JP2006339098A - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電灯と接続されて、該放電灯に始動用の高電圧パルスと点灯用の交流電圧を出力する放電灯点灯装置に関し、特に放電灯の始動時に生じるノイズを低減するためのの構成に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device which is connected to a discharge lamp and outputs a high voltage pulse for starting and an alternating voltage for lighting to the discharge lamp, and particularly for reducing noise generated at the time of starting the discharge lamp. Concerning configuration.
自動車等に搭載されてHID(High Intensity Discharge)ランプ等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置は、一般に、図5(a)に示したように、バッテリ101から出力される直流電圧を昇圧するDC/DCコンバータ102、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換するDC/ACインバータ103、及び、起動トランス105とトリガ回路106とを有してHIDランプ100の始動時にHIDランプ100に高電圧パルスを印加する起動回路104を備えている(例えば、特許文献1参照)。
A discharge lamp lighting device that is mounted on an automobile or the like and lights a discharge lamp such as an HID (High Intensity Discharge) lamp generally boosts the DC voltage output from the
図5(a)に示した回路構成においては、バッテリ101の出力電圧(12V又は24V)がDC/DCコンバータ102により400V程度の直流高電圧に昇圧され、該直流高電圧がDC/ACインバータ103により数百Hzの交流電圧に変換されて、HIDランプ100に供給される。そして、交流電圧によりHIDランプ100が点灯状態に維持される。
In the circuit configuration shown in FIG. 5A, the output voltage (12 V or 24 V) of the
また、DC/ACインバータ103の出力は、HIDランプ100の消灯時には数100Vの交流又は直流とされる。そして、HIDランプ100の始動時には、トリガ回路106から起動トランス105の1次巻線に起動パルス発生用1次電圧を印加することによって、起動トランス105の2次巻線に1次巻線と2次巻線との巻数比に応じた高電圧を生じさせ、該高電圧の印加によりHIDランプ100を始動(点灯開始)させる。
Further, the output of the DC /
図5(b)は、自動車のヘッドランプユニットに、上述した図5(a)の回路構成を収容した本体ケース110を、出力ケーブル120を介してHIDランプの口金114と接続する場合の取り付け態様を示したものであり、本体ケース110は、図示したように、一般的にはヘッドランプユニットのハウジング130の下部に取り付けられる。なお、ハウジング130の前面にレンズ111が装着され、ハウジング130の後面にメンテナンス用カバー112が備えられている。
FIG. 5B shows an attachment mode when the
そして、ハウジング130内には、HIDランプを光源とするプロジェクターランプ113と、HIDランプの口金114に装着されるランプソケット115と、プロジェクターランプ113を回転させてその照射方向を変更するASF(Adaptive Front-lighting System)機能を実現するためのモータ駆動回路122及びモータ・ギアユニット121とが備えられている。
In the
ここで、放電灯点灯装置の形態としては、図6(a)〜図6(c)に示したように、大きく分けて3種類が採用されている。図6(a)に示した第1の形態は、全ての回路構成(起動回路126、及びDC/DCコンバータ,DC/ACインバータ等を含むバラスト回路125)を一つの本体ケース110内に収容し、出力ケーブル120により本体ケース110と接続されてHIDランプ100の口金114と嵌合するランプソケット115を備えたものである。
Here, as a form of the discharge lamp lighting device, as shown in FIGS. 6A to 6C, three types are roughly adopted. In the first embodiment shown in FIG. 6A, all circuit configurations (the
また、図6(b)に示した第2の形態は、起動回路126を分離して起動回路ケース110bに収容し、バラスト回路125を本体ケース110aに収容して、第1の出力ケーブル120aにより起動回路ケース110bと本体ケース110aとを接続し、第2の出力ケーブル120bにより起動回路ケース126をランプソケット115に接続したものである。
Further, in the second embodiment shown in FIG. 6B, the
また、図6(c)に示した第3の形態は、起動回路126を分離してランプソケット115a内に収容し、出力ケーブル120により本体ケース110aをランプソケット115aに接続したものである。
In the third mode shown in FIG. 6C, the
図6(a)に示した第1の形態と図6(c)に示した第3の形態の放電灯点灯装置をヘッドランプユニットに装着する場合、本体ケース110,110aをヘッドランプユニットのハウジングの下部に取り付け、ランプソケット115,115aにHIDランプ100の口金114を嵌合させる。
