JP4737309B2 - 放電灯ユニット - Google Patents

Description

本発明は、放電灯を支持する放電灯ユニットに関する。

放電灯を支持する支持部材と、放電灯に電力を供給する回路部品（コイル、コンデンサ等の回路素子や、集積回路等を有する回路基板）とが一体に構成された放電灯ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−０２２７０２号公報

ところで、上記放電灯ユニットにおいて、回路部品から支持部材に繋がる配線は、熱伝導率の高い金属で構成されているため、放電灯によって発生した熱が配線を介して回路部品に到達し易い。このため、回路部品が熱せられて回路部品の特性（インピーダンスや作動タイミング等）が変化してしまう虞があった。

そこで、このような問題点を鑑み、放電灯ユニットにおいて放電灯によって発生する熱が回路部品に到達し難くするための技術を提供することを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成された請求項１に記載の放電灯ユニットにおいて、放電灯を支持する支持部材と、支持部材に支持された放電灯に電力を供給する回路部品と、を電気的に接続する配線は、この配線の他の部分よりも単位長さあたりの表面積が大きく設定された放熱部を備えている。また、充填剤によって固定された回路部品を内部に保持するとともに支持部材を外部に露出した状態で保持し、内部に充填剤および回路部品が配置されていない中空部を有するケース部材を備え、放熱部は、ケース部材の内部において中空部よりも支持部材側に配置されており、回路部品の少なくとも一部は、放熱部から見て中空部を隔てた位置に配置されている。

このような放電灯ユニットによれば、配線の放熱部以外の部分と比較して放熱部が単位長さ当たりの表面積が大きく設定されているので、放熱部に接する物質（放電灯ユニットを構成する構成要素や空気等）に放熱部が保持する熱エネルギを移動させ易くすることができる。この結果、配線を介して放出される熱量を増加させることができ、回路部品に伝導される熱量を減少させることができる。よって、放電灯によって発生する熱が回路部品に到達し難くすることができる。

なお、放熱部は、熱伝導率が配線の周囲の物質よりも高く設定されていればよい。また、本発明でいう配線は、例えば抵抗器等、耐熱性を有する他の回路部品である耐熱性部品を介して支持部材と回路部品とを接続するように構成されていてもよい。つまり、放熱部は耐熱性部品と回路部品との間の配線に備えられていてもよい。

ところで、請求項１に記載の放電灯ユニットにおいて放熱部は、請求項２に記載のように、配線と同じ素材で一体に形成されていてもよい。

このような放電灯ユニットによれば、放熱部が配線と同じ素材で一体に形成されているので、当該放電灯ユニットを製造する際に放熱部を配線に組み付ける工程が不要になる。従って、当該放電灯ユニットを容易に製造することができる。

また、請求項１または請求項２に記載の放電灯ユニットにおいて放熱部は、請求項３に記載のように、直線状の基幹部、および該基幹部から分岐する複数の分枝部を備えたひだ状に形成されていてもよい。

このような放電灯ユニットによれば、複数の分枝部によって効率的に放熱部の表面積を増加させることができるので、複数の分枝部から効率的に放熱を行うことができる。また、本発明の放電灯ユニットにおいては、基幹部が直線状に形成されているので、放熱部において極端に配線が長くなることがない。つまり、配線における電気抵抗が増加することを防止することができる。

さらに、請求項１〜請求項３の何れかに記載の放電灯ユニットにおいては、請求項４に記載のように、放熱部は、この放熱部の少なくとも一部がケース部材内部の中空部と接して配置されていてもよい。

このような放電灯ユニットによれば、放熱部の熱を中空部において対流する空気に逃がすことができるので、放熱部において放熱する際の効率を向上させることができる。

加えて、請求項４に記載の放電灯ユニットにおいては、請求項５に記載のように、ケース部材は金属によって構成されていてもよい。

このような放電灯ユニットによれば、放熱部（配線）を金属製のケース部材によってシールドすることができるので、配線に放電灯ユニットの外部からのノイズが乗り難くすることができる。

