JP2003086389A - 放電灯装置 - Google Patents

放電灯装置

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JP2003086389A
JP2003086389A JP2001272675A JP2001272675A JP2003086389A JP 2003086389 A JP2003086389 A JP 2003086389A JP 2001272675 A JP2001272675 A JP 2001272675A JP 2001272675 A JP2001272675 A JP 2001272675A JP 2003086389 A JP2003086389 A JP 2003086389A
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circuit
wiring
discharge lamp
lamp device
wiring structure
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JP2001272675A
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Koichi Toyama
耕一 外山
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Denso Corp
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/292—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions

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  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 断続電流の影響を低減可能な放電灯装置を提
供する。 【解決手段】 バッテリ１０からの直流電圧を昇圧する
ＤＣ／ＤＣ変換回路１２０を備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路
１２０によって昇圧された電圧に基づいてランプ３０を
点灯させるようにした放電灯装置において、ＤＣ／ＤＣ
変換回路１２０は、バッテリ１０側に配された一次巻線
１２１ａとランプ３０側に配された二次巻線１２１ｂと
を有するトランス１２１と、一次巻線１２１ａに接続さ
れた半導体スイッチング素子１２２と、半導体スイッチ
ング素子１２２の導通、遮断により断続電流が流れる回
路配線部Ｌｐ１を備え、断続電流により生じる磁界を打
消し合う配線構造体１２７を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電灯を点灯
する放電灯装置に関し、特に車両における放電灯を用い
た前照灯装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】放電灯装置としては、図７に示す車両用
放電灯装置がある。この種の放電灯装置１００は、図７
に示すように、フィルタ回路１１０、ＤＣ／ＤＣ変換回
路１２０、インバータ回路１３０、および制御回路１５
０を含んで構成されている。この放電灯装置１００は、
点灯スイッチ２０がオン状態のとき、直流電源としての
バッテリ１０からの直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換回路１２
０により昇圧し、インバータ回路１３０にてその昇圧電
圧を交流電圧に変換してランプ３０を点灯させるように
構成されいる。
【０００３】なお、このランプ３０は、車両用前照灯で
あるメタルハライドランプ等の放電灯であって、始動時
には、始動回路のトランス（図示せず）によって絶縁破
