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JP2002520826A - 回路配置およびその回路配置が設けられた信号燈 - Google Patents

回路配置およびその回路配置が設けられた信号燈

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JP2002520826A
JP2002520826A JP2000558697A JP2000558697A JP2002520826A JP 2002520826 A JP2002520826 A JP 2002520826A JP 2000558697 A JP2000558697 A JP 2000558697A JP 2000558697 A JP2000558697 A JP 2000558697A JP 2002520826 A JP2002520826 A JP 2002520826A
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JP2000558697A
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マーセル ジェー エム バックス
エングバート ビー ジー ニェホフ
ヨハネス イー アルグラ
クレキュ ヨハン イ− ケイ ジー デ
ピーター ダブリュ ハビング
ステファン イー ロエヤース
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Koninklijke Philips NV
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Philips Electronics NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • 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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    • Y10S315/00Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/07Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 公知の回路配置では、制御ユニットが、白熱電球が欠陥となった状況に関する信号を受信することは出来ない。この問題を解決することができる手段を提供することが、本発明の課題である。 【解決手段】 本発明は、半導体光源を作動させる回路配置に関する。上記は、制御ユニットを接続する接続端子、入力フィルタ手段、制御回路を有するコンバータ、半導体光源を接続することに対する出力端子、非導通状態の制御ユニットに発生するリーク電流を除去する手段CM、そして、手段CMを非活性化させる自己制御式手段を有する。本発明によると、この回路配置には、コンバータまたは半導体光源の不正確な機能を検出する検出手段も設けられている。この目的のために、最小電圧と最大電圧が、出力端子で検出されることが好ましい。本発明は、このような回路配置が設けられている信号燈にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、 −制御ユニットを接続するための接続端子を有する半導体光源、 −入力フィルタ手段、 −制御回路を有するコンバータ、 −前記半導体光源を接続するための出力端子、 −非導通状態の前記制御ユニット内で発生するリーク電流を除去する、半導体制
御要素を含む手段CM、 - 前記手段CMを非活性化させるための自己制御式非活性化手段 を作動させる回路配置に関する。本発明は、このような回路配置を備えている信
号燈にも関する。
【0002】
【従来の技術】
第一段落において言及したタイプの回路配置は、米国特許第5,661,645号に記
載されている。半導体光源は、信号燈としてその使用が増大している。この種の
用途の場合、半導体光源は、通常の白熱電球に比べて当該白熱電球よりはるかに
長い有効寿命とかなり低い消費電力を有すると言う利点がある。信号燈は、しば
しば、複雑な信号システム、例えば、交通信号燈を有する交通管制システムの一
