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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für
eine Entladungslampe und eine Lichtquellenvorrichtung.
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Stand der Technik
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Eine
Entladungslampe wie etwa eine Deuteriumlampe wird als Standardlichtquelle
für verschiedene Messinstrumente oder ähnliches
verwendet. Techniken für eine derartige Entladungslampe
sind in den Patentdokumenten 1, 2, 3 und 4 beschrieben. Eine derartige
Entladungslampe umfasst: ein geschlossenes Gefäß mit
einem darin eingeschlossenen Gas; eine Kathode, die aus einem in
dem geschlossenen Gefäß angeordneten Faden besteht; eine
Anode, die in dem geschlossenen Gefäß angeordnet
ist; und ein Öffnungsglied, das eine erste Öffnung
aufweist, das an einem Entladungspfad zwischen der Kathode und der
Anode angeordnet ist.
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Außerdem
wird derzeit eine kleine Entladungslampe entwickelt. Die in den
Patentdokumenten 5, 6 und 7 beschriebenen Entladungslampen sind relativ
kleine Entladungslampen.
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Eine
derartige Entladungslampe ist mit einer Steuervorrichtung zum Steuern
des Leuchtens versehen. Ein Strombegrenzungs-Widerstand ist in Reihe
mit einer Entladungsstromschaltung in einer Leuchtstromsquelle einer
Entladungslampe installiert, um die negativen Eigenschaften der
Lampe zu korrigieren, wobei jedoch ein Verlust an dem Widerstand
einfach eine Verminderung der Effizienz der Leistungsquelle verursacht,
ohne zu der Emission der Lampe beizutragen. Wenn die Effizienz der Stromquelle
niedrig ist, nimmt der Stromverbrauch zu und ist eine große
Stromquelle erforderlich, wodurch eine Miniaturisierung erschwert
wird.
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Eine
Miniaturisierung wird also ermöglicht, indem der Strombegrenzungs-Widerstand
während der stabilen Entladung reduziert wird, um die Effizienz
der Stromquelle zu verbessern. Der Strombegrenzungs-Widerstand muss
nur während des Leuchtens der Entladungslampe erhöht
werden, weil eine Änderung in der Lampenimpedanz unmittelbar nach
dem Leuchten der Entladungslampe, d. h. also während der
vorläufigen Entladung, groß ist.
- Patentdokument
1: Japanisches Patent Nr. 3064359
- Patentdokument 2: Veröffentlichte und geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. S56-29359
- Patentdokument 3: Veröffentlichte und nicht geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H4-303597
- Patentdokument 4: US-Patent
Nr. 5530319
- Patentdokument 5: Internationale Veröffentlichung WO2006/022144
- Patentdokument 6: Internationale Veröffentlichung WO2006/087975
- Patentdokument 7: Internationale Veröffentlichung WO2006/087976
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Beschreibung der Erfindung
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Problemstellung der Erfindung
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Es
konnte jedoch beobachtet werden, dass die Entladungslampe trotz
eines Wechsels der Entladung von der vorläufigen Entladung
zu der Hauptentladung ausging, wenn der Strombegrenzungs-Widerstand
zu einem niedrigen Widerstand geschaltet wurde.
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Die
vorliegende Erfindung nimmt auf dieses Problem Bezug, wobei es eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Steuervorrichtung für
eine Entladungslampe, die die Leuchtleistung einer Entladungslampe
verbessern kann und gleichzeitig einen niedrigen Stromverbrauch
realisieren kann, und eine Lichtquellenvorrichtung anzugeben.
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Problemlösung
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Um
das oben beschriebene Problem zu lösen, umfasst eine Entladungslampe,
auf die eine Steuervorrichtung für eine Entladungslampe
gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist:
ein geschlossenes Gefäß mit einem darin eingeschlossenen
Gas; eine Kathode, die aus einem in dem geschlossenen Gefäß angeordneten
Faden besteht; eine Anode, die in dem geschlossenen Gefäß angeordnet
ist; und ein Öffnungsglied, das eine erste Öffnung
aufweist, die an einem Entladungspfad zwischen der Kathode und der
Anode angeordnet ist.
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Eine
Steuervorrichtung für eine Entladungslampe gemäß der
vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung zum Steuern der
Entladungslampe und umfasst: einen variablen Widerstand, der zwischen
der Anode und einer Stromquelle angeordnet ist und einen Widerstandswert
aufweist, der zwischen einem hohen Widerstandswert und einem niedrigen
Widerstandswert geschaltet werden kann und während einer
stabilen Entladung auf den niedrigen Widerstandswert gesetzt ist;
und eine Steuereinrichtung. In Bezug auf einen ersten Zeitpunkt,
einen zweiten Zeitpunkt, einen dritten Zeitpunkt, einen vierten
Zeitpunkt und einen fünften Zeitpunkt, die in Übereinstimmung
mit dem Zeitablauf nummeriert sind, startet die Steuereinrichtung
die Stromversorgung zu dem Faden zu dem ersten Zeitpunkt, legt eine
Hauptspannung von der Stromquelle zu an der Anode in einem Zustand,
in dem der Widerstandswert des variablen Widerstands auf einen hohen
Widerstandswert gesetzt ist, zu dem zweiten Zeitpunkt an, startet
das Anlegen einer Auslösespannung für eine vorläufige
Entladung an der Anode oder dem Öffnungsglied in einem
Zustand, in dem der Widerstandswert des variablen Widerstands auf
einen hohen Widerstand gesetzt ist, zu dem dritten Zeitpunkt, senkt
die Stromversorgung zu dem Faden zu dem vierten Zeitpunkt, ohne
den Widerstandswert des variablen Widerstands auf den niedrigen
Widerstandswert zu setzen, und setzt den Widerstandswert des variablen
Widerstands auf den niedrigen Widerstandswert zu dem fünften
Zeitpunkt.
