JPH0355794A - 放電灯点灯装置 - Google Patents
放電灯点灯装置Info
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- JPH0355794A JPH0355794A JP1188899A JP18889989A JPH0355794A JP H0355794 A JPH0355794 A JP H0355794A JP 1188899 A JP1188899 A JP 1188899A JP 18889989 A JP18889989 A JP 18889989A JP H0355794 A JPH0355794 A JP H0355794A
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 230000004397 blinking Effects 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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-
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-
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- Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
- Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、スイッチ素子の電力損失を小さくできる、放
電灯点灯装置に関するものである。
電灯点灯装置に関するものである。
従来の放電灯点灯装置は，特開昭６３−８１７９５号公
報に記載してあるように、電源に対し２つ並列に接続さ
れた２個のスイッチ素子からなる直列回路の中点間に、
コンデンサと放電灯とが接続され、それぞれのスイッチ
素子を交互に開閉することによって放電灯を点灯させる
構或になっていた。
報に記載してあるように、電源に対し２つ並列に接続さ
れた２個のスイッチ素子からなる直列回路の中点間に、
コンデンサと放電灯とが接続され、それぞれのスイッチ
素子を交互に開閉することによって放電灯を点灯させる
構或になっていた。
上記従来技術では、放電灯を始動させるために印加され
る高電圧がスイッチ素子にも同時に印加されるため、上
記スイッチ素子の耐圧も上記高電圧以上のものが必要で
あった．また，上記スイッチ素子を流れる電流波形やス
イッチ素子にかかる電圧波形は、矩形波に近い波形にな
るため，スイッチ素子としてスイッチング速度が速いＭ
ＯＳＦＥＴなどを使用しないと、電力損失が太きくなり
、コストが増大してしまうなどの欠点があった。
る高電圧がスイッチ素子にも同時に印加されるため、上
記スイッチ素子の耐圧も上記高電圧以上のものが必要で
あった．また，上記スイッチ素子を流れる電流波形やス
イッチ素子にかかる電圧波形は、矩形波に近い波形にな
るため，スイッチ素子としてスイッチング速度が速いＭ
ＯＳＦＥＴなどを使用しないと、電力損失が太きくなり
、コストが増大してしまうなどの欠点があった。
反対にスイッチング速度を速くすると発生する雑音が大
きくなり、他の機器に妨害を与えるおそれがある。また
、従来技術では、出力電圧はせいぜい電源電圧の２倍程
度であり、電源電圧が低い場合には使用できなかった． 本発明は、スイッチ素子にかかる電圧が低く、かつ、低
損失で、発生雑音が小さな放電灯点灯装置を得ることを
目的とする。また，電源電圧が低い場合にも適用できて
、さらに低損失を維持しながら調光できる放電灯点灯装
置を得ることを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、放電灯と直列にチョークコイルとコンデン
サとの直列回路を接続し、Ｌ−Ｃ直列共振周期とスイッ
チ素子の開閉周期とを同期させることによって達成され
る。また、上記他の目的は、上記Ｌ−Ｃ直列共振回路に
用いるインダクタンスとしてトランスのｌ次側巻線を用
い、昇圧した２次側巻線に放電灯を接続する。さらに，
