JP5136572B2 - 回路収納ユニット、および放電灯ユニット - Google Patents

Description

本発明は、発光体を発光させるための複数の回路部品を筐体の内部に収容して構成された回路収納ユニット、および回路収納ユニットを備えた放電灯ユニットに関する。

上記の放電灯ユニットを構成する回路収納ユニットにおいて、発熱する回路部品からの熱を筐体の外部に放出するために、筐体を金属製に構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２２７０２号公報

しかしながら、上記の回路収納ユニットでは、金属製の筐体に熱が伝わると、熱伝導によって筐体全体がほぼ均一な温度に加熱されるため、筐体の温度上昇に伴って筐体内部の温度も上昇し、熱に弱い回路部品の温度が許容温度以上に上昇してしまう虞があった。また、この問題を防止するために、筐体を樹脂等の金属以外の材質とすることも考えられるが、このようにすると、内部の回路部品がノイズの影響を受けやすくなるという問題が発生する。

そこで、発光体を発光させるための複数の回路部品を内部に収容する回路収納ユニットにおいて、内部の回路部品がノイズの影響を受けることなく、熱に弱い回路部品への熱伝導を軽減できるように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回路収納ユニットにおいて、筐体には、該筐体の内部と外部とを連通する孔部が形成されており、この筐体には、孔部の近傍に配置され、複数の回路部品のうちの耐熱温度が相対的に低い回路部品を表す低耐熱部品と、低耐熱部品よりも孔部側に配置され、孔部の少なくとも一部を塞ぐように、筐体と接することなく配置されたシールド用金属部材と、が収納されている。そして、筐体に形成された孔部は、熱伝導率が筐体よりも低い物質のみに接触している（請求項１）。

即ち、本発明の回路収納ユニットでは、筐体が熱伝導率の比較的高い金属で構成されているのに対して、筐体の孔部は筐体よりも熱伝導率が低い物質のみに接している。このため、筐体の内部においては、筐体の温度が上昇すると、筐体からの熱伝導によって全体的に温度が上昇するが、孔部近傍の領域は、筐体からの熱伝導の影響を受け難くなる。つまり、孔部近傍の領域は、周囲よりも温度の低い低温領域となる。そこで本発明では、この低温領域に低耐熱部品を配置するようにしている。

従って、このような回路収納ユニットによれば、筐体からの熱伝導によって加熱され難い低温領域を形成し、この低温領域に低耐熱部品を配置できるので、低耐熱部品が筐体からの熱伝導によって加熱され難くすることができる。

また、孔部を形成することによってノイズの影響を受け易くなることが懸念されるが、本発明では、孔部の少なくとも一部を塞ぐシールド用金属部材を備えている。このため、シールド用金属部材が孔部を介したノイズの出入りを防止し、筐体内部の回路部品がノイズの影響を受け難くすることができる。

なお、このシールド用金属部材は、筐体と接することなく配置されているので、シールド用金属部材が筐体と接する場合と比較して、筐体から受ける熱量を少なくすることができ、シールド用金属部材を介して低耐熱部品へ熱伝導されることを軽減することができる。

ところで、上記回路収納ユニットにおいて、筐体から低耐熱部品への熱伝導を考慮すると、孔部の大きさはある程度の大きさがあることが好ましいと考えられる。孔部が大きくなると低温領域も広くなると考えられるからである。具体的には、孔部は、孔部が形成された筐体の面における低耐熱部品の投影面積よりも大きく設定されていればよい（請求項２）。

このような回路収納ユニットによれば、低耐熱部品の大きさに応じて、低耐熱部品を収納するのに必要な低温領域の広さを確保することができる。
さらに、上記回路収納ユニットにおいて、シールド用金属部材は、インサート成型されているとともに、電気的に接地されていてもよい（請求項３）。

このような回路収納ユニットによれば、シールド用金属部材がインサート成型されていることで、確実に位置決めすることができる。また、シールド用金属部材が電気的に接地されているので、シールド用金属部材の電位を固定することができ、シールドの効果を向上させることができる。

また、上記回路ユニットにおいて、シールド用金属部材は、発光体に電力を供給するために利用される導電性部材と共用されてもよい（請求項４）。特に、シールド用金属部材は、板状の金属材料を折り曲げて形成されていてもよい（請求項５）。この場合、板状の金属材料を折り曲げることによって、いわゆるバスバーが構成されており、バスバーの一部としてシールド用金属部材が形成される。

