電圧V01に保た
れる。但し、高圧放電灯2の寿命末期等になると、オン
デューティをいくら大きくしてもランプ電圧V2が定格
ランプ電圧V01となるように制御できず、この場合には
異常に大きなランプ電力が高圧放電灯2に供給されるこ
とになるので、これを防止するためにトランジスタQ1
のオンデューティは制御回路11’で制限するようにし
てある。この最大オンデューティは抵抗R8の両端電圧
と発振回路7の出力とを比較するコンパレータで設定さ
れる。
灯点灯装置では次の問題があった。つまり、定常点灯付
近においてランプ電圧V2の上昇に応じてオンデューテ
ィを増大させる制御を行うと、例えばランプ電圧V2が
上昇し、これに伴ってオンデューティが増大してランプ
電流I 2 が大きくなり、さらにこのランプ電流I 2 の増加
に応じてランプ電圧V 2 が上昇するという動作を繰り返
し、ランプ電圧V2が上昇しすぎ、このため図6に示す
B−Dに示すように最大オンデューティを制限してある
にもかかわらず立消えを起こすことがあった。
プ電流を変化させてもランプ電圧が余り変動しない定電
圧特性を有するものと、ランプ電流を変化させると、ラ
ンプ電流を一定とするようにランプ電圧が変化する定電
流特性を有するものとの2種類がある。ここで、上述の
ような現象を起こす高圧放電灯2は、後者の定電流特性
を有するものである。このような定電流特性を示す高圧
放電灯2としては、高圧ナトリウムランプ、高演色型高
圧ナトリウムランプ等がある。また、メタルハライドラ
ンプ(水銀ランプに金属よう化物を封入して、発光効率
や演色性等を改善したもの)でも金属よう化物の種類や
封入量によって定電流特性を示すものがある。
点灯する放電灯点灯装置において、ランプ電圧V2の上
昇に伴ってオンデューティを増大させる制御を行うと、
高圧放電灯2を安定に点灯することができない。また、
たとえ定常点灯したとしても、高圧放電灯2毎にランプ
電圧V2が大幅にばらつき、光色が変化し(色ばらつき
を生じ)、実用上問題が生じる。
圧V2の下降に伴ってオンデューティを増大させるとい
う逆方向に制御を行うことが考えられるが、この場合に
は始動時に過大な電流が流れるという問題があり、また
ウォームアップの動作期間に適切な電流が流れないの
で、ランプ電圧V2が上昇しきれず、定常点灯に移行せ
ずに低いランプ電圧V 2 の状態にとどまるという問題を
起こす。
あり、その目的とするところは、定電流特性を有する高
圧放電灯を始動から定常点灯にスムーズに移行させて安
定に点灯させることができる放電灯点灯装置を提供する
ことにある。
達成するために、スイッチング素子をスイッチングして
直流電源から作成した電圧を定電流特性を有する高圧放
電灯に印加して前記高圧放電灯を点灯する放電灯点灯装
置において、前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する検
出手段を備え、始動時点のランプ電圧からウォームアッ
プして定常点灯のランプ電圧よりも低く且つ定常点灯に
移行可能なランプ電圧である規定電圧に至るまでは、前
記検出手段により検出したランプ電圧が上昇すると前記
高圧放電灯に供給する電力を増加させるようにスイッチ
ング素子のオンデューティを制御し、上記規定電圧から
定常点灯のランプ電圧に至るまでは、前記検出手段によ
り検出したランプ電圧が上昇すると前記高圧放電灯に供
給する電力を減少させるようにスイッチング素子のオン
デューティを制御し、前記検出手段により検出したラン
プ電圧が定常点灯のランプ電圧よりも高い前記高圧放電
灯の寿命末期近くのランプ電圧になると、前記高圧放電
灯に供給する電力の減少を停止させるようにオンデュー
ティを制御する制御手段を備えている。
電流特性を有する高圧放電灯が定常点灯する付近では制
御手段により高圧放電灯に供給される電力を抑え、ラン
プ電圧が立消えを起こすまで上昇するということが起こ
らないようにして、高圧放電灯を始動から定常点灯まで
スムーズに移行させるようにしたものである。しかも、
定常点灯のランプ電圧よりも低く且つ定常点灯に移行可
能なランプ電圧である規定電圧から定常点灯のランプ電
圧に至るまでは高圧放電灯のランプ電圧を抑える方向に
制御手段が動作することにより、高圧放電灯毎のランプ
電圧のばらつきを抑制して少なくできるようにして、高
