CN101689423A - 轻重量汽车hid点火器 - Google Patents

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CN101689423A CN200880016213A CN200880016213A CN101689423A CN 101689423 A CN101689423 A CN 101689423A CN 200880016213 A CN200880016213 A CN 200880016213A CN 200880016213 A CN200880016213 A CN 200880016213A CN 101689423 A CN101689423 A CN 101689423A
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J·李
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Abstract

提供了一种轻重量、无绕线管的高电压变压器和点火器模块，其满足对汽车HID产品的低成本和高可靠性要求。印刷电路板(112)用作低电压电子部件的载体。高电压棒芯变压器(114)保持在支架(130，130’)内，此支架(130，130’)收容灌封材料并具有容纳高电压线的通道(160)，该高电压线从变压器延伸，用于与HID灯(100)的引线(104)连接。薄壁(210，212)允许支架用作变压器的灌封的腔体。另外，多层介电材料设置在初级和次级绕组之间。优选地，初级绕组(196)为覆盖次级绕组(192)的大表面区域的带。

Description

轻重量汽车HID点火器
发明背景
[0001]该申请涉及瓦加等人共同拥有的名称为“灯变压器”的序列号No.11/646,009的美国专利申请，并清楚地将其作为参考引入本文。还交叉参考共同拥有的在2006年12月27日提交的名称为“灯点火器模块和变压器载体”的序列号为No.11/646,213的美国专利申请、在2006年12月27日提交的名称为“灯变压器”的序列号为No.11/646,009的美国专利申请、在2006年12月27日提交的名称为“灯变压器组件”的序列号为No.11/645,879的美国专利申请、在2006年8月31日提交的名称为“灯变压器”的序列号为No.11/513,777的美国专利申请以及2007年2月26日提交的名称为“高电压变压器和用于HID汽车头灯的新颖的布置/方法”的序列号为No.11/710,751的美国专利申请。
[0002]该公开大致涉及在灯组件内使用的类型的高电压变压器和点火器模块。更具体地，电压变压器组件和点火器模块组件为典型地在诸如高强度放电(HID)灯的汽车灯组件内使用的类型。
[0003]存在对汽车HID灯的不断的需求。正因如此重要，才持续需要解决关于组件的最终产品、可靠性和总体重量的各种问题。例如，制造商数年来努力在头灯组件的重量方面进行改善，以有助于减少OEM希望降低汽车车辆的总体重量的需求。尽管已经实现了达到大约65克的重量，但是最近在重量减少方面的进一步改善已经受到限制。
[0004]汽车HID灯需要改善的另一方面涉及制造成本。例如，灯部件的组件为可重复的、精确的和可靠的以及限制制造工艺的步骤数量是重要的。例如，限制连接电子部件所需的焊接的数量是重要的。同样地，排除操作或处理步骤典型地导致减少制造成本。然而，将精确的可重复的步骤加入制造工艺而得到的改善的质量同样重要，从而使得产品的整体质量得以改善。例如，目前需要独立的、特定的设备，以灌封在本申请的受让人共同拥有的11/646,009申请中显示和描述的类型的灯变压器。
[0005]此外，尽管在变压器领域已经普遍知道无绕线管的变压器组件，但是并入在汽车灯应用中使用的变压器组件而仍能够解决高电压绝缘因素呈现出独特的情况。例如，有效地减少重量而不影响对在例如汽车头灯的紧凑环境的类型的高电压应用中进行适当地绝缘的需要仍是一个挑战。
[0006]因此，在提供一种用于HID头灯的改善的点火器的同时，需要对减少重量、提高可靠性、限制制造步骤和成本方面进行改善。
发明内容
[0007]灯变压器组件包括具有初级和次级绕组的变压器。载体尺寸为能够容纳变压器并包括形成于其中的高电压线容纳部。
[0008]变压器可包括没有绕线管的棒芯。
