KR100739859B1 - Lighting system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직류 에너지원으로부터 공급되는 전력 변환 단계를 간소화하여 효율성을 향상시킬 수 있는 조명 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a lighting system that can improve efficiency by simplifying the power conversion step supplied from a direct current energy source.
이를 위하여 본 발명의 조명 시스템은, 직류 전원을 발생하는 대체 에너지를 이용한 조명 시스템에 있어서, 직류 전원을 발생하는 직류 에너지원과, 상기 직류 에너지원으로부터의 직류 전원 안정화된 교류 전원으로 변환하여 출력하는 직류 안정기 및 상기 직류 안정기로부터 입력된 교류 전원에 의해 구동되는 램프를 포함하하되, 상용 교류 전원을 공급하는 교류 에너지원를 더 포함하고, 상기 직류 에너지원 및 교류 에너지원이 상호 안정적으로 연계되며 전기 에너지를 출력하는 복합 전력 공급 장치를 더 구비하는 것이다. To this end, the lighting system of the present invention, in the lighting system using an alternative energy for generating a direct current power source, converts into a direct current energy source for generating a direct current power source, and a DC power stabilized AC power from the direct current energy source to output Including a DC ballast and a lamp driven by the AC power input from the DC ballast, further comprising an AC energy source for supplying commercial AC power, the DC energy source and AC energy source is stably linked to each other and the electrical energy It further comprises a composite power supply for outputting.
직류, 무정전, 전력 변환, 교류 DC, Uninterruptible, Power Conversion, AC
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템의 개략적인 구성 블록도.1 is a schematic structural block diagram of a lighting system according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 시스템의 구성 블록도.2 is a block diagram of a lighting system according to another embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 직류 전원 변환 장치의 각 요소의 회로 구성도.3 is a circuit configuration diagram of each element of the DC power converter of FIG. 2;
도 4는 종래 기술에 따른 대체 에너지를 이용한 조명 시스템의 개략적인 구성 블록도.4 is a schematic structural block diagram of a lighting system using alternative energy according to the prior art;
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 직류 에너지원1: DC energy source
2 : 직류 안정기2: DC ballast
3 : 램프3: lamp
4 : 교류 에너지원4: AC energy source
5 : 복합 전력 공급 장치5: composite power supply
51 : 직류 전원 변환 장치 51: DC power converter
511 : D/A 컨버터, 512 : 정류기, 513 : 필터 511: D / A converter, 512: rectifier, 513: filter
52 : 교류 전원 변환 장치 52: AC power converter
521 : 정류기, 522 : 역율 제어 회로, 523 : D/D 컨버터 521: rectifier, 522: power factor control circuit, 523: D / D converter
53 : 제어기 53: controller
6 : 에너지 저장 장치6: energy storage device
7 : 트랜스 포머7: transformers
본 발명은 조명 시스템에 관한 것으로, 특히 직류 에너지원으로부터 공급되는 전력 변환 단계를 간소화하여 효율성을 향상시킬 수 있는 조명 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a lighting system, and more particularly to a lighting system that can improve the efficiency by simplifying the power conversion step supplied from a direct current energy source.
오늘날 국제적인 환경 문제와 에너지 문제를 해결하기 위하여 세계의 각 국에서는 대체 에너지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 특히 이러한 대체 에너지에 대한 관심 고조는 최근의 국제적인 유가 급등 문제와, 장래의 국제적인 에너지 문제와 긴밀한 관련성이 있다고 하겠다.Today, in order to solve international environmental and energy problems, researches and developments on alternative energy are being actively conducted in each country of the world. In particular, the rising interest in alternative energy is closely related to the recent international oil price hike and the future international energy problem.
이러한 대체 에너지에 의한 발전 시스템에 의해 발전된 전기는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 발광 장치, 즉 조명 시스템 등에 이용되고 있다. Electricity generated by the power generation system by such alternative energy is used for a light emitting device that converts electrical energy into light energy, that is, an illumination system.
