JP2000029550A - 冷陰極蛍光ランプ付勢回路 - Google Patents

冷陰極蛍光ランプ付勢回路

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JP2000029550A
JP2000029550A JP11168743A JP16874399A JP2000029550A JP 2000029550 A JP2000029550 A JP 2000029550A JP 11168743 A JP11168743 A JP 11168743A JP 16874399 A JP16874399 A JP 16874399A JP 2000029550 A JP2000029550 A JP 2000029550A
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ccfls
voltage
transformer
secondary winding
ccfl
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JP11168743A
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Yung Lin
ヤング・リン
Kwang H Liu
クワン・エイチ・リュー
John Chou
ジョン・チャウ
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O2Micro Inc
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/24Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency ac, or with separate oscillator frequency
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B41/14Circuit arrangements
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    • H05B41/23Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode
    • H05B41/232Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode for low-pressure lamps

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Abstract

(57)【要約】 【目的】少なくとも一対のCCFLsを一つの変圧器か
ら供給される電気エネルギーで同時に、且つ均一に付勢
する、改良された電気回路を提供する。 【構成】直列に接続され、各々が或放電破壊(放電開
始)電圧を有する第一と第二のCCFLと、交流電流
(AC)を受け取る一次巻線と、上記直列接続第一及び
第二CCFLsに連結され、該直列接続第一及び第二C
CFLsの両方の動作を付勢する電流を供給できる二次
巻線とを有する変圧器と、上記第一のCCFLに跨って
並列に接続される分路コンデンサであって、それにより
上記二次巻線により発生され、上記直列接続第一及び第
二CCLFsに印加される電圧が該第一及び第二CCF
Lsの放電開始電圧より有意に低くなる分路コンデンサ
と備えて成る電気回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、冷陰極蛍光ラン
プ(CCFLs)を付勢する電気エネルギー供給する電
気回路、特に少なくとも一対のCCFLsを一つの変圧
器から供給される電気エネルギーで同時に付勢する電気
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】CCFLは、パッシブ・ディスプレーの
背面照明、特にディジタルコンピュータに用いられる液
