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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampenvorrichtung,
die eine Entladungslampe als Lichtquelle verwendet, und insbesondere
eine Vorrichtung, in der die elektronische Steuereinheit für das Anlegen
einer Spannung an die Entladungslampe direkt mit der Entladungslampe
gekoppelt ist.
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Eine
Entladungslampenvorrichtung, die eine Entladungslampe als Lichtquelle
verwendet, wird als Fahrzeugscheinwerfer verwendet. Eine elektronische
Steuereinheit, welche die Spannung, die an die Entladungslampe angelegt
wird, erzeugt und steuert, umfaßt
einen Gleichstrom/Gleichstrom-Umrichter bzw. DC/DC-Umrichter für die Transformation
einer Ausgangsspannung durch Umschalten der Eingangsspannung durch
ein Leistungsbauteil (power device), eine Hochspannung erzeugende
Schaltung für
die Erzeugung einer hohen Spannung aus der Ausgangsspannung vom
DC/DC-Umrichter, wenn das Leuchten der Entladungslampe initiiert
wird, und dergleichen.
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Wenn
die Temperatur der elektronischen Schaltkreiskomponenten, welche
die Steuereinheit bilden, ansteigt, kann es leicht passieren, daß beispielsweise
der gelötete
Teil der Schaltkreiskomponenten schmilzt und die Schaltkreiskomponenten nicht
mehr ordnungsgemäß funktionieren.
In der in der JP-A-2000-23809 offenbarten Entladungslampenvorrichtung
ist ein Teil einer metallischen Wärmeübertragungsvorrichtung, die
thermisch mit einem Schaltkreissubstrat gekoppelt ist, auf dem Schaltkreiskomponenten
angebracht sind, außerhalb
einem Scheinwerfer exponiert, so daß die Wärme, die von der Entladungslampe
und den Schaltkreiskomponenten erzeugt wird, über die metallische Wärmeübertragungsvorrichtung
aus dem Scheinwerfer abgegeben werden kann.
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In
der Entladungslampenvorrichtung, die in JP-A-2000-235809 offenbart
ist, müssen
ein Zünderteil
und eine Beleuchtungseinrichtung durch einen Kabelbaum verbunden
werden. Dadurch steigt die Zahl der Bauteile, die Montage wird komplizierter
und die Herstellungskosten steigen.
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Die
FR 2 704 937, welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch
1 aufweist, offenbart eine Entladungslampenvorrichtung, die aus
einer Entladungslampe, einem Reflektor (21), einer Bodenwand (d.h.
einer hinteren Abdeckung) (30) und einer Vielzahl von elektronischen
Schaltkreiskomponenten (42, 44), die an der Bodenwand
(30) der Entladungslampenvorrichtung angebracht sind, besteht.
Die elektronischen Schaltkreiskomponenten (42, 44)
sind in dem Raum angeordnet, der von dem Reflektor (21),
den Seitenwänden
des Lampengehäuses
(24) und der Bodenwand (30) begrenzt ist.
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Es
wird daher vorgeschlagen, die Entladungslampe und die Steuereinheit
direkt zu koppeln und elektrisch zu verbinden. Wenn die Entladungslampe
und die Steuereinheit jedoch direkt gekoppelt werden und die Steuereinheit
in der Nähe
der Entladungslampe angeordnet wird, steigt die Innentemperatur
der Steuereinheit aufgrund der Wärme,
die von der Entladungslampe übertragen
oder abgegeben wird, und der Wärme,
die von der Steuereinheit selbst erzeugt wird. Dadurch kann es leicht
zu einer Fehlfunktion der Schaltkreiskomponenten in der Steuereinheit
kommen.
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Daher
ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Entladungslampenvorrichtung
bereitzustellen, für
die weder ein Hochspannungsdraht noch ein Hochspannungsverbinder
verwendet wird, und die den Temperaturanstieg einer elektronischen Steuereinheit
niedrig hält.
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In
einer Entladungslampenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
sind eine Entladungslampe und eine elektronische Steuereinheit für das Anlegen
einer Spannung an die Entladungslampe mit der Entladungslampe direkt
gekoppelt und elektrisch verbunden. Daher werden kein Hochspannungsverbinder
und kein Hoch spannungsdraht benötigt,
um die Entladungslampe und die Steuereinheit miteinander zu verbinden.