壊を生じさせる高電圧がランプ３０の電極間に印加さ
れ、絶縁破壊後は、不安定なグロー放電からアーク放電
状態に転移することで安定点灯状態に移行する。
【０００４】フィルタ回路１１０は、コイル１１１とコ
ンデンサ１１２とコンデンサ１１３とから構成され、雑
音防止用として設けられている。
【０００５】ＤＣ／ＤＣ変換回路１２０は、バッテリ１
０側に配された一次巻線１２１ａとランプ３０側に配さ
れた二次巻線１２１ｂとを有するトランス１２１と、一
次巻線１２１ａに接続された半導体スイッチング素子と
してのＭＯＳトランジスタ（電解効果型トランジスタ）
１２２と、二次巻線１２１ｂに接続された整流用ダイオ
ード１２３および平滑用コンデンサ１２４とから構成さ
れ、バッテリ電圧を昇圧した昇圧電圧を出力する。すな
わち、このＤＣ／ＤＣ変換回路１２０において、ＭＯＳ
トランジスタ１２２がオンすると、一次巻線１２１ａに
一次電流が流れて一次巻線１２１ａにエネルギーが蓄え
られ、ＭＯＳトランジスタ１２２がオフすると、一次巻
線１２１ａのエネルギーが二次巻線１２１ｂに供給され
る。そして、このような動作を繰返すことにより、ダイ
オード１２３と平滑用コンデンサ１２４の接続点から高
電圧を出力する。なお、このトランス１２１は、一次巻
線１２１ａと二次巻線１２１ｂとが電気的に導通するよ
うに構成されるトランスでもよい。
【０００６】インバータ回路１３０は、Ｈブリッジ状に
配置された半導体スイッチング素子をなすＭＯＳトラン
ジスタ（図示せず）を有し、ランプ３０を交流にて点灯
駆動するために設けられている。
【０００７】制御回路１５０は、図７に図示しない検出
回路から出力されるランプ電圧とランプ電流に相当する
信号（ランプ電力相当信号）に基づいて、点灯初期時に
ランプ電力を最大電力（例えば６５Ｗ）に、安定点灯時
にランプ電力を定常電力（例えば３５Ｗ）にするよう
に、ＭＯＳトランジスタ１２２をＰＷＭ制御する。
【０００８】すなわち、制御回路１５０は、ＭＯＳトラ
ンジスタ１２２をＰＷＭ信号によってオン、オフさせる
ゲート制御回路１５０ａと、ランプ電圧を検出する検出
回路（図示せず）と、検出されたランプ電圧とランプ電
流に基づいてランプ電力を所望値に制御するランプパワ
ー制御回路（図示せず）とを備えている。
【０００９】上記の構成において、その作動の概略を以
下、説明する。点灯スイッチ２０がオンし、制御回路１
５０がＭＯＳトランジスタ１２２をＰＷＭ制御すると、
トランス１２１の作動によって、バッテリ電圧を昇圧し
た電圧がＤＣ／ＤＣ変換回路１２０から出力される。こ
のＤＣ／ＤＣ変換回路から出力された高電圧（点灯準備
中は３００〜５００Ｖ程度、点灯開始後は１００Ｖ程
度）は、インバータ回路１３０を介して始動回路のトラ
ンスで絶縁破壊を生じさせるように、さらに高電圧（例
えば２５ｋＶ）に昇圧され、ランプ３０に印加される。
その結果、ランプ３０が点灯開始する。この点灯開始
後、インバータ回路１３０の出力電圧の極性を交互に反
転させ、ランプ３０を交流点灯させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来構成では、ＤＣ／
ＤＣ変換回路１２０のＭＯＳトランジスタ１２２のオ
ン、オフを繰返すことによってバッテリ１０の電圧を昇
圧させるとともに、半導体スイッチング素子としてのＭ
ＯＳトランジスタ１２２の遮断、導通によって生じる断
続電流に起因して放射ノイズが発生する。
【００１１】すなわちＭＯＳトランジスタ１２２の遮
断、導通によって流れる断続電流の配線ループとして
は、図７に示すように、トランス１２１の一次巻線１２
１ａ側のコンデンサ１１３から電源正極線を介して、一
次巻線１２１ａ、ＭＯＳトランジスタ１２２のドレイン
−ソース間を経て接地線を通じてコンデンサ１１３へ戻
る第１の回路配線部Ｌｐ１と、トランス１２１の二次巻
線１２１ｂ側の整流ダイオード１２３から、インバータ
回路１３０に接続する中点に設けた平滑コンデンサ１２