晶ディスプレー(LCDs)の背面照明を提供するのに
広範に用いられている。しかしながら、従来のかかる背
面照明用途では、図1に示されたような電気回路を用い
て一般に付勢される一個のCCFLを要して済んだ。図
1に示されているように、一般の背面照明用途に対し、
交流(AC)エネルギー源22が電気エネルギーを昇圧
変圧器26の一次巻線24に跨って約20〜100kH
zの周波数で、且つ例えば3.0〜25.0ボルトの比
較的低電圧で印加する。変圧器26にはまた、ターン数
が例えば100倍と一次巻線24よりずっと多い二次巻
線28が有る。こうして、変圧器26は一次巻線24に
印加された比較的低電圧のACを二次巻線28に跨って
約300から2500ボルトのAC電圧に増大する。
【0003】一個のCCFLの動作32を付勢するた
め、変圧器26の二次巻線28とアイソレーション・コ
ンデンサ34の両者に直列にCCFL32が接続され
る。アイソレーション・コンデンサ34は直流(DC)
をブロックすると共に、二次巻線28とCCFL32の
間を電気的に遮断(アイソレート)する。コンピュータ
のLCDsを背面照明するのに用いられる従来のCCF
Lsに対して、アイソレーション・コンデンサ34の電
気容量(キャパシタンス)は通常、約10〜68pFで
ある。
【0004】CCFL32がオフ、即ち何等発光しない
とき、始めCCFL32に印加されたAC電圧は約10
00〜1600ボルトの放電開始電圧まで上昇する。C
CFL32に跨る電圧が放電開始電圧に達する前、CC
FL32は非導通状態にあって、CCFL32には実質
的に電流は流れず、二次巻線28とアイソレーション・
コンデンサ34に遺漏電流が流れるに過ぎない。CCF
L32が放電開始し、導通状態になって感知できる電流
がCCFL32に流れ、CCFL32が発光し始める
と、CCFL32に跨る電圧は約350〜600ボルト
の持続電圧に低下する。CCFL32が電気的導通状態
になるとCCFL32の電圧が持続電圧に低下するこの
現象はしばしば、負性インピーダンスと呼ばれる。CC
FL32が導通し、発光を開始すると、アイソレーショ
ン・コンデンサ34に跨る電圧は、二次巻線28に跨る
AC電圧が低下して或時間、持続電圧より低くなるまで
継続する時間、実質的に一定である。周波数が比較的高
いACエネルギーが変圧器26の一次巻線24に供給さ
れるので、CCFL32を非導通状態に戻すには、ラン
プに跨る電圧をCCFL32に跨るAC電圧の1サイク
ルよりずっと長い時間、持続電圧以下に低下する必要が
ある。二次巻線28に跨るAC電圧が低下して充分長い
時間、持続電圧を下回ると、CCFL32は再び非導通
になり、発光を中止する。放電開始が先ず起こった後、
AC電圧の各サイクル中、CCFL32は二度電気的に
導通する。即ち、初め第一の持続電圧時間にはCCFL
を通って一方向に、次いで第二の持続電圧時間に反対方
向に電流が流れる。
【0005】コンピュータ・ディスプレーは近時、背面
照明を適切にするため少なくとも二つのCCFLs32
a及び32bを用いる必要がある大面積LCDsを用い
始めている。図2に、二つのCCFLs32a及び32
bの動作を付勢するのに用い得る一回路であって、これ
等二つのCCFLs32a及び32bを変圧器26の二
次巻線28に跨って並列に、それぞれ同一の個別アイソ
レーション・コンデンサ34により接続した回路を示
す。しかしながら、CCFLs32a及び32bの負性
インピーダンス特性により、有意の電流がCCFLs3
2a及び32bに流れる、各ACサイクル内の時間に、
CCFLs32a及び32bに跨る低い方の持続電圧が
生じることが示唆される。斯くして、図2に示された電
気回路でCCFLs31a及び32bを適切に動作させ
るのにアイソレーション・コンデンサ34a及び34b
の選択が極めて重要になる。
【0006】図2に示されたCCFLs32a及び32
bの各々により発生される光の量は、夫々のCCFLs
を流れる電流に強く依存する。CCFLs32a及び3
2bを流れる電流が多ければ多いほど、放出される光は