本発明が適用された放電灯ユニットの断面図である。 放電灯を発光させる発光回路を示す回路図である。 ケース部材を放電灯側から透視した状態を示す説明図である。 放熱部の形状を示す説明図である。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。

図１は、本発明が適用された放電灯ユニット１の断面図（後述する図３におけるＡ−Ａ断面図）である。放電灯ユニット１は、図１に示すように、ケース部材１５に、放電灯１１が点灯するための電力を提供するための各構成要素を収納した構成にされている。

より詳細には、ケース部材１５は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属から構成されており、ＩＣチップ等の集積回路を有する回路基板１３、コイル、コンデンサ等の回路部品や、これらを電気的に接続する配線１２（２５）等を内部に収納している。

また、ケース部材１５は、放電灯１１を支持する放電灯支持部２１（支持部材）を外部に露出した状態で保持している。なお、ケース部材１５と放電灯支持部２１との間の部位においては、凹状反射面を有する反射部材（図示省略）を配置可能にされおり、この反射部材によって放電灯１１の光が前方（図１では上方）に反射する。

ケース部材１５の内部においては、所定形状に射出成形された成形樹脂３０によって内部の空間が複数の空間に分離されている。即ち、成形樹脂３０は、放電灯支持部２１と回路基板１３との間においてケース部材１５の内部の空間を放電灯１１の光軸方向と垂直な平面で分離する分離壁３１を備えている。

回路基板１３は、この分離壁３１によって仕切られた１階部分（図１では分離壁３１よりも下側の空間）に配置され、放電灯支持部２１は、この分離壁３１によって仕切られた２階部分（図１では分離壁３１よりも上側の空間）に配置されている。１階部分においては、分離壁３１と回路基板１３との間に回路部品等の構成要素が配置されていない中空部３２が形成されている。

この中空部３２は、開口部（図示省略）によって放電灯ユニット１の外部と繋げられている。ケース部材１５における２階部分は、成形樹脂３０において放電灯１１の光軸方向と平行に形成された側壁３４および仕切壁３５によって多数（図１では２つ）のお椀型を有する空間が形成されている。

これらのお椀型の空間は、それぞれ、回路部品を載置するための部品載置部３６を構成する。なお、「お椀型」とは、底部（分離壁３１の放電灯支持部２１側の面）を取り囲む側壁部（側壁３４および仕切壁３５）を備え、かつ側壁部において底部と反対側が開口した形状を示す。

これらのような各部品載置部３６には、所定の回路部品が配置された後に、ポッティング樹脂等の液体状の充填材１７が流入され、その後、この充填材１７が固化する。

また、放電灯支持部２１は、部品載置部３６の少なくとも一部を覆う樹脂カバー部２３と一体に形成されており、樹脂カバー部２３が側壁３４や仕切壁３５に載置されることによって、放電灯支持部２１は、分離壁３１と直接的に接触することなく、分離壁３１から一定の距離を隔てて位置決めされる。なお、本実施形態においては、放電灯支持部２１の分離壁３１側（図１では下側）の面には、一般的な金属や樹脂よりも熱伝導率が低い断熱材１９が配置されている。また、断熱材１９と分離壁３１との間は前述の充填材１７によって満たされている。

ここで、回路部品の一部であるスタータトランス６３およびノイズ低減用コイル６４は、放電灯支持部２１に配置された放電灯１１に対して配線２５によって電気的に接続されている。配線２５は、熱伝導率が配線２５の周囲の物質（樹脂や空気）よりも高く設定された金属（例えば銅やアルミニウム）によって構成されており、放電灯支持部２１と回路部品（スタータトランス６３およびノイズ低減用コイル６４）とを放熱部２６を介して電気的に接続している。

放熱部２６は、配線２５と同じ素材でこの配線２５と一体に形成されており、配線２５の放熱部２６以外の部分と比較して単位長さあたりの表面積が大きく設定されている。より具体的には、放熱部２６は、直線状の基幹部８１（図４（ａ）参照）、および該基幹部８１から分岐する複数の直線状の分枝部８２（図４（ａ）参照）を備えたひだ状に形成されている。