圧放電灯毎に光色が変化するということを防止できるよ
うにしたものである。さらに前記高圧放電灯の寿命末期
近くになった場合には高圧放電灯に供給する電力の減少
を停止させるように制御手段が動作することにより、高
圧放電灯の立消えを防止するようにしたものである。
装置の基本構成は図5に示した従来構成と略同じであっ
て、直流電源1の電圧を降圧チョッパ回路10で降圧し
て高圧放電灯2に印加して、高圧放電灯2を直流点灯す
る主回路部、及び制御回路11の出力に応じてトランジ
スタQ1をオン,オフするドライブ回路4に関しては図
5と同じであり、本実施例では制御回路11の構成が異
なる。本実施例の制御回路11は、図1に示すように、
ランプ電圧V2を検出する抵抗R1,R2と、これら抵抗
R1,R2による分圧電圧と所定電圧との差分を増幅する
増幅回路8と、上記分圧電圧とアース電位との差分を増
幅する増幅回路9と、抵抗Rs及びコンデンサCsとの
時定数で決まる周波数の鋸波を出力する発振回路7と、
上記夫々の増幅回路8,9の夫々ダイオードD2,D3を
介する出力と発振回路7の出力とを比較してトランジス
タQ1のオンデューティを決めるパルス幅信号を出力す
るコンパレータ12とで構成してある。ここで、上記増
幅回路8は例えば図2の(a)に示すようにオペアンプ
13と抵抗R11,R12とで構成すればよく、また増幅回
路9は同図(b)に示すようにオペアンプ14及び抵抗
R13,R14で構成すればよい。 図2において、一方の増
幅回路8は抵抗R 11 及びR 12 により増幅率が決められ、
他方の増幅回路9は抵抗R 13 及びR 14 により増幅率が決
められており、図1に示した制御回路11では、各増幅
回路8,9それぞれに順方向に接続されたダイオードD
1 ,D 2 により、2つの増幅回路8,9の出力を比較し、
その電圧の大きい方がコンパレータ12に入力されて、
オンデューティを決定する。 さらに説明すると、ランプ
電圧V 2 が低く増幅回路9の出力電圧が増幅回路8の出
力電圧よりも大きいときには、図1に示すコンパレータ
12の入力電圧V 3 が増幅回路9の出力で支配され、オ
ンデューティが決まる。また、ランプ電圧V 2 の上昇に
より増幅回路9の出力電圧が低下して増幅回路8の出力
電圧の方が大きくなると、コンパレータ12の入力電圧
V 3 が増幅回路8の出力で支配され、オンデューティが
決まることになる。
出力電圧が増幅回路9の出力電圧よりも小さいときに
は、ランプ電圧V2が上昇するに伴って出力電圧が低下
する増幅回路9の出力がコンパレータ12の入力を支配
する。この場合には、ランプ電圧V2が上昇するに伴っ
て、発振回路7の出力が増幅回路9の出力よりも大きい
期間が長くなり、コンパレータ12の出力であるパルス
幅信号のハイレベル期間が長くなる。よって、図5の従
来例で説明したと同様に(図6のA−Bの動作)、ラン
プ電圧V2の上昇に伴ってオンデューティを増大させる
ように制御回路11が動作することになる。
路8の出力電圧が増幅回路9の出力電圧よりも大きいと
きには、ランプ電圧V 2 が上昇するに伴って出力が増加
する増幅回路8の出力がコンパレータ12の入力を支配
し、制御回路11はランプ電圧V2の上昇に伴ってオン
デューティを減少させるように動作する。上記制御回路
11の動作をランプ電圧V2とコンパレータ12の入力
電圧V3との関係で示すと、図3(a)に示すようにな
り、ランプ電圧V2 が低く増幅回路8の出力電圧が増幅
回路9の出力電圧よりも小さい場合には図中のA’−
B’のように入力電圧V3が変化し、ランプ電圧V 2 が高
くなって増幅回路8の出力電圧が増幅回路9の出力電圧
よりも大きくなると、図中のB’−C’のように入力電
圧V3が変化する。これをランプ電圧V2とオンデューテ
ィとの関係で示すと、図3(b)に示すようになる。
放電灯2が始動時点のランプ電圧から適宜ウォームアッ
プされたウォームアップ時点(ウォームアップ状態に不
足がなく、ランプ電圧V2の増加する始動から高圧放電
灯が立消えすることなくスムーズに定常点灯に移行可能
な状態)における電圧(始動時点のランプ電圧からウォ
ームアップして定常点灯のランプ電圧よりも低く且つ定
常点灯に移行可能なランプ電圧である規定電圧)に設定
してある。よって、図3(b)においてランプ電圧V2
の上昇によってオンデューティを大きくするA−Bの期