このような回路収納ユニットによれば、発光体に電力を供給するために利用される導電性部材を製造する際に、同時にシールド用金属部材を製造することができる。つまり、シールド用金属部材を製造するための専用の製造工程を不要とすることができる。

さらに、上記回路収納ユニットにおいて、孔部と前記シールド用金属部材との隙間は、路車間通信において使用される電波の波長の１０分の１未満の大きさに設定されていてもよい（請求項６）。

このような回路収納ユニットにおいては、車両が取り扱う電波の周波数のうちの最も波長が短いと推定される路車間通信における電波の波長（周波数約２．５ＧＨｚに対応する波長約１２ｍｍ）を考慮して隙間の大きさを設定している。そして、隙間の大きさが、一般的に波長の１０分の１未満であればノイズの通過を阻害することができるため、本発明においても、このように隙間の大きさを規定している。

このような回路収納ユニットによれば、孔部と前記シールド用金属部材との隙間から内部にノイズが侵入することを防止することができる。
次に、上記目的を達成するために成された放電灯ユニットは、ケース部材と支持部材とを組み付けて構成されており、ケース部材として、上記の何れかに記載の回路収納ユニットを備えている。

このような放電灯ユニットによれば、上記の何れかに記載の回路収納ユニットを備えているので、少なくとも請求項１に記載の回路収納ユニットと同様の効果を享受することができる。

放電灯ユニットの回路構成を示す回路図である。 放電灯ユニットの平面図である。 放電灯ユニットの水平方向における断面図である。 バスバーの説明図である。

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。
［本実施形態の回路構成］
図１は、放電灯ユニット１（回路収納ユニット）の回路構成を示す回路図である。

放電灯ユニット１は、例えば乗用車等の車両に搭載され、この車両の前方を照射するヘッドライトである放電灯１１（バルブ）を点灯させるための装置である。図１に示すように、放電灯ユニット１は、このユニット１外に配置されたバッテリ６からスイッチ７を介して電力が供給されるよう構成されており、運転者がスイッチ７をＯＮ状態に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は、図１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を備えている。

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）をランプ供給電圧（例えば４０Ｖ）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、上記各回路の電圧を検出し、これらの電圧に基づいて、ドライバ５８や昇圧回路６５等の回路素子を制御する半導体素子を備えてなる。
また、上記の構成要素のうち、Ｈブリッジ回路５５、ドライバ５８、昇圧回路６５等については、後述するバラストモジュール１３（集積回路）の内部に配置されており、これらの回路は、放電灯１１に供給する電力を生成するパワー回路（図示省略）を構成する。また、パワー回路の作動を制御する制御回路７０についても、バラストモジュール１３の内部に配置されている。

［本実施形態の構成要素の概略配置］
次に、放電灯ユニット１における各構成要素の配置について、図２、図３を用いて説明する。図２は放電灯ユニット１の中央断面図、図３は放電灯ユニット１の側面図である。

放電灯ユニット１は、図２に示すように、前述の各回路をケース部材１４（筐体）に収納して構成されている。そして、ケース部材１４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。

ケース部材１４は、放電灯１１を支持する放電灯支持部２１が露出した側（図３では上側）の面を含む蓋部材１６と、バラストモジュール１３側（図３では下側）の放電灯支持部２１が露出した側の面を含まない本体部材１５とを突き合わせて構成されている。ケース部材１４において、本体部材１５は、例えばアルミニウム等の金属を略直方体（蓋部分は除く）に形成して構成されており、外部のノイズがケース部材１４の内部に侵入したり内部で発生したノイズがケース部材１４の外部に漏れ出したりすることを防止する電磁波シールドとして機能するとともに、ケース部材１４内部の熱を外部に放熱するヒートシンクとしても機能する。

なお、ケース部材１４の内部においては、バラストモジュール１３等が発熱し、バラストモジュール１３に接するケース部材１４の温度を上昇させる。
また、蓋部材１６は、例えばアルミニウム等の金属から構成されており、ヒートシンクおよび電磁波シールドとして機能する。

ここで、本体部材１５には、この本体部材１５（ケース部材１４）の内部と外部とを連通する孔部２６が形成されている。ただし、この孔部２６は充填材１７によって埋められている。この孔部２６は、熱伝導率がケース部材１４よりも低い物質である樹脂からなる充填材１７のみに接触している。