部を構成する。半導体光源の上記の利点を広範囲に利用しようとする場合には、
回路配置が、既存の信号システムに対しレトロフィット(retrofit)の可能性を提
供することが必要である。
【0003】 既存の信号システムの信号燈は、しばしば、ソリッドステートリレーによって
制御され、リレーと信号燈のステータス・テストが、接続された回路配置の接続
端子で行われる。リーク電流がリレーの非導通状態で発生することは、ソリッド
ステートリレーの一般的な特性である。半導体光源の動作中、ステータス・テス
トの結果が不正確とならないように、手段CMが使用される。この手段CMは、制御
ユニット(例えば、ソリッドステートリレー)の非導通状態において、制御ユニ
ットに発生するリーク電流を除去することと、回路配置の接続端子の電圧を、ス
テータス・テストの正しい結果を得るために必要なレベル以下に保つこととを確
実に行う。このようにして、回路配置が、白熱電球の特性と実質的に一致する特
性をその接続端子で示すようにさせることが、単純で効果的な方法で行うことが
出来る。この点で、白熱電球特性の重要な特性は、消燈状態での電球のインピー
ダンスが相対的に低い点で、そのため白熱電球を流れるリーク電流を除去しても
、制御ユニットの接続端子には低電圧しか得られない。本願明細書において記述
される回路配置では、手段CMは、スイッチオンしたコンバータに対応して、制御
ユニットが伝導状態にある時、手段CMを非活性化させる(これは、不必要な電力
消費を防止させる効果がある)ための非活性化手段も含む。非活性化手段の機能
は、電圧-依存型で自己制御式である。公知の回路配置では、制御ユニットが、
白熱電球が欠陥となった状況に関する信号を受信することは出来ない。これは、
この回路配置の応用と当該回路配置を備えた半導体光源に対しては問題となる。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上記の問題を完全にまたは部分的に解決することができる手
段を提供することにある。
【0005】 本発明によると、この目的は、前記回路配置が、前記コンバータの、または、
それに接続されている前記半導体光源の、不正確な動作を検出する検出手段を備
えていることにより達成される。コンバータが不正確な動作をする場合、または
半導体光源の一つ以上の要素の有効寿命が終った場合、本発明は、回路配置が、
その接続端子で欠陥白熱電球の特性に対応する特性を示すことを可能にする。検
出手段は、自己制御式非活性化手段の一部を形成することが好ましい。これは、
回路配置を相対的に単純な構造にすることができる効果を有する。
【0006】 手段CMには、カットアウト要素を設けることが好ましい。これによって、コン
バータがスイッチオンされている間に、制御半導体要素を非導通にすることによ
って、手段CMを非活性化させる(これにより、不必要な電力消費が防止される)
ことが可能になり、また、コンバータまたは半導体光源が正確に動作していない
ことが検出された場合、カットアウト要素を活性化させることにより非活性化を
行わせることも可能になる。カットアウト要素と半導体要素を、直列に配置させ
、手段CMの制御半導体要素が伝導状態にあるときに、カットアウト要素を活性化
させることが有利である。このようにして、手段CMの非活性化について、プロテ
クト機能と、制御ユニットが非導通(すなわちコンバータがスイッチオフ)であ
るときの手段CMの状態に合う、非プロテクト機能の区別がなされる。本発明の回
路配置の有利な一実施例の場合、前記コンバータが正しく機能すると、前記制御
半導体要素を非導通にすることによって、前記手段CMを非活性化させるための制
御信号SLを生成するために、前記検出手段を、適切に使うことができる。このよ
うに、コンバータが正確に機能しない場合、すなわちコントロール信号SLが存在
しない場合に、手段CMの制御半導体要素が、導通することが、有利に達成される
。続いて、カットアウト要素を活性化させることによって、手段CMの非活性化が
起こり、接続端子が非常に高いインピーダンスになる。接続端子に非常に高いイ
ンピーダンスが存在することは、制御ユニットに対し、白熱電球が欠陥であると
言う指示に対応する。本発明の回路配置の別の有利な一実施例においては、接続
されている前記半導体光源が正確に機能しない場合に、前記制御半導体要素を導
