JP2005222747A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化を図ることができる放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】この放電灯点灯装置は、交流電圧を発生させるインバータ回路３、放電灯４の放電を開始する始動回路５、点灯を制御する点灯制御回路６などの点灯動作に必要な回路及び回路部品をケース１０内に収納する。点灯動作に必要な回路が発熱の少ない制御部と発熱の大きいパワー部に別けて形成されると共に、制御部の回路を実装した制御部回路基板１６とパワー部の回路を実装したパワー部回路基板１７とが分離してケース１０内に装着される。ケース１０内の制御部回路基板１６の上方に回路部品がバスバーケース１１に取り付けられて配置される。パワー部回路基板１７上に接続用パッド２２が設けられ、その接続用パッド２２とバスバーケース１１に設けられたケース端子３０間がワイヤを介して接続される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の前照灯などの高圧放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関し、特に装置を小型化することができる放電灯点灯装置に関する。

高圧放電灯を点灯する場合、点灯始動時にスタータトランスを用いて高電圧を発生させてこれを放電灯に印加し、放電灯の電極間に容量放電を生じさせてそこにアークを形成し、その後、安定点灯に移行させて点灯する。このような放電灯の点灯装置として、従来、下記の特許文献１などに記載される放電灯点灯装置が知られている。
特開２０００−１５６２９４公報

この種の放電灯点灯装置は、通常、金属製のケース内にプリント基板を装着し、その上にバスバーを含むバスバーケースを取り付け、そのバスバーケース内に、高圧コイルを有したスタータトランス、インダクタ、サイリスタ、コンデンサなどの回路部品を取り付け、さらにプリント基板上に設けた接続用パッドとバスバーケースに設けられた各回路部品の端子間とを、リボンワイヤなどで接続して構成されている。

ところで、この種の放電灯点灯装置ではケースを含む全体形状の小型化が試みられているが、製造工程中において、例えば上記リボンワイヤの接続は、レーザ溶接機によるレーザ溶接を用いて行われるため、レーザ溶接のための空間を、プリント基板上に設ける必要があり、装置の小型化を目指した回路部品の効果的な配置が難しいという課題があった。さらに、装置のケース内において、高圧ケーブルとＩＣなどの回路素子が接近すると、回路上にノイズが発生する問題があり、放電灯点灯装置の小型化が充分に実現されていないという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、装置の小型化を図ることができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、交流電圧を発生させるインバータ回路、放電灯の放電を開始する始動回路、点灯を制御する点灯制御回路などの点灯動作に必要な回路及び回路部品をケース内に収納した放電灯点灯装置において、点灯動作に必要な回路が発熱の少ない制御部と発熱の大きいパワー部に別けて形成されると共に、制御部の回路を実装した制御部回路基板とパワー部の回路を実装したパワー部回路基板とが分離してケース内に装着され、ケース内の少なくとも制御部回路基板の上方に回路部品がバスバーケースに取り付けられて配置され、パワー部回路基板上に接続用パッドが設けられ、その接続用パッドとバスバーケースに設けられた端子間がワイヤを介して接続されていることを特徴とする。

この発明によれば、点灯動作に必要な回路が発熱の少ない制御部と発熱の大きいパワー部に別けて形成されると共に、制御部を実装した制御部回路基板とパワー部を実装したパワー部回路基板とが分離してケース内に装着されるため、制御部に対するパワー部の熱影響を少なくすることができる。また、ケース内の少なくとも制御部回路基板の上方に回路部品をバスバーケースに取り付けて配置し、パワー部回路基板上に接続用パッドを設けているから、パワー部回路基板上にレーザ溶接に必要な空間を形成し、接続用パッドとバスバーケースの端子間をワイヤを介してレーザ溶接により接続することができる。また、回路部品とバスバーケースの端子間をレーザ溶接により接続可能としながら、制御部回路基板と回路部品を上下に重ねて収納することにより、装置全体を従来のものより大幅に小型化することができる。

請求項２の発明は、請求項１の放電灯点灯装置において、制御部回路基板を多層基板から形成し、ＩＣを含む低発熱素子をその基板上に高密度に実装していることを特徴とする。この発明によれば、制御部回路基板を小型化することができ、それにより装置全体を小型化することができる。