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Es
ist zu beachten, dass der hohe Widerstandswert und der niedrige
Widerstandswert jeweils relative Widerstandswerte sind.
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Indem
bei einer derartigen Steuervorrichtung Strom zu dem Faden zu dem
ersten Zeitpunkt zugeführt wird, werden thermische Elektronen
an dem Faden erzeugt. Indem eine Hauptspannung und eine Auslösespannung
an der Anode zu dem zweiten Zeitpunkt und zu dem dritten Zeitpunkt
angelegt werden, tritt eine vorläufige Entladung zwischen
der Kathode und dem Öffnungsglied und zwischen der Kathode und
der Anode auf. Weil dabei der Widerstandswert des variablen Widerstands ein
hoher Widerstand ist, wird eine Änderung in der Lampenimpedanz
durch den variablen Widerstand absorbiert und kann eine Entladung
stabil fortgesetzt werden. Wenn die vorläufige Entladung
endet, wechselt die Entladung unmittelbar zu der Hauptentladung.
Wenn die Hauptentladung auftritt, fließt eine große
Anzahl von thermischen Elektronen stabil von der Kathode zu der
Anode, sodass die an dem Faden zu erzeugende Menge der thermischen
Elektronen gegenüber der Menge am Beginn der Entladung
vermindert werden kann. Dadurch wird die Stromversorgung zu dem
Faden vermindert, um den Stromverbrauch zu reduzieren.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass eine Änderung
in der Stromversorgung zu dem Faden eine Änderung in der
Lampenimpedanz verursacht. Wenn also die Stromversorgung zu dem
Faden vermindert wird, wird die Entladung instabil und geht die
Entladungslampe aus. Deshalb wird der Widerstandswert des variablen
Widerstands nicht zu dem vierten Zeitpunkt zu dem niedrigen Widerstand
für eine stabile Entladung geschaltet, sondern zu dem fünften
Zeitpunkt zu dem niedrigen Widerstand geschaltet, nachdem die Stromversorgung
zu dem Faden reduziert wurde. Bei einer derartigen Steuerung wird
eine Änderung in der Lampenimpedanz ausreichend durch den
variablen Widerstand absorbiert, während die Stromversorgung
zu dem Faden vermindert wird, sodass eine Destabilisierung der Entladung
reduziert wird und die Leuchtleistung verbessert wird.
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Und
weil der variable Widerstand während der stabilen Entladung
auf einen niedrigen Widerstand gesetzt wird, um den Stromverbrauch
zu reduzieren, und auch die Stromversorgung zu dem Faden reduziert
wird, kann der Stromverbrauch beträchtlich reduziert werden
und gleichzeitig die Leuchtleistung verbessert werden.
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Weiterhin
ist der oben beschriebene variable Widerstand dadurch gekennzeichnet,
dass er umfasst: einen Hauptwiderstand, der in Reihe zwischen einem
ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss des variablen Widerstands
verbunden ist; einen Transistor und einen ersten Hilfswiderstand,
die in Reihe zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss
und parallel zu dem Hauptwiderstand verbunden sind; einen zweiten
Hilfswiderstand und einen Kondensator, die in Reihe zwischen dem ersten
Anschluss und dem zweiten Anschluss und parallel zu dem Hauptwiderstand
verbunden sind; und eine Zener-Diode, die parallel zu dem Kondensator
verbunden ist und eine Kathode, die mit einem Steueranschluss des
Transistors verbunden ist, und eine Anode, die mit dem zweiten Anschluss
verbunden ist, aufweist.
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Wenn
bei einem variablen Widerstand mit einem derartigen Aufbau eine
Hauptentladung gestartet wird und der zu der Anode der Entladungslampe zuzuführende
Strom in den Hauptwiderstand zu fließen beginnt, dann sinkt
der kombinierte Widerstandswert des variablen Widerstands zwischen
dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss allmählich
mit dem Zeitablauf und endet bei einem niedrigen Widerstandswert,
der für eine stabile Entladung erforderlich ist. Weil sich
bei diesem variablen Widerstand der Widerstandswert glatt und kontinuierlich ändert,
wird eine Änderung in der Anodenspannung während
des Schaltens des Widerstands glatt und wird die Leuchtleistung
weiter verbessert.
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Eine
Lichtquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die oben beschriebene Steuervorrichtung für
eine Entladungslampe und eine Entladungslampe und kann den Stromverbrauch
reduzieren und gleichzeitig die Leuchtleistung der Entladungslampe
verbessern.