通させるコントロール信号SHを生成するために、前記検出手段を適切に使うこと
ができる。簡単化のために、これは、コントロール信号SLを除去することによっ
て行われることが好ましい。また、これらの条件下では、続いて、手段CMの非活
性化が、カットアウト要素を活性化させることによって行われる。出力端子で最
小電圧を検出することによって、コンバータの不適切な機能を、容易に検出する
ことができる。この点で、最小電圧を検出するための検出手段は、コントロール
信号SHを生成する機能を有することが好ましい。他方、出力端子での最大電圧の
検出により、半導体光源が完全にまたは部分的に欠陥であるかどうかを決定する
ことが可能になる。最大電圧を検出するための検出手段が、コントロール信号SH を生成する機能を有することが好ましい。本発明の回路配置の更に改良された一
実施例の場合、最大電圧を検出する前記検出手段は、前記コンバータを活性化さ
せるためのコントロール信号SOを生成するためにも用いること出来る。このよう
に、カットアウト要素が手段CMを非活性化させるまで、手段CMの制御半導体要素
が確実に導通状態にあるようにすることが有利である。本発明の回路配置の有利
な一実施例の場合、前記回路配置に、安定化低電圧電源が設けられていて、かつ
前記活性状態の前記手段CMが、前記安定化低電圧電源に対する供給源を構成する
。この実施例は、安定化低電圧電源が、手段CMがすでに活性化させてあるので、
制御ユニット、例えば、ソリッドステートリレー手段CMをオンにすることによっ
て、スイッチングオンするコンバータに基づいて、非常に速く必要低電圧を分配
すると言う大きな効果を有する。
【0007】 本明細書と請求項において、用語「コンバータ」は、制御ユニットによって供
給される電力を、半導体光源を作動させるために必要となる電流-電圧結合に変
換させる、電気回路を意味するものと理解すべきである。この目的には、一つ以
上の半導体スイッチが設けられているスイッチモード電源を、使うことが好まし
い。現行のスイッチモード電源は、DC-DCコンバータであることが多いので、そ
れ自体公知である整流器手段も入力フィルタ手段に設けることは好ましい。
【0008】 本発明の半導体光源を含むハウジングに設けられた信号燈には、本発明の回路
配置も設けることが、好ましい。既存の信号燈のためのレトロフィット・ユニッ
トとして、信号燈を使用する可能性は、このことにより実質的に増大する。回路
配置に、信号燈のハウジングと統合されるハウジングを設けると、レトロフィッ
ト信号燈としての応用範囲は最適化される。
【0009】 これらのそしてまた他の本発明の態様は、以下に記載する実施例を参照して明
らかになるであろう。
【0010】
【発明を実施するための形態】
図1の場合、AとBは、(例えば、ソリッドステートリレーが設けられている)
制御ユニットVBを接続するための接続端子である。参照符号Iは入力フィルタ手
段を示し、参照符号IIIは制御回路を有するコンバータを示す。C, Dは、半導体
光源LBを接続するための出力端子である。非導通状態の制御ユニットで発生する
リーク電流を除去するための手段CMは、CMと示されている。入力フィルタ手段I
には、正電極+と負電極−が設けられている。
【0011】 図2にその回路図がより詳細に示されている手段CMは、ゲートg、ドレインdと
ソースsを有する制御半導体要素としてのMOSFET 1を有する。このMOSFET 1は、
カットアウト要素FSと直列に配置されている。MOSFET 1のゲートgは、抵抗器R1
とキャパシタC1の直列接続を有する入力フィルタ手段Iと並列に電気的に接続さ
れている分圧器回路に、抵抗器R2を介して接続されている。キャパシタC1は、ツ
ェナーダイオードZ1、キャパシタC1Oと抵抗器R10を有しているネットワークによ
ってシャントされている。MOSFET 1のソースsは、ツェナーダイオードZ11の並列
回路によって、入力フィルタ手段Iの負電極−に接続されている。参照符号Eは、
回路配置の一部分を形成する安定化低電圧電源への接続のための手段CMの接続ポ
イントを示す。動作状態の手段CMは、安定化低電圧電源に対する供給源を接続ポ
イントEを介して形成する。
【0012】 図2も、非活性化手段IVを示し、これは、回路装置内に含まれていてかつ手段C
Mを非活性化させる機能を有する。この目的のために、スイッチTMは、一方は、