請求項３の発明は、請求項１の放電灯点灯装置において、パワー部回路基板を単層基板から形成し、この基板にはトランジスタを含む発熱素子が実装されると共に、複数の接続用パッドがバスバーケースの端子に近い区域にまとめて実装されていることを特徴とする。この発明によれば、接続用パッドと端子の溶接に必要なスペースを基板上に充分に確保し、レーザ溶接機を用いて、複数の接続用パッドとバスバーケースの端子を効率良く接続することができる。また、パワー部回路基板を単層基板から形成することにより、多層基板から形成する場合に比べ、製造コストを下げることができる。

請求項４の発明は、請求項１の放電灯点灯装置において、パワー部回路基板には小型化されたＤＣ／ＤＣコンバータ用のトランスが実装されていることを特徴とする。この発明によれば、従来、大型のＤＣ／ＤＣコンバータ用トランスをバスバーケース内に装着する必要があって、バスバーケースが大型化していたが、パワー部回路基板上に小型化されたＤＣ／ＤＣコンバータ用のトランスを実装することにより、バスバーケースを小型化することができる。

請求項５の発明は、請求項１の放電灯点灯装置において、制御部回路基板とパワー部回路基板とがケースの底部に離隔して配置され、両基板がワイヤボンディングを介して導通接続されていることを特徴とする。この発明によれば、パワー部回路基板の熱を制御部回路基板に伝えにくくして、制御部回路基板上に実装されたＭＩＣなどの回路素子への熱影響を低減することができる。

請求項６の発明は、請求項１の放電灯点灯装置において、スタータトランスが制御部回路基板及びパワー部回路基板の上方から離れた位置のバスバーケース内に取付けられ、高圧ケーブルが両回路基板の上方から離れたバスバーケーブルの縁部を通って配設され、スタータトランスの端子に接続されていることを特徴とする。この発明によれば、回路基板上の回路素子、特に制御部回路基板上のＭＩＣなどがスタータトランスや高圧ケーブルの高電圧ノイズによる影響を受けることが防止され、誤動作を回避することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は放電灯点灯装置の概略構成ブロック図を示し、図２〜図６はその回路部品を内蔵したケース１０及びバスバーケース１１の平面図及び斜視図を示している。放電灯点灯装置は、図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２によりバッテリ１の電圧を昇圧し、インバータ回路３にてその昇圧した直流電圧を交流電圧に変換し、放電灯４を点灯させるように構成される。さらに、放電灯４を始動するための始動回路５が設けられる。

始動回路５には、スタータトランス１３、コンデンサ１４、サイリスタ１５が接続され、点灯始動時には、スタータトランス１３により高電圧を発生させ、放電灯４の電極間に容量放電を発生させてアークを形成し、その後、安定点灯に移行させる。さらに、点灯制御回路６が設けられ、点灯制御回路６は、点灯始動時から安定点灯に移行した後、放電灯４への出力電流を検出しながら、その電流をフィードバック制御することにより、放電灯４の安定点灯を保持するように構成される。

また、この放電灯点灯装置は、図２〜図６に示すように、ケース１０、バスバーケース１１及び図示しないケースカバーにより構成される筐体内に収納される。ケース１０は、上部を開口し周囲に高さの低い側壁を設けた金属製ケースから形成され、図２に示すようにケース１０の内側底部に、制御部回路基板１６とパワー部回路基板１７が分離し且つワイヤボンディングで接続された状態で、ケース底部の所定位置に絶縁層を介して接着されている。また、ケース１０の外側隅部には、取付孔を持った取付部１２が設けられている。

制御部回路基板１６はセラミック基板をベースとした多層プリント基板から形成され、表面と裏面に導電パターンが形成され、スルーホールを通して表裏２面の導電パターンが接続されている。この制御部回路基板１６上には、低電圧、低発熱で動作する制御部のデバイスとして、ＭＩＣ１８，２０、トランジスタ１９ｃ、抵抗１９ａ、コンデンサ１９ｂ、ダイオード１９ｄ等の素子が高密度に実装され、制御部回路基板１６自体が非常に小型化されている。