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Effekt der Erfindung
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Mit
der Steuervorrichtung für eine Entladungslampe und der
Lichtquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Stromverbrauch
reduziert werden und kann gleichzeitig die Leuchtleistung der Entladungslampe
verbessert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Lichtquellenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform.
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2 ist
ein Zeitdiagramm zu den Spannungen während des Leuchtens.
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Steuervorrichtung für eine
Entladungslampe mit einem anderen Aufbau.
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4 ist
ein Zeitdiagramm zu den Spannungen während des Leuchtens
der Lichtquellenvorrichtung von 3.
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für einen variablen
Widerstand zeigt.
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6 ist
eine Tabelle zu dem Stromverbrauch einer Entladungslampe; zu dem
Entladungsstrom; zu dem Korrekturwiderstandswert (während des
Leuchtens: R01); zu dem Korrekturwiderstandswert (R02); zu dem Stromverbrauch,
wenn der Korrekturwiderstand (R02) verwendet wird; und zu dem Stromverbrauch,
wenn der Korrekturwiderstandswert (R01) verwendet wird.
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7 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Lichtquellenvorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform.
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Erläuterung der verwendeten
Symbole
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- AN:
- Anode
- CA:
- Kathode
- RC1,
RC2:
- Strombegrenzungswiderstand
(variabler Widerstand)
- AP:
- Öffnungsglied
- SH:
- Schirmelektrode
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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Im
Folgenden wird eine Steuervorrichtung für eine Entladungslampe
gemäß einer Ausführungsform erläutert.
Es werden durchgängig gleiche Bezugszeichen verwendet,
um identische Elemente anzugeben, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser
Elemente verzichtet wird. Es ist zu beachten, dass eine Lichtquellenvorrichtung
gebildet wird, indem eine Steuervorrichtung (Steuereinrichtung)
mit einer Entladungslampe 1 verbunden wird.
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine Lichtquellenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform zeigt.
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Die
Entladungslampe 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte
Entladungslampe und wird als eine kleine Entladungslampe zum Beispiel
in den oben genannten Patentdokumenten 5 bis 7 beschrieben. Bekannte
Formen einer Entladungslampe sind von dem Typ, der Licht von einer
Seitenfläche eines geschlossenen Gefäßes
eingibt, oder von dem Typ, der Licht von einer oberen Fläche
eines geschlossenen Gefäßes eingibt, wobei die
Entladungslampe jeweils allgemein aus Glas ausgebildet ist.
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Die
Entladungslampe 1 umfasst: ein geschlossenes Gefäß 10 mit
einem darin eingeschlossenen Entladungsgas; eine Kathode CA, die
durch einen in dem geschlossenen Gefäß 10 angeordneten Faden
gebildet wird; eine Anode AN, die in dem geschlossenen Gefäß 10 angeordnet
ist; und ein Öffnungsglied (Entladungssteuereinheit) AP,
das eine erste Öffnung AP1 aufweist, die an einem Entladungspfad
W zwischen der Kathode CA und der Anode AN angeordnet ist. In Nachbarschaft
zu dem Öffnungsglied AP1 wird ein eingeschlossenes Gas
erregt, um eine Emission zu verursachen. Das in dem geschlossenen
Gefäß 10 eingeschlossene Gas kann ein
Edelgas, ein Quecksilbergas oder ein Deuteriumgas sein. Ein Deuteriumgas
erzeugt ein kontinuierliches Spektrum im ultravioletten Bereich
durch eine Entladung des Deuteriumgases und wird für analytische
Instrumente oder ähnliches verwendet.
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In
dem geschlossenen Gefäß 10 ist eine Schirmelektrode
SH mit einer rechteckigen zweiten Öffnung AP2 um den Faden
herum vorgesehen. Das Öffnungsglied AP und die Schirmelektrode
SH sind aus einem Metall wie etwa Aluminium oder Edelstahl ausgebildet,
und das elektrische Potential der Schirmelektrode SH ist auf ein
Erdungspotential oder ein Schwebepotential gesetzt. An dem Faden
erzeugte thermische Elektronen gehen durch die zweite Öffnung
AP2 der Schirmelektrode SH und die erste Öffnung AP1 des Öffnungsglieds
AP in dieser Reihenfolge hindurch und werden an der Anode AN gesammelt.
Die zweite Öffnung AP2 einer tatsächlichen Schirmelektrode
SH ist derart positioniert, dass die Erstreckungsachse derselben
senkrecht zu der Erstreckungsachse der ersten Öffnung AP1
des Öffnungsglieds AP ist, sodass die an dem Faden erzeugten
thermischen Elektronen in die Öffnung AP1 des Öffnungsglieds
AP eintreten, während sie in einem Bogen wandern.
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In
einer Steuervorrichtung für eine Entladungslampe ist ein
Ende des Fadens der Kathode CA mit einem Erdungspotential GND verbunden
und ist das andere Ende über einen Wahlschalters SWF mit einer Heizerstromquelle Vf1 oder Vf2
verbunden. Der Wahlschalter SWF verbindet
die Stromquelle Vf1 mit der Kathode CA, wenn sie mit einem Anschluss Tf1
verbunden ist, und verbindet die Stromquelle Vf2 mit der Kathode
CA, wenn sie mit einem Anschluss Tf2 verbunden ist. Der aus der
Heizerstromquelle Vf1 fließende Strom wird zu der Kathode
CA zugeführt, wenn der Wahlschalter SWF durch
einen Befehl aus einer Steuerschaltung CONT mit der Heizerstromquelle
Vf1 verbunden ist; und der aus der Heizerstromquelle VF2 fließende
Strom wird zu der Kathode CA zugeführt, wenn der Wahlschalter
SWF mit der Heizerstromquelle Vf2 verbunden
ist. Die Spannung der Heizerstromquelle Vf1 ist höher gesetzt
als die Spannung der Heizerstromquelle Vf2.