明るくなる。並列に接続されたアイソレーション・コン
デンサ34a及び34bとCCFLs32a及び32b
を電流は、以下のようにキルヒホッフの電圧則に従って
流れる。
【0007】
【数1】
【0008】図1に図示の回路と上記式から、変圧器2
6の二次巻線28が供給する全電流を実質的に二つのC
CFLs32a及び32bの何れかが「食う」ことが直
ちに分かる。二つのCCFLs32a及び32bの一方
が全電流を食うなら、その特定のCCFLの寿命は短く
なり、これは対としてのCCFLs32a及び32bの
寿命を短くする。また、変圧器26の二次巻線28が供
給する全電流を実質的に二つのCCFLs32a及び3
2bの一方が食うとき、その特定のCCFLは他のCC
FLより明るくなり、LCDの背面照明は均一で無くな
る。
【0009】上記回路の他の不都合は、図2に図示の変
圧器26の二次巻線28に用いられる電線が図1に図示
の二次巻線28に用いられる電線より有意の大きくなけ
ればならないことである。通常、CCFLs32a及び
32bの各々の全定格電流は約5mA二乗平均(rm
s)である。従って、図2に図示の変圧器26の二次巻
線28を流れる二乗平均電流(実効電流)は約10mA
・rmsである。変圧器26の電気効率を維持するた
め、二次巻線28を流れる電流を倍にするには二次巻線
28に用いられる電線の寸法を倍にする必要がある。二
次巻線28に用いられる電線の寸法を倍にすると、変圧
器26の寸法が倍になる。
【0010】そこで総括すれば、二つのCCFLs32
a及び32bの動作を付勢する図2に図示の回路は図1
に図示の回路の通常の外延であるが、次の不都合が有
る。 1.変圧器26の寸法が約1.8〜2倍に大きくなる。 2.全動作条件下でCCFLs32a及び32bとマッ
チするようにアイソレーション・コンデンサを設計する
のは難しい。 3.CCFLs32a及び32bは電流を食うことか
ら、輝度が不均一になり、CCFLs32a及び32b
の寿命が短くなると共に、CCFLs32a及び32b
が含まれる電子システムの信頼性と性能が低下する。
【0011】図3はCCFLs32a及び32bの動作
付勢に用い得る他の回路を示す。この回路では、二つの
CCFLs32a及び32bは変圧器26の二次巻線2
8に跨ってアイソレーション・コンデンサ34と直列に
接続されている。図2に図示の回路と比較すると、図3
に図示の回路はCCFLs32a及び32bの両者を実
質的に同一の電流が流れるのを確保する。従って、図3
に図示の回路ではCCFLs32a及び32bの何れも
略同一量の光を放射し、図3に図示の回路の動作はCC
FLs32a及び32bの何れの寿命をも有意に短縮し
ない。
【0012】しかしながら、直列に接続されたCCFL
s32a及び32bに印加される電圧が個々のCCFL
s32a及び32bの放電開始電圧の倍を上回るように
するため、二次巻線28が直列に接続されたアイソレー
ション・コンデンサ34とCCFLs32a及び32b
に跨って印加し得る出力電圧は図1又は図2に図示の変
圧器26の二次巻線28により印加される電圧の倍でな
ければならない。従って一般に、図3に図示の変圧器2
6の二次巻線28は図1又は図2に図示の変圧器26の
二次巻線28より、たとえ二次巻線28に用いられる電
線の寸法が同じでも、ターン数が倍でなければならな
い。しかしながら、変圧器26により発生される電圧を
倍にすると、二次巻線28に必要なターン数が増大する
だけでなく、その高いピーク電圧時に絶縁破壊やアーク
を阻止するために電気絶縁を増大しなければならない。
【0013】そこで総括すると、図1に図示の回路の通
常の外延でもある、二つのCCFLs32a及び32b
を動作を付勢する図3に図示の回路は次の不都合が有
る。 1.変圧器26が約1.8〜2倍大きくなる。 2.図3に図示のアイソレーション・コンデンサ34の
電圧定格は図1又は図2に図示のアイソレーション・コ
ンデンサ34のものより倍でなければならない。 3.CCFLs32aと32bの間の浮遊容量や電線イ