一方、パワー部回路基板１７は単層基板から形成され、パワー部回路基板１７上には、比較的大型の素子で発熱するＩＧＢトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、ダイオード２６、ＤＣ／ＤＣコンバータ用のトランス２５などが実装されると共に、接続用パッド２２が基板上に形成されている。複数のパッドからなる接続用パッド２２はバスバーケース１１に設けた複数のケース端子３０に、リボンワイヤ３１を介して接続されるもので、比較的狭い回路基板上の区域にまとめて配置されている。

この複数のケース端子３０が配置される区域は、図３に示すように、その上方にバスバーケース１１内の回路部品が配設されない領域であり、そこに空間が形成されており、そのケース端子３０の上方の空間がレーザ溶接機による端子のレーザ溶接を可能としている。さらに、ケース１０内の定位置に離隔して配設された制御部回路基板１６とパワー部回路基板１７間の端子部は、図２のように、ワイヤボンディング２１により接続される。さらに、ケース１０内の制御部回路基板１６とパワー部回路基板１７の隣接した領域には、何も配設されない空間が形成され、ケース１０内のその空間には、バスバーケース１１をケース１０内に挿入した際、バスバーケース側のスタータトランス１３が配設されることになる。

バスバーケース１１は、図３に示すように、ケース１０内に収納可能な枠形状に、合成樹脂により成形され、バスバーケース１１にはバスバーが複数のケース端子３０と共にインサート成形されている。また、バスバーケース１１には、図３に示すように、その内側に空間が形成され、その空間は、バスバーケース１１がケース１０内に嵌入された状態で、ケース１０内底部のパワー部回路基板１７の真上に位置するように形成されている。

さらに、そのパワー部回路基板１７の真上の空間に露出するように、バスバーケース１１の内側に、複数のケース端子３０が突出すように設けられている。さらに、バスバーケース１１がケース１０内に嵌入された状態で、ケース１０内底部の制御部回路基板１６とパワー部回路基板１７の上方から外れたバスバーケース１１内の上記空間に、始動回路５のスタータトランス１３が配設され、そのスタータトランス１３に接続される高圧ケーブル３６は、バスバーケース１１の縁部に敷設されて外部に引き出される。また、バスバーケース１１内では、低圧ケーブル３７が出力側インダクタ３３に接続され、高圧ケーブル３６と共に外部に引き出される。

また、バスバーケース１１の縁部には、その高圧ケーブル３６を収容するための溝が形成されている。さらに、バスバーケース１１内の縁に近い部分には複数の凹部が形成され、それらの凹部内に、入力側インダクタ３２、出力側インダクタ３３、電解コンデンサ３４，３５、及び電解コンデンサ１４、及びサイリスタ１５が各々収容され、それらの端子がバスバーなどに接続されている。

上記のように、パワー部回路基板１７上の接続用パッド２２とバスバーケース１１のケース端子３０間をレーザ溶接により接続可能としながら、制御部回路基板１６の上方とパワー部回路基板１７の一部の上方に、コンデンサ１４、サイリスタ１５、インダクタ３３などの回路部品を重ねてバスバーケース１１内に収納しているから、ケース１０の形状つまり装置全体を従来のものより大幅に小型化することができる。

上記構成の放電灯点灯装置を製造ラインで組み付ける場合、ケース１０については、上記のように所定の回路素子を予め実装した制御部回路基板１６とパワー部回路基板１７を、ケース１０内の底部の所定位置に接着した後、制御部回路基板１６とパワー部回路基板１７間の端子部を、ワイヤボンディング２１により導通接続する。

また、バスバーケース１１については、上記のように、ケース１１の縁部付近に形成された各凹部内に、上記スタータトランス１３、高圧ケーブル３６、低圧ケーブル３７、入力側インダクタ３２、出力側インダクタ３３、電解コンデンサ３４，３５、電解コンデンサ１４、及びサイリスタ１５などが収容され、それらの端子がバスバーなどに接続される。

そして、図５、図６のように、そのケース１０内の定位置に、バスバーケース１１が嵌め込むように挿入され、その状態で、制御部回路基板１６上の複数の接続用パッド２２とバスバーケース１１側のケース端子３０とが、レーザ溶接機によるレーザ溶接により、リボンワイヤ３１を介して接続される。レーザ溶接機によるレーザ溶接を使用する場合、接続箇所の周辺に空間が必要とされるが、図３に示すように、接続用パッド２２を設けたパワー部回路基板１７の上方に空間が形成され、そこにケース端子３０が配置されているから、レーザ溶接を容易に行うことができる。その後、ケース１０内にシリコンゲルを充填し、ケース１０の上に図示しないケースカバーを取り付けて、ケース内を閉鎖する。