４を経て接地線を通じて、二次巻線１２１ｂ、整流ダイ
オード１２３に戻る第２の回路配線部Ｌｐ２、ＭＯＳト
ランジスタ１２２のゲート側のゲート制御回路１５０ａ
からゲートを経て接地線を通じてゲート制御回路１５０
ａへ戻る第３の配線回路Ｌｐ３がある。なお、第１の回
路配線部Ｌｐ１、第２の回路配線部Ｌｐ２、第３の回路
配線部Ｌｐ３は、ゲート制御回路１５０ａによるＭＯＳ
タランジスタ１２２の制御によりそれぞれ電流ｉ１、電
流ｉ２、電流ｉ３が図７に示す矢印方向に断続的に流れ
る。
【００１２】特に、車両用前照灯装置に放電灯装置を用
いる場合、信号待ち等にて前後の車両が渋滞状態にある
とき、放電灯装置が、例えば前方の車両の後部に配置さ
れたアンテナに近接することで、場合によっては、前方
車両つまり他車両へラジオ受信障害を与える可能性があ
る。
【００１３】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、したがってその目的は、断続電流の影響
を低減可能な放電灯装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１による
と、直流電源からの直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換
回路を備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路によって昇圧された電
圧に基づいて放電灯を点灯させるようにした放電灯装置
において、ＤＣ／ＤＣ変換回路は、直流電源側に配され
た一次巻線と放電灯側に配された二次巻線とを有するト
ランスと、一次巻線に接続された半導体スイッチング素
子と、半導体スイッチング素子の導通、遮断により断続
電流が流れる回路配線部を備え、断続電流により生じる
磁界を打消し合う配線構造体を有する。
【００１５】このため、断続電流が流れる回路配線部に
対して、この回路配線部に流れる断続電流により発生す
る断続磁界を打消し合うような逆磁界を形成する配線構
造体を構成するので、放射ノイズレベルを低減できる。
【００１６】上記配線構造体は、請求項２に記載のよう
に、回路配線部に直列接続され、断続電流を迂回させる
配線を有し、迂回させる配線に流れる電流が、回路配線
部を流れる電流と逆向きになるように、回路配線部と前
記配線構造体を配置する。
【００１７】このため、配線構造体は、断続電流が流れ
る回路配線部に対して、この回路配線部を流れる断続電
流を相殺する逆向きの電流を流すことができる。
【００１８】本発明の請求項３によると、回路配線部と
配線構造体とが囲う面積が同等である。
【００１９】これにより、回路配線部を流れる断続電流
によって発生する磁束と、この回路配線部を流れる断続
電流によって生じる磁界を打消し合う電流を流す配線構
造体に発生する磁束とが相殺可能である。
【００２０】本発明の請求項４によると、回路配線部と
配線構造体との位置が重なっている。
【００２１】このため、回路配線部と配線構造体との位
置が重なっていることで、断続電流が流れる回路配線部
に対して、この回路配線部を流れる断続電流を相殺する
逆向きの電流を近接させて配置できるので、放射ノイズ
レベルを減衰可能つまり断続電流によって生じる磁界源
からの放射ノイズの影響を確実に低減できる。
【００２２】本発明の請求項５によると、インサート成
形により形成されている。
【００２３】これにより、断続電流が流れる回路配線部
に対して、この回路配線部に流れる断続電流により発生
する断続磁界を打消し合ように、逆磁界を発生する配線
構造体を確実に配置することができる。
【００２４】本発明の請求項６によると、配線構造体は
フレキシブル配線基板からなる。
【００２５】柔軟で薄膜のフレキシブル配線基板を用い
るので、配線構造体の面積を確保するとともに、放電灯
装置の体格増加を抑制することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の放電灯装置を、車両用放