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Vorzugsweise
weist ein zweites Gehäuseteil, auf
dem ein Leistungsbauteil für
einen DC/DC-Umrichter befestigt ist, eine Wärmeleitfähigkeit auf, die über der
eines ersten Gehäuseteils
liegt, das mit der Entladungslampe gekoppelt ist. Infolgedessen
kann es weniger leicht passieren, daß Wärme, die von der Entladungslampe
erzeugt wird, vom ersten Gehäuseteil
auf das zweite Gehäuseteil übertragen
wird, und es kann weniger leicht passieren, daß die Wärme der Entladungslampe auf
Schaltkreiskomponenten übertragen
wird, die am zweiten Gehäuseteil
befestigt sind.
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Darüber hinaus
ist es wahrscheinlicher, daß die
Wärme,
die vom Leistungsbauteil des DC/DC-Umrichters erzeugt wird, von
dem zweiten Gehäuseteil,
welches eine thermische Leitfähigkeit aufweist,
die größer ist
als die des ersten Gehäuseteils,
aus dem zweiten Gehäuseteil
nach außen
abgegeben wird. Da in der Steuereinheit das Leistungsbauteil des
DC/DC-Umrichters die größere Wärme erzeugt,
wird die Wärme,
die vom Leistungsbauteil erzeugt wird, ohne weiteres vom zweiten
Gehäuseteil
nach außen
abgegeben, wodurch der Temperaturanstieg der Schaltkreiskomponenten
in der Steuereinheit, die das Leistungsbauteil enthält, niedrig
gehalten wird. Somit wird eine Fehlfunktion der Schaltkreiskomponenten
unterdrückt.
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Die
obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, in
der auf die begleitenden Figuren Bezug genommen wird, deutlicher.
In den Zeichnungen zeigen
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1 die Querschnittsansicht
eines Scheinwerfers für
den eine Entladungslampenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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2 eine schematische Querschnittsdarstellung
einer Entladungslampe und einer Steuereinheit der ersten Ausführungsform;
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3 ein Schaltdiagramm der
Steuereinheit der ersten Ausführungsform;
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4 eine Querschnittsdarstellung
einer Entladungslampe und einer Steuereinheit der zweiten Ausführungsform;
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5 eine Querschnittsdarstellung
der Entladungslampe und der Steuereinheit der dritten Ausführungsform;
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6 eine Querschnittsdarstellung
einer Entladungslampe und einer Steuereinheit einer vierten Ausführungsform;
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7 eine schematische Querschnittsansicht
einer Entladungslampe und einer Steuereinheit der fünften Ausführungsform;
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8 eine schematische Querschnittsdarstellung
einer Entladungslampe und einer Steuereinheit einer sechsten Ausführungsform;
und
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9 eine schematische Querschnittsansicht
einer Entladungslampe und einer Steuereinheit einer siebten Ausführungsform.
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Im
folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Die
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der eine Entladungslampenvorrichtung als
Scheinwerfer für
ein Fahrzeug 11 verwendet wird, ist in 1 dargestellt. Ein Scheinwerfer 10 umfaßt ein Scheinwerfergehäuse 11,
einen Reflektor 20, eine Entladungslampe 30 und
eine elektronische Steuereinheit 40. Das Gehäuse 11 umfaßt einen
Gehäusekörper 12,
eine Linse 13 und eine Abdeckung 14 und nimmt
den Reflektor 20, die Entladungslampe 30 und die
Steuereinheit 40 auf. Die Entladungslampe 30 und
die Steuereinheit 40 bilden eine Entladungslampenvorrichtung.
Ein Elektrizitätsversorgungskabel 90 ist über ein
Verbindungsstück 91 mit der
Steuereinheit 40 verbunden und über ein Verbindungsstück 92 mit
einer Batterieleistungsquelle 15, die in 3 gezeigt ist. Wenn ein Treiber einen Schalter 16 einschaltet,
wird die Spannung von der Batterieleistungsquelle 15 zur
Steuereinheit 40 geliefert, so daß die Spannung für die Aktivierung
der Entladungslampe 30 erzeugt wird.
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Wie
in 1 dargestellt, wird
der Reflektor 20 über
ein (nicht gezeigtes) Tragelement, das einen Mechanismus aufweist,
der in der Lage ist, die optische Achse des Reflektors 20 zu
justieren, beweglich vom Gehäusekörper 12 getragen.
Der Reflektor 20 besteht aus Harz und ist wie eine Schüssel geformt. Auf
der konkaven Reflexionsfläche
des Reflektors 20 ist eine Reflexionsschicht ausgebildet,
um das Licht von der Entladungslampe 30 nach vorne zu reflektieren.
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Die
Entladungslampe 30 ist in eine Bohrung 20a des
Reflektors 20 eingepaßt.