上記チョークコイルとコンデンサと放電灯の直列回路の
共振周期よりも短い周期で、スイッチ素子の開閉を行い
調光することにより達或される．なお、各スイッチ素子
と並列にコンデンサを接続することによって、低損失で
調光を行うことができる．〔作用〕 放電灯と直列にＬ−Ｃ直列共振回路を接続することによ
り、スイッチ素子を流れる電流波形は、スイッチ素子に
電流が流れはじめてから徐々に増え、正弦波状に弧を描
いてゼロに戻る波形になる．したがって、ゼロに戻った
時点でスイッチ素子を開いてやることにより、スイッチ
ング損失は非常に小さくなる。また、このような構成に
することにより放電灯に印加される高電圧は、Ｌ−Ｃ共
振回路で発生してスイッチ素子にかからないため、スイ
ッチ素子の耐圧も低いもので済む．チョークコイルをト
ランスに置き換えて、上記トランスの２次側に放電灯を
接続することにより、さらに昇圧効果が得られるため、
電源電圧が低い場合でも適用することができる。
きくなり、他の機器に妨害を与えるおそれがある。また
、従来技術では、出力電圧はせいぜい電源電圧の２倍程
度であり、電源電圧が低い場合には使用できなかった． 本発明は、スイッチ素子にかかる電圧が低く、かつ、低
損失で、発生雑音が小さな放電灯点灯装置を得ることを
目的とする。また，電源電圧が低い場合にも適用できて
、さらに低損失を維持しながら調光できる放電灯点灯装
置を得ることを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、放電灯と直列にチョークコイルとコンデン
サとの直列回路を接続し、Ｌ−Ｃ直列共振周期とスイッ
チ素子の開閉周期とを同期させることによって達成され
る。また、上記他の目的は、上記Ｌ−Ｃ直列共振回路に
用いるインダクタンスとしてトランスのｌ次側巻線を用
い、昇圧した２次側巻線に放電灯を接続する。さらに，
上記チョークコイルとコンデンサと放電灯の直列回路の
共振周期よりも短い周期で、スイッチ素子の開閉を行い
調光することにより達或される．なお、各スイッチ素子
と並列にコンデンサを接続することによって、低損失で
調光を行うことができる．〔作用〕 放電灯と直列にＬ−Ｃ直列共振回路を接続することによ
り、スイッチ素子を流れる電流波形は、スイッチ素子に
電流が流れはじめてから徐々に増え、正弦波状に弧を描
いてゼロに戻る波形になる．したがって、ゼロに戻った
時点でスイッチ素子を開いてやることにより、スイッチ
ング損失は非常に小さくなる。また、このような構成に
することにより放電灯に印加される高電圧は、Ｌ−Ｃ共
振回路で発生してスイッチ素子にかからないため、スイ
ッチ素子の耐圧も低いもので済む．チョークコイルをト
ランスに置き換えて、上記トランスの２次側に放電灯を
接続することにより、さらに昇圧効果が得られるため、
電源電圧が低い場合でも適用することができる。
周波数を変えて調光する場合に、ＬＣ共振周波数よりも
高い周波数にすれば、異常なピーク電流の発生もなく、
さらに、上記スイッチ素子と並列にコンデンサを接続す
ることによって、スイッチ素子両端の電圧変化が遅れる
ために、低損失で調光を行わせることができる。
高い周波数にすれば、異常なピーク電流の発生もなく、
さらに、上記スイッチ素子と並列にコンデンサを接続す
ることによって、スイッチ素子両端の電圧変化が遅れる
ために、低損失で調光を行わせることができる。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
第工図は本発明による放電灯点灯装置の第１実施例を示
す回路図、第２図は上記実施例の波形図、第３図は上記
実施例の動作説明図、第４図は本発明の第２実施例を示
す回路図、第５図は本発明の第３実施例を示す回路図、
第６図は上記実施例にコンデンサを付加した場合の波形
図で、（ａ）は電流波形を示す図、（ｂ）は電圧波形を
示す図、（ｃ）はスイッチの開閉状態を示す図である。
す回路図、第２図は上記実施例の波形図、第３図は上記
実施例の動作説明図、第４図は本発明の第２実施例を示
す回路図、第５図は本発明の第３実施例を示す回路図、
第６図は上記実施例にコンデンサを付加した場合の波形
図で、（ａ）は電流波形を示す図、（ｂ）は電圧波形を