[0009]次级绕组绕棒芯卷绕，且初级绕组绕次级绕组卷绕。此外，单层或多层介电材料优选地设置在绕组之间。
[0010]初级绕组优选地为宽度充分地大于厚度的薄条或带。
[0011]将载体修改成容易地容纳变压器的第一和第二端。
[0012]一个实施例中的载体收容灌封材料而不使用独立的灌封设备，并通过提供变压器周围的薄壁允许一步灌封工艺。
[0013]初级绕组的带设计还改善了变压器的磁耦合，并允许初级绕组覆盖次级绕组的大区段或大表面区域。
[0014]主要益处在于汽车HID点火器组件的重量的减少。
[0015]另一益处在于高电压线的处理的改善。
[0016]再一益处涉及在变压器的初级和次级绕组之间的磁耦合的改善。
[0017]又一益处通过将变压器载体作为灌封设备使用而实现。
[0018]通过阅读和理解以下详细描述后会发现其它的特征、益处和优点。
附图说明
[0019]图1为光源或灯和点火器模块组件的分解视图。
[0020]图2为安装在点火器模块组件上的装配后的光源的正视图。
[0021]图3为一个优选的变压器支架的透视图。
[0022]图4为容纳有棒芯变压器(bar core transformer)组件的图3的支架的类似的透视图。
[0023]图5为显示图3的支架内的引线和到预先模制的销的连接的透视图。
[0024]图6至图8为不带有变压器的第二优选的支架组件的透视图。
[0025]图9为图6至图8的装配后的支架组件的透视图，作为灌封工艺的一部分，其从下侧收容变压器。
[0026]图10图示了灌封的变压器-支架组件安装到印刷电路板上。
[0027]图11显示了装配后的点火器模块安装到壳中。
[0028]图12显示了定位在壳内的点火器模块和HID灯插入到相关的插座中。
[0029]图13为图12中显示的类型的点火器模块的下侧的放大视图。
[0030]图14图示了底板放置和固定到壳上。
具体实施方式
[0031]来看图1，图示了诸如高强度放电(HID)灯或陶瓷金属卤化物(CMH)灯的灯组件100，其细节在本领域内已经公知。这些类型的灯在隔开的电极之间产生电弧并电离封入电弧管的加压填充物。加压气体填充物可以包括汞，也可以不包括汞。隔开的电极与外部引线102，104电连接和机械连接，从而与灯组件或点火器组件110电连接和机械连接。点火器组件将引入电压增加或升高至高电平，例如约25kV级别的电平，以提供用于放电灯100的瞬时启动。
[0032]点火器组件包括容纳变压器组件114并被封入壳116的印刷电路板组件112，装配后壳116的相对端容纳底盖118，使其与壳密封。在壳上提供冠状物120，且优选地包括机械地接合灯组件100的一端的多个保持指(retaining finger)122。图2图示了带有点火器模块组件110的装配后的灯组件。
[0033]图3显示了支架或载体130的一个优选布置，支架或载体130尺寸定制成容纳下面将描述的变压器。图3至图5的支架包括第一和第二大致平行的构件或端壁132，134。端壁通过互连构件136保持隔开、大致平行的关系。这里，两个隔开的互连构件136a，136b在相对端连接在端壁132，134上。另外，还可提供横向支撑件138以增加隔开的互连构件的刚度。还将认识到的是，端构件、互连构件和横向构件可全部形成为一体的布置，例如模制的塑料件。这是所希望的，原因在于其便于制造，而且塑料还可以在选定位置并入销/支撑件，其原因在下面将变得更加清楚。
[0034]对应的端构件132，134的第一或内表面132a，134a以面对的关系设置。各内表面均优选地包括从端构件的拱形端向内延伸并在互连构件136上方的位置终止的凹部150。另外，贯通槽152被提供给各端构件，并完全延伸通过端构件，即从132a，134a到外表面132b，134b。此外，贯通槽优选地在端构件的有限的高度上延伸，即小于凹部150的高度。
[0035]一个端构件的外表面134b(这里，如图3至图5中显示的右手边的端构件134)包括高电压线容纳部或通道160。通道由一对凸起的壁162，164形成。本领域技术人员将认识到的是，通道可以以多种方式形成，并可以同样地采用多种构造。然而，希望通道160具有深度，换句话说，希望壁162，164具有高度，使得通道深度足以完全容纳从变压器引出的高电压线的直径尺寸。
[0036]另外，显示为成角度的壁166的延伸部分从互连构件136a的相邻的区域的端构件134的底部延伸。如下面将解释的那样，成角度的构件166在其下侧包括与通道160操作连通并在载体的端壁之间大致位于中央的区域终止的通道。