When the discharge lamp lighting device of the first embodiment shown in FIG. 6 (a) and the third embodiment shown in FIG. 6 (c) is mounted on a headlamp unit, the
また、図6(b)に示した第2の形態の放電灯点灯装置をヘッドランプユニットに装着する場合、本体ケース110aを第1の形態及び第3の形態と同様にヘッドランプユニットのハウジングの下部に取り付け、ランプソケット115aをHIDランプ100の口金と嵌合させる。そして、起動回路ケース110bを、図5(b)に示したメンテナンス用カバー112の内側等のハウジング130の内部に固定する必要がある。
Further, when the discharge lamp lighting device of the second form shown in FIG. 6B is attached to the headlamp unit, the main body case 110a is attached to the housing of the headlamp unit in the same manner as the first and third forms. The lamp socket 115a is fitted to the base of the
ここで、図6(b)に示したようにAFS機能を備えたヘッドランプユニットでは、ハウジング130内にモータ駆動ユニット122及びモータ・ギアユニット121が配置されるため、ハウジング130が大型化する。また、ヘッドランプのデザイン形状によりハウジング130が大型化する場合もある。
Here, in the headlamp unit having the AFS function as shown in FIG. 6B, the
そして、このようにヘッドランプのハウジングが大型化すると、前記第1の形態の放電灯点灯装置においては、ハウジングの下部に取り付けられる本体ケース110と、ランプソケット115とを接続する出力ケーブル120が長くなる。また、前記第2の形態の放電灯点灯装置においても、起動回路ケース110bの設置場所によっては、ハウジング内に固定される起動回路ケース110bとランプソケット115とを接続する出力ケーブル120bが長くなる。そして、出力ケーブル120a,120bを長くするほど、HIDランプ100の始動時に起動回路126から高電圧を出力したとき生じるインパルス性のサージ電圧のレベルが大きくなり、該サージ電圧の入力によりバラスト回路125が破損するおそれがある。
When the housing of the headlamp is thus increased in size, in the discharge lamp lighting device of the first embodiment, the
さらに、AFS機能を備えた場合、前記第2の形態の放電灯点灯装置においては、モータ駆動回路122及びモータギアユニット121を備えることによりヘッドランプユニットのハウジング内のスペースが減少するため、図6(b)に示した第2の形態を採用した場合に、起動回路ケース110bを収容することが困難になるという不都合がある。
Further, when the AFS function is provided, in the discharge lamp lighting device of the second embodiment, since the
また、図6(c)に示した第3の形態の放電灯点灯装置においては、起動回路126がランプソケット115aに内蔵されているため、HIDランプ100の始動時におけるサージ電圧の発生は抑制されるが、ランプソケット115aが重量が増加する。そのため、図5(b)を参照して、プロジェクターランプ113と共にプロジェクターランプ113に接続されたランプソケット115も回転させるモータ・ギアユニット121及びモータ駆動回路122の負荷が大きくなるという不都合があった。
Further, in the discharge lamp lighting device of the third embodiment shown in FIG. 6C, since the
さらに、車載用の電子機器においては、オーディオ等の他の機器に悪影響を及ぼす放射のノイズの発生を防止するための対策がなされるが、本体ケース110,110aに収容されたバラスト回路125においても強いノイズを生じるため、シールド対策がなされている。そして、かかるシールド対策として、一般には、出力ケーブル120,120a,120bに金属線で編んだシールド材を被せ、また、ランプソケット115,115a自体を覆う金属製カバーを装着する。そして、出力ケーブル120,120a,120bが長くなれば必要なシールド材も長くなるため、コストアップを生じるという不都合があった。
本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、起動回路と放電灯を接続する出力ケーブルが長くなった場合であっても、放電灯の始動時に生じるサージ電圧を抑制す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。 The present invention has been made in view of the above background, and a discharge lamp capable of suppressing a surge voltage generated at the start of the discharge lamp even when the output cable connecting the starter circuit and the discharge lamp becomes long. An object is to provide a lighting device.