即ち、本実施形態の放電灯ユニット１では、ケース部材１４が熱伝導率の比較的高い金属で構成されているのに対して、ケース部材１４の孔部２６はケース部材１４よりも熱伝導率が低い物質のみに接している。このため、ケース部材１４の内部においては、ケース部材１４の温度が上昇すると、ケース部材１４からの熱伝導によって全体的に温度が上昇するが、孔部２６近傍の領域は、ケース部材１４からの熱伝導の影響を受け難くなる。

このため孔部２６周辺の領域における温度分布は、孔部２６の中心が、ケース部材１４からの距離が最も大きくなるため最も温度が低くなり、孔部２６の中心からの距離に応じて温度が高くなるものと推定できる。

そこで、本実施形態では、孔部２６の近傍の比較的温度が低くなると予想される領域に、上記回路部品のうちの耐熱温度が相対的に低い低耐熱部品である入力コンデンサ４２を配置している。なお、入力コンデンサ４２と同様に低耐熱部品であるテイクオーバーコンデンサ５４を孔部２６の近傍の比較的温度が低くなると予想される領域に配置するようにしてもよい。

さらに、この入力コンデンサ４２よりも孔部２６側には、孔部２６の少なくとも一部を塞ぐように、ケース部材１４と接することなく配置されたシールド用金属部材２７を備えている。

また、孔部２６は、図３に示すように、この孔部２６が形成されたケース部材１４の面における入力コンデンサ４２の投影面積（つまり、図３における紙面裏側から平行光線を照射したときに入力コンデンサ４２によって生じる影の部分の面積）よりも大きく設定されている。特に、本実施形態においては、孔部２６側（図３における紙面表側）から入力コンデンサ４２を見たときに、入力コンデンサ４２の全てがシールド用金属部材２７に隠れるように、孔部２６およびシールド用金属部材２７の形状が設定されている。

なお、放電灯ユニット１においては、現時点においては、車両が取り扱う電波の周波数のうちの最も波長が短いと推定される路車間通信における電波の波長（約２．５ＧＨｚ）（の電波をシールドする必要がある。そして、孔部２６とシールド用金属部材２７との隙間の大きさが、波長の１０分の１未満であれば一般的にノイズの通過を阻害することができるものと認められる。

ここで、本実施形態においては、路車間通信において使用される電波の波長（約１２０ｍｍ）に合わせて、隙間の大きさを設定している。つまり、孔部２６とシールド用金属部材２７との隙間の大きさは、路車間通信において使用される電波の波長（周波数約２．５ＧＨｚに対応する波長約１２０ｍｍ）の１０分の１（１２ｍｍ）未満の大きさに設定されている。

なお、放電灯ユニット１において、ケース部材１４と放電灯支持部２１との間の部位には、凹状反射面を有するリフレクタ（図示省略）を配置可能にされている。このリフレクタによって放電灯１１の光が前方（図２では上方）に反射する。

［本実施形態の組立工程と構成要素の詳細配置］
ここで、放電灯ユニット１の組立工程について簡単に説明しつつ、一部の構成要素の詳細配置について説明する（主に図２参照）。放電灯ユニット１を組み立てる際には、まず、ケース部材１４の本体部材１５の底部の所定位置に、バラストモジュール１３およびＤＣ／ＤＣトランス４６を接着する。この配置により、バラストモジュール１３はケース部材１４における放電灯支持部２１とは反対側の比較的低温となる領域に配置され、ケース部材１４がバラストモジュール１３のヒートシンクとして機能する。

続いて、内部にインサート成形されたターミナル３５を含む成形樹脂３０を本体部材１５の内部に配置する。
ここで、バスバーについて図４を用いて説明する。バスバーは、板状の金属材料３１をプレス等によって打ち抜き、配線として利用する部材（図４ではハッチングがされていない部分）を必要に応じて折り曲げて形成されている。そして、これらの部材を成形樹脂３０によってモールドすることによってバスバーが形成される。

シールド用金属部材２７についても、これらのターミナルと同様にして同時に形成される。つまり、シールド用金属部材２７は、板状の金属材料３１がプレス等によって打ち抜かれた後に、所定の部位（例えば図４の破線部分等）で折り曲げられて形成される。

そして、シールド用金属部材２７は、電気的に接地され、さらに放電灯１１に電力を供給するために利用されるターミナルと共用されて用いられる。
ところで、成形樹脂３０は、予めバラストモジュール１３およびＤＣ／ＤＣトランス４６とは干渉しない形状に形成されているとともに、後述する溶接工程の支障とならないように溶接の作業が可能なように部分的に刳り抜かれた形状となっている。