[0037]导电销180优选地位于支架的对应的角。销用作例如用于下面将描述的低电压线的导电附接区域，或简单地用作相对于印刷电路板组件用于支架的定位部件或支撑件，如同在下面将变得更加清楚的那样。
[0038]如图4所示，棒芯变压器容纳在支架中。更具体地，变压器组件包括棒芯190。在导电芯上卷绕绝缘材料，然后卷绕相对细的线(例如约29号标准线大小)次级绕组192，次级绕组192沿棒芯的长度具有多匝。例如，传统布置可包括五层次级绕组，各层次级绕组总共具有一百六十匝或每层具有53匝，本布置明显地更少。例如，对本公开没有限制地，在与本公开的初级绕组结合使用时，示范性布置在各层可仅包括每层四十匝的三层(总数量为120匝)。优选地，一旦将变压器安装在支架内，那么次级绕组在与端构件隔开的位置终止。更具体地，由于在变压器组件内没有使用绕线管，所以可提供边缘带194以在适当位置保持次级绕组。
[0039]变压器组件的棒芯的相对端被容纳在对应的端构件132，134的凹部150内。该支架设计允许从端构件的拱形端向互连构件插入棒芯变压器。另外，初级绕组196显示为具有宽度的条带或带，该宽度远大于带的厚度。在如图所示地卷绕时，这允许初级绕组覆盖次级绕组的大量的表面区域。这会改善在初级和次级绕组之间的磁耦合，而不用在次级绕组上增加更多匝，如相应的细线用于初级绕组时所要求的那样。
[0040]另外，多层介电材料设置在初级和次级绕组之间以用作绕组之间的绝缘层。此外，如上面指明的那样，变压器不包括绕线管。作为替代，单层或多层介电材料的使用允许不使用传统的绕线管。因而，通过不使用绕线管实现了重量的减少和次级绕组的层数和匝数的减少，而不影响变压器组件的可操作性。
[0041]初级绕组的第一和第二端196a，196b通过对应的互连构件136a，136b内的相应的槽198。初级绕组的端196a，196b与印刷电路板相互连接。
[0042]图5与图4类似，但在组件内还显示了变压器的低电压线和高电压线。具体地，低电压引线200从变压器组件的第一端延伸并通过第一端构件132内的槽152。引线200被引导用于与销180a中的一个销相互连接和焊合(即电连接和机械连接)，优选地通过焊合相互连接。为了在该引线通过槽时提供用于该引线的进一步的支撑和绝缘，至少在引线通过槽152的区域，在低电压引线上具有介电套管202。
[0043]在支架组件的另一端，高电压引线204从变压器的另一端延伸，通过槽152并容纳在凹部160中。同样地，高电压引线优选地至少沿引线通过槽152的部分具有绝缘套管。高电压引线通过成角度的臂166延续，且具体地，如图9中更佳地示出的那样，通过成角度的臂166的下侧提供的凹槽206。以这种方式，当引线从变压器端沿第二端构件134前进时，引线基本上被覆盖或被包含，且引线被引导至更中央的位置以与灯引线和将在下面描述的印刷电路板连接。
[0044]图6至图8图示了支架组件的第二实施例，其中，相同的元件以带有(’)后缀的标号来表示，而新的标号表示新的部件。提供了一对侧壁210，212和连续底壁214，且一对侧壁210，212和连续底壁214将端构件132’，134’和成角度的构件166’相互连接。为便于图示，移除了变压器。显然，槽152’前进通过端壁132’，且同样地，槽152’整体地延伸通过端壁134’。侧壁210，212和底壁214形成了中央腔体216，其尺寸定制成变压器在沿端构件的各内面提供的凹部150’滑入时容纳变压器。
[0045]如图9所示，之后，安装有变压器的支架组件准备灌封。选择性的开口或缝隙必须被密封。具体地，容纳初级绕组带的相对端的槽196和各端构件内提供的槽152被封闭或封堵。一旦被封堵，那么腔体216内充满适当的灌封材料并固化。以这种方式，支架组件本质上用作灌封设备，以使得需要尽量小的设置和尽量少的处理时间。将认识到的是，图3至图5的实施例将要求带有安装的变压器的支架放置在独立的灌封设备内。
[0046]图10图示了安装在印刷电路板112的上表面的灌封变压器/支架组件。未显示灌封侧壁，以便容许显示容纳在灌封材料内的变压器。形成本发明的非独有部分的其它电子部件显示为与印刷电路板电连接和机械连接。