示す図、（ｃ）はスイッチの開閉状態を示す図である。
第ｌ実施例
第１図において、１は直流電源、２は電流検出回路、３
〜６はスイッチ素子、７〜１０は整流器、１１はチョー
クコイル、１２はコンデンサ、１３はフィラメント１４
および工５を具備した放電灯、１６は予熱用コンデンサ
である。第１実施例の動作を説明する。まず、上記フィ
ラメント↓４および１５の予熱を行い、スイッチ素子３
および６と、スイッチ素子４および５とを交互に周期的
に開閉する。開閉周波数は、ほぼチョークコイル１１の
インダクタンスおよびコンデンサ↓２と予熱コンデンサ
エ６との合或容量の共振周波数ω。よりも高い値に設定
しておく。電流は直流電源１→スイッチ素子３→チョー
クコイル１王→コンデンサ１２→フィラメント１４→予
熱用コンデンサ１６→フィラメント１５→スイッチ素子
６→電流検出回路２→直流電源１の径路と、直流電源１
→スイッチ素子５→フィラメントｌ５→予熱コンデンサ
１６→フィラメント１４→コンデンサエ２→チョークコ
イル１ｌ→スイッチ素子４→電流検出回路２→直流電源
１の径路とを、交互に流れる．このようにして、上記フ
ィラメント１４および１５を予熱しておく。つぎにスイ
ッチ素子の開閉周波数を下げると，第３図に示すように
、回路を流れる電流、すなわち予熱用コンデンサ１６を
流れる電流が、共振周波数ω。に近づく程増加し、その
ため放電灯工３の両端に印加される電圧が上昇する。
〜６はスイッチ素子、７〜１０は整流器、１１はチョー
クコイル、１２はコンデンサ、１３はフィラメント１４
および工５を具備した放電灯、１６は予熱用コンデンサ
である。第１実施例の動作を説明する。まず、上記フィ
ラメント↓４および１５の予熱を行い、スイッチ素子３
および６と、スイッチ素子４および５とを交互に周期的
に開閉する。開閉周波数は、ほぼチョークコイル１１の
インダクタンスおよびコンデンサ↓２と予熱コンデンサ
エ６との合或容量の共振周波数ω。よりも高い値に設定
しておく。電流は直流電源１→スイッチ素子３→チョー
クコイル１王→コンデンサ１２→フィラメント１４→予
熱用コンデンサ１６→フィラメント１５→スイッチ素子
６→電流検出回路２→直流電源１の径路と、直流電源１
→スイッチ素子５→フィラメントｌ５→予熱コンデンサ
１６→フィラメント１４→コンデンサエ２→チョークコ
イル１ｌ→スイッチ素子４→電流検出回路２→直流電源
１の径路とを、交互に流れる．このようにして、上記フ
ィラメント１４および１５を予熱しておく。つぎにスイ
ッチ素子の開閉周波数を下げると，第３図に示すように
、回路を流れる電流、すなわち予熱用コンデンサ１６を
流れる電流が、共振周波数ω。に近づく程増加し、その
ため放電灯工３の両端に印加される電圧が上昇する。
このようにして放電灯１３を始動させたのちは、ほぼチ
ョークコイルｌ１とコンデンサ１２の共振周波数で点灯
を持続させる．さらに、電流検出回路２により電流波形
のゼロクロス点を検出する。
ョークコイルｌ１とコンデンサ１２の共振周波数で点灯
を持続させる．さらに、電流検出回路２により電流波形
のゼロクロス点を検出する。
点灯中のスイッチ素子４および６を流れる電流波形を，
それぞれ第２図の（ａ）および（ｂ）に示す。電流検出
回路２には第２図（ａ）および（ｂ）に示した波形の合
計が流れる。そして第２図の矢印で示す電流波形のゼロ
クロス点でスイッチ素子の開閉動作を行うことによって
，スイッチ素子におけるスイッチング損失は非常に小さ
くできる。
それぞれ第２図の（ａ）および（ｂ）に示す。電流検出
回路２には第２図（ａ）および（ｂ）に示した波形の合
計が流れる。そして第２図の矢印で示す電流波形のゼロ
クロス点でスイッチ素子の開閉動作を行うことによって
，スイッチ素子におけるスイッチング損失は非常に小さ
くできる。
つぎに本発明の第２実施例を第４図を用いて説明する．
第４図において、１７はトランス、１８は放電灯、１９
はバラストコンデンサである。第１実施例を示した第工
図と同一の符号は、同一もしくは同等の部分を示す。第
１実施例と動作上異なる点は、予熱時の周波数を、ほぼ
トランスｌ７の１次側インダクタンスとコンデンサ１２
の容量との共振周波数以上に設定する点と、点灯中はほ
ぼトランスｔ７の工次側インダクタンスとコンデンサ１
