JP4683306B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

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Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置の照明用放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に係り、特に、放電灯点灯装置の高圧回路配線に発生するコロナ放電あるいはアーク放電等の放電を検知する機能を備えた放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、液晶表示装置の照明装置としてバックライトが用いられており、このバックライトには、冷陰極ランプ、メタルハライドランプなどの放電灯と、この放電灯を点灯させるためのインバータ回路などを備えた放電灯点灯装置が多用されている。放電灯は高電圧にて点灯させる必要があるため、放電灯点灯装置は、典型的には、インバータ回路で発振させた交流電圧を高電圧に昇圧するための高圧トランスを備えており、この高圧トランスの二次側に放電灯が接続されている。このような放電灯点灯装置には、放電灯に流れるランプ電流が異常に高くなった場合等に放電灯点灯装置の動作を停止させる保護回路を設け、放電灯の過電流を検知して保護回路を作動させることによって、放電灯への過電流を防止するものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載された放電灯点灯装置のブロック図を図7に示す。図7に示す放電灯点灯装置50では、トランス51の一次側にトランス51の一次側を駆動するHブリッジ回路52を接続し、トランス51の二次側に放電灯54を接続しており、Hブリッジ回路52には、その動作を制御するための信号を生成するロジック回路53が接続されている。プロテクト回路55には、トランス51の二次側の出力電圧を分圧した信号56が入力され、プロテクト回路55は、信号56の電圧が予め設定した閾値を超えた場合、ロジック回路53の動作を停止して放電灯54への過電流を防止するものである。
【0004】
一方、高圧トランスを備えた放電灯点灯装置において、高圧トランスの二次側端子と配線間の接続不良、高圧トランスの二次側の配線の切断、放電灯を接続する高圧コネクタ端子間の接続不良、放電灯のワイヤー不良、あるいは高圧トランスのコイルの被覆不良による耐圧低下が生じた場合、これらの高電圧配線回路中で生じた切断箇所の間隔(距離)が狭い場合には、これらのいずれかの箇所でコロナ放電やアーク放電などの放電が生じることがある。このような放電が発生した場合、例えばアーク放電は火花を伴うため、端子や部品が損傷し、場合によっては発煙発火して放電灯点灯装置および液晶表示装置が損傷してしまうという問題がある。したがって、高圧トランスを備えた放電灯点灯装置では、コロナ放電やアーク放電などの放電を検知し、これらの放電が生じた場合には放電灯への給電を停止して放電灯点灯装置および液晶表示装置の損傷を防止する必要がある。
【0005】
しかしながら、図7に示す放電灯点灯装置50では、トランス51の二次側配線の部分断線した箇所でコロナ放電やアーク放電などの放電が発生しても、放電灯54は点灯状態であり、ランプ電流が一定であるため、信号56の電圧が予め設定した閾値を超えることはなく、プロテクト回路55は動作しない。このため、コロナ放電やアーク放電などの放電の発生を検知できないという問題がある。
【0006】
そこで、従来、高圧トランスや放電灯の近傍で発生したコロナ放電の初期状態を検知して、回路を保護する放電灯点灯装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2には、高圧トランスやランプ(放電灯)の近傍でコロナ放電が発生した場合、コロナ放電の初期状態を検知して回路を保護するために、プリント基板にトランス用誘起パターンとランプ用誘起パターンを設け、これらの誘起パターンに誘起される電圧を検知してインバータ回路を保護することが開示されている。
【0007】
特許文献2に記載された放電灯点灯装置のブロック図を図8に示す。図8に示す放電灯点灯装置60では、高圧トランス61に対応するプリント基板の下面に矩形状のトランス用誘起パターン部62を設け、ランプ63に対応するプリント基板の下面に長方形状のランプ用誘起パターン部64を設けており、高圧トランス61やランプ63にコロナ放電が発生した場合には、誘起パターン部62、64に誘起される高周波電圧をコロナ放電検知回路65、66で検知してスイッチングトランジスタ67、68を停止させ、それによって放電灯点灯装置60を保護するものである。