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、放電灯と第1の出力線及び第2の出力線からなる出力ケーブルを介して接続され、放電灯の始動時に直流電圧又は交流電圧を出力すると共に、放電灯の始動後は交流電圧を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路と前記第1の出力線との間に2次巻線が接続された起動トランスを有して、前記放電灯の始動時に、前記インバータ回路から出力される直流電圧又は交流電圧に起動パルスを発生させる起動回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記第1の出力線を覆う第1の磁性体部材を備えたことを特徴とする。 The present invention has been made to achieve the above object, and is connected to a discharge lamp via an output cable composed of a first output line and a second output line, and at the time of starting the discharge lamp, a DC voltage or an AC voltage is provided. And an inverter circuit that outputs an AC voltage after starting the discharge lamp, and a starter transformer having a secondary winding connected between the inverter circuit and the first output line, In a discharge lamp lighting device comprising a starting circuit for generating a starting pulse in a DC voltage or an AC voltage output from the inverter circuit when starting the discharge lamp, a first magnetic member that covers the first output line It is provided with.
かかる本発明によれば、詳細は後述するが、前記放電灯の始動時に前記起動トランスから高電圧パルスが出力されると、前記第1の出力線にサージ電流が流れて前記第1の出力線の周囲に磁界が生成される。そして、このとき、前記第1の出力線を覆った前記第1の磁性体部材は、前記第1の出力線の周囲に生成された磁界による発生磁束から高周波電力を吸収し低減するように作用する。そのため、前記出力ケーブルが長くなるほど大きくなる傾向がある前記放電灯の始動時におけるサージ電流を減少させ、該サージ電流により生じるサージ電圧によって前記インバータ回路の破損が生じることを防止することができる。さらに、該サージ電流の減少により、前記放電灯の点灯時に前記第1の出力線及び前記第2の出力線から発生する放射ノイズも低減される。そのため、前記第1の出力線及び前記第2の出力線をシールドする必要がなくなり、前記第1の出力線及び前記第2の出力線を長くした場合に、これに伴ってシールド部材の必要量の増加によるコストアップが生じることがない。 According to the present invention, as will be described in detail later, when a high voltage pulse is output from the start-up transformer when starting the discharge lamp, a surge current flows through the first output line and the first output line A magnetic field is generated around At this time, the first magnetic member covering the first output line acts to absorb and reduce high-frequency power from the magnetic flux generated by the magnetic field generated around the first output line. To do. Therefore, the surge current at the start of the discharge lamp, which tends to increase as the output cable becomes longer, can be reduced, and the inverter circuit can be prevented from being damaged by the surge voltage generated by the surge current. Further, due to the reduction of the surge current, radiation noise generated from the first output line and the second output line when the discharge lamp is turned on is also reduced. Therefore, there is no need to shield the first output line and the second output line, and when the first output line and the second output line are lengthened, the necessary amount of the shielding member is accordingly accompanied. There is no increase in cost due to an increase in.
また、前記第1の磁性体部材は、前記出力ケーブルに重畳する交流電圧に対して、1MHz帯(1MHz以上、10MHz未満の周波数領域)までの低周波数領域におけるインピーダンスよりも、10MHz帯(10MHz以上、100MHz未満の周波数領域)から100MHz帯(100MHz以上、1000MHz未満の周波数領域)の高周波領域におけるインピーダンスのほうが高くなる周波数特性を有することを特徴とする。 In addition, the first magnetic body member has a 10 MHz band (10 MHz or more) than an impedance in a low frequency region up to 1 MHz band (1 MHz or more and less than 10 MHz) with respect to an AC voltage superimposed on the output cable. , Frequency characteristics in which the impedance is higher in a high frequency region from a frequency region of less than 100 MHz to a 100 MHz band (a frequency region of 100 MHz or more and less than 1000 MHz).