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In
der Steuervorrichtung für eine Entladungslampe ist die
Anode AN über einen Strombegrenzungswiderstand (Korrekturwiderstand)
RCQ oder RC2 mit
einer Hauptstromquelle (Stromquelle Is) verbunden. Eine Diode D1,
an der eine Vorwärtsvorspannung anzulegen ist, ist zwischen
der Stromquelle Is und der Anode AN verbunden. Die Diode D1 kann
in einem vorgeordneten Bereich des Strombegrenzungswiderstands RC1 oder RC2 angeordnet
sein.
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Welcher
der Strombegrenzungswiderstände angewendet wird, wird durch
einen Hauptvorspannungs-Wahlschalter SWC bestimmt.
Die Stromquelle Is und die Anode AN sind miteinander über
den Widerstand RC1 verbunden, wenn der Wahlschalter
SWC mit einem Anschluss TRC1 verbunden
ist; und die Stromquelle Is und die Anode AN sind miteinander über
den Widerstand RC2 verbunden, wenn der Wahlschalter
SWC mit einem Anschluss TRC2 verbunden ist.
Der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstands RC1 ist
hoch gesetzt; und der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstands
RC2 ist niedrig gesetzt. Eine aus dem Strombegrenzungs-Widerstand
RC1 und dem Strombegrenzungs-Widerstand
RC2 zusammengesetzte Widerstandsgruppe bildet
einen variablen Widerstand. Ein Knoten auf der Seite mit hohem Potential
des variablen Widerstands wird durch A wiedergegeben, und ein Knoten
auf der Seite mit niedrigem Potential wird durch B wiedergegeben.
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Die
Steuervorrichtung für eine Entladungslampe ist mit einer
Auslösestromquelle P1 versehen. Ein Auslösewiderstand
RTRIG und ein Kondensator CTRIG sind
parallel mit der Auslösestromquelle P1 verbunden. Wenn
ein Wahlschalter für eine Auslösespannungsanwendung
SWTRIG mit einem Anschluss TP verbunden
ist, fließen elektrische Ladungen von der Auslösestromquelle
P1 zu dem Kondensator CTRIG, sodass der
Kondensator CTRIG aufgeladen wird. Wenn
dann der Wahlschalter SWTRIG mit einem Anschluss
TA verbunden ist, wird der aufgeladene Kondensator CTRIG mit
der Anode AN und mit dem Öffnungsglied AP verbunden und
wird die Auslösespannung an der Anode AN und dem Öffnungsglied
AP angelegt. Es ist zu beachten, dass bei Bedarf ein Kondensator
C1 zwischen dem Anschluss TA und dem Öffnungsglied AP angeordnet
ist, sodass eine in der Auslösespannung enthaltene Spitzenspannung als
Wechselstromkomponente in das Öffnungsglied fließt.
Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine ausreichende vorläufige
Entladung.
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Das
Schaltverhalten jedes Wahlschalters SWF,
SWC, SWTRIG wird
durch ein Steuersignal erzielt, das aus der Steuerschaltung CONT
zu dem Wahlschalter SWF, SWC,
SWTRIG ausgegeben wird. Jeder Wahlschalter
SWF, SWC, SWTRIG kann zum Beispiel durch ein Relais oder
ein Paar von Transistoren gebildet werden.
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Die
Widerstandswerte oben beschriebenen variablen Widerstands, der durch
den Strombegrenzungs-Widerstand RC1 und
den Strombegrenzungs-Widerstand RC2 gebildet
wird, können zwischen einem hohen Widerstandswert (R01)
und einem niedrigen Widerstandswert (R02) geschaltet werden. Der
Widerstandswert des variablen Widerstands wird während
einer stabilen Entladung auf den niedrigen Widerstandswert gesetzt.
Es ist weiterhin zu beachten, dass ein hoher Widerstandswert und
ein niedriger Widerstandswert jeweils relative Widerstandswerte
sind.
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Die
Steuerschaltung CONT steuert das Leuchten der Entladungslampe 1 wie
folgt.
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2 ist
ein Zeitdiagramm der Spannungen während des Leuchtens.
Ein erster Zeitpunkt t1, ein zweiter Zeitpunkt t2, ein dritter Zeitpunkt
t3, ein vierter Zeitpunkt t4 und ein fünfter Zeitpunkt
t5 sind in Übereinstimmung mit dem Zeitablauf nummeriert.
V0 gibt eine Spannung zwischen der Anode
AN und der Erde GND wieder, Vf gibt eine Spannung wieder, die an
den Enden eines Fadens der Kathode CA anzulegen ist, und R0 gibt
einen Widerstandswert des variablen Widerstands (RC1,
RC2) wieder.