【0008】
また、放電灯点灯装置の高圧トランスの二次側配線中で放電が発生した場合、その放電を検知して放電灯点灯装置の動作を停止すると共に、大型の液晶表示装置に対しても安価に適用可能な放電灯点灯装置も提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0009】
特許文献3に記載された放電灯点灯装置のブロック図を図9に示す。図9に示す放電灯点灯装置70では、高圧トランス75の二次側の一端に放電灯76を接続し、放電灯76の他方端にランプ電流を電圧に変換するための電流電圧変換回路77とランプ電流制御用パターン78を設け、高圧トランス75の二次側のGND側にランプ電流制御用パターン78と近接並行した放電検出用パターン79を設けており、この放電検出用パターン79に誘起される電圧を検知して高圧トランス75の二次側への給電を停止し、それによって放電灯点灯装置70を保護するものである。
【0010】
【特許文献1】
特開2003−168585号公報
【特許文献2】
特開2002−341775号公報
【特許文献3】
特開2005−183099号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、特許文献2に記載の放電灯点灯装置は、液晶セルの下面に配設される導光板と略同じ大きさのプリント基板に形成されているため、液晶テレビに代表される大型の液晶表示装置では、大型の液晶セルに合わせて大型のプリント基板を必要とし、その結果、放電灯点灯装置の価格が高価になってしまうという問題がある。
【0012】
また、トランス用とランプ用にそれぞれ誘起パターン部を必要とするため、放電灯点灯装置の価格が高価になってしまうという問題がある。特に、大型の液晶表示装置用の放電灯点灯装置では、ランプおよびトランスもそれぞれ複数個使用されているため、トランス用誘起パターン部62とランプ用誘起パターン部64もそれぞれ複数個形成する必要があり、放電灯点灯装置の価格が高価になると共に誘起パターン部の配置が難しくなるという問題がある。
【0013】
また、特許文献3に記載の放電灯点灯装置は、高電圧配線回路中に生じた放電によってランプ電流に重畳される高周波ノイズを検知するものであるが、放電灯76の低圧(他方端)側に接続されたランプ電流制御用パターン78に近接並行して放電検出用パターン79を設けているため、高周波ノイズが減衰し易く、その結果、コロナ放電やアーク放電などの放電を検知する感度が低下してしまい、そのような放電が生じても放電の発生条件によっては検知できないという問題がある。
[0014]
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、放電灯点灯装置のトランスの二次側回路配線中でコロナ放電やアーク放電などの放電が生じた場合、その放電の初期状態を精度良く検知して放電灯点灯装置の動作を停止すると共に、大型の液晶表示装置に対しても安価に適用可能な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0015]
上記目的を達成するため、本発明に係る放電灯点灯装置は、トランスと、トランス駆動回路と、該トランス駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記トランス駆動回路にて前記トランスの一次側を駆動し、前記トランスの二次側に放電灯を接続して点灯させる放電灯点灯装置において、前記トランスの二次側の一端はコネクタを介して前記放電灯の一端に接続し、前記トランスの二次側の他方端はグランドに接地されており、一端がグランドに接地され他方端が前記制御回路に接続された放電検出用パターンと、該放電検出用パターンが受信した電磁波により誘起される電圧を検知して前記トランスの二次側への給電を停止する手段とを備え、前記放電検出用パターンは、波形状に形成された部分を含み、前記放電検出用パターンの少なくとも一部は、前記トランスの二次側の端子から前記コネクタにかけた部分に近接配置されることを特徴とする。
[0016]