間はランプ電圧V2の増加する始動からウォームアップ
して上記規定電圧に至るまでの期間であり(以下、この
際の制御回路11の動作モードを始動モードと呼ぶ)、
ランプ電圧V2の上昇によってオンデューティを小さく
するB−Cの期間は上記規定電圧から定常点灯のランプ
電圧に移行する期間(第2の期間)である(以下、この
際の制御回路11の動作モードを点灯モードと呼ぶ)。
近では制御回路11が点灯モードで動作するので、ラン
プ電圧V2が上昇した場合に、オンデューティを減少し
てランプ電流を抑える方向に制御されるから、高圧放電
灯2が定電流特性を有するものであっても、ランプ電圧
V2が上昇しすぎて立消えを起こすことがない。しか
も、上述のように制御回路11を動作させると、高圧放
電灯2毎にランプ電圧V2にばらつきがあっても、制御
回路11が点灯モードの制御によりランプ電圧V2のば
らつきを抑えるように働き、このため銅鉄型の安定器で
高圧放電灯2を点灯した場合に比べて、非常にランプ電
圧V2のばらつきを少なくすることができる。従って、
色温度のばらつきも抑えることができ、光色が変化する
ということが少なくなる。
ドの制御では、高圧放電灯2が寿命末期となってランプ
電圧V2が高くなった場合には、オンデューティが非常
に小さくなり、高圧放電灯2が立消えを起こすことがあ
る。そこで、ある程度以上にランプ電圧V2が高くなっ
た場合にはそれ以上にオンデューティを小さくしないよ
うに制御することが望ましい。この場合には図2(a)
中の増幅回路8の出力に破線で示すようにツェナダイオ
ードZDを接続し、増幅回路8の出力がある程度以上に
大きくならないように制御してやればよい。つまりは、
図3(a)における破線の位置で入力電圧V3を制御す
る。この際のランプ電圧V2とオンデューティとの関係
は図3(c)に示すようになり、図中のC−Dがオンデ
ューティの制限モードを示す。なお、高圧放電灯2が寿
命末期の場合以外に、高圧放電灯2は急激にランプ電流
が低下したときに、高圧放電灯2は負特性を有するため
に、ランプ電圧V2が急に上昇する現象を起こす。従っ
て、このような場合にも高圧放電灯2に立消えを起こさ
ない働きもある。
により高圧放電灯2を短時間で安定点灯に移行させるこ
とができる。つまり、従来は1つの制御モードで始動と
安定点灯の両者を満足させるようにしてあったために、
両者を両立させることが困難であったが、始動モードと
点灯モードに分けると、始動モードでは始動時の制御だ
けを考慮した制御を行えばよく、従って光束の立上げを
早くでき、短時間で安定点灯に移行させることができる
のである。また、制御回路11の制御モードを上述のよ
うに2つにすると、設計的な自由度が大幅に増す利点も
ある。
示す図であり、降圧チョッパ回路10の出力をフルブリ
ッジ構成としたインバータ回路15を介して高圧放電灯
2に印加するようにしたものであり、トランジスタQ1
が高周波でスイッチングされ、インバータ回路15のト
ランジスタQ2 〜Q5 は低周波でスイッチングされ、高
圧放電灯2には矩形波電流が流される。なお、制御回路
11にはトランジスタQ2 〜Q5 のスイッチングを制御
する回路を含み、トランジスタQ1 は上述の実施例で説
明したと同様にして動作制御される。本実施例は高圧放
電灯2を交流点灯するので、上述の実施例よりも高圧放
電灯2にとっては好ましい点灯方式であり、高圧放電灯
2の寿命を長くできるなどの利点が得られる。
あるいは高周波点灯のいずれにも適用できる。なお、上
述の場合にはオンデューティ制御について説明したが、
周波数制御としてもよく、要は高圧放電灯2が適宜ウオ
ームアップされるウォームアップ時点に至るまでは高圧
放電灯2に供給する電力を増大させ、ウォームアップ時
点に至った後は減少させるように制御すればよいのであ
る。さらに、上述の場合にはランプ電圧V2に応じてオ
ンデューティを制御するようにしていたが、高圧放電灯
2のウォームアップ状態を判定できるランプ特性であれ
ば、他のランプ特性に応じてオンデューティを制御する
ようにしてもよい。
子をスイッチングして直流電源から作成した電圧を定電
流特性を有する高圧放電灯に印加して前記高圧放電灯を
点灯する放電灯点灯装置において、前記高圧放電灯のラ
ンプ電圧を検出する検出手段を備え、始動時点のランプ
電圧からウォームアップして定常点灯のランプ電圧より