ンダクタンス等の寄生がCCFLs32a及び32bの
各々を流れる電流を等しくするのを難しくする。
【0014】
【発明により解決されるべき課題】本発明は、少なくと
も一対のCCFLsを一つの変圧器から供給される電気
エネルギーで同時に付勢する、改良された電気回路を提
供しようとするものである。本発明の一目的は、少なく
とも一対のCCFLsを一つの、より簡単な変圧器から
供給される電気エネルギーで同時に付勢する、改良され
た電気回路を提供することにある。
【0015】本発明の一目的は、少なくとも一対のCC
FLsを一つの変圧器から供給される電気エネルギーで
均一に付勢する、改良された電気回路を提供することに
ある。
【0016】本発明の一目的は、一つの変圧器から供給
される電気エネルギーで付勢される少なくとも一対のC
CFLsから均一に照明することにある。
【0017】本発明の一目的は、一つの変圧器から供給
される電気エネルギーで付勢される少なくとも一対のC
CFLsの信頼性を増大することにある。
【0018】本発明の他の目的は、少なくとも一対のC
CFLsの動作を付勢する高密度電源を提供することに
ある。
【0019】本発明の他の目的は、少なくとも一対のC
CFLsの動作を付勢する小型電源を提供することにあ
る。
【0020】本発明の他の目的は、少なくとも一対のC
CFLsの動作を付勢する低コスト電源を提供すること
にある。
【0021】本発明の他の目的は、複数のCCFLsを
用いる異なる製品の数を増大することにある。
【0022】
【課題を解決する手段、その作用・効果】手短に云え
ば、少なくとも一対のCCFLsを同時に付勢する本発
明による電気回路は、直列に接続された第一と第二のC
CFLを備える。前記のように、第一と第二のCCFL
sはそれぞれ一つの放電開始電圧を有する。本発明によ
る電気回路はまた、ACを受け取る一次巻線を有する変
圧器を備える。変圧器の二次巻線は、直列に接続された
第一及び第二のCCFLsと直列に連結され、直列接続
CCFLsの両方の付勢する電流を供給する。本発明に
よる電気回路はまた、第一のCCFLに跨って並列に接
続された分路コンデンサを備える。分路コンデンサを第
一のCCFLに跨って並列に接続することにより、直列
に接続された第一及び第二のCCFLsに跨って二次巻
線が印加する電圧が有意に低下する、即ちこの電圧は第
一と第二のCCFLsの放電開始電圧の和より有意に低
くなる。
【0023】本発明による電気回路の特に優先する実施
例はまた、直列に接続された第一及び第二のCCFLs
と変圧器の二次巻線との間に直列に接続するアイソレー
ション・コンデンサを備える。電気回路にアイソレーシ
ョン・コンデンサを具備せしめることにより、DCはブ
ロックされ、変圧器の二次巻線とCCFLsの間が電気
的に絶縁される。
【0024】これ等及び他の特徴、目的及び利点は添付
する種々の図面図に例示された優先実施例の以下の説明
から当業者に理解され、明らかになろう。
【0025】
【実施例】二つのCCFLs32a及び32bの動作を
付勢する本発明による回路を図4に示す。図3の回路構
成図と同様に、図4に図示の回路でも、二つのCCFL
s32a及び32bは変圧器26の二次巻線28に跨っ
て一つのアイソレーション・コンデンサ34に直列に接
続する。しかしながら、図3の回路構成図とは異なり、
図4に図示の回路はまた、CCFLs32a及び32b
の一方に跨って並列に接続する分路コンデンサ36を備
える。図4に図示の本発明の特定実施例では、分路コン
デンサ36はCCFL32aに跨って並列に接続する。
尚、分路コンデンサ36は原則としてCCFL32bに
跨って並列に接続しても良い。
【0026】図4に図示の回路位相は非導通の間のCC
FL32aのインピーダンスを有効に低下させる。従っ
て、CCFLs32a及び32bが両方が非導通の間、
二次巻線28に跨って現れる電圧の殆どはアイソレーシ
ョン・コンデンサ34と分路コンデンサ36を通して直
接CCFL32bに印加され、並列に接続されたCCF
L32aと分路コンデンサ36には電圧は殆どかからな