本発明によれば、一端がグランドに接地され他方端が制御回路に接続された放電検出用パターンの少なくとも一部を、トランスの二次側回路の高圧配線箇所に近接配置する構成としたため、この放電検出用パターンをアンテナとして、コロナ放電あるいはアーク放電などの放電により生じる電磁波を的確に直接受信することにより、放電の初期状態を精度よく検知することが可能となる。したがって、コロナ放電あるいはアーク放電などの放電の発生時に、放電検出用パターンに誘起される電圧を検知して前記トランスの二次側への給電を停止する手段により放電灯点灯装置の動作を停止することによって、放電灯点灯装置を保護することができる。この際、放電検出用パターンの一端をグランドに接地した構成は、放電検出用パターンの設計において配線の自由度が高い点で有利なものである。
[0017]
[0018]
また、一般に、トランスの二次側の端子からコネクタにかけた部分は、トランスの二次側回路の高圧配線箇所のうち、特にコロナ放電あるいはアーク放電が発生し易い箇所であるため、放電検出用パターンの少なくとも一部を、トランスの二次側の端子からコネクタにかけた部分に近接配置した構成とすることによって、放電の初期状態を一層精度良く検知することが可能となる。
[0019]
また、前記放電検出用パターンは、波形状に形成された部分を含んでいることによって、放電検出用パターンのインダクタンスを任意の適切な値に設定し、コロナ放電あるいはアーク放電によって発生する電磁波を感度良く検知するものである。
[0020]
さらに、前記放電検出用パターンは、プリント基板の前記トランスが実装された面とは反対側の面に形成されていてもよく、これによって、トランスの二次側回路の高圧配線箇所、好ましくは、トランスの二次側の端子から前記コネクタにかけた部分に、放電検出用パターンを容易に近接配置することができる。この構成は、特に、複数の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、その放電灯点灯装置が備える複数のトランスおよび複数のコネクタの近傍に放電検出用パターンを配置する上で有利なものであり、これによって、本発明に係る放電灯点灯装置を、大型の液晶表示装置に安価に適用できる。
発明の効果
[0021]
本発明は、以上のように構成したため、放電灯点灯装置のトランスの二次側回路配線中でコロナ放電やアーク放電などの放電が生じた場合、その放電の初期状態を精度良く検知して放電灯点灯装置の動作を停止すると共に、大型の液晶表示装置に対しても安価に適用可能な放電灯点灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
[0022]
[図1]本発明の第1の実施形態における放電灯点灯装置を示す回路構成図である。
[図2]本発明の第2の実施形態における放電灯点灯装置において、その放電検出用パターンの構成例を示す平面図である。
[図3]本発明の第2の実施形態における放電灯点灯装置において、その放電検出用パターンの別の構成例を示す平面図である。
[図4]本発明の第3の実施形態における放電灯点灯装置を示す回路構成図である。
【図5】本発明の第4の実施形態における放電灯点灯装置を示す回路構成図である。
【図6】本発明における放電検出用パターンの形状を示す図であり、(a)は正弦波、(b)は三角波、(c)は鋸波、(d)は方形波の場合をそれぞれ示す図である。
【図7】従来の放電灯点灯装置の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図8】従来の放電灯点灯装置の回路構成の別の例を示すブロック図である。
【図9】従来の放電灯点灯装置の回路構成のさらに別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0023】
1,30,40:放電灯点灯装置
3:制御回路
4:トランス駆動回路
5:高圧トランス
6:放電灯
7:高圧出力コネクタ
13,13’,13’’:放電検出用パターン
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態における放電灯点灯装置1を示す回路構成図である。
【0025】
図1に示す放電灯点灯装置1は、高圧トランス5と、高圧トランス5の一次側Npに接続されたトランス駆動回路4と、トランス駆動回路4に接続された制御回路3を備え、高圧トランス5の二次側Nsには、例えば冷陰極ランプからなる放電灯6が接続されている。放電灯点灯装置1において、高圧トランス5の二次側Nsの一端は、高圧出力コネクタ7を介して放電灯6の一端に接続し、高圧トランス5の二次側Nsの他方端は、過電流検出用の抵抗11を介してグランド(GND)に接地されている。また、放電灯6の他方端には、電流電圧変換回路8が設けられている。