かかる本発明によれば、前記放電灯の始動時に前記起動トランスから出力される低周波領域での高電圧出力に対する影響を回避すると共に、TV帯(約90MHz〜770MHz)に含まれる高周波ノイズである10MHz帯から100MHz帯までの高周波領域の信号成分を遮断して、他の電子機器に悪影響を及ぼす放射ノイズの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the high frequency noise included in the TV band (about 90 MHz to 770 MHz) is avoided while avoiding the influence on the high voltage output in the low frequency region output from the starting transformer when the discharge lamp is started. By blocking signal components in the high frequency region from the 10 MHz band to the 100 MHz band, it is possible to suppress the generation of radiation noise that adversely affects other electronic devices.
また、前記第2の出力線を覆う第2の磁性体部材と、前記第1の出力線及び前記2の出力線を共に覆う第3の磁性体部材とのうち、少なくともいずれか一方を備えたことを特徴とする。 In addition, at least one of a second magnetic member that covers the second output line and a third magnetic member that covers both the first output line and the second output line is provided. It is characterized by that.
かかる本発明によれば、前記第2の磁性体部材を備えることによって、前記第2の出力線から生じる放射ノイズをさらに低減することができる。また、前記第3の磁性体部材を備えることによって、前記第1の出力線及び前記第2の出力線から生じるコモンモード性の放射ノイズをより低減することができる。 According to the present invention, by providing the second magnetic member, radiation noise generated from the second output line can be further reduced. Further, by providing the third magnetic member, it is possible to further reduce common mode radiation noise generated from the first output line and the second output line.
また、前記第2の磁性体と前記第3の磁性体は、前記出力ケーブルに流れる交流電流に対して、1MHz帯までの低周波領域におけるインピーダンスよりも、10MHz帯から100MHz帯の高周波領域におけるインピーダンスのほうが高くなる周波数特性を有することを特徴とする。 Further, the second magnetic body and the third magnetic body have an impedance in a high frequency region of 10 MHz band to 100 MHz band rather than an impedance in a low frequency region up to 1 MHz band with respect to an alternating current flowing through the output cable. It has the characteristic that the frequency characteristic becomes higher.
かかる本発明によれば、前記放電灯の始動時に前記起動トランスから出力される低周波領域での高電圧出力に対する影響を回避すると共に、TV帯の高周波ノイズである10MHz帯から100MHz帯までの高周波領域の信号成分を遮断して、他の電子機器に悪影響を及ぼす放射ノイズの発生を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to avoid the influence on the high voltage output in the low frequency region output from the start-up transformer when starting the discharge lamp, and the high frequency from the 10 MHz band to the 100 MHz band, which is the high frequency noise of the TV band. By blocking signal components in the region, it is possible to suppress the generation of radiation noise that adversely affects other electronic devices.
本発明の実施の形態について、図1〜図4を参照して説明する。図1は本発明の放電灯点灯装置の構成図、図2はHIDランプの始動時に生じるサージ電圧の説明図、図3は誘導性のサージ電流の低減効果を確認するための実験回路の説明図、図4はHIDランプ点灯時に生じる高周波ノイズの説明図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a surge voltage generated at the start of an HID lamp, and FIG. 3 is an explanatory diagram of an experimental circuit for confirming the effect of reducing inductive surge current. FIG. 4 is an explanatory diagram of high-frequency noise generated when the HID lamp is turned on.