い。従って、図4に図示の回路では、CCFL32bは
CCFL32bに跨った電圧が持続電圧に殆ど瞬間的に
低下し、上記のようにその電圧に留まって始めてターン
オンして導通する。CCFL32bに跨る電圧が持続電
圧に低下するとき、並列に接続されたCCFL32aと
分路コンデンサ36に跨って印加された電圧は有意に増
大し、次いでCCFL32aがターンオンして導通す
る。
【0027】斯くして、図4に図示の回路位相は上記の
ようにCCFLs32a及び32bのターンオン順番付
けを提供し、CCFLs32a及び32bの両方の動作
に必要な二次巻線28に跨る最大電圧はCCFLs32
a及び32bの一方の放電開始電圧と他のCCFL32
a又は32bの持続電圧の和に等しければ良い。従っ
て、図4に図示の二次巻線28が発生する電圧はCCF
Ls32a及び32bの放電開始電圧の和より有意に低
い。図4に図示の回路位相は二次巻線28に跨る最大電
圧を低下するので、CCFLs32a及び32bを付勢
する電気エネルギーを供給するために図4に図示の回路
ないの変圧器26は図1に図示の回路用の変圧器26よ
り約33%大きければ足りる。
【0028】CCFLs32a及び32bに供給される
電力は高電圧で高周波であるので、CCFLs32a及
び32bとそれに隣接する電気伝導性LCDディスプレ
ー構造の間の寄生電気容量(キャパシタンス)が変圧器
26により供給される電力に有意の負荷を課す。図5
に、かかる隣接構造体42a及び42bとこれ等の結果
として生じる「集中」寄生キャパシタンス44a及び4
4bが模式的に示されている。二次巻線28により供給
される電圧の殆どをCCFL32bが非導通の間にCC
FL32bに印加することに加え、分路コンデンサ36
はCCFL32bにCCFL32aから寄生キャパシタ
ンス44aを流れる損失電流を補償する電流を供給す
る。分路コンデンサ36を通して補償電流を供給するこ
とにより、CCFL32bを流れる電流がCCFL32
aを流れる電流に等しくなり、従って二つのCCFLs
32a及び32bが等しい輝度になるのがより良好に確
保される。
【0029】分路コンデンサのキャパシタンスの値を変
えて、CCFL32bが導通状態になってからCCFL
32aが導通状態になるまでの時間間隔を変えることが
できる。日本国東京のスタンレー社により市販されてい
るモデルCBY3−250N0であるCCFLs32a
及び32bは、図4及び図5に図示の回路に組み込まれ
て次ぎのように動作する。エネルギー源22が電気エネ
ルギーを60kHzの周波数で且つ好ましくは6.0〜
25.0ボルトの電圧で一次巻線24に印加し、分路コ
ンデンサ36が5pFの値を有し、アイソレーション・
コンデンサ34が22pFの値を有するとき、CCFL
32aはCCFL32bが導通してから約55.2ミリ
秒(ms)後に導通状態になる。分路コンデンサ36が
15pFの値を有するとき、CCFL32aはCCFL
32bが導通してから約60.4ミリ秒後に導通する。
そして、分路コンデンサ36が33pFの値をもつと、
CCFL32aはCCFL32bに約66.8ミリ秒遅
れて導通する。一次巻線24に跨って印加される電圧の
下限、例えば6.0ボルトは、図1に図示の変圧器26
の一次巻線24に跨って印加される電圧より好ましくは
2倍である。図4及び図5に図示の二次巻線28によ
り、導通して発光する直列接続CCFLs32a及び3
2bに跨って印加される電圧は、図1に図示の変圧器2
6の二次巻線28が同図に図示のCCFL32に印加し
なければならない電圧の約2倍であるからである。
【0030】図4及び図5に示された本発明の回路位相
に加えて、本発明は二つのCCFLs32a及び32b
の端子と分路コンデンサ36の間の分岐48を回路グラ
ウンドに接続した(接地した)回路位相を用いても良
い。一般に、分岐48を接地すると、CCFL32a内
の同通のオンセットが更に遅れる。斯くして、図6に図
示の回路位相では、分路コンデンサ36が15pFの値
をもつと、CCFL32aはCCFL32bに約83.