도 4는 종래 기술에 따른 대체 에너지를 이용한 조명 시스템의 개략적인 구성 블록도로, 조명 시스템은 발전기에 의해 발전된 직류 에너지원(100)으로부터 직류 전원을 입력받아 교류 전원으로 변환하는 인버터(D/A : 200)와, 인버터로(200)부터 출력되는 교류 전원을 입력받아 전원을 안정화시키는 교류 안정기(300) 및 교류 안정기(300)로부터 출력되는 교류 전원에 의해 구동되는 램프(400)를 포함하여 구성된다. Figure 4 is a schematic block diagram of a lighting system using alternative energy according to the prior art, the lighting system is an inverter for receiving a DC power from the
이때, 상기 교류 안정기(300)는 상기 인버터(200)로부터 출력되는 교류 전원을 입력받아 정류 회로를 통해 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 정류기(310)와, 정류기로부터 출력된 직류 전원을 입력받아 교류 전원으로 변환한 후 후단의 램프(400)로 출력하는 인버터(320)를 포함한다. At this time, the
그런데, 이와 같은 종래의 대체 에너지를 이용한 발전 시스템의 경우에는 상용 전원과는 달리 직류 전원이 생성되기 때문에 대체 에너지를 이용하여 조명 장치 즉, 램프를 구동하기 위해서는 직류 에너지원으로부터 발전된 직류 전원을 교류 안정기를 통해 안정화시킨후 램프로 공급해야 한다.However, in the conventional power generation system using alternative energy, since a DC power is generated unlike a commercial power source, in order to drive a lighting device, that is, a lamp using alternative energy, a DC power source generated from a DC energy source is converted into an AC ballast. It must be stabilized through and supplied to the lamp.
즉, 직류 에너지원(100)으로부터 인버터(200)를 사용하여 상용 교류 전원으로 변환한 후 램프(400)로 공급하는데, 인버터(200)를 통해 출력된 교류 전원은 일반적인 전자식 안정기를 비롯한 안정기를 이용하여 정류기(310)를 통해 정류시켜 다시 직류 전원으로 변화하고, 변환된 직류 전원을 인버터(320)를 이용하여 다시 램프 구동에 적합한 교류 전원으로 변환하는 3단계의 전력 변환 과정을 거치게 되므로, 회로 구성 및 구동이 복잡한 단점이 있었다. That is, the
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 직류 에너지원으로부터 부하로 공급되는 전력의 변환 단계를 간소화하여 조명 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 조명 시스템을 제공함에 있다. An object of the present invention for solving the problems according to the prior art is to provide a lighting system that can improve the efficiency of the lighting system by simplifying the conversion step of the power supplied from the direct current energy source to the load.
또한, 본 발명은 상용 교류 전원과 직류 에너지원으로부터 전류 형태로 공급되는 에너지가 연결점을 통해 공통 연결된 후 에너지 저장 장치에 저장되도록 구 성하고, 에너지 저장 장치에 저장된 에너지량과 부하에서 요구하는 에너지량 및 직류 에너지원으로부터 발전되는 에너지량을 지속적으로 감시하여, 에너지 공급원의 구동을 제어함으로써 부하에 공급되는 전원이 중단되는 것을 방지할 수 있도록 하는 조명 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is configured to be stored in the energy storage device after the energy supplied in the form of current from a commercial AC power source and a direct current energy source through a common connection point, the amount of energy stored in the energy storage device and the amount of energy required by the load And continuously monitoring the amount of energy generated from the direct current energy source, thereby controlling the driving of the energy source to prevent the power supply to the load from being interrupted.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 조명 시스템은, 직류 전원을 발생하는 대체 에너지를 이용한 조명 시스템에 있어서, 직류 전원을 발생하는 직류 에너지원과, 상기 직류 에너지원으로부터의 직류 전원 안정화된 교류 전원으로 변환하여 출력하는 직류 안정기 및 상기 직류 안정기로부터 입력된 교류 전원에 의해 구동되는 램프를 포함하되, 상용 교류 전원을 공급하는 교류 에너지원를 더 포함하고, 상기 직류 에너지원 및 교류 에너지원이 상호 안정적으로 연계되며 전기 에너지를 출력하는 복합 전력 공급 장치를 더 구비하는 것이다. The lighting system of the present invention for solving the above technical problem, in the lighting system using alternative energy for generating a direct current power source, a direct current energy source for generating a direct current power source, and a direct current power stabilized AC power supply from the direct current energy source And a lamp driven by an AC power source inputted from the DC ballast and outputting the DC ballast, and further comprising an AC energy source for supplying commercial AC power, wherein the DC energy source and the AC energy source are stable to each other. It is further provided with a complex power supply device that is linked and outputs electrical energy.
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그리고, 상기 복합 전력 공급 장치는 상기 직류 에너지원으로부터 출력되는 직류 전원을 축전 가능한 전류 형태로 변환하는 직류 전원 변환 장치와, 상기 교류 에너지원으로부터 출력되는 교류 전원을 출전 가능한 전류 형태로 변환하는 교류 전원 변환 장치, 및 상기 직류 전원 변환 장치와 교류 전원 변환 장치의 구동을 제어하는 제어기로 구성된다.The composite power supply device includes a DC power converter for converting the DC power output from the DC energy source into a form of electric current that can be stored, and an AC power source for converting the AC power output from the AC energy source into a form of current that can be output. And a controller for controlling the driving of the DC power converter and the AC power converter.