も低く且つ定常点灯に移行可能なランプ電圧である規定
電圧に至るまでは、前記検出手段により検出したランプ
電圧が上昇すると前記高圧放電灯に供給する電力を増加
させるようにスイッチング素子のオンデューティを制御
し、上記規定電圧から定常点灯のランプ電圧に至るまで
は、前記検出手段により検出したランプ電圧が上昇する
と前記高圧放電灯に供給する電力を減少させるようにス
イッチング素子のオンデューティを制御し、前記検出手
段により検出したランプ電圧が定常点灯のランプ電圧よ
りも高い前記高圧放電灯の寿命末期近くのランプ電圧に
なると、前記高圧放電灯に供給する電力の減少を停止さ
せるようにオンデューティを制御する制御手段を備えて
いるので、定電流特性を有する高圧放電灯が定常点灯す
る付近では制御手段により高圧放電灯に供給される電力
を抑え、ランプ電圧が立消えを起こすまで上昇するとい
うことが起こらず、高圧放電灯を始動から定常点灯まで
スムーズに移行させることができる。しかも、定常点灯
のランプ電圧よりも低く且つ定常点灯に移行可能なラン
プ電圧である規定電圧から定常点灯のランプ電圧に至る
までは高圧放電灯のランプ電圧を抑える方向に制御手段
が動作するので、高圧放電灯毎のランプ電圧のばらつき
を抑制して少なくでき、高圧放電灯毎に光色が変化する
ということを防止できる。さらに前記高圧放電灯の寿命
末期近くになった場合には高圧放電灯に供給する電力の
減少を停止させるように制御手段が動作することによ
り、高圧放電灯の立消えを防止できる。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 スイッチング素子をスイッチングして直
流電源から作成した電圧を定電流特性を有する高圧放電
灯に印加して前記高圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置
において、前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出
手段を備え、始動時点のランプ電圧からウォームアップ
して定常点灯のランプ電圧よりも低く且つ定常点灯に移
行可能なランプ電圧である規定電圧に至るまでは、前記
検出手段により検出したランプ電圧が上昇すると前記高
圧放電灯に供給する電力を増加させるようにスイッチン
グ素子のオンデューティを制御し、上記規定電圧から定
常点灯のランプ電圧に至るまでは、前記検出手段により
検出したランプ電圧が上昇すると前記高圧放電灯に供給
する電力を減少させるようにスイッチング素子のオンデ
ューティを制御し、前記検出手段により検出したランプ
電圧が定常点灯のランプ電圧よりも高い前記高圧放電灯
の寿命末期近くのランプ電圧になると、前記高圧放電灯
に供給する電力の減少を停止させるようにオンデューテ
ィを制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする放
電灯点灯装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00806291A JP3280390B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 放電灯点灯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00806291A JP3280390B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 放電灯点灯装置 |
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JPH04253193A JPH04253193A (ja) | 1992-09-08 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP3280390B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-28 JP JP00806291A patent/JP3280390B2/ja not_active Expired - Fee Related
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