放電灯点灯装置では、電源スイッチを投入すると、点灯制御回路６、始動回路５が動作し、始動回路５はインバータ回路３から送られた高周波信号に基づき、高周波パルス信号をスタータトランス１３の一次コイルに出力する。このとき、スタータトランス１３の二次コイルには高周波の高電圧パルスが発生し、この高電圧パルスが放電灯４に印加され、放電灯４内で放電が開始され、放電灯４が瞬時に点灯する。放電開始後、点灯制御回路６の制御により、始動回路５は動作を停止し、インバータ回路３から高周波電圧が放電灯４に送られ、放電灯４の点灯は維持される。

このような放電灯の点灯動作時、ケース１０内のスタータトランス１３及び高圧ケーブル３６には高周波の高電圧パルスが発生するが、その高電圧パルスによる磁気ノイズの影響を受けやすいＭＩＣなどの回路素子は、スタータトランス１３及び高圧ケーブル３６から離れた制御部回路基板１６上に位置しているため、高電圧パルスによる磁気ノイズの影響を受けずに正常に動作することができる。また、ケース１０内に装着された回路基板は、制御部回路基板１６とパワー部回路基板１７に分割して形成され、両基板１６，１７は離隔されて装着される。したがって、比較的低電圧、低発熱で動作するＭＩＣ，ＨＩＣ、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の素子が実装された制御部回路基板１６は発熱が少なく、発熱しやすいパワー部回路基板１７からの熱影響を受けにくくしているため、比較的高い温度の雰囲気中であっても、装置を正常に動作させることができる。

本発明の一実施形態を示す放電灯点灯装置の構成ブロック図である。 同放電灯点灯装置の制御部回路基板１６とパワー部回路基板１７を含むケース１０の平面図である。 同放電灯点灯装置の回路部品を取り付けた状態のバスバーケース１１の平面図である。 ケース１０内にバスバーケース１１を装着した状態の平面図である。 ケース１０とバスバーケース１１の分解斜視図である。 ケース１０内にバスバーケース１１を組み付けた状態の分解斜視図である。

符号の説明

２−ＤＣ／ＤＣコンバータ
３−インバータ回路
４−放電灯
５−始動回路
６−点灯制御回路
１０−ケース
１１−バスバーケース
１６−制御部回路基板
１７−パワー部回路基板
２２−接続用パッド
３０−ケース端子

Claims (6)

1. 交流電圧を発生させるインバータ回路、放電灯の放電を開始する始動回路、及び点灯を制御する点灯制御回路などの点灯動作に必要な回路、並びに回路部品をケース内に収納した放電灯点灯装置において、
   点灯動作に必要な回路が発熱の少ない制御部と発熱の大きいパワー部に別けて形成されると共に、該制御部の回路を実装した制御部回路基板と該パワー部の回路を実装したパワー部回路基板とが分離して該ケース内に装着され、該ケース内の少なくとも該制御部回路基板の上方に該回路部品がバスバーケースに取り付けられて配置され、該パワー部回路基板上にのみ接続用パッドが設けられ、該接続用パッドと該バスバーケースに設けられた端子間がワイヤを介して接続されていることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記制御部回路基板が多層基板から形成され、ＩＣを含む低発熱素子が該基板上に高密度に実装していることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記パワー部回路基板にはトランジスタを含む発熱素子が実装されると共に、複数の接続用パッドが前記バスバーケースの端子に近い区域にまとめて実装されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
4. 前記パワー部回路基板には小型化されたＤＣ／ＤＣコンバータ用のトランスが実装されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
5. 前記制御部回路基板とパワー部回路基板とが前記ケース内の底部に離隔して配置され、該両基板の端子部がワイヤボンディングを介して導通接続されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
6. スタータトランスが前記制御部回路基板及びパワー部回路基板の上方から離れた位置の前記バスバーケース内に取付けられ、高圧ケーブルが該両基板の上方から離れたバスバーケーブルの縁部を通って配設され、該スタータトランスの端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。

Images