상기 직류 전원 변환 장치는 상기 직류 에너지원으로부터 출력되는 직류 전 원을 교류 전원으로 변환하는 D/A 인버터와, 상기 D/A인버터로부터 출력되는 교류 전원을 안정된 직류 전원으로 변환하는 정류기와, 상기 정류기로부터 출력되는 직류 전원에 존재하는 전기적인 잡음을 걸러내는 필터로 구성된다. The DC power converter includes a D / A inverter for converting DC power output from the DC energy source into AC power, a rectifier for converting AC power output from the D / A inverter into a stable DC power source, and the rectifier. It consists of a filter that filters out the electrical noise present in the DC power output.
또한, 상기 교류 전원 변환 장치는, 상기 교류 에너지원으로부터 출력되는 교류 전원을 안정된 직류 전원으로 변환하는 정류기와, 상기 정류기로부터 출력되는 직류 전원의 역율을 보상하기 위한 역율 제어 회로와, 상기 역율 제어 회로로부터 출력되는 직류 전원을 직류 전원으로 변환하는 D/D컨버터로 구성된다. The AC power converter includes a rectifier for converting AC power output from the AC energy source into a stable DC power source, a power factor control circuit for compensating a power factor of the DC power output from the rectifier, and the power factor control circuit. It is composed of D / D converter that converts DC power output from DC power.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다. The invention will become more apparent through the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings. Hereinafter will be described in detail to enable those skilled in the art to easily understand and reproduce through embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템의 개략적인 구성 블록도로, 직류 전원을 발생하는 직류 에너지원(1)과, 상기 직류 에너지원(1)으로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하는 직류 안정기(2) 및 상기 직류 안정기(2)로부터 입력된 교류 전원에 의해 구동되는 부하인 램프(3)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 직류 안정기(2)는 직류 에너지원(1)으로부터 출력되는 직류 전원을 부하 즉 조명 램프(3)에서 안정하게 사용 가능한 교류 전원으로 변환하는 인버터(21)로 구성이 된다. 1 is a schematic block diagram of a lighting system according to an exemplary embodiment of the present invention, in which a
이와 같은 구성에 따라, 종래의 교류 안정기를 이용하여 몇 단계의 전력 변환을 한 후 교류 전원을 부하에 공급하는 방식과 비교하여 볼 때 직류 전원을 직류 안정기를 이용하여 바로 안정된 교류 전원으로 변환 후 부하에 공급하게 됨으로써 효율성이 향상이 되는 것이다. According to this configuration, compared to the method of converting a few stages of power using a conventional AC ballast and then supplying AC power to the load, the DC power is directly converted into a stable AC power using the DC ballast and then the load By supplying to, the efficiency is improved.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 시스템의 구성 블록도로, 본 발명의 조명 시스템은 직류 에너지원(1)과 상용 교류 전원을 공급하는 교류 에너지원(4)과, 상기 직류 에너지원(1) 및 교류 에너지원(4)이 상호 안정적으로 연계되며 전기 에너지를 출력하는 복합 전력 공급 장치(5)와, 상기 복합 전력 공급 장치(5)로부터 출력되는 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 장치(6)와, 상기 에너지 저장 장치(6)로부터 출력되는 직류 에너지를 안정화시켜 부하인 램프(3)로 출력하는 직류 안정기(2)로 구성된다. 2 is a block diagram of a lighting system according to another embodiment of the present invention. The lighting system of the present invention includes an AC energy source 4 for supplying a
이때, 상기 복합 전력 공급 장치(5)는 상기 직류 에너지원(1)으로부터 출력되는 직류 전원을 축전 가능한 전류 형태로 변환하는 직류 전원 변환 장치(51)와 상기 교류 에너지원(4)으로부터 출력되는 교류 전원을 출전 가능한 전류 형태로 변환하는 교류 전원 변환 장치(52) 및 상기 직류 전원 변환 장치(51)와 교류 전원 변환 장치(52)의 구동을 제어하는 제어기(53)로 구성된다.At this time, the composite