また、放熱部２６は、回路部品の位置を基準としたときに、放電灯支持部２１とは反対側（図１においてはスタータトランス６３およびノイズ低減用コイル６４よりも下側）に配置されている。つまり、放熱部２６を熱源である放電灯１１から遠い位置（より温度の低い領域）に配置して、放熱部２６から放出される熱量を大きくするようにしている。

また、放熱部２６は、分枝部８２の一部が中空部３２に突出する状態で、大部分が分離壁３１（成形樹脂３０）の内部に配置されている。このような放電灯ユニット１は、ケース部材１５の周囲において外部に突出して形成されたコネクタ５に、電源を供給する配線が接続されることによって、作動可能な状態となる。

次に、放電灯ユニット１を構成する回路構成について図２を用いて説明する。図２は放電灯１１を発光させる発光回路３を示す回路図である。図２に示すように、放電灯ユニット１外には、バッテリ６およびスイッチ７が備えられており、運転者がスイッチ７をオンすることにより放電灯ユニット１にバッテリ６による電力が供給される。

放電灯ユニット１の発光回路３は、図２に示すように、フィルタ回路４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４５、点灯補助回路５０、Ｈブリッジ回路５５、高電圧発生回路６０、および制御回路７０、を有している。

フィルタ回路４０は、入力コイル４１および入力コンデンサ４２を有している。このフィルタ回路４０は、バッテリ６から得られる電源電圧を平滑化する平滑回路として構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４５は、ＤＣ／ＤＣトランス４６、パワー素子であるパワーＭＯＳトランジスタ４７、ダイオード４８およびコンデンサ４９を有している。このＤＣ／ＤＣコンバータ回路４５は、電源電圧（例えば１２Ｖ）を所定の中間電圧（例えば４００Ｖ）まで昇圧するコンバータ回路として構成されている。

点灯補助回路５０は、電源側端子に並列に接続された２つの抵抗器５１，５２、一方の抵抗器５２に直列接続されたダイオード５３、並びに他方の抵抗器５１およびダイオード５３に接続されたテイクオーバーコンデンサ５４を備えている。点灯補助回路５０は、放電灯１１の点灯時において必要な電力を一時的に放電灯１１に供給する回路であり、テイクオーバーコンデンサ５４は必要な電力を蓄える機能を有する。

Ｈブリッジ回路５５は、４つのパワートランジスタ５６および電流検出抵抗として配置された抵抗器５７を備えている。Ｈブリッジ回路５５は、制御回路７０からの作動信号を受けてこれらのパワートランジスタ５６をスイッチングするドライバ５８によって制御され、この制御によってＨブリッジ回路５５からの出力が、直流から交流（ただし矩形波）に変換される。

高電圧発生回路６０は、高電圧発生用コンデンサ６１、スパークギャップ６２、およびスタータトランス６３、およびノイズ低減用コイル６４を有している。高電圧発生用コンデンサ６１はスタータトランス６３の１次コイル側に流す電流を充電し、スパークギャップ６２は、高電圧発生用コンデンサ６１の放電をスイッチングする。

そして、スタータトランス６３は放電灯１１の点灯を開始する始動電圧（例えば２５ｋＶ）を発生する。なお、スパークギャップ６２は、制御回路７０からの作動信号を受けた昇圧回路６５から高電圧（例えば１．２ｋＶ）が供給され、スパークギャップ６２の電圧が所定の電圧に達したタイミングで導通する。また、制御回路７０は、回路素子を制御する半導体素子を備えてなる。

なお、前述した回路基板１３には、発光回路３のうち、制御回路７０、Ｈブリッジ回路５５およびドライバ５８等の回路部品が搭載されている。また、昇圧回路６５は、例えばチャージポンプ回路等、周知の昇圧回路を採用することができる。