次いで、主にバラストモジュール１３の周囲のターミナル３５を電気的に接続するための第１溶接工程を実施する。この工程では、本体部材１５の底部に近い領域（図２では下側に近い領域）のターミナル３５に対して、成形樹脂３０の隙間から溶接して第１溶接部３６（図２参照）を形成する。

次に、樹脂カバー部２３（カバー部材）を成形樹脂３０における本体部材１５の開口部側（図２では上側）に配置する。ここで、樹脂カバー部２３は、放電灯支持部２１や放電灯支持部２１に繋がるターミナル３７等が一体に構成されており、放電灯１１が放電灯支持部２１に組みつけられた状態にされている。なお、放電灯１１は、着脱自在に構成されていてもよい。

また、樹脂カバー部２３には、２つの穴である作業孔２４が形成されている。この作業孔２４は、放電灯１１に繋がるターミナル３７における本体部材１５の開口部側（図２ではターミナル３７の真上の領域）に形成されている。

続いて、放電灯１１に繋がるターミナル３７等、本体部材１５の開口部に近い領域（図２では上側に近い領域）のターミナル３７に対して、作業孔２４および成形樹脂３０の隙間から溶接して第２溶接部３８（図２参照）を形成する。そして、一方の作業孔２４からポッティング樹脂等、加熱されて液体状となった充填材１７（ホットメルト）が流入される。このとき、他方の作業孔２４は、本体部材１５内の空気を抜くための通気孔として機能する。

このように充填材１７が流入されると、充填材１７のうちの少なくとも一部は、放電灯支持部２１側において樹脂カバー部２３にて覆われ、第１溶接部３６と作業孔２４との間の領域には、充填材１７のみが存在することになる。

なお、成形樹脂３０は、作業孔２４から充填材１７を流入させたときに本体部材１５の内部が充填材１７によって空隙なく埋められるよう、その形状が考慮されている。この構成では、充填材１７が硬化すれば固体またはゲル状となる。ここで、充填材１７としては、エポキシ系、シリコーン系、ポリアミド系、ポリエステル系、オレフィン系、ウレタン系の各種素材等を利用することができる。

続いて、樹脂カバー部２３における本体部材１５の開口部側に蓋部材１６を配置し、本体部材１５の開口部付近の部材を本体部材１５の内側に曲げることによる加締め工程を実施する。そして、樹脂カバー部２３の所定部位を加熱することによって融溶部２５を形成し、樹脂カバー部２３と蓋部材１６とを密着させる熱加締め工程を実施する。

その後、充填材１７を硬化させる硬化工程を経て、放電灯ユニット１が組み立てられる。
［本実施形態による効果］
以上のように詳述した放電灯ユニット１において、ケース部材１４には、このケース部材１４の内部と外部とを連通する孔部２６が形成されており、このケース部材１４には、孔部２６の近傍に配置され、複数の回路部品のうちの耐熱温度が相対的に低い回路部品を表す低耐熱部品（例えば、入力コンデンサ４２、テイクオーバーコンデンサ５４等の電解コンデンサ）と、低耐熱部品よりも孔部２６側に配置され、孔部２６の少なくとも一部を塞ぐように、ケース部材１４と接することなく配置されたシールド用金属部材２７と、が収納されている。そして、ケース部材１４に形成された孔部２６は、熱伝導率がケース部材１４よりも低い物質（樹脂からなる充填材１７）のみに接触している。

この構成では、孔部２６近傍の領域は、周囲よりも温度の低い低温領域となる。そこで本実施形態では、この低温領域に低耐熱部品である入力コンデンサ４２を配置するようにしている。

従って、このような放電灯ユニット１によれば、ケース部材１４からの熱伝導によって加熱され難い低温領域を形成し、この低温領域に低耐熱部品を配置できるので、低耐熱部品がケース部材１４からの熱伝導によって加熱され難くすることができる。

また、放電灯ユニット１では、孔部２６の少なくとも一部を塞ぐシールド用金属部材２７を備えている。このため、ケース部材１４内部の回路部品がノイズの影響を受け難くすることができる。

なお、このシールド用金属部材２７は、ケース部材１４と接することなく配置されているので、ケース部材１４と接する場合と比較して、ケース部材１４から受ける熱量を少なくすることができ、シールド用金属部材２７を介して低耐熱部品へ熱伝導されることを軽減することができる。

また、放電灯ユニット１において、孔部２６は、孔部２６が形成されたケース部材１４の面における低耐熱部品の投影面積よりも大きく設定されている。
このような放電灯ユニット１によれば、低耐熱部品の大きさに応じて、低耐熱部品を収納するのに必要な低温領域の広さを確保することができる。