【0026】
ここで、制御回路3は、トランス駆動回路4の駆動周波数を設定する図示しない発振回路などを備えており、放電灯点灯装置1は、制御回路3から出力される制御信号に基づいてトランス駆動回路4が高圧トランス5の一次側Npを駆動することにより、高圧トランス5の二次側Nsに接続された放電灯6を点灯するものである。
【0027】
トランス駆動回路4は、好ましくは、図7に示すHブリッジ回路52と同様の4つのスイッチング素子を備えたHブリッジ回路であり、この場合、制御回路3からの出力信号は、各スイッチング素子のオン/オフ動作を制御するゲート信号である。トランス駆動回路4は、入力電圧ライン2から供給される直流電圧を4つのスイッチング素子を所定のタイミングでスイッチングすることにより交流電圧に変換し、高圧トランス5の一次側Npを駆動する。高圧トランス5は、一次側Npに印加される交流電圧を昇圧して二次側Nsに出力し、昇圧された出力電圧により放電灯6が点灯する。
【0028】
ただし、本実施形態におけるトランス駆動回路4は、Hブリッジ回路に限定されるものではなく、例えば2つのスイッチング素子を備えたハーフブリッジ回路等の、高圧トランス5の一次側Npを駆動するスイッチング素子を備えた任意の適切な回路を使用することができる。
【0029】
電流電圧変換回路8は、ランプ電流検出抵抗9によってランプ電流を電圧に変換し、その出力信号は、ダイオード10を介して制御回路3に入力する。制御回路3は、電流電圧変換回路8からの出力信号に応じて、放電灯6を流れるランプ電流が一定になるようにトランス駆動回路4を制御する。
【0030】
また、高圧トランス5の二次側Nsを流れる電流は、抵抗11によって電圧に変換され、その出力信号は、ダイオード12を介して制御回路3に入力する。制御回路3は、ダイオード12からの出力信号が予め設定した基準電圧を超えた場合には、トランス駆動回路4の動作を停止して放電灯6の過電流を防止する。
【0031】
本実施形態における放電灯点灯装置1は、放電検出用パターン13を備えており、その一端はグランドに接地され、他方端は放電検出ダイオード14を介して制御回路3に接続されている。本実施形態において、放電検出用パターン13は、正弦波状の波形に形成された部分を含んでおり、その部分が、高圧トランス5の二次側回路の高圧配線箇所のうち、高圧トランス5の二次側Nsの端子から高圧出力コネクタ7にかけた部分に近接配置されている。
【0032】
以上のように構成された放電灯点灯装置1において、放電検出用パターン13に誘起される電圧を検知して高圧トランス5の二次側への給電を停止する手段と、その放電検知動作について説明する。
【0033】
一般に、コロナ放電あるいはアーク放電には高周波成分を含んだ電磁波の放射が伴う。放電検出用パターン13は、高圧トランス5の二次側回路の部分断線箇所でコロナ放電あるいはアーク放電が生じた場合、それらの放電に伴って放射される電磁波の受信アンテナとして機能するものであり、それによって放電検出用パターン13に誘起電圧が生じる。この誘起電圧は、放電検出ダイオード12を通じて抵抗15とコンデンサ16からなる積分回路17を経て制御回路3が備える比較回路(図示省略)に入力し、この比較回路であらかじめ設定した基準電圧と比較される。
【0034】
制御回路3は、積分回路17から入力される電圧信号が基準電圧を超えた場合には、例えば、比較回路から停止信号を出力して制御回路3が備える発振回路(図示省略)の動作を停止させ、それによってトランス駆動回路4の動作を停止して高圧トランス5の二次側への給電を停止する。この結果、高圧トランス5の二次側回路中に生じたコロナ放電あるいはアーク放電の持続を遮断し、放電灯点灯装置1を保護することができる。
【0035】
このような放電検知動作において、本実施形態における放電灯点灯装置1は、その放電検出用パターン13の少なくとも波形に形成された部分を、高圧トランス5の二次側回路の高圧配線箇所に近接配置することによって、放電に伴って放射される電磁波を的確かつ直接に受信するものである。また、高圧トランス5の二次側Nsの端子から高圧出力コネクタ7にかけた部分は、コロナ放電あるいはアーク放電が特に生じ易い箇所であるため、高圧トランス5の二次側回路の高圧配線箇所で生じる放電の初期状態を、精度良く検知することができる。
【0036】