図1を参照して、本実施の形態の放電灯点灯装置は、車両のヘッドライト等に使用されるHIDランプ30(本発明の放電灯に相当する)と接続されて、HIDランプ30を点灯させるものであり、回路基板を収容した本体ケース1と、HIDランプ30を着脱自在に嵌合するランプソケット31と、本体ケース1及びランプソケット31を接続する出力ケーブル20(20a,20b)とにより構成される。
Referring to FIG. 1, the discharge lamp lighting device of the present embodiment is connected to HID lamp 30 (corresponding to the discharge lamp of the present invention) used for a vehicle headlight and the like, and lights HID
本体ケース1は金属製の筐体であり、本体ケース1内の回路基板には、バッテリ35から入力される直流電圧Vinを昇圧して直流高電圧を生成するDC/DCコンバータ10、該直流高電圧を交流電圧に変換するDC/ACインバータ11、及び、起動トランス13とトリガ回路14とを有してHIDランプの始動時(点灯開始時)にHIDランプ30に高電圧パルスを印加する起動回路12が備えられている。
The
また、起動トランス13に接続された出力ケーブル20のHigh側の出力線20a(本発明の第1の出力線に相当する。以下、H側出力線20aという。)には、H側出力線20aを覆う第1の磁性体部材21が装着され、出力ケーブル20のLow側の出力線20b(本発明の第2の出力線に相当する。以下、L側出力線20bという。)には、L側出力線20bを覆う第2の磁性体部材22が装着されている。
The
さらに、出力ケーブル20には、H側出力線20aとL側出力線20bを共に覆う第3の磁性体部材23が装着されている。なお、第1の磁性体部材21、第2の磁性体部材22、及び第3の磁性体部材23としては、クランプ型、ビーズ型、スリーブ型等の形態の磁性体部材を用いることができる。
Further, the output cable 20 is provided with a third
本体ケース1内においては、主としてDC/DCコンバータ10のスイッチング動作に起因するノイズが発生する。DC/DCコンバータ10は、バッテリ35から入力される直流電圧Vinを数10KHz〜数100KHz程度の周波数によりスイッチングして昇圧するため、高調波を考慮すると数MHzまでのノイズを発生する。しかし、起動トランス13の2次巻線が出力電圧,出力電流に対して十分なフィルターインダクタとして作用するため、本体ケース1から外部へのノイズの伝播は遮蔽される。
In the
このように、本体ケース1内で生じるノイズが遮蔽されるため、FM帯〜TV帯を中心とする高周波ノイズについては、ノイズの発生源を本体ケース1の外部のHIDランプ30に限定して対策を施すことができる。なお、起動トランス13はノーマルチョークコイルとして作用するので、出力部にはコモンモードチョークフィルターも配置することが望ましい。
As described above, since the noise generated in the
次に、DC/DCコンバータ10とDC/ACインバータ11を含むバラスト回路15においては、小電力用よりも、電圧電流の使用率及び過渡的な変動で一般的に故障率が高くなる大電力用半導体素子が多用されており、HIDランプ30の始動時に生じるインパルス性のサージ電圧がバラスト回路15内に侵入すると、大電力用半導体素子の破損が生じ易い。また、バラスト回路15には、大電力用半導体素子の動作を制御するために、5V程度の低電圧により作動するCMOS論理回路が備えられるが、サージ電圧の侵入はCMOS論理回路のラッチアップ故障の要因ともなる。
Next, in the
図2(a)は、上述したようにバラスト回路15の故障の要因となるインパルス性のサージ電圧の発生メカニズムを示したものであり、HIDランプ30の始動時に生じるインパルス性のサージ電圧は、起動回路12からフィルタ回路45を介してDC/ACインバータのHブリッジ回路40に伝播する電圧Sa,Sbにより確認することができる。
FIG. 2A shows the generation mechanism of the impulsive surge voltage that causes the failure of the
Hブリッジ回路40は、FET41及びFET44をONしてFET43及びFET42をOFFした状態と、FET41及びFET44をOFFしてFET43及びFET42をONした状態とを交互に切替えることにより、交流電圧を出力するが、インパルス性のサージ電圧は、OFFしているFETのドレイン−ソース間の電圧として確認することができる。
The
Hブリッジ回路40は、HIDランプ30の始動時には、図2(a)に示したように、FET41及びFET44をONしてFET43及びFET42をOFFした状態を維持して、直流電圧を出力する。そして、この直流電圧に起動回路12により起動パルスが重畳されて、HIDランプ30に高電圧パルスが印加される。
When the
このようにして、HIDランプ30に高電圧パルスが印加されたときにサージ電圧が生じる要因は、HIDランプ30に接続されるH側出力線20aとL側出力線20bに生じる急峻なパルス性サージ電流と配線インダクタンスにある。