さらに、放電灯ユニット１において、シールド用金属部材２７は、インサート成型されているとともに、電気的に接地されている。
このような放電灯ユニット１によれば、シールド用金属部材２７がインサート成型されていることで、確実に位置決めすることができる。また、シールド用金属部材２７が電気的に接地されているので、シールド用金属部材２７の電位を固定することができ、シールドの効果を向上させることができる。

また、放電灯ユニット１において、シールド用金属部材２７は、発光体に電力を供給するために利用される導電性部材と共用されている。特に、シールド用金属部材２７は、板状の金属材料を折り曲げて形成されている。この場合、板状の金属材料を折り曲げることによって、いわゆるバスバーが構成されており、バスバーの一部としてシールド用金属部材２７が形成されている。

このような放電灯ユニット１によれば、発光体に電力を供給するために利用される導電性部材を製造する際に、同時にシールド用金属部材２７を製造することができる。つまり、シールド用金属部材２７を製造するための専用の製造工程を不要とすることができる。

さらに、放電灯ユニット１において、孔部２６とシールド用金属部材２７との隙間は、路車間通信において使用される電波の波長の１０分の１未満の大きさに設定されている。
このような回路収納ユニットによれば、孔部とシールド用金属部材との隙間から内部にノイズが侵入することを確実に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は、放電灯１１を有する放電灯ユニット１に本発明を適用したが、放電灯１１に限らず、発光ダイオード等の発光体を有する収納するユニットや、発光体を発光させるための回路部品を収納するユニットに本発明を適用してもよい。

１…放電灯ユニット、１１…放電灯、１３…バラストモジュール、１４…ケース部材、１５…本体部材、１６…蓋部材、１７…充填材、２１…放電灯支持部、２３…樹脂カバー部、２４…作業孔、２５…融溶部、２６…孔部、２７…シールド用金属部材、３０…成形樹脂、３１…金属材料、３５…ターミナル、３６…第１溶接部、３７…ターミナル、３８…第２溶接部、４０…フィルタ回路、４２…入力コンデンサ、４５…ＤＣ／ＤＣコンバータ回路、４６…ＤＣ／ＤＣトランス、５０…点灯補助回路、５５…Ｈブリッジ回路、６０…高電圧発生回路、６１…高電圧発生用コンデンサ、６５…昇圧回路、７０…制御回路、８０…パワー回路。

Claims (7)

1. 発光体を発光させるための複数の回路部品を金属製の筐体の内部に収容して構成された回路収納ユニットであって、
   前記筐体には、
   該筐体の内部と外部とを連通する孔部が形成されているとともに、
   前記孔部の近傍に配置され、前記複数の回路部品のうちの耐熱温度が相対的に低い回路部品を表す低耐熱部品と、
   前記低耐熱部品よりも前記孔部側に配置され、前記孔部の少なくとも一部を塞ぐように、前記筐体と接することなく配置されたシールド用金属部材と、
   が収納されており、
   前記筐体の孔部は、熱伝導率が前記筐体よりも低い物質のみに接触していること
   を特徴とする回路収納ユニット。
2. 請求項１に記載の回路収納ユニットにおいて、
   前記孔部は、該孔部が形成された筐体の面における前記低耐熱部品の投影面積よりも大きく設定されていること
   を特徴とする回路収納ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の回路収納ユニットにおいて、
   前記シールド用金属部材は、インサート成型されているとともに、電気的に接地されていること
   を特徴とする回路収納ユニット。
4. 請求項３に記載の回路収納ユニットにおいて、
   前記シールド用金属部材は、前記発光体に電力を供給するために利用される導電性部材と共用されていること
   を特徴とする回路収納ユニット。
5. 請求項４に記載の回路収納ユニットにおいて、
   前記シールド用金属部材は、板状の金属材料を折り曲げて形成されていること
   を特徴とする回路収納ユニット。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の回路収納ユニットにおいて、
   前記孔部と前記シールド用金属部材との隙間は、路車間通信において使用される電波の波長の１０分の１未満の大きさに設定されていること
   を特徴とする回路収納ユニット。
7. 放電灯を点灯させるための複数の回路部品を収納したケース部材と、該ケース部材に設けられた、放電灯を支持する支持部材と、を組み付けて構成された放電灯ユニットであって、
   前記ケース部材として、請求項１〜請求項６の何れかに記載の回路収納ユニットを備えたこと
   を特徴とする放電灯ユニット。