その際、放電検出用パターン13は、高圧トランス5や高圧出力コネクタ7、あるいはそれらを接続する配線パターン等にできる限り近接させて配置することが好ましく、それによって、放電により放射された電磁波の電界強度の低下の影響を小さくできるため、放電の検知感度が向上する。
【0037】
次に、本発明の第2の実施形態における放電灯点灯装置について説明する。本実施形態における放電灯点灯装置は、複数の高圧トランスと複数の高圧出力コネクタとを備え、それぞれの高圧出力コネクタに接続される複数の放電灯を点灯させるものである。なお、本実施形態における放電灯点灯装置は、例えば、図1に示す放電灯点灯装置1において、直列に接続された複数の高圧トランスをトランス駆動回路4に接続する、あるいは、トランス駆動回路4に対して並列に複数の高圧トランスを接続する等の任意の適切な構成により実現することができ、本発明の特徴はその具体的な実現手段によるものではないため、以下の説明では、本発明の特徴部分である放電検出用パターンの構成とその関連部分のみを詳述する。
【0038】
図2は、複数(図示の例では3個)の高圧トランス5a、5b、5cと、複数(図示の例では3個)の高圧出力コネクタ7a、7b、7cとが実装されたプリント基板18を、高圧トランス5a〜5cおよび高圧出力コネクタ7a〜7cが実装された面とは反対側の面(以下、裏面ともいう)から見た平面図である。図2において、各高圧トランス5a〜5cの実装箇所に対応する部分および各高圧出力コネクタ7a〜7cの実装箇所に対応する部分は、二点鎖線で示す矩形領域としてそれぞれ対応する符号を付して示されている。プリント基板18において、各高圧トランス5a〜5cの二次側の端子は、それぞれ対応する高圧出力コネクタ7a〜7cに対向する側(図2の上方側)に配置されており、また、プリント基板18には、各高圧トランス5a〜5cの二次側回路における部品間の沿面距離を確保して絶縁耐圧を向上させるために、スリット19が設けられている。
【0039】
本実施形態において、放電検出用パターン13は、プリント基板18の裏面に形成され、その正弦波状の波形に形成された部分が、各高圧出力コネクタ7a〜7cの実装箇所に対応する部分(図2に二点鎖線で示す矩形領域7a〜7c)の近傍またはその部分内を通過するように配置されている。これによって、放電検出用パターン13を、高圧トランス5a〜5cの二次側の端子から高圧出力コネクタ7a〜7cにかけた部分のうち、特に高圧出力コネクタ7a〜7cに近接させて配置する構成が実現されている。
【0040】
以上のような構成により、図2に示す放電検出用パターン13は、高圧トランス5a〜5cの二次側回路の部分断線箇所でコロナ放電あるいはアーク放電が生じた場合、それに伴う電磁波の放射を感度良く検知し、放電の初期状態を高精度に検知するものである。
【0041】
次に、本実施形態における放電検出用パターンの別の構成例を図3示す。図3に示すプリント基板18は、図2に示すプリント基板18と同様のものであるが、沿面距離確保用のスリット19が設けられていない点で、図2に示すプリント基板18と異なるものである。
【0042】
この場合、プリント基板18の裏面に形成された放電検出用パターン13は、その正弦波状の波形に形成された部分が、各高圧トランス5a〜5cの実装箇所に対応する部分(図3に二点鎖線で示す矩形領域5a〜5c)と各高圧出力コネクタ7a〜7cの実装箇所に対応する部分(図3に二点鎖線で示す矩形領域7a〜7c)の中間に配置されており、両方の部分5a〜5c、7a〜7cの近傍または部分内を通過するように配置されている。
【0043】
図3に示す放電検出用パターンでは、高圧トランス5a〜5cの二次側の端子から高圧出力コネクタ7a〜7cにかけた部分のうち、高圧トランス5a〜5cの二次側の端子と高圧出力コネクタ7a〜7cとの両方に近接配置する構成が実現されているため、例えば図2に示す構成と比較して、より高精度に放電の初期状態を検知することができる。
【0044】
ここで、本発明に係る放電検出用パターンの接続態様は、図1に示した接続態様に限定されるものではない。例えば、図4に示す本発明の第3の実施形態における放電灯点灯装置30のように、放電検出用パターン13’の接地側の一端を、高圧トランス5の二次側Nsの接地側に設けた抵抗11の低圧側に接続し、他方端を、図1に示す放電検出用パターン13と同様に、放電検出用ダイオード14を介して制御回路3に接続するものであってもよい。
【0045】