In this way, the cause of the surge voltage when a high voltage pulse is applied to the
Hブリッジ回路40のFET41〜44で観測されるサージ電圧に関しては、H側出力線20aが接続される箇所(図中x)と、L側出力線20bが接続される箇所(図中y)の2点で同様に観測される。これは、サージ電圧発生の要因となるサージ電流Icが、H側出力線20aでは起動トランス13の2次巻線のインダクタンスや巻線間容量により減衰しても、H側出力線20aとL側出力線20bの間では、サージ電流が互いに電磁誘導しながら伝播するので同様なサージ電圧が発生するためである。
Regarding the surge voltage observed at the FETs 41 to 44 of the H-
かかるH側出力線20aでのサージ電流の生成過程と、L側出力線20bへの電磁誘導については、発生するサージ電圧のパルス幅が10nsec〜20nsecと高周波領域にあることから、分布定数回路及び出力線が平行している高周波伝送線路として扱うことにより解明することができる。
Regarding the generation process of the surge current in the H-
HIDランプ30を始動(点灯開始)させるためには、20kV程度の高電圧パルスを印加するが、この高電圧パルスをH側出力線20aに印加した場合、印加電圧は、HIDランプ30の電極間で放電が開始されるまである上昇率をもって上昇する。そして、この間、H側出力線20aの周囲には印加された高電圧により強い電界が形成される。そして、この電界の強さの変化に応じて磁界Hbが生じ、この磁界Hbを打ち消すように、L側出力線20bにはH側出力線20aに流れるパルス電流Sdと逆向きのパルス電流Scが流れることになる。
In order to start (lighting start) the
このように、HIDランプ30が起動する前から、H側出力線20aとL側出力線20bにパルス電流が流れるが、このパルス電流が強いサージ性を持つのはH側出力線20aにおける高周波の合成によるものである。H側出力線20aとL側出力線20b間には線間容量が存在し、線材のインダクタンスもあるため、高電圧パルスの印加により生じるパルス電流Iaには高周波の寄生振動が発生する。
As described above, a pulse current flows through the H-
そして、このように振動したパルス電流Iaは、HIDランプ30が起動する前はH側出力線20aの終端がHIDランプ30の電極で開放されているため、同相で反射された反射波Ibとの間で波形合成がなされる。また、反対側の起動トランス13との接続点においても、インピーダンス変化があるためパルス電流Icの反射Idが生じる。その結果、起動トランス13とHIDランプ30間のH側出力線20aでは、パルス電流の反射と透過が繰り返され、これらのパルス電流の合成により不規則な振動をした高周波パルス電流が生成される。そして、このパルス電流の合成の過程で寄生振動のパルスのピークが重なり合うと、サージ性の高いパルス電流が生じる。
The pulse current Ia oscillated in this way is the same as the reflected wave Ib reflected in the same phase because the end of the H-
さらに、このようなサージ性の高いパルス電流が生じた時点でHIDランプ30が始動すると、H側出力線20aの終端がL側出力線20bに短絡されて、それまで同相で合成されていたパルス電流が逆相で合成されるようになるため、HIDランプ30の始動を境としてパルス電流の波形が反転し、電流変化率が激しいサージ性のパルス電流となる。そして、かかるサージ性のパルス電流は、H側出力線20aとL側出力線20bを互いに誘導しながら伝播して行くため、Hブリッジ回路40では同様なサージ電圧が発生する。
Further, when the
以上説明したように、高電圧パルスを印加してHIDランプ30を始動させるときには、HIDランプ30の始動前後において、サージ性の高いパルス電流(以下、サージ電流という)が発生する。図2(b)は、実際のサージ電流の波形を示したものであり、縦軸が電流(I)に設定され、横軸が時間(t)に設定されている。そして、t0の時点でH側出力線20aへの高電圧パルスの印加が開始され、t1でHIDランプ30が始動(点灯開始)した場合を示しており、t1の前後で大きなサージ電流が生じていることがわかる。
As described above, when the
ここで、サージ電流はH側出力線20aが長くなるほど増大する傾向がある。これは、H側出力線20aが長くなると、線材のインダクタンス及びH側出力線20aとL側出力線20bとの間の線間容量が増大して、寄生振動パルスの振幅が増大するため、より大きなサージ電流が合成されるからである。例えば、H側出力線20a及びL側出力線20bを20cmとした場合よりも、40cmとした場合の方が、より強い共振作用が生じてサージ電流が増大する。
Here, the surge current tends to increase as the H-