Ein Schirm 32 ist bereitgestellt, um direktes Licht der
Entladungslampe 30, das nach vorne projiziert wird, abzuschirmen.
Metallene Befestigungsvorrichtungen 22 und 23 sind
am oberen und am unteren Teil eines tragenden Bauteils 21 angebracht,
das um den Außenumfang
der Bohrung 20a ausgebildet ist. Eine Feder 25 ist
U-förmig ausgebildet
und drehbar an der unteren Metall-Befestigungsvorrichtung 22 befestigt.
Das andere der beiden Enden der U-förmigen Feder 25 ist
in die obere Metall-Befestigungsvorrichtung 23 eingehakt,
so daß die
Feder 25 den Flansch 31a des Verbindungsstücks 31 der
Entladungslampe 30 an den Reflektor 20 um den
Außenumfang
der Bohrung 20a drückt.
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Die
Steuereinheit 40 umfaßt
eine elektrische Schaltung für
das Liefern einer Spannung zur Entladungslampe 30. Falls
die Entladungslampe 30 und die Steuereinheit 40 wie
in 1 dargestellt zusammengebaut
sind, werden die Entladungslampe 30 und die Steuereinheit 40 so
gehalten, daß sie
nicht am Gehäuse 11 anliegen
und sich relativ zum Gehäuse
bewegen. Daher ist die optische Achse der Entladungslampe 30 manuell
oder automatisch justierbar.
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Wie
in 2 dargestellt, umfaßt das Gehäuse 41 der
Steuereinheit 40 ein Harzgehäuseteil 42, bei dem
es sich um das erste Gehäuseteil
handelt, und ein Metallgehäuseteil 44,
bei dem es sich um das zweite Gehäuseteil handelt und das die
Schaltkreiskomponenten aufnimmt. Die Wärmeleitfähigkeit des Metallgehäuseteils 44 ist
höher als
die des Harzgehäuseteils 42.
Vorzugsweise besteht das Metallgehäuseteil 44 aus einem
Material, das eine Wärmeleitfähigkeit
von über
20 W/m·K
aufweist, bei spielsweise Aluminium (Wärmeleitfähigkeit = 200 W/m·K), Aluminiumlegierung
(Wärmeleitfähigkeit
= 72 W/m·K),
Eisen (Wärmeleitfähigkeit
= 50 W/m·K),
Kupfer (Wärmeleitfähigkeit
= 400 W/m·K)
oder Magnesiumlegierung (Wärmeleitfähigkeit
= 65 W/m·K).
Da die Steuereinheit 40 bewegt wird, um die optische Achse über den
Reflektor 20 zu justieren, sind die leichten Aluminiumlegierungen
stärker
bevorzugt, um den Justiermechanismus für die optische Achse zu vereinfachen.
Das Harzgehäuseteil 42 ist
mit dem Verbindungsstück 31 der
Entladungslampe 30 gekoppelt und liegt an diesem an. Eine
Spule 61, ein Elektrolytkondensator 62 und eine
Hochspannungsspule 81 sind elektrisch mit Anschlüssen 43 verbunden,
die in das Harzgehäuseteil 42 eingegossen
sind.
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Eine
Leiterplatte 55 und ein Plattenelement 75 aus
einem Isoliermaterial wie Aluminiumnitrid sind an der Innenbodenfläche oder
der Innenfläche
des Metallgehäuseteils 44 befestigt,
die der Entladungslampe 30 gegenüberliegt. Der Wärmewiderstand
des Plattenelements 75 ist niedriger als der der Luft.
Ein Power-MOS-Transistor 72 eines DC/DC-Umrichters 70 ist
an das Plattenelement 75 gelötet. Der Power-MOS-Transistor 72,
der als Leistungsbauteil verwendet wird, hat die Form eines "nackten Chips", dessen Anschluß an der
Seite des Metallgehäuseteils 44 exponiert
ist.
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Wie
in 3 dargestellt, umfaßt die Steuereinheit 40 eine
Steuerschaltung 50, eine H-Brückenschaltung 51,
eine Filterschaltung 60, einen DC/DC-Umrichter 70 und
eine Hochspannung erzeugende Schaltung 80. Die Steuerschaltung 50 umfaßt Halbleitereinheiten,
welche die Steuerschaltungskomponenten in der Steuereinheit 40 steuern.
Aufgrund des Schaltsignals, das von der Steuerschaltung 50 erhalten
wird, um die H-Brückenschaltung 51 einer
Invertersteuerung zu unterziehen, schaltet ein Treiber 52 den
Power-MOS-Transistor der H-Brückenschaltung 51 an
und aus, so daß die
Spannung, die an die Entladungslampe 30 angelegt wird,
in eine Impulswellenform umgewandelt wird. Die Steuerschaltung 50,
die H-Brückenschaltung 51 und
der Treiber 52 sind auf dem Schaltkreissubstrat 55 befestigt.