あるいは、図5に示す本発明の第4の実施形態における放電灯点灯装置40のように、放電検出用パターン13’’を、図1に示す放電検出用パターン13と同様に、一端を接地すると共に他方端を放電検出ダイオード14を介して制御回路3に接続しつつ、放電検出用パターン13’’と放電検出ダイオード14との接続点に、高圧トランス5の二次側Nsの接地側に設けた抵抗11の低圧側を接続し、抵抗11の低圧側を放電検出用パターン13’’を介して接地するものであってもよい。
【0046】
図4および図5に示す放電灯点灯装置30、40では、放電検出用パターン13’、13’’を、高圧トランス5の二次側Nsの配線パターンと一体に形成できるため、パターン作成の作業が容易になる。
【0047】
以上の説明を通じて、放電検出用パターン13、13’、13’’は、正弦波状の波形に形成される部分(図6(a)参照)を含むものとしたが、本発明に係る放電検出用パターンは、特に波形に形成された部分を含まない直線状のパターンであってもよく、あるいは、波形に形成される部分を、図6(b)に示すような三角波状、図6(c)に示すような鋸波状、図6(d)に示すような方形波状等に形成するものであってもよい。あるいは、プリント基板に設けられたスルーホールを利用して、プリント基板の両面に跨ってツイスト状に形成するものであってもよい。
【0048】
このように、放電検出用パターン13、13’、13’’の形状を適切に設計することにより、放電に伴って放射される電磁波の特性等に応じて、放電検出用パターン13、13’、13’’のインダクタンスを最適化することができるため、放電の検知精度を向上させることができる。
【0049】
また、放電検出用パターン13、13’、13’’の配設位置は、高圧トランス5の二次側回路の高圧配線箇所に近接している限り、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、高圧トランス5等の回路部品の実装用に多層プリント基板を用いる場合には、放電検出用パターン13、13’、13’’を多層プリント基板の内層に埋め込む構成とすることにより、放電検出用パターンを高圧配線箇所により近接させて配置することができる。
【0050】
さらに、図2および図3では、高圧トランスを3個用いた構成を示したが、本発明は、1本の放電検出用パターン13、13’、13’’を用いた構成を保持したまま、任意の個数の高圧トランスおよび高圧出力コネクタを有する放電灯点灯装置に適用できるものである。

Claims (4)

  1. トランスと、トランス駆動回路と、該トランス駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記トランス駆動回路にて前記トランスの一次側を駆動し、前記トランスの二次側に放電灯を接続して点灯させる放電灯点灯装置において、
    前記トランスの二次側の一端はコネクタを介して前記放電灯の一端に接続し、前記トランスの二次側の他方端はグランドに接地されており、
    一端がグランドに接地され他方端が前記制御回路に接続された放電検出用パターンと、該放電検出用パターンが受信した電磁波により誘起される電圧を検知して前記トランスの二次側への給電を停止する手段とを備え、前記放電検出用パターンは、波形状に形成された部分を含み、前記放電検出用パターンの少なくとも一部は、前記トランスの二次側の端子から前記コネクタにかけた部分に近接配置されることを特徴とする放電灯点灯装置。
  2. 前記放電検出用パターンの一端が、前記高圧トランスの二次側の他方端に接続された抵抗とグランドとの間に接続され、前記放電検出用パターンの他方端が前記制御回路に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の放電灯点灯装置。
  3. 前記放電検出用パターンの一端がグランドに接地され、前記放電検出用パターンの他方端が、前記高圧トランスの二次側の他方端に接続された抵抗に接続されるとともに、前記制御回路に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の放電灯点灯装置。
  4. 前記放電検出用パターンは、プリント基板の前記トランスが実装された面とは反対側の面に形成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の放電灯点灯装置。
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