또한, 상기 직류 전원 변환 장치(51)와 교류 전원 변환 장치(52)는 각각 에너지 저장 장치(6)에 연결점을 통해 각각 공통 연결되고, 서로 전류 형태로 에너지를 공급하기 때문에 전압의 크기가 서로 다르더라도 에너지 결합이 가능한 것이다. In addition, since the
상기 제어기(53)는 부하 즉 조명 램프에서 사용되는 에너지 양과 에너지 저장 장치(6)에 저장된 에너지의 잔여량 및 상기 직류 전원 변환 장치(51)로부터 출력되는 에너지의 양을 지속적으로 파악하도록 구성됨이 바람직하다. The
그리고, 상기 제어기(53)는 상술한 바와 같이 지속적으로 에너지 상태를 파 악 한 후 램프(3)에서 요구되는 에너지량이 직류 에너지원(1)을 통해 공급되어 저장되는 에너지량에 비하여 클 경우 및 상기 직류 에너지원(1)으로부터 공급되는 에너지량이 기준치 이하일 경우에 상용 교류를 제공하는 교류 에너지원(4)으로부터 전원 공급이 이루어지도록 상기 교류 전원 변환 장치(52)를 구동시키는 역할을 하게 된다. As described above, the
예를 들어, 태양 전지를 직류 에너지원(1)으로 이용하는 경우, 그날의 일조량에 의해 1㎾만이 발전되고, 부하인 조명 램프(3)의 구동을 위해서 3㎾의 전력이 요구된다면, 에너지 저장 장치(6)는 2㎾의 전력을 더 저장해야 하며, 공급 시간이 길어져서 에너지 저장 장치(6)에 저장된 잔여 에너지량이 너무 낮아지면 상용 교류 에너지원(4)으로부터 에너지를 공급해야 한다. For example, when using a solar cell as a direct
반면, 태양 전지 즉 직류 에너지원(1)을 이용하는 경우 그날의 일조량에 의해 3㎾의 전력이 발전되고, 부하에서 1㎾를 요구하게 되면 남게되는 2㎾의 전력 에너지는 에너지 저장 장치(6)에 저장하도록 하는 것이다. On the other hand, when using a solar cell, or a direct
상기 직류 전원 변환 장치(51)는, 상기 직류 에너지원(1)으로부터 출력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 D/A 인버터(511)와, 상기 D/A인버터(511)로부터 출력되는 교류 전원을 안정된 직류 전원으로 변환하는 정류기(512)와, 상기 정류기(512)로부터 출력되는 직류 전원에 존재하는 전기적인 잡음을 걸러내는 필터(513)로 구성된다.The
그리고, 상기 에너지 저장 장치(6)는, 캐패시터, 슈퍼 캐패시터, 또는 축전지 중 선택된 적어도 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다. The
상기 직류 안정기(2)는 상기 에너지 저장 장치에 저장된 직류 에너지원을 교류 상태로 변환하여 부하에 공급하는 D/A 인버터로 이루어진다. The
도 3은 도 2의 직류 전원 변환 장치의 각 요소의 회로 구성도로, 상기 직류 에너지원(1)의 양단에는 캐패시터(C1)가 접속되며 상기 캐패시터(C1)가 접속된 직류 에너지원(1)의 양 출력단에는 D/A 인버터(511)가 접속되다.3 is a circuit configuration diagram of each element of the DC power converter of FIG. 2, wherein a capacitor C1 is connected to both ends of the
상기 D/A 인버터(511)는 4개의 스위치 소자(SW1,SW2,SW3,SW4)들이 풀브리지 형태로 배열되어 구성되며, 상기 스위치 소자(SW1,SW2,SW3,SW4)로는 모스펫(MOSFET) 또는 IGBT 등이 이용이 된다. The D /
상기 정류기(512)는 4개의 다이오드(D1,D2,D3,D4)로 구성되어, 상기 D/A 인버터(511)로부터 출력되는 교류 전원을 전파 정류하여 출력하는 것이다. The
이때, 상기 직류 에너지원(1)에서 출력되는 전압과 D/A인버터(511)를 통해 출력되는 전압에는 차이가 발생하게 되므로, 출력 전압의 비율을 조정하기 위하여 상기 D/A 인버터(511)와 정류기(512) 사이에 트랜스 포머(7)를 더 구성한다.In this case, since a difference occurs between the voltage output from the
상기 트랜스 포머(7)의 입력단은 상기 풀 브리지의 출력단에 접속되고, 상기 트랜스 포머(7)의 출력단은 상기 정류기(512)의 입력단의 다이오드(D1,D2,D3,D4)들 사이의 접점에 접속된다. The input terminal of the
상기 트랜스 포머(7)를 이용한 출력 전압 비율의 조정은 상기 각각의 스위치 소자(SW1,SW2,SW3,SW4)의 게이트의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : 이하, PWM 이라함) 구동 신호의 듀티비 조정에 의해 제어되며 듀티비는 도통 구간을 PWM 신호의 1주기로 나눈 값이며 스위치 소자(SW1,SW2,SW3,SW4)의 PWM 구동 신호는 최 소 20㎑로 동작한다. Adjusting the output voltage ratio using the
이와 같이 상기, 직류 에너지원(1)으로부터 공급되는 직류 전원은 맥류성분을 많이 포함하고 있는 직류이기 때문에 PWM 제어 신호를 통해 맥류성분이 적고, 안정적인 양질의 전원 상태로 변환되는 것이다. As described above, since the direct current power supplied from the direct
상기 트랜스 포머(7)는 출력 전압의 비율을 조정해줄 뿐만 아니라 입력측과 출력측을 전기적으로 절연시겨 안정성을 높이는 역할을 하게 된다. The
또한, 상기 필터(513)는 정류기(512)를 통해 출력되는 직류 전원의 전압을 에너지 저장 장치(6)에 저장 가능한 전류원으로 변환하며 출력되는 전류원의 전기 잡음을 걸러주기 위하여 구성되는 것으로, 상기 필터(513)는 인덕터 또는 인턱터와 캐패시터가 조합으로 구성되도록 할 수 있다.In addition, the