抵抗器R1とキャパシタC1の共通接続点に、そして他方は、負電極−に接続されて
いる。スイッチTMの制御電極は、電圧検出ネットワークを介し出力端子Cに接続
されている。当該電圧検出ネットワークは、最小電圧を検出する検出手段VIと最
大電圧を検出する検出手段VIIを含む。検出手段VIは、電圧-分割ネットワークと
直列に配置されていて、最小電圧より高い出力端子Cでの電圧で、スイッチTM
導通させるツェナーダイオードZ60を有する。この結果、スイッチTMは、制御半
導体要素1に非導通にさせることにより手段CMを非活性化させる制御信号SLを生
成する。検出手段VIIは、出力端子Cで最大電圧を検出するためのツェナーダイオ
ードZ70を含む。抵抗ネットワークを介して、ツェナーダイオードZ70は、スイッ
チTHの制御電極とエミッタとに接続されている。スイッチTHのコレクタは、スイ
ッチTMの制御電極に接続されている。出力端子Cの電圧が最大電圧以上になると
、スイッチTHは導通し、その結果、スイッチTHは制御信号SLを排除するために制
御信号SHを発生させる。ツェナーダイオードZ70は、接続ポイントGを介して抵抗
-ダイオードネットワークによって、コンバータIIIの制御回路にも接続されてい
る。この結果、最大電圧の検出に応じて、制御信号SOが、コンバータIIIを活性
化させるために検出手段VII内に生成される。コンバータは、出力端子での電圧
が常に最大電圧より高くなるような低いパワーで、制御信号SOによって、活性化
させることが好ましい。制御ユニットVBがスイッチオンされる、すなわち、コン
バータIIIがスイッチオンされると、出力端子Cでの電圧は増大し、それが、最小
電圧に等しくなるように選ばれているツェナー電圧に至ると、ツェナーダイオー
ドZ60が導通し、そしてスイッチTMは導通し、MOSFET 1を非導通にする。この点
で、低電圧電源Vからのパワーが、例えば、コンバータIIIの出力に現れるように
、とりわけ、スイッチTMを導通させる分圧ネットワークが、寸法取りされる。コ
ンバータが適切に機能しない場合、または、接続された半導体光源が短絡した場
合、出力端子Cでの電圧は、ツェナーダイオードZ1の閾値電圧に至らないであろ
う。従って、MOSFET 1は導通状態のままであり、しばらくして、カットアウト要
素FSが活性化され、手段CMが非活性化される。
【0013】 コンバータIIIと半導体光源LBが正しく機能する限り、出力端子Cでの電圧は、
最小電圧より上でかつ最大電圧の下にあるであろう。この結果、MOSFET 1はこの
時間間隔の間、非活性化状態にあり、その結果不必要な電力が消費されることは
なくなる。もし、半導体光源LBが破壊されると、出力端子Cでの電圧は増大する
。この電圧がツェナーダイオードZ70のツェナー電圧の値に至ると瞬時に、ツェ
ナーダイオードZ70は導通するであろう。ツェナーダイオードZ70のツェナー電圧
は、最大電圧に等しくなるように選ばれている。ツェナーダイオードZ70が導通
すると、一方で、接続ポイントGを介するコンバータIIIの活性状態は、続くので
、出力端子Cでの電圧は、最大電圧に等しいままであり、そして、他方、スイッ
チTHが導通する事によってスイッチTMが非導通になるので、カットアウト要素FS
が活性化し、その結果、手段CMが非活性化されるまで、手段CMは再び活性化させ
られる。キャパシタC10とツェナーダイオードZ11を組み合わせることによって、
手段CMが常に活性化状態にある時、増大する電流が、カットアウト要素FSを流れ
るので、カットアウト要素を、信頼性高く活性化させることが有利に実行される
であろう。
【0014】 手段CMを非活性化させる手段は、図で別個の手段IVとして示されているが、 それらは、コンバータIIIの制御回路の部分を形成するのが好ましい。
【0015】 図3は、本回路配置の一部分を構成する安定化低電圧電源Vを示す。安定化低電
圧電源Vは、手段CMの接続ポイントEへの入力端に接続されていて、これは、この
ようにして、活性化状態のとき、安定化低電圧電源に対する供給源を形成する。
接続ポイントEは、ダイオードD1と、抵抗R3とキャパシタC2のネットワークを介
して集積回路(IC)100のピン101に接続されている。IC 100のピン103は、コネ
クタFから取り出すことができる安定化低電圧を保持する出力ピンを構成する。