電灯装置に適用し、具体化した実施形態を図面に従って
説明する。
【００２７】（第１の実施形態）図１は、本実施形態に
係わる放電灯装置の回路構成を表わす構成図である。な
お、図１において、従来構成として比較例である図７に
示したものと同一符号を付した部分は、同一もしくは均
等なものを示している。
【００２８】本実施形態は、比較例の図７に示す構成と
比較して、以下、構成の相違点、およびその構成による
動作について説明する。
【００２９】まず、本実施形態において、図７に示す構
成と相違するところは、ＤＣ／ＤＣ変換回路１２０にお
いて、ＭＯＳトランジスタ１２２の導通、遮断により断
続電流が流れる回路配線部（詳しくは、第１の回路配線
部Ｌｐ１）に対抗して、この断続電流ｉ１により生じる
磁界を打消し合う配線構造体１２７（図２参照）を設け
るようにしたことである。なお、この配線構造体１２７
は、図１に示すように、第１の回路配線部Ｌｐ１に直列
接続され、第１の回路配線部Ｌｐ１に流れる断続電流ｉ
１を迂回させる配線１２７ａを有する。
【００３０】なお、この配線構造体１２７の構造、形状
等の詳細については、後述の本実施形態に係わる組付け
構造で説明する。
【００３１】これにより、配線構造体１２７の配線１２
７ａには、図１に示すように、直列接続に起因して第１
の回路配線部Ｌｐ１に流れる断続電流ｉ１に等しい電流
値でかつ、この断続電流ｉ１に対して一点鎖線の矢印方
向で示される逆向きの電流を流すことが可能である。
【００３２】すなわち、第１の回路配線部Ｌｐ１を実線
矢印方向に流れる断続電流ｉ３に対抗して、第１の回路
配線部Ｌｐ１の断続電流ｉ３の流れに沿って幾何学的に
逆向き（詳しくは一点鎖線矢印方向）の電流を同時に発
生させる配線構造体１２７を配置するので、第１の回路
配線部Ｌｐ１を流れる断続電流ｉ３により発生する断続
磁界と、配線構造体１２７の配線１２７ａに流れる断続
電流により発生する断続磁界は、強度が同一で位相が逆
転した磁界の関係となる。
【００３３】したがって、両者の断続電流による発生す
る断続磁界は、互いに打消し合うことができるので、ゲ
ート制御回路１５０ａにより制御されるＭＯＳトランジ
スタ１２２のオン、オフ動作に起因して発生する断続電
流による放射ノイズの影響を低減または除去できる。
【００３４】なお、この配線構造体１２７は、回路配線
部（詳しくは第１の回路配線部Ｌｐ１）に対して、略同
一平面に形成されていてもよいし、回路配線部Ｌｐ１を
流れる断続電流ｉ１が形成する平面とは別に、この平面
に近接する異なる平面に形成されていてよい。
【００３５】ここで、発明の実施形態に係わるＤＣ／Ｄ
Ｃ変換回路１２０の組付け構造、特に配線構造体１２７
の構造、および形状等について、図２に従って説明す
る。
【００３６】図２は、図１中に示すＤＣ／ＤＣ変換回路
の構成を表わす部分的構成図である。なお、図８は、従
来構成としての比較例である回路構成を示す図７に対応
するＤＣ／ＤＣ変換回路の構成を表わす部分構成図であ
って、図８中の斜線部が、第１の回路配線部Ｌｐ１を示
す。
【００３７】図２に示すように、配線構造体１２７は、
第１の回路配線部Ｌｐ１に直列接続される配線としての
ターミナル１２７ａを、絶縁樹脂等によるインサート成
形により形成され、回路配線部Ｌｐ１に近接する異なる
平面上に配置されている。
【００３８】これにより、インサート成形される配線１
２７ａが絶縁性を確保するとともに、配線１２７ａの配
線形状を固定することができるので、配線形状に起因す
る断続磁界の強度の増減（不安定になること）を防止で
きる。配線１２７ａが銅線のように柔軟な場合におい
て、組付け前の単品状態で、第１の回路配線部Ｌｐ１に
沿うような配線形状に曲げ加工したものが、組付け後、
他の半導体素子を実装する際に、その配線形状が変形し
てしまうことをインサート成形に起因して防止するから
である。