한편, 상기 교류 전원 변환 장치(52)는, 상기 교류 에너지원(4)으로부터 출력되는 교류 전원을 안정된 직류 전원으로 변환하는 정류기(521)와, 상기 정류기(521)로부터 출력되는 직류 전원의 역율을 보상하기 위한 역율 제어 회로(522)와, 상기 역율 제어 회로(522)로부터 출력되는 직류 전원을 에너지 저장 장치(6)에 저장 가능한 전류원으로 변환하여 출력하는 D/D컨버터(523)로 구성된다. On the other hand, the
이와 같은 구성에 따라, 직류 에너지원(1)으로부터 출력되는 전압을 통해 에너지 저장 장치(6)가 항상 완전 충전 상태를 유지하도록 하며, 부하인 조명 램프(3)에서 에너지 사용량이 많을 경우 또는 직류 에너지원(1)을 통해 충전되는 충전량이 낮을 경우는 제어기(53)가 적절하게 제어 신호를 발생하여 상기 상용의 교류 에너지원(4)으로부터 전원을 공급 받아 에너지 저장 장치(6)에 에너지를 저장하도 록 한다.According to such a configuration, the
이와 같이 본 발명에 따르면, 대체 에너지인 직류 에너지원을 이용하여 부하에 전원 공급을 하면서, 직류 에너지원으로부터의 전원 공급이 원활하지 않을 경우 상용 교류 전원을 이용하여 부하를 구동함에 따라, 무정전 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다. As described above, according to the present invention, while supplying power to the load using a DC energy source, which is an alternative energy, if the power supply from the DC energy source is not smooth, the load is driven using a commercial AC power source. It can be maintained.
상술한 바와 같이 본 발명은 직류 에너지원으로부터 출력되는 직류 전원을 직류 안정기를 통해 안정화된 교류로 변환하여 바로 부하로 공급하여 전력의 변환 단계를 간소화하여 조명 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. As described above, the present invention has the advantage of improving the efficiency of the lighting system by simplifying the conversion step of the power by directly supplying the load by converting the DC power output from the DC energy source into a stabilized alternating current through a DC ballast. .
또한, 본 발명은 상용 교류 전원과 직류 에너지원으로부터 전류 형태로 공급되는 에너지가 연결점을 통해 공통 연결된 후 에너지 저장 장치에 저장되도록 구성하고 에너지 저장 장치에 저장된 에너지량과 부하에서 요구하는 에너지량 및 직류 에너지원으로부터 발전되는 에너지량을 지속적으로 감시하여 에너지 공급원의 구동을 제어함으로써 부하에 공급되는 전원이 중단되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention is configured so that the energy supplied in the form of current from a commercial AC power source and a direct current energy source is stored in the energy storage device after being commonly connected through a connection point and the amount of energy required by the load and the energy stored in the energy storage device and the direct current By continuously monitoring the amount of energy generated from the energy source to control the operation of the energy source there is an advantage that can prevent the power supply to the load is interrupted.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many different and obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Therefore, the scope of the invention should be construed by the claims described to include many such variations.
Claims (10)
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KR1020050130869A KR100739859B1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Lighting system |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH088087A (en) * | 1994-06-27 | 1996-01-12 | Matsushita Electric Works Ltd | Discharge lamp lighting device |
-
2005
- 2005-12-27 KR KR1020050130869A patent/KR100739859B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH088087A (en) * | 1994-06-27 | 1996-01-12 | Matsushita Electric Works Ltd | Discharge lamp lighting device |
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