次に、ケース部材１５の内部において発光回路３を構成する回路部品の具体的な配置について図３を用いて説明する。図３はケース部材１５を放電灯１１側から透視した状態を示す説明図である。

発光回路３の回路部品の配置においては、ケース部材１５をなるべく小さくすることができるように工夫されている。即ち、図２に示した回路図においてバッテリ６の近傍に記載された回路部品（回路図の左端に近い回路部品）を、極力コネクタ５の近傍（図３では上側）に配置するとともに、図２に示した回路図において放電灯１１の近傍に記載された回路部品（回路図の右端に近い回路部品）を、極力コネクタ５から離れた位置（図３では下側）に配置している。

具体的には、フィルタ回路４０を構成する入力コイル４１および入力コンデンサ４２をコネクタ５の近傍に配置している。そして、接地端子を利用するテイクオーバーコンデンサ５４についても、コネクタ５の近傍において入力コイル４１に並べて配置している。この配置によれば、ノイズを除去する機能を有するコネクタ５の近傍にフィルタ回路４０が配置されているので、コネクタ５から入力されるノイズがケース部材１５の奥深くまで侵入することを防止することができる。

また、高電圧発生回路６０を構成する高電圧発生用コンデンサ６１およびスタータトランス６３は、コネクタ５から最も離れた位置に並べて配置されている。そして、高電圧発生回路６０を構成するスパークギャップ６２およびノイズ低減コイル６４は、スタータトランス６３の近傍であって、かつ回路基板１３の真上に配置されている。

また、高電圧発生回路６０の回路部品の多くが放電灯支持部２１近傍である２階部分に配置されているので、高電圧発生回路６０と放電灯支持部２１との間の配線の長さを短くすることができる。よって、高電圧発生回路６０によって生じるノイズが他の回路部品に入力されることを防止することができる。

以上のように詳述した放電灯ユニット１においては、放電灯１１を支持する放電灯支持部２１と、放電灯支持部２１に支持された放電灯１１に電力を供給する回路部品（スタータトランス６３、ノイズ低減用コイル６４等）と、を備えており、これらを電気的に接続する配線２５は、この配線２５の他の部分よりも単位長さあたりの表面積が大きく設定された放熱部２６を備えている。

従って、このような放電灯ユニット１によれば、配線２５の放熱部２６以外の部分と比較して放熱部２６が単位長さ当たりの表面積が大きく設定されているので、放熱部２６に接する物質（放電灯ユニット１を構成する構成要素や空気等）に放熱部２６が保持する熱エネルギを移動させ易くすることができる。この結果、配線２５を介して放出される熱量を増加させることができ、回路部品に伝導される熱量を減少させることができる。よって、放電灯１１によって発生する熱が回路部品に到達し難くすることができる。

また、放電灯ユニット１は、放熱部２６が配線２５と同じ素材で一体に形成されているので、例えば、板状部材をプレス加工等することによって形成することができる。よって、当該放電灯ユニット１を製造する際に放熱部２６を配線２５に組み付ける工程が不要になる。従って、当該放電灯ユニット１を容易に製造することができる。

さらに、放電灯ユニット１においては、回路部品を内部に保持するとともに放電灯支持部２１を外部に露出した状態で保持するケース部材１５を備え、放熱部２６は、この放熱部２６の少なくとも一部がケース部材１５内部の中空部３２と接して配置されていてもよい。

このような放電灯ユニット１によれば、放熱部２６の熱を中空部３２において対流する空気に逃がすことができるので、放熱部２６において放熱する際の効率を向上させることができる。

また、放電灯ユニット１は、ケース部材１５が金属製にされているので、放熱部２６（配線２５）を金属製のケース部材１５によってシールドすることができる。従って、配線２５に放電灯ユニット１の外部からのノイズが乗り難くすることができる。