２の容量とバラストコンデンサ１９のｌ次換算容量との
共振周波数にする点で、その他の動作はほぼ同様である
。第２実施例の回路は、直流電ｇ１の電圧が、乾電池等
のように放電灯１８の始動電圧あるいは点灯中の両端電
圧に較べ、極端に低い場合にも使用できる． 上記第１実施例および第２実施例に示した回路は、とも
に周波数を制御することにより調光することができるが
、その場合、上記のような電流のゼロクロス点からずれ
た点でスイッチ素子の開閉を行うことになるため、スイ
ッチング損失が増加する．その点を対策するための実施
例を第５図に示す。図において２０〜２３はコンデンサ
であり、第１実施例との同一符号は同一もしくは同等の
部分を示す。コンデンサ２０〜２３を付加することによ
り、第６図の波形図（ｂ）に示すように、各スイッチ素
子の両端電圧の傾斜が緩やかになるため、第６図（ａ）
による電流波形で示すように、電流がまだ流れている期
間にスイッチ素子を閉→開に切り換えても、スイッチン
グ損失は大きくならない。
第４図において、１７はトランス、１８は放電灯、１９
はバラストコンデンサである。第１実施例を示した第工
図と同一の符号は、同一もしくは同等の部分を示す。第
１実施例と動作上異なる点は、予熱時の周波数を、ほぼ
トランスｌ７の１次側インダクタンスとコンデンサ１２
の容量との共振周波数以上に設定する点と、点灯中はほ
ぼトランスｔ７の工次側インダクタンスとコンデンサ１
２の容量とバラストコンデンサ１９のｌ次換算容量との
共振周波数にする点で、その他の動作はほぼ同様である
。第２実施例の回路は、直流電ｇ１の電圧が、乾電池等
のように放電灯１８の始動電圧あるいは点灯中の両端電
圧に較べ、極端に低い場合にも使用できる． 上記第１実施例および第２実施例に示した回路は、とも
に周波数を制御することにより調光することができるが
、その場合、上記のような電流のゼロクロス点からずれ
た点でスイッチ素子の開閉を行うことになるため、スイ
ッチング損失が増加する．その点を対策するための実施
例を第５図に示す。図において２０〜２３はコンデンサ
であり、第１実施例との同一符号は同一もしくは同等の
部分を示す。コンデンサ２０〜２３を付加することによ
り、第６図の波形図（ｂ）に示すように、各スイッチ素
子の両端電圧の傾斜が緩やかになるため、第６図（ａ）
による電流波形で示すように、電流がまだ流れている期
間にスイッチ素子を閉→開に切り換えても、スイッチン
グ損失は大きくならない。
上記のように本発明による放電灯点灯装置は、２つのス
イッチ素子の直列回路２組を直流電源に並列に接続・し
、上記一方の直列回路の中点と他方の直列回路の中点と
の間に、チョークコイルと、第１のコンデンサと、放電
灯および第２のコンデンサの並列回路とを、それぞれ直
列に接続し、上記スイッチ素子には逆方向整流器を並列
に接続し、上記スイッチ素子を交互に開閉することによ
って、上記放電灯を点滅させる放電灯点灯装置において
、上記それぞれのスイッチ素子を閉から開の状態にする
タイミングを、上記スイッチ素子を流れる電流がほぼゼ
ロになったときに行う手段を設けたことにより、スイッ
チ素子のスイッチング損失が抑えられるため、信頼性が
高く、高効率な放電灯点灯装置を実現することができる
。また、スイッチ素子もスイッチング速度が遅いものを
使用できるため、安価でさらに小形化しやすい。さらに
、電源に電池等の低電圧電源が使われてもＬＣ共振によ
り昇圧されるため、たとえトランスを必要としても巻数
比が小さくてよいので、装置の小形化に有効である。
イッチ素子の直列回路２組を直流電源に並列に接続・し
、上記一方の直列回路の中点と他方の直列回路の中点と
の間に、チョークコイルと、第１のコンデンサと、放電
灯および第２のコンデンサの並列回路とを、それぞれ直
列に接続し、上記スイッチ素子には逆方向整流器を並列
に接続し、上記スイッチ素子を交互に開閉することによ
って、上記放電灯を点滅させる放電灯点灯装置において
、上記それぞれのスイッチ素子を閉から開の状態にする
タイミングを、上記スイッチ素子を流れる電流がほぼゼ
ロになったときに行う手段を設けたことにより、スイッ
チ素子のスイッチング損失が抑えられるため、信頼性が