[0047]对带有安装的部件的印刷电路板112进行测试，且若合格则然后将点火器板安装到壳110内，且具体地通过下方开口端安装到腔体220内。沿壳内的连接器容纳凹部222提供密封剂，以将连接器224密封地和紧固地固定到壳上。图11图示了点火器模块到壳的开口端内的完全插入，并图示了连接器224内的周边凹槽如何为壳的侧壁的任一侧所容纳，以抵抗拉出力并在壳内紧固地定位印刷电路板。如图12所示，高电压线204的末端然后精确地定位成与灯引线104相邻，其中，高电压线离开成角度的臂166的凹槽206。灯引线和高电压变压器线然后焊接或以其它方式机械连接和电连接，且另外，与外部引线102相互连接的次级灯引线焊接或以其它方式与印刷电路板机械连接/电连接。之后，使用灌封材料覆盖这些相互的连接。接着，盖118对齐壳的开口端，并进行熔化接合或以其它方式沿其周长固定以提供与壳的密封的机械连接。
[0048]已经结合优选实施例描述了本发明。显然，在阅读并理解之前的详细描述后，可以想到其它修改和变更。本发明将解释为包括所有这些修改和变更。

Claims (21)

1.灯变压器组件，包括：
包括初级和次级绕组的变压器；
载体，尺寸为能够将所述变压器容纳于其中，并具有形成于其中的高电压线容纳部。
2.根据权利要求1所述的变压器组件，其特征在于，所述变压器包括不带有绕线管的棒芯。
3.根据权利要求2所述的变压器组件，其特征在于，所述次级绕组绕所述棒芯卷绕，且所述初级绕组绕所述次级绕组卷绕。
4.根据权利要求1所述的变压器组件，其特征在于，所述次级绕组绕所述棒芯卷绕，且所述初级绕组绕所述次级绕组卷绕。
5.根据权利要求4所述的变压器组件，其特征在于，所述变压器组件还包括设置在所述绕组之间的介电材料层。
6.根据权利要求1所述的变压器组件，其特征在于，所述初级绕组包括宽度充分地大于厚度的薄带。
7.根据权利要求1所述的变压器组件，其特征在于，所述载体包括具有面向第二壁的内表面的表面的第一壁，各内表面包括尺寸为能够容纳所述变压器的对应端的凹部。
8.根据权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述高电压线容纳部包括尺寸为能够容纳相关的高电压线的外周的顶部开口的通道。
9.根据权利要求7所述的变压器组件，其特征在于，所述变压器包括棒芯，且所述棒芯的相对端容纳在所述内表面的对应的凹部内。
10.头灯组件，包括：
光源；
点火器模块，可操作地与所述光源相关联，以选择性地给所述光源提供能量，所述点火器模块包括：
具有棒芯的变压器，次级绕组和初级绕组绕所述棒芯卷绕，其中，所述初级绕组是宽度充分地大于厚度的条形材料。
11.根据权利要求10所述的头灯组件，其特征在于，所述点火器模块还包括容纳所述变压器的支架，所述支架具有形成于其中的高电压线容纳部。
12.根据权利要求11所述的头灯组件，其特征在于，所述高电压线容纳部包括尺寸为能够容纳和隔离高电压线的通道。
13.根据权利要求12所述的头灯组件，其特征在于，所述通道向所述光源下方的中央位置延伸，由此当所述线从所述变压器向灯引线前进时所述高电压线在所述通道内被隔离。
14.根据权利要求10所述的头灯组件，其特征在于，所述初级和次级绕组间置有绝缘卷绕物。
15.根据权利要求14所述的头灯组件，其特征在于，所述棒芯变压器是无绕线管的。
16.根据权利要求10所述的头灯组件，其特征在于，所述点火器模块还包括支架，所述支架沿互相垂直的六个侧中的五个侧容纳所述变压器，并沿第六侧开口，使得所述支架能够用于灌封所述变压器。
17.根据权利要求16所述的头灯组件，其特征在于，所述支架包括从所述开口的第六侧沿平行的表面延伸的凹部，用于容纳所述变压器。
18.一种装配用于头灯的变压器的方法，包括：
提供具有五个互相垂直的表面的载体，以形成腔体；
将变压器插入所述载体腔体；和
通过开口的第六表面用灌封材料填充所述腔体。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将从所述变压器延伸的高电压线隔离在通道内。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述变压器包括绕芯卷绕的次级绕组，所述方法还包括绕所述次级绕组卷绕初级绕组的带。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述绕组之间间置多层绝缘材料。
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