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Indem
der Schalter SWF mit dem Anschluss Vf1 verbunden wird, wird der Faden mit der
Stromquelle Vf1 verbunden und wird die Stromversorgung zu dem Faden
zu dem ersten Zeitpunkt t1 gestartet, wobei dieser Zustand aufrechterhalten
wird. Indem der Schalter SWC mit dem Anschluss
TRC1 verbunden wird, wird eine Hauptspannung
(V0) von der Stromquelle (Is) zu der Anode
AN in einem Zustand angelegt, in dem der Widerstandswert des variablen
Widerstands (RC1, RC2)
zu dem zweiten Zeitpunkt t2 auf den hohen Widerstandswert (R0 = R01) gesetzt ist. Indem der geladene
Kondensator CTRIG in einem Zustand, in dem
der Widerstandswert des variablen Widerstands (RC1,
RC2) auf den hohen Widerstandswert (R0 = R01) gesetzt ist, zu dem dritten Zeitpunkt
t3 über den Schalter SWTRIG mit
dem Anschluss TA verbunden wird, wird das Anlegen der Auslösespannung für
eine vorläufige Entladung (V0)
an der Anode AN und dem Öffnungsglied AP gestartet.
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Indem
der Schalter SWF zu dem vierten Zeitpunkt
t4 mit dem Anschluss Tf2 verbunden wird, ohne den Widerstandswert
des variablen Widerstands (RC1, RC2) auf den niedrigen Widerstandswert (R0 = R02) zu setzen, wird der Faden mit der
Stromquelle Vf2 (Spannung niedriger als Vf1) verbunden und wird
die Stromversorgung (Spannung Vf) zu dem Faden vermindert. Indem
der Schalter SWC mit dem Anschluss TRC2 verbunden wird, wird der Widerstandswert
des variablen Widerstands (RC1, RC2) zu dem fünften Zeitpunkt t5
auf den niedrigen Widerstandswert (R0 =
R02) gesetzt. Es ist zu beachten, dass die Spannung V0 zu
dem dritten Zeitpunkt t3 vermindert wird.
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Bei
einer derartigen Steuervorrichtung werden thermische Elektronen
an dem Faden erzeugt, indem zu dem ersten Zeitpunkt t1 Strom zu
der Kathode CA (Faden) zugeführt wird. Eine vorläufige Entladung
tritt zwischen der Kathode CA und dem Öffnungsglied AP
und zwischen der Kathode CA und der Anode AN auf, indem eine Hauptspannung
und eine Auslösespannung jeweils zu dem zweiten Zeitpunkt
t2 und zu dem dritten Zeitpunkt t3 an der Anode An angelegt werden.
Weil dabei der Widerstandswert des variablen Widerstands (RC1, RC2) auf den
hohen Widerstandswert (R01) gesetzt ist, kann eine Änderung
in der Lampenimpedanz durch den variablen Widerstand (RC1,
RC2) absorbiert werden und kann die Entladung
auf geeignete Weise fortgesetzt werden.
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Wenn
die vorläufige Entladung endet, wechselt die Entladung
unmittelbar zu der Hauptentladung. Wenn die Hauptentladung auftritt,
fließt eine große Anzahl von thermischen Elektronen
stabil von der Kathode CA zu der Anode AN, sodass die an dem Faden
zu erzeugende Menge von thermischen Elektronen gegenüber
der Menge am Beginn der Entladung vermindert werden kann. Deshalb
wird die Stromversorgung zu dem Faden vermindert, um in der vorliegenden
Ausführungsform den Stromverbrauch zu reduzieren.
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Es
ist zu beachten, dass der Widerstandswert zwischen den Enden des
variablen Widerstands (RC1, RC2)
zu dem Zeitpunkt t5 zu dem niedrigen Widerstand (R02) geschaltet
werden kann oder aber ab dem Zeitpunkt t3 allmählich reduziert
werden kann, um dann zu dem Zeitpunkt t5 den niedrigen Widerstand
(R02) zu erreichen.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird der Widerstandswert
des variablen Widerstands (RC1, RC2) nicht zu dem vierten Zeitpunkt t4 zu
dem niedrigen Widerstand (R02) für eine stabile Entladung
geschaltet, sondern wird zu dem fünften Zeitpunkt t5 zu
dem niedrigen Widerstand (R02) geschaltet, nachdem die Stromversorgung
zu dem Faden vermindert wurde. Bei einer derartigen Steuerung wird
eine Änderung in der Lampenimpedanz ausreichend durch den
variablen Widerstand absorbiert, während die Stromversorgung
zu dem Faden vermindert wird, sodass die Destabilisierung der Entladung
reduziert wird und die Leuchtleistung verbessert wird.
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Und
weil der variable Widerstand während der stabilen Entladung
auf den niedrigen Widerstand (R02) gesetzt ist, um den Stromverbrauch
zu reduzieren, und auch die Stromversorgung (Spannung Vf) zu dem
Faden vermindert ist, kann der Stromverbrauch beträchtlich
reduziert werden, wobei gleichzeitig die Leuchtleistung verbessert
wird.
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Eine
Lichtquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die oben beschriebene Steuervorrichtung für eine
Entladungslampe und eine Entladungslampe und kann den Stromverbrauch
reduzieren und gleichzeitig die Leuchtleistung der Entladungslampe
verbessern.