また、放射ノイズ対策として一般に行われる出力線にシールド用の金属皮膜を被せる対策を施すと、インパルス性のサージ電流を増大させる作用が生じる。これは、出力線に金属被覆を被せると、線間容量の他に、出力線と金属被覆との間にコンデンサが形成されて寄生振動が強まるからである。また、該コンデンサには金属被覆により起動パルス電圧が減衰された1〜2kV程度の電圧による充電電荷が存在し、HIDランプ30の始動時に該コンデンサから放電されると、インパルス性サージ電流となってサージ電圧をさらに増大させる。
In addition, when a countermeasure for covering the output line with a metal film for shielding, which is generally performed as a countermeasure against radiation noise, is taken, an effect of increasing an impulsive surge current occurs. This is because if the output line is covered with a metal coating, a capacitor is formed between the output line and the metal coating in addition to the line capacitance, and the parasitic vibration is strengthened. In addition, the capacitor has a charge of charge of about 1 to 2 kV in which the starting pulse voltage is attenuated by the metal coating, and when the capacitor is discharged when the
以上説明したように、サージ電圧が発生する要因となるサージ電流がH側出力線20aで合成され、さらにL側出力線20bには電磁誘導によるサージ電流が生じるため、かかるサージ電流の合成と電磁誘導によるサージ電流の発生を低減することで、サージ電圧の発生を抑制することができる。
As described above, the surge current that causes the surge voltage is combined in the H-
すなわち、高電圧パルスの印加によるH側出力線20aからの電界放射後、H側出力線20aの周囲に生成される磁界を弱めることで、HIDランプ30が始動する前後で発生する誘導性のサージ電流を低減することができる。図1に示した第1の磁性体部材21は、磁界による発生磁束を吸収してH側出力線20aの周囲に生成される磁界を弱め、これにより誘導性のサージ電流を低減するためのものである。
That is, an inductive surge generated before and after the
第1の磁性体部材21の周波数特性としては、HIDランプ30の点灯時における電力損失が増加しないように、10MHz以下ではインピーダンスが低く、数10MHz〜数100MHz帯では高いインピーダンスを保持するものが好ましい。また、20kVの高電圧が出力されるH側出力線20aに装着されることを考慮すると絶縁抵抗が高い方が好ましい。さらに、経年変化、温度特性、コスト等を勘案すると、材質としてはNi系フェライトが好適である。
As the frequency characteristic of the first
以下の表(1)は、第1の磁性体部材21として、Ni系フェライトを用いた部材をH側出力線20aに被せたときのサージ電圧の低減効果を示したものである。
Table (1) below shows the effect of reducing the surge voltage when a member using Ni-based ferrite is covered as the first
上記表(1)から明らかなように、第1の磁性体部材21を装着しない場合は、(a)の出力線を20cmとしたときよりも、(b)の出力線を40cmと長くしたときの方がサージ電圧は高くなっている。そして、(c)に示したように、第1の磁性体部材21を装着することにより、出力線を40cmとしたときのサージ電圧のレベルを大幅に減少させることができる。
As apparent from Table (1) above, when the first
また、本願発明者らは、40cm長のH側出力線20aに第1の磁性体部材21を装着することによる誘導性のサージ電流の低減効果を調べるために、図3に示した回路構成により実験を行った。図3に示した回路構成では、L側出力線20bと並列に62.5mW定格の10kΩのチップ抵抗50を接続し、サージ電流により生じる電力供給がチップ抵抗50にとって過電力となるように設定されている。
In order to investigate the effect of reducing the inductive surge current caused by mounting the first