4ミリ秒遅れて導通する。そして、分路コンデンサ36
が20pFの値をもつと、CCFL32aはCCFL3
2bに約93.0ミリ秒遅れて導通する。
【0031】以上、本発明を現在のところ優先する実施
例に付いて述べてきたが、かかる開示は純粋に例示的で
あり、限定的に解釈されるべきでないものと理解される
べきである。例えば、エネルギー源22として、電気エ
ネルギーを発振器に供給するもの、電気エネルギーを同
期又は非同期プッシュプル駆動インバータに供給するも
の、電気エネルギーをインバータ、電流同期零電圧スイ
ッチング・フロントエンド回路、共振又は誘導共振回路
に供給するもの等の種々の異なる型の電気回路の何れを
用いても良く、それにより交流電流を一次巻線24に供
給して良い。更に、エネルギー源22が純電流源であれ
ば、本発明による回路はアイソレーション・コンデンサ
34を省略しても良い。従って、本発明の精神と範囲を
逸脱することなく、種々の変更、修正及び/又は代替
が、以上の開示を読了した当業者に疑いもなく示唆され
るものである。よって、本明細書の特許請求の範囲に記
述する請求項は、本発明の真の精神及び範囲に入る全て
の変更、修正又は代替を包括するものと解釈されるべき
と意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】一つのCCFLの動作を付勢するのに用いら
れ、変圧器の二次巻線に跨ってCCFLがこの一つのコ
ンデンサと直列に接続する従来技術の回路を示す回路構
成図である。
【図2】二つのCCFLsの動作を付勢するに用いら
れ、これ等のCCFLsがそれぞれ個別のコンデンサを
介して変圧器の二次巻線に跨って並列に接続する従来技
術の回路を示す回路構成図である。
【図3】二つのCCFLsの動作を付勢するのに用いら
れ、これ等のCCFLsが変圧器の二次巻線に跨って一
つのコンデンサに直列に接続する従来技術の回路を示す
回路構成図である。
【図4】二つのCCFLsの動作を付勢するのに用いら
れ、CCFLsが変圧器の二次巻線に跨ってコンデンサ
と直列に接続し、CCFLsの一方に跨って分路コンデ
ンサが並列に接続する本発明による回路を示す回路構成
図である。
【図5】CCFLs付近の構造体に付随する寄生電気容
量を示した図4の回路の回路構成図である。
【図6】二つのCCFLsと分路コンデンサの間の分岐
が回路グラウンドに接続する図4の回路を示す回路構成
図である。
【符号の説明】
22...AC電源、24...一次巻線、26...
変圧器、28...二次巻線、32a、32b...C
CFLs、34...アイソレーション・コンデンサ、
36...分路コンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クワン・エイチ・リュー アメリカ合衆国カリフォルニア州94087サ ニーベル、 ジュラ・ウェイ714 (72)発明者 ジョン・チャウ アメリカ合衆国カリフォルニア州91754モ ンテリー ・パーク、ユニット・シー、エ ス・アトランティック・ ブールバード 297

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一対の冷陰極蛍光ランプ(CC
    FLs)を同時に付勢する電気回路であって、 直列に接続され、各々が或放電破壊(放電開始)電圧を
    有する第一と第二のCCFLと、 交流電流(AC)を受け取る一次巻線と、上記直列接続
    第一及び第二CCFLに連結され、該直列接続第一及
    び第二CCFLsの両方の動作を付勢する電流を供給で
    きる二次巻線とを有する変圧器と、 上記第一のCCFLに跨って並列に接続される分路コン
    デンサであって、それにより上記二次巻線により発生さ
    れ、上記直列接続第一及び第二CCLFsに印加される
    電圧が該第一及び第二CCFLsの放電開始電圧より有
    意に低くなる分路コンデンサと備えて成る電気回路。
  2. 【請求項2】前記直列接続第一及び第二CCFLsと前
    記変圧器の二次巻線との間に直列に接続されるアイソレ
    ーション・コンデンサを更に備えて成る請求項1に記載
    の電気回路。
  3. 【請求項3】前記直列接続第一及び第二CCFLsと分
    路コンデンサの端子の分岐が回路グラウンドに接続され
    る請求項1に記載の電気回路。
  4. 【請求項4】前記変圧器の一次巻線に電気エネルギーを
    印加するエネルギー供給手段を更に備えて成る請求項1
    に記載の電気回路。
  5. 【請求項5】前記エネルギー供給手段は電気エネルギー
    を20から150kHzの周波数で印加する請求項4に
    記載の電気回路。
  6. 【請求項6】前記エネルギー供給手段は電気エネルギー
    を6から25ボルトの電圧で印加する請求項4に記載の
    電気回路。
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