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Steuervorrichtung für eine
Entladungslampe mit einem anderen Aufbau.
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In
dem vorliegenden Beispiel sind ein Widerstand RG und ein Verbindungsschalter
für eine Auslöseanwendung SWG in
Reihe zwischen der Anode AN und dem Öffnungsglied SH anstelle
der Auslösespannungserzeugerschaltung (P1, CTRIG,
RTRIG, SWTRIG) von 1 verbunden,
während der restliche Aufbau gleich demjenigen von 1 ist.
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4 ist
ein Zeitdiagramm zu den Spannungen während des Leuchtens
der Lichtquellenvorrichtung von 3. V0 gibt eine Spannung zwischen der Anode AN
und der Erde GND wieder; Vg gibt eine Spannung zwischen dem Öffnungsglied
AP und dem Erdpotential GND wieder; Vf gibt eine Spannung wieder,
die an den Enden des Fadens der Kathode CA anzulegen ist; und R0 gibt einen Widerstandswert des variablen
Widerstands (RC1, RC2)
wieder. Das Verhalten zu den Zeitpunkten t1, t2, t4 und t5 ist gleich
dem mit Bezug auf 2 erläuterten. In dem
vorliegenden Beispiel wird der Schalter SWG zu
dem dritten Zeitpunkt t3 verbunden, sodass die an dem Öffnungsglied
AP anzulegende Auslösespannung Vg steigt. Bei diesem Aufbau
wird eine Auslösespannung an dem Öffnungsglied
AP angelegt, wird eine vorläufige Entladung erzielt und
wird die Hauptentladung unmittelbar erzielt.
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Indem
also der Schalter SWF zu dem vierten Zeitpunkt
t4 mit dem Anschluss Tf2 verbunden wird, ohne den Widerstandswert
des variablen Widerstands (RC1, RC2) zu dem niedrigen Widerstandswert (R0 = R02) zu setzen, wird der Faden mit der Niederspannungs-Stromquelle
Vf2 verbunden und wird die Stromversorgung (Spannung Vf) zu dem
Faden vermindert. Indem der Schalter SWC mit
dem Anschluss TRC2 verbunden wird, wird
der Widerstandswert des variablen Widerstands (RC1,
RC2) zu dem fünften Zeitpunkt t5
zu dem niedrigen Widerstandswert (R0 = R02)
gesetzt.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird der Widerstandswert
des variablen Widerstands (RC1, RC2) nicht zu dem vierten Zeitpunkt t4 zu
dem niedrigen Widerstand (R02) geschaltet, sondern zu dem fünften
Zeitpunkt t5 zu dem niedrigen Widerstand (R02) geschaltet, nachdem
die Stromversorgung zu dem Faden vermindert wurde. Bei einer derartigen
Steuerung wird eine Änderung in der Lampenimpedanz ausreichend
durch den variablen Widerstand absorbiert, während die
Stromversorgung zu dem Faden vermindert wird, sodass eine Destabilisierung
der Entladung reduziert wird und die Leuchtleistung verbessert wird.
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Und
weil der variable Widerstand während der stabilen Entladung
auf den niedrigen Widerstand (R02) gesetzt ist, um den Stromverbrauch
zu vermindern, und auch die Stromversorgung (Spannung Vf) zu dem
Faden vermindert ist, kann der Stromverbrauch beträchtlich
reduziert werden, wobei gleichzeitig die Leuchtleistung verbessert
wird. Es ist zu beachten, dass die Auslösespannung nur
an der Anode AN, nur an dem Öffnungsglied AP oder an beiden
angelegt werden kann.
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5 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für den oben beschriebenen
variablen Widerstand zeigt.
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Der
oben beschriebene variable Widerstand umfasst: einen Hauptwiderstand
R2, der in Reihe zwischen dem ersten Anschluss A und dem zweiten Anschluss
B des variablen Widerstands verbunden ist; einen Feldeffekttransistor
Q1 und einen ersten Hilfswiderstand R3, die in Reihe zwischen dem
ersten Anschluss A und dem zweiten Anschluss B und parallel zu dem
Hauptwiderstand R2 verbunden sind; einen zweiten Hilfswiderstand
R1 und einen Kondensator C2, die in Reihe zwischen dem ersten Anschluss
A und dem zweiten Anschluss B und parallel zu dem Hauptwiderstand
R2 verbunden sind; und eine Zener-Diode ZD, die parallel zu dem
Kondensator C2 verbunden ist und eine Kathode, die mit einem Steueranschluss
(Gate) des Transistors Q1 verbunden ist, und eine Anode, die mit
dem zweiten Anschluss B verbunden ist, aufweist.
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Bei
einem variablen Widerstand mit einem derartigen Aufbau beginnt der
Widerstandswert zu dem dritten Zeitpunkt t3 allmählich
zu sinken und erreicht zu dem dritten Zeitpunkt einen niedrigen
Widerstandswert wie durch die gepunkteten Linien von 2 und 4 angegeben.