【００３９】なお、配線１２７ａがインサート成形され
た配線構造体１２７は、第１の回路配線部Ｌｐ１に略沿
うように配置されることが望ましい。第１の回路配線部
Ｌｐ１を流れる断続電流ｉ３により発生する断続磁界
と、配線構造体１２７の配線１２７ａに流れる断続電流
により発生する断続磁界は、強度が同一で位相が逆転し
た磁界となり、断続磁界に起因する放射ノイズを除去で
きるからである。
【００４０】なお、この放電灯装置１００を収容する筐
体において、図２に示す電子回路ケースとしての金属ケ
ース１７０内に、ＤＣ／ＤＣ変換回路１２０等の各回路
が収容され、かつ制御回路１５０、ＭＯＳトランジスタ
１２２等の半導体装置として形成可能な部分をハイブリ
ットＩＣとしてＩＣ化し、金属ケース１７０内に収容さ
れた樹脂ケース１７１に成形されたターミナル１７１ａ
を介してトランス１２１等と半導体装置として形成可能
な部分を電気的に接続している場合においては、第１の
回路配線部Ｌｐ１と配線構造体１２７の配線１２７とを
直列接続する際、ターミナル１７１ａを介して直列接続
する。
【００４１】これにより、第１の回路配線部Ｌｐ１と配
線構造体１２７の配線１２７との電気的接続が、交叉す
ることなく、異なる平面上に略平行配置させるととも
に、容易に直列接続できる（図２参照）。
【００４２】（変形例）変形例としては、第１の実施形
態で説明した配線構造体１２７のように、第１の回路配
線部Ｌｐ１に略沿うように配置される構成に換えて、図
４に示すように、配線構造体１２７の配線１２７が囲う
面積と第１の回路配線部Ｌｐ１が囲う面積とが同等と
し、放電灯装置１００を収容する筐体としての金属ケー
ス１７０内に配置される状態で構成されていてもよい。
【００４３】図３に示す第１の回路配線部ＬＰ１を流れ
る電流ｉ１の径路に対して、配線構造体１２７の配線１
２７ａに流れる電流ｉ１（幾何学的に逆向き）の径路が
沿うように重なり合っていれば、断続電流ｉ１によって
生じる磁界ΦＬＰと磁界Φ１２７は確実に打消し合うこ
とができる。一方、図３に示すように、少なくとも第１
の回路配線部Ｌｐ１が囲う面積ＳＬＰと配線構造体１２
７の配線１２７が囲う面積Ｓ１２７が略同じであれば、
磁界ΦＬＰと磁界Φ１２７の強度は同じであるので、磁
界ΦＬＰ、Φ１２７の影響を観測する観測点（例えば車
両のアンテナ）Ｂに対して、第１の回路配線部Ｌｐ１と
配線構造体１２７との離間距離Ｌｄが、それぞれの観測
点Ｂまでの離間距離Ｌ１、Ｌ２より十分小さければ、観
測点Ｂにおいて磁界ΦＬＰと磁界Φ１２７は打消す合う
ことができるからである。
【００４４】これにより、第１の回路配線部Ｌｐ１に対
する配線構造体１２７の配置の自由度が向上できる。
【００４５】なお、配線構造体１２７およびその配線１
２７ａを、フレキシブル基板で形成すれば、面積Ｓ１２
７を確保できるとともに、柔軟で薄膜なフレキシブル基
板に起因して放電灯装置、特にＤＣ／ＤＣ変換回路の周
りの体格増加を抑制することができる。
【００４６】（他の実施形態）配線構造体１２７を、第
１の実施形態では第１の回路配線部Ｌｐ１に流れる断続
電流に生じる磁界を打消し合うものとして説明したが、
本実施形態としては、図５に示すように、第２の回路配
線部Ｌｐ２に流れる断続電流に生じる磁界を打消し合う
ものとして構成してもい。あるは、配線構造体１２７
を、図６に示すように、第３の回路配線部Ｌｐ３に流れ
る断続電流に生じる磁界を打消し合うものとして構成し
てもい。
【００４７】これにより、第２の回路配線部Ｌｐ２に流
れる断続電流に生じる磁界または第３の回路配線部Ｌｐ
３に流れる断続電流に生じる磁界による放射ノイズを低
減または除去できる。
【００４８】なお、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣ変換回
路１２２におけるＭＯＳトランジスタ１２２の導通、遮
断により断続電流が流れる回路配線部Ｌｐ１、Ｌｐ２、
Ｌｐ３に対抗して、その断続電流により生じる磁界を打