高く、高効率な放電灯点灯装置を実現することができる
。また、スイッチ素子もスイッチング速度が遅いものを
使用できるため、安価でさらに小形化しやすい。さらに
、電源に電池等の低電圧電源が使われてもＬＣ共振によ
り昇圧されるため、たとえトランスを必要としても巻数
比が小さくてよいので、装置の小形化に有効である。
第１図は本発明による放電灯点灯装置の第ｌ実施例を示
す回路図、第２図（ａ）および（ｂ）は上記実施例の波
形図、第３図は上記実施例の動作説明図、第４図は本発
明の第２実施例を示す回路図、第５図は本発明の第３実
施例を示す回路図，第６図は上記実施例にコンデンサを
付加した場合の波形図で、（ａ）は電流波形を示す図、
（ｂ）は電圧波形を示す図、（ｃ）はスイッチの開閉状
態を示す図である。 ｌ・・・直流電源 ３，４，５．６・・・スイッチ素子 ７，８，９，１０・・・整流器 １１・・・チョークコイル ２・・・第１のコンデンサ ３，工８・・・放電灯 ６・・・予熱コンデンサ ７・・・トランス ９・・・バラストコンデンサ
す回路図、第２図（ａ）および（ｂ）は上記実施例の波
形図、第３図は上記実施例の動作説明図、第４図は本発
明の第２実施例を示す回路図、第５図は本発明の第３実
施例を示す回路図，第６図は上記実施例にコンデンサを
付加した場合の波形図で、（ａ）は電流波形を示す図、
（ｂ）は電圧波形を示す図、（ｃ）はスイッチの開閉状
態を示す図である。 ｌ・・・直流電源 ３，４，５．６・・・スイッチ素子 ７，８，９，１０・・・整流器 １１・・・チョークコイル ２・・・第１のコンデンサ ３，工８・・・放電灯 ６・・・予熱コンデンサ ７・・・トランス ９・・・バラストコンデンサ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、２つのスイッチ素子の直列回路２組を直流電源に並
列に接続し、上記一方の直列回路の中点と他方の直列回
路の中点との間に、チョークコイルと、第１のコンデン
サと、放電灯および第２のコンデンサの並列回路とを、
それぞれ直列に接続し、上記スイッチ素子には逆方向整
流器を並列に接続し、上記スイッチ素子を交互に開閉す
ることによって、上記放電灯を点滅させる放電灯点灯装
置において、上記それぞれのスイッチ素子を閉から開の
状態にするタイミングを、上記スイッチ素子を流れる電
流がほぼゼロになったときに行う手段を設けたことを特
徴とする放電灯点灯装置。 ２、上記２つのスイッチ素子の直列回路の一方は、２つ
のコンデンサの直列回路であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載した放電灯点灯回路。 ３、上記２つのスイッチ素子の直列回路の中点、あるい
は上記２つのコンデンサの直列回路の中点に、接続され
たチョークコイルは、トランスの一次側巻線であり、上
記トランスの２次側巻線に放電灯が接続されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載
した放電灯点灯装置。 ４、上記スイッチ素子は、該スイッチ素子を流れる電流
がゼロになるタイミングよりも早くスイッチを開いて、
調光を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第３項のいずれかに記載した放電灯点灯装置。 ５、上記各スイッチ素子と逆接続された整流器の並列回
路は、上記各整流器と並列にそれぞれコンデンサを接続
したものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載した放電灯点灯回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188899A JPH0355794A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 放電灯点灯装置 |
| US07/554,891 US5166579A (en) | 1989-07-24 | 1990-07-20 | Discharge lamp operating circuit |
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