Die Filterschaltung 60 umfaßt die Spule 61 und den
Elektrolytkondensator 62 und glättet die Spannung, die von
der Batterieleistungsquelle 15 geliefert wird.
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Der
DC/DC-Umrichter 70 umfaßt einen DC/DC-Transformator 71,
einen Power-MOS-Transistor 72,
bei dem es sich um ein Leistungsbauteil handelt, eine Diode 73 und
einen Kondensator 74, um die Spannung der Leistungsquelle
zu verstärken. Die
Steuerschaltung 50 steuert das Tastverhältnis des Schaltsignals, das
an den Power-MOS-Transistor 72 übermittelt
wird, um die Elektrizitätszufuhr
vom DC/DC-Umrichter 70 zur Entladungslampe 30 zu steuern.
Die Induktionsspannung, die an der Sekundärwicklungsseite des Gleichstromtransistors 71 erzeugt
wird, wird von der Diode 73 und dem Kondensator 74 ausgerichtet
und geglättet.
Die Hochspannung erzeugende Schaltung 80 umfaßt eine
Hochspannungswicklung 81, einen Kondensator 82 und einen
Thyristor 83. Die Hochspannungswicklung 81 erzeugt
eine Anfangsspannung, um das Leuchten der Entladungslampe 30 zu
initiieren. Der Kondensator 82 wird mit dem Strom geladen,
der zur Primärwicklungsseite
der Hochspannungsspule 81 geleitet wird. Der Thyristor 83 steuert
die Entladung des Kondensators 82.
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Die
Entladungslampe 30 und der Power-MOS-Transistor 72 erzeugen
aufgrund des Leuchtbetriebs der Entladungslampe 30 ein
hohes Maß an
Wärme.
Da die Wärmeleitfähigkeit
des Harzgehäuseteils 42 jedoch
niedrig ist, kann es weniger leicht passieren, daß die Wärme, die
von der Entladungslampe 30 erzeugt wird, vom Harzgehäuseteil 42 und
vom Metallgehäuseteil 44 übertragen
wird. Da das Metallgehäuseteil 44 ferner
eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweist, wird die Wärme,
die vom Power-MOS-Transistor 72 erzeugt
wird, vom Metallgehäuseteil 44 wirksam
aus dem Gehäuseteil 44 nach draußen abgegeben.
Infolgedessen kann es weniger leicht passieren, daß die Wärme, die
von der Entladungslampe 30 und dem Power-MOS-Transistor 72 erzeugt
wird, auf die Schaltkreiskomponenten übertragen wird, die innerhalb
der Steuereinheit 40 bereitgestellt sind. So ist der Temperaturanstieg
der Schaltkreiskomponenten innerhalb der Steuereinheit 40, die
den Power-MOS-Transistor 72 enthält, begrenzt, und eine Fehlfunktion
der Schaltkreiskomponenten wird begrenzt.
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Der
Power-MOS-Transistor 72 ist an der Innenfläche 44a des
Metallgehäuseteils 44 so
angeordnet, daß er
der Entladungslampe 30 gegenüberliegt und einen Abstand
von der Entladungslampe 30 hat. Ferner ist der Wärmewiderstand
des Plattenelements 75 niedriger als der der Luft, die
zwischen dem Power-MOS-Transistor 72 und der Entladungslampe 30 vorhanden
ist. Infolgedessen wird die Wärme,
die vom Power-MOS-Transistor 72 erzeugt
wird, vom Plattenelement 75 auf das Metallgehäuseteil 44 übertragen
und vom Metallgehäuseteil 44 nach
draußen
abgegeben.
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Im
folgenden werden verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die 4–9 beschrieben. Aus Gründen der
Klarheit werden nur diejenigen Teile der Ausführungsform, die im Vergleich
zur ersten Ausführungsform modifiziert
sind, gezeigt und beschrieben.
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Zweite Ausführungsform
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In
der zweiten Ausführungsform,
die in 4 dargestellt
ist, hat der Power-MOS-Transistor 72 des DC/DC-Umrichters
die Form eines nackten Chips oder eines harzgegossenen Chips, in
dem der Anschluß nicht
an der Oberfläche,
die am Metallgehäuseteil 44 anliegt,
exponiert ist. Infolgedessen ist der Power-MOS-Transistor 72 so
angebracht, daß er
direkt am Metallgehäuse 44 anliegt.