消し合う配線構造体１２７にて説明したが、ＤＣ／ＤＣ
変換回路に限らず、ＭＯＳトランジスタ等の半導体スイ
ッチング素子を用いるいわゆるスイッチング電源装置で
あれば、本実施形態の配線構造体１２７を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる放電灯装置の
回路構成を表す構成図である。
【図２】図１中に示すＤＣ／ＤＣ変換回路の構成を表わ
す部分的構成図である。
【図３】図１中の第１の回路配線部と配線構造体との生
じる磁界を説明する模式図である。
【図４】変形例のＤＣ／ＤＣ変換回路の構成を表わす部
分的構成図である。
【図５】他の実施形態に係わる放電灯装置の回路構成を
表す構成図である。
【図６】他の実施形態に係わる放電灯装置の回路構成を
表す構成図である。
【図７】従来の車両用放電灯装置の回路構成を表す構成
図である。
【図８】図７中に示すＤＣ／ＤＣ変換回路の構成を表わ
す部分的構成図である。
【符号の説明】
１０ バッテリ（直流電源） ２０ 点灯スイッチ ３０ ランプ（放電灯） １００ 放電灯装置 １１０ フィルタ回路 １１３ コンデンサ １２０ ＤＣ／ＤＣ変換回路 １２１ トランス １２１ａ、１２１ｂ 一次巻線、二次巻線 １２２ ＭＯＳトランジスタ（半導体スイッチング素
子） １２３ 整流ダイオード １２４ 平滑用コンデンサ １２７ 配線構造体 １２７ａ 配線（ターミナル） １３０ インバータ回路 １５０ 制御回路 １５０ａ ゲート制御回路 Ｌｐ１、Ｌｐ２、Ｌｐ３ ＭＯＳトランジスタ１２２の
導通、遮断により断続電流が流れる回路配線部 ｉ１、ｉ２、ｉ３ 断続電流 ΦＬＰ、Φ１２７ 回路配線部を流れる断続電流により
生じる断続磁界、配線構造体を流れる断続電流により生
じる断続磁界 ＳＬＰ、Ｓ１２７ 回路配線部の電流の流れが囲う面
積、配線構造体の電流の流が囲う面積

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直流電源からの直流電圧を昇圧するＤＣ
    ／ＤＣ変換回路を備え、該ＤＣ／ＤＣ変換回路によって
    昇圧された電圧に基づいて放電灯を点灯させるようにし
    た放電灯装置において、 前記ＤＣ／ＤＣ変換回路は、前記直流電源側に配された
    一次巻線と前記放電灯側に配された二次巻線とを有する
    トランスと、前記一次巻線に接続された半導体スイッチ
    ング素子と、該半導体スイッチング素子の導通、遮断に
    より断続電流が流れる回路配線部を備え、該断続電流に
    より生じる磁界を打消し合う配線構造体を有することを
    特徴とする放電灯装置。
  2. 【請求項２】 前記配線構造体は、前記回路配線部に直
    列接続され、前記断続電流を迂回させる配線を有し、 前記迂回させる配線に流れる電流が、前記回路配線部を
    流れる電流と逆向きになるように、前記回路配線部と前
    記配線構造体を配置することを特徴とする請求項１に記
    載の放電灯装置。
  3. 【請求項３】 前記回路配線部と前記配線構造体とが囲
    う面積が同等であることを特徴とする請求項１または請
    求項２に記載の放電灯装置。
  4. 【請求項４】 前記回路配線部と前記配線構造体との位
    置が重なっていることを特徴とする請求項１から請求項
    ３のいずれか一項に記載の放電灯装置。
  5. 【請求項５】 前記配線構造体はインサート成形により
    形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４
    のいずれか一項に記載の放電灯装置。
  6. 【請求項６】 前記配線構造体はフレキシブル配線基板
    からなることを特徴とする請求項１から請求項５のいず
    れか一項に記載の放電灯装置。
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