ピン103は、キャパシタC3を介してグランド接続されている。IC 100のピン102も
、グランド接続されている。上述のように本発明の回路配置の実施例の実際的な
具体例の場合、この回路配置は、最小80V, 60 Hzそして最大135 V, 60 Hzの導通
状態で電圧を供給し、かつ250mAと25℃の周囲温度で、2 Vと3 Vの間の順電圧VF
を有する、ヒューレット・パッカード社製の、3*6 LEDのマトリックスを有する
半導体光源を作動させるのに適している制御ユニットへの接続に適している。最
小80 Vと最大135 Vの実効値を有する整流化された電圧は、コンバータが活性化
状態にあるとき、入力フィルタ手段の正電極+に存在する。手段CMのMOSFET 1は
、STP3NA100F1型(ST社製)である。ツェナーダイオードZ1は、15 Vのツェナー
電圧を有し、ツェナーダイオードZ11は、15 Vのそれを有する。キャパシタC1は2
20 pFの値を有し、キャパシタC10は1 μFの値を有し、抵抗R1、R2、R10とR11は
、それぞれ、680 kOhm、10 kOhm、100 kΩと330 Ohmの値を有する。制御ユニッ
トが、切り離されると、MOSFET 1を流れる最大電流は31 mAとなり、これは、最
大10 Vrmsでの入力端子Aの電圧に対応する。これは、この切り離された状態での
制御ユニットの最大許容電圧レベルに対応し、これにより、制御ユニットが正し
い結果のステータス・テストを行うことを可能にするであろう。
【0016】 スイッチTHと同様に、スイッチTMは、BC547C型(フィリップス社製)である。
ツェナーダイオードZ60は6.2 Vのツェナー電圧を有し、ツェナーダイオードZ70
は27 Vのツェナー電圧を有する。カットアウト要素FSは、470 Ωの値を有するfu
sistorである。IC 100は、78L08型(National Semiconductors社製)であって、
5 %の精度で8 Vの安定化低電圧を供給する。抵抗R3は100 Ωの値を有し、キャパ
シタC2は100 nFの容量を有し、C3は1μFの容量を有する。制御ユニットが接続さ
れた状態にある時、もし、出力端子Cでの電圧が6.2 V以下にとどまるかまたは27
V以上に増大すると、MOSFET 1は、それぞれ、導通状態にあるかまたは導通する
ので、フシスタ(fusistor)を流れる電流は増大する。本出願において記述され
た実施例の場合、このことは、最小10 msそして最大1 msの後、フシスタがブロ
ウされ、手段CMとコンバータIIIは非活性化されるであろう。ハウジングが設け
られている回路配置は、半導体光源を有するハウジングが設けられている信号燈
の一部分を形成している。ここで、回路配置のハウジングは、信号燈のハウジン
グに一体化されている。本願明細書において記載されている実施例は、交通管制
システムの交通信号としての用途に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】線図的に回路配置を示す。
【図2】より詳細に手段CMの図を示す。
【図3】安定化低電圧電源の図を示す。
【符号の説明】
1 MOSFET I 入力フィルタ手段 VB 制御ユニット CM 手段 III コンバータ LB 半導体光源 100 IC 550 読み取り/再生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, Th e Netherlands (72)発明者 アルグラ ヨハネス イー オランダ国 5656 アー アー アインド ーフェン プロフホルストラーン 6 (72)発明者 デ クレキュ ヨハン イ− ケイ ジー オランダ国 5656 アー アー アインド ーフェン プロフホルストラーン 6 (72)発明者 ハビング ピーター ダブリュ オランダ国 5656 アー アー アインド ーフェン プロフホルストラーン 6 (72)発明者 ロエヤース ステファン イー オランダ国 5656 アー アー アインド ーフェン プロフホルストラーン 6 Fターム(参考) 2D064 AA11 AA22 BA00 EB01 HA11 5F041 AA46 BB04 BB06 BB07 BB10 BB13 BB22 BB24 BB25 BB26 FF01 5H180 HH14