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Wenn
also die Hauptentladung zu dem Zeitpunkt t3 gestartet wird und der
an der Anode AN der Entladungslampe 1 anzulegende Strom
in den Hauptwiderstand R2 zu fließen beginnt, vermindert sich
der kombinierte Widerstandswert des variablen Widerstands zwischen
dem ersten Anschluss A und dem zweiten Anschluss B allmählich
in Übereinstimmung mit dem Zeitablauf und erreicht einen
für eine stabile Entladung erforderlichen niedrigen Widerstandswert.
Bei diesem variablen Widerstand ändert sich der Widerstandswert
glatt und kontinuierlich, sodass eine Änderung in der Anodenspannung
zum Zeitpunkt des Schaltens des Widerstands glatt wird und die Leuchtleistung
weiter verbessert wird.
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Wenn
der Fluss zu dem Hauptwiderstand R2 beginnt, tritt eine Potentialdifferenz
zwischen den Enden desselben auf, wird der Kondensator C2 über den
Hilfswiderstand R1 aufgeladen und wird das elektrische Potential
auf der vorgeordneten Seite des Kondensators C2 zu einem positiven
Potential. Wenn das positive Potential zu dem Gate des Feldeffekttransistors
Q1 eines N-Kanals gegeben wird, wird der Transistor Q1 leitend und
fließt auch Strom in den Widerstand R3. Dadurch wird der
kombinierte Widerstand des Widerstands R2 und des Widerstands R3 vermindert.
Wenn dann weiterhin Strom fließt und die Potentialdifferenz
zwischen dem Anschluss A und dem Anschluss B größer
wird, beginnt ein Strom in die Zener-Diode ZD zu fließen,
wobei der Wert des kombinierten Widerstands einschließlich
der Widerstände R2, R3 und R1 weiter vermindert wird und
zu einem konstanten Wert konvergiert. In einem stabilen Zustand
wird der Entladungsstrom zu einem konstanten Wert.
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Wie
oben beschrieben, ändert sich die Fadenspannung, nachdem
die Lampe leuchtet und bevor ein Korrekturwiderstandswert zu einem
Wert mit einem stabilen Zustand vermindert wird.
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6 ist
eine Tabelle zu dem Stromverbrauch einer Entladungslampe; zu dem
Entladungsstrom; zu einem Korrekturwiderstandswert (während des
Leuchtens: R01); zu einem Korrekturwiderstandswert (R02); zu dem
Stromverbrauch, wenn der Korrekturwiderstand (R02) verwendet wird;
und zu dem Stromverbrauch, wenn der Korrekturwiderstand (R01) verwendet
wird. Eine Lampe X ist eine große Entladungslampe, und
eine Lampe Y ist eine kleine Entladungslampe. Es hat sich herausgestellt,
dass der Stromverbrauch beträchtlich vermindert wird, wenn
ein Korrekturwiderstand (Strombegrenzungs-Widerstand) für
die Entladungslampe in Übereinstimmung mit dem Typ geschaltet
wird. Es kann auch ein IC oder ein Computer als Steuereinrichtung für
die vorliegende Erfindung verwendet werden.
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7 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Lichtquellenvorrichtung in einer Ausführungsform,
in der eine Auslösespannung nur an der Anode AN angelegt
wird.
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Die
Lichtquellenvorrichtung von 7 wird erhalten,
indem der Kondensator C1 aus der in 1 gezeigten
Lichtquellenvorrichtung entfernt wird, wobei diese Lichtquellenvorrichtung
nicht ausgebildet ist, um eine Auslösespannung an dem Öffnungsglied AP
anzulegen. Das Leuchtverhalten in diesem Fall wird im Folgenden
mit Bezug auf 2 erläutert.
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2 ist
ein Zeitdiagramm zu den Spannungen während des Leuchtens.
Ein erster Zeitpunkt t1, ein zweiter Zeitpunkt t2, ein dritter Zeitpunkt
t3, ein vierter Zeitpunkt t4 und ein fünfter Zeitpunkt
t5 sind in Übereinstimmung mit dem Zeitablauf nummeriert.
V0 gibt eine Spannung zwischen der Anode
AN und der Erde GND wieder, Vf gibt eine Spannung wieder, die an
den Enden des Fadens der Kathode CA anzulegen ist, und R0 gibt einen Widerstandswert des variablen
Widerstands (RC1, RC2)
wieder.
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Indem
der Schalter SWF mit dem Anschluss Vf1 verbunden
wird, wird der Faden mit der Stromquelle Vf1 verbunden und wird
die Stromversorgung zu dem Faden zu dem ersten Zeitpunkt t1 gestartet, wobei
dieser Zustand aufrechterhalten wird. Indem der Schalter SWC mit dem Anschluss TRC1 verbunden
wird, wird eine Hauptspannung (V0) von der Stromquelle
(Is) an der Anode An in einem Zustand angelegt, in dem der Widerstandswert
des variablen Widerstands (RC1, RC2) zu dem zweiten Zeitpunkt t2 angelegt
wird. Und in dem der aufgeladene Kondensator CTRIG in
einem Zustand, in dem der Widerstandswert des variablen Widerstands
(RC1, RC2) auf den
hohen Widerstandswert (R0 = R01) gesetzt
ist, zu dem dritten Zeitpunkt t3 über den Schalter SWTRIG mit dem Anschluss TA verbunden wird,
wird die Anlegung der Auslösespannung für eine
Entladung (V0) zu der Anode AN gestartet.