さらに、放電灯ユニット１において放熱部２６は、直線状の基幹部８１、およびこの基幹部８１から分岐する複数の直線状の分枝部８２を備えたひだ状に形成されている。

このような放電灯ユニット１によれば、複数の分枝部８２によって効率的に放熱部２６の表面積を増加させることができるので、複数の分枝部８２から効率的に放熱を行うことができる。また、本実施形態の放電灯ユニット１においては、基幹部８１が直線状に形成されているので、放熱部２６において極端に配線２５が長くなることがない。つまり、配線２５における電気抵抗が増加することを防止することができる。

［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

例えば、上記実施形態において、放熱部２６の形状は、図４（ａ）に示すような形状としたが、放熱部以外の配線２５の部分と比較して配線２５の単位長さ当たりの表面積が大きく形成されていればよく、例えば、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すような形状にしてもよい。

即ち、上記実施形態の放熱部２６に換えて、図４（ｂ）に示すように、直線状の基幹部８３、および該基幹部８３から分岐する複数の小判型の分枝部８４を備えたひだ状に形成された放熱部２７を備えていてもよい。

また、図４（ｃ）に示すように、配線２５を直角に折り曲げた屈曲部８５、および配線２５を１８０度滑らかに湾曲させた湾曲部８６にて複数の直線部８７を接続して形成された放熱部２８を備えていてもよい。この放熱部２８を備えた放電灯ユニットによれば、放熱部２８を一本の針金等の棒状部材を加工することで形成することができる。

さらに、図４（ｄ）に示すように、直線状の基幹部８８、および該基幹部８８から中空部３２側に突出する複数の刃状部８９を備えた放熱部２９を備えていてもよい。なお、刃状部８９は、ノコギリ刃のような形状に整列配置されている。この放熱部２９を備えた放電灯ユニットによれば、板状部材をプレス加工して放熱部を形成する場合、前述の各放熱部よりも板状部材の使用量を少なくすることができる。

なお、上記放熱部２６〜２９は、中空部３２に接しない構成であってもよい。また、ケース部材１５は、金属製である必要はなく、一部または全部が樹脂等の金属以外の材質で構成されていてもよい。さらに、放熱部２６〜２９は、少なくとも一部が配線２５とは異なる素材で構成されていてもよい。

１…放電灯ユニット、３…発光回路、１１…放電灯、１３…回路基板、１５…ケース部材、２１…放電灯支持部、２３…樹脂カバー部、２５…配線、２６〜２９…放熱部、３０…成形樹脂、３１…分離壁、３２…中空部、４０…フィルタ回路、４５…ＤＣ／ＤＣコンバータ回路、５０…点灯補助回路、５５…Ｈブリッジ回路、６０…高電圧発生回路、６５…昇圧回路、７０…制御回路、８１，８３…基幹部、８２，８４…分枝部、８５…屈曲部、８６…湾曲部、８７…直線部、８８…基幹部、８９…刃状部。

Claims (5)

1. 放電灯を支持する支持部材と、前記支持部材に支持された放電灯に電力を供給する回路部品と、前記支持部材および前記回路部品を電気的に接続する配線と、を備えた放電灯ユニットであって、
   充填剤によって固定された回路部品を内部に保持するとともに前記支持部材を外部に露出した状態で保持し、内部に前記充填剤および前記回路部品が配置されていない中空部を有するケース部材を備え、
   前記配線は、当該配線の他の部分よりも単位長さあたりの表面積が大きく設定された放熱部を備え、
   前記放熱部は、前記ケース部材の内部において前記中空部よりも支持部材側に配置されており、
   前記回路部品の少なくとも一部は、前記放熱部から見て前記中空部を隔てた位置に配置されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
2. 請求項１に記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放熱部は、前記配線と同じ素材で一体に形成されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放熱部は、直線状の基幹部、および該基幹部から分岐する複数の分枝部を備えたひだ状に形成されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
4. 請求項１〜請求項３の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放熱部は、該放熱部の少なくとも一部が前記ケース部材内部の中空部と接して配置されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
5. 請求項４に記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記ケース部材は、金属によって構成されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。