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 −制御ユニットを接続するための接続端子を有する半導体光源、 −入力フィルタ手段、 −制御回路を有するコンバータ、 −前記半導体光源を接続するための出力端子、 −非導通状態の前記制御ユニット内で発生するリーク電流を除去する、半導体制
    御要素を含む手段CM、 - 前記手段CMを非活性化させるための自己制御式非活性化手段 を作動させる回路配置において、 この回路配置が、前記コンバータの、または、それに接続されている前記半導
    体光源の、不正確な動作を検出する検出手段を備えていることを特徴とする回路
    配置。
  2. 【請求項2】 前記検出手段が、前記自己制御式非活性化手段の一部を形成する
    ことを特徴とする請求項1に記載の回路配置。
  3. 【請求項3】 前記手段CMがカットアウト要素を備えていることを特徴とする請
    求項1または2に記載の回路配置。
  4. 【請求項4】 前記カットアウト要素および前記半導体制御要素が、直列に配置
    されていることを特徴とする請求項3に記載の回路配置。
  5. 【請求項5】 前記コンバータが正しく機能すると、前記制御半導体要素を非導
    通にすることによって、前記手段CMを非活性化させるための制御信号SLを生成す
    るために、前記検出手段を、適切に使うことができることを特徴とする前記請求
    項の何れかに記載の回路配置。
  6. 【請求項6】 接続されている前記半導体光源が正確に機能しない場合に、前記
    制御半導体要素を導通させるコントロール信号SHを生成するために、前記検出手
    段を適切に使うことができることを特徴とする前記請求項の何れかに記載の回路
    配置。
  7. 【請求項7】 前記制御信号SHが、前記制御信号SLを除去するように機能するこ
    とを特徴とする請求項6に記載の回路配置。
  8. 【請求項8】 先立つことのいかなる一つに記載もの回線装置は請求する。そし
    て、前記検出手段が、前記出力端子で最小電圧または最大電圧を検出するように
    機能することを特徴とする前記請求項の何れかに記載の回路配置。
  9. 【請求項9】 前記最小電圧を検出する前記検出手段が、前記制御信号SLを生成
    するように機能することを特徴とする請求項5または8に記載の回路配置。
  10. 【請求項10】 前記最大電圧を検出する前記検出手段が、前記制御信号を生成す
    るように機能することを特徴とすることを特徴とする請求項6または8に記載の回
    路配置。
  11. 【請求項11】 前記最大電圧を検出する前記検出手段を、前記コンバータを活性
    化させるための制御信号SOを生成するためにも用いることができることを特徴と
    する請求項8または10に記載の回路配置。
  12. 【請求項12】 前記回路配置に、安定化低電圧電源が設けられていて、かつ前記
    活性状態の前記手段CMが、前記安定化低電圧電源に対する供給源を構成すること
    を特徴とする前記請求項の何れかに記載の回路配置。
  13. 【請求項13】 ハウジングが設けられている半導体光源を含む信号燈において、
    前記信号燈に前記請求項の何れかに記載の回路配置が設けられていることを特徴
    とする信号燈。
  14. 【請求項14】 前記回路配置に、前記信号燈の前記ハウジングと一体化されてい
    るハウジングが設けられていることを特徴とする請求項13に記載の信号燈。
JP2000558697A 1998-07-01 1999-06-17 回路配置およびその回路配置が設けられた信号燈 Pending JP2002520826A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98202215 1998-07-01
EP98202215.4 1998-07-01
PCT/IB1999/001136 WO2000002421A1 (en) 1998-07-01 1999-06-17 Circuit arrangement and signalling light provided with the circuit arrangement

Publications (2)

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