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Indem
der Schalter SWF zu dem vierten Zeitpunkt
t4 mit dem Anschluss Tf2 verbunden wird, ohne dass der Widerstandswert
des variablen Widerstands (RC1, RC2) zu dem niedrigen Widerstandswert gesetzt
wird (R0 = R02), wird der Faden mit der Stromquelle
Vf2 (Spannung niedriger als Vf1) verbunden und wird die Stromversorgung
(Spannung Vf) zu dem Faden vermindert. Indem der Schalter SWC mit dem Anschluss TRC2 verbunden
wird, wird der Widerstandswert des variablen Widerstands (RC1, RC2) zu dem fünften
Zeitpunkt t5 zu dem niedrigen Widerstandswert (R0 =
R02) gesetzt. Es ist zu beachten, dass die Spannung V0 zu
dem dritten Zeitpunkt t3 vermindert wird.
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Bei
einer derartigen Steuervorrichtung werden thermische Elektronen
an dem Faden erzeugt, indem zu dem ersten Zeitpunkt t1 Strom zu
der Kathode (CA) Faden zugeführt wird. Eine Entladung tritt zwischen
der Kathode CA und der Anode AN auf, indem eine Hauptspannung und
eine Auslösespannung an der Anode An zu dem zweiten Zeitpunkt
t2 und zu dem dritten Zeitpunkt t3 angelegt werden. Weil dabei der
Widerstandswert des variablen Widerstands (RC1,
RC2) zu dem hohen Widerstand (R01) gesetzt
wird, wird eine Ladung in dem Lampenimpedanz durch den variablen
Widerstand (RC1, RC2)
absorbiert und kann die Entladung stabil fortgesetzt werden.
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Weil
eine große Anzahl von thermischen Elektronen stabil von
der Kathode CA zu der Anode AN fließt, nachdem die Entladung
zu der Hauptentladung gewechselt hat, kann die Menge der an dem Faden
zu erzeugenden thermischen Elektronen gegenüber der Menge
am Beginn der Entladung vermindert werden. Dadurch wird die Stromversorgung zu
dem Faden vermindert, sodass der Stromverbrauch in der vorliegenden
Ausführungsform reduziert wird.
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Es
ist zu beachten, dass der Widerstandswert zwischen den Enden des
variablen Widerstands (RC1, RC2)
zu dem Zeitpunkt t5 zu dem niedrigen Widerstand (R02) geschaltet
werden kann oder aber ab dem Zeitpunkt t3 allmählich reduziert
werden kann, um dann zu dem Zeitpunkt t5 den niedrigen Widerstand
(R02) zu erreichen.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird der Widerstandswert
des variablen Widerstands (RC1, RC2) nicht zu dem vierten Zeitpunkt t4 zu
dem niedrigen Widerstand (R02) für die stabile Entladung geschaltet,
sondern zu dem fünften Zeitpunkt t5 zu dem niedrigen Widerstand
(R02) geschaltet, nachdem die Stromversorgung zu dem Faden vermindert wurde.
Bei einer derartigen Steuerung wird eine Änderung in der
Lampenimpedanz ausreichend durch den variablen Widerstand absorbiert,
während die Stromversorgung zu dem Faden vermindert ist,
sodass eine Destabilisierung der Entladung reduziert ist und die
Leuchtleistung verbessert ist.
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Weil
der variable Widerstand während der stabilen Entladung
auf den niedrigen Widerstand (R02) gesetzt ist, um den Stromverbrauch
zu vermindern, und auch die Stromversorgung (Spannung Vf) zu dem
Faden vermindert ist, kann der Stromverbrauch beträchtlich
reduziert werden, während gleichzeitig die Leuchtleistung
verbessert wird.
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Eine
Lichtquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die oben beschriebene Steuervorrichtung für
eine Entladungslampe sowie eine Entladungslampe und kann den Stromverbrauch
reduzieren und gleichzeitig die Leuchtleistung der Entladungslampe
verbessern.
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Zusammenfassung
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Es
werden eine Steuerschaltung für eine Entladungslampe, die
die Leuchtleistung der Entladungslampe verbessern kann und gleichzeitig
einen niedrigen Stromverbrauch realisiert, und eine Lichtquellenvorrichtung
angegeben. Der Widerstandswert eines variablen Widerstands (RC1, RC2) wird nicht
zu einem vierten Zeitpunkt t4 zu einem niedrigen Widerstand (R02)
für eine stabile Entladung geschaltet, sondern wird zu
einem Zeitpunkt t5 zu dem niedrigen Widerstand (R02) geschaltet,
nachdem die Stromversorgung zu einem Faden vermindert wurde. Bei einer
derartigen Steuerung wird eine Änderung in der Lampenimpedanz
durch den variablen Widerstand ausreichend absorbiert, während
die Stromversorgung zu dem Faden vermindert wird, sodass eine Destabilisierung
der Entladung reduziert wird und die Leuchtleistung verbessert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3064359 [0005]
- - JP 56-29359 [0005]
- - JP 4-303597 [0005]
- - US 5530319 [0005]
- - WO 2006/022144 [0005]
- - WO 2006/087975 [0005]
- - WO 2006/087976 [0005]