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Dritte Ausführungsform
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In
der dritten Ausführungsform,
die in 5 dargestellt
ist, umfaßt
das Gehäuse
ein kastenförmiges
Harzgehäuseteil 42 als
erstes Gehäuseteil
und ein plattenförmiges
Metallgehäuseteil 44 als
zweites Gehäuseteil.
Das Harzgehäuseteil 42 ist
mit dem Verbindungsstück 31 der
Entladungslampe 30 verbunden, und die Leiterplatte 55 und
der Power-MOS-Transistor 72 sind am Metallgehäuse 44 angebracht.
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Vierte Ausführungsform
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In
der vierten Ausführungsform,
die in 6 dargestellt
ist, ist der Power-MOS-Transistor 72 nicht an
der gegenüberliegenden
Innenfläche 44a des
Metallgehäuseteils 44,
welche dem Harzgehäuseteil 42 gegenüberliegt,
sondern an der Innenseitenfläche 44b angebracht.
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Fünfte Ausführungsform
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In
der fünften
Ausführungsform,
die in 7 dargestellt
ist, ist das Harzgehäuseteil 42 als
das erste Gehäuseteil
nur um das Verbindungsstück 31 der Entladungslampe 30 herum
bereitgestellt. Das Metallgehäuse 44 ist
als das zweite Gehäuseteil
mit zwei Metallgehäuseteilen 122 und 123 ausgebildet. Der
Power-MOS-Transistor 72 ist am Metallgehäuseteil 123 angebracht,
das auf der gleichen Ebene liegt wie das Harzgehäuse 42.
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Sechste Ausführungsform
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In
der sechsten Ausführungsform,
die in 8 dargestellt
ist, weist das Metallgehäuseteil 44 als
das zweite Metallgehäuseteil
eine Oberfläche
auf, die in Bezug auf das Harzgehäuseteil 42 geneigt
ist. Der Power-MOS-Transistor 72 ist an der geneigten Fläche angebracht.
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Siebte Ausführungsform
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In
der siebten Ausführungsform,
die in 9 dargestellt
ist, ist der Power-MOS-Transistor 72 auf der
Leiterplatte 55 angebracht. Das Metallgehäuseteil 44 ist
mit einem oberen Luftdurchgang 45 und einem unteren Luftdurchgang 46 als
Be- bzw. Entlüftung
ausgebildet, so daß die
Luft leicht in das Gehäuse 41 strömen kann.
Insbesondere in der siebten Ausführungsform
kann die erwärmte
Luft leicht durch den oberen Luftdurchgang 45 aus dem Gehäuse 41 strömen, und
die Außenluft
kann leicht durch den unteren Luftdurchgang ins Innere des Gehäuses 41 strömen, da
die Be- und Entlüftung
im oberen und unteren Teil des Metallgehäuses 45 ausgebildet
sind. Infolgedessen wird verhindert, daß die Lufttemperatur im Gehäuse 41 ansteigt.
Ferner kühlt
die Luft, die durch das Gehäuse 41 strömt, den
Power-MOS-Transistor 72.
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In
der obigen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Entladungslampe 30 am Harzgehäuseteil
angebracht, das eine niedrige Wärmeleitfähigkeit
aufweist, und der Power-MOS-Transistor des DC/DC-Umrichters 70 ist
am Metallgehäuseteil
angebracht, dessen Wärmeleitfähigkeit
höher ist
als die des Harzgehäuseteils.
Infolgedessen wird verhindert, daß die Wärme der Entladungslampe 30 auf
die Schaltkreiskomponenten in der Gehäuseeinheit übertragen wird, die den Power-MOS-Transistor des
DC/DC-Umrichters enthält.
Darüber
hinaus wird die Wärme
des Power-MOS-Transistors
wirksam vom Metallgehäuseteil
nach außen
abgegeben. Somit wird verhindert, daß die Temperatur der Schaltkreiskomponenten
der Steuereinheit, die den Power-MOS-Transistor enthält, ansteigt,
und eine Fehlfunktion der Schaltkreiskomponenten wird ebenfalls beschränkt.
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In
der obigen Ausführungsform
besteht das erste Gehäuseteil,
das mit der Entladungslampe 30 verbunden ist, aus Harz,
und das zweite Gehäuseteil, das
am Power-MOS-Transistor
befestigt ist, besteht aus Metall. Die Materialien sind jedoch nicht
beschränkt,
solange die Wärmeleitfähigkeit
des zweiten Gehäuseteils
höher ist
als die des ersten Gehäuseteils.