そして、第1の磁性体部材21を装着しない場合と、第1の磁性体部材21を装着した場合とについて、それぞれ3000回ずつHIDランプ30を始動し、H側出力線20aの周囲に生じる磁界Hcにより誘起されるL側出力線20bのサージ電流Seによるチップ抵抗50の過電力劣化を確認した。その結果を以下の表(2)に示す。
The magnetic field generated around the H-
表(2)において、第1の磁性体部材21を装着した場合の抵抗値変化が9.6kΩ〜9.1kΩであったのに対して、第1の磁性体部材21を装着しない場合の抵抗値の変化は8.4kΩ〜9.1kΩであり、チップ抵抗50の劣化の程度が大きいことがわかる。これにより、第1の磁性体部材21を装着することによって、L側出力線20bに生じるサージ電流Seの低減効果が得られることが確認された。なお、チップ抵抗50の抵抗値にばらつきがあるのは、抵抗値を揃えるためのトリミング工程でトリミングされた抵抗体の幅に差があるためである。
In Table (2), the resistance value change when the first
次に、図4を参照して、図1に示した放電灯点灯装置における放電ノイズの低減効果について説明する。図4(a)及び図4(b)に示したように、DC/ACインバータ11から出力される交流電圧により、HIDランプ30が点灯されている場合、HIDランプ30で発生した放電ノイズDa,Db,Dc,Ddは、H側出力線20aとL側出力線20bとで、異なる影響を及ぼす。
Next, the effect of reducing the discharge noise in the discharge lamp lighting device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIGS. 4A and 4B, when the
図4(a)に示したように、H側出力線20aに交流電圧のHigh側Pgが供給された場合、L側出力線20bは、直接GNDに接続されて終端が比較的低インピーダンスとなっている。そのため、HIDランプ30で発生した放電ノイズDa,DbによりL側出力線20bに伝播した高周波ノイズNb,Naは、GNDに吸収されて低減し易い。
As shown in FIG. 4A, when the AC side High-side Pg is supplied to the H-
それに対して、H側出力線20aは起動トランス13を介してDC/ACインバータ11(図1参照)と接続され、終端が高インピーダンスとなっている。そのため、H側出力線20a側に伝播した高周波ノイズNcは吸収され難く、高周波ノイズNcの一部が起動トランス13で反射されて反射波Ndが生じる。
On the other hand, the H-
また、図4(b)に示したように、L側出力線20bに交流電圧のHigh側Pgが供給された場合も、L側出力線20bは、直接DC/ACインバータ11の出力部に接続されて終端が比較的低インピーダンスとなっている。そのため、HIDランプ30で発生した放電ノイズDc,DdによりL側出力線20bに伝播した高周波ノイズNe,Nfは、DC/ACインバータ11に吸収されて低減し易い。
Further, as shown in FIG. 4B, when the high voltage side Pg of the AC voltage is supplied to the L
それに対して、H側出力線20aは起動トランス13を介してGNDに接続され、終端が高インピーダンスとなっている。そのため、H側出力線20aに伝播した高周波ノイズNgは吸収され難く、高周波ノイズNgの一部が起動トランス13で反射されて反射波Nhが生じる。
On the other hand, the H-
そして、HIDランプ30と起動トランス13との間で、高周波ノイズと反射波が合成されて強いノイズ成分が生じる。また、起動トランス13の2次巻線のインダクタンスによる逆起電力作用によって、HIDランプ30への交流電圧の印加がOFFされる時には、H側出力線20aに振動が生じ、これも高周波ノイズの成分となる。そして、このようにしてH側出力線20aで生じた高周波ノイズの電流により発生した磁界により、L側出力線20bにも誘導電流が流れるが、上述したようにL側出力線20bは低インピーダンスで終端されているため、該誘導電流は低減される。
The high frequency noise and the reflected wave are combined between the
このように、HIDランプ30の点灯時には、H側出力線20aで高周波ノイズ成分の合成が行われる。そのため、H側出力線20aに第1の磁性体部材21を装着することにより、H側出力線20aに伝播する高周波ノイズNc,Ngを減衰させると共に、L側出力線20bに生じる誘電電流も低減させることができるため、ノイズ成分により生じる放射ノイズWa,Wbの発生を効果的に低減することができる。
Thus, when the
以上説明したように、第1の磁性体部材21をH側出力線20aに装着することによって、HIDランプ30の始動時におけるサージ電圧の発生を抑制することができると共に、HIDランプ30の定常点灯時における放射ノイズの発生を低減することができる。
As described above, by attaching the first
また、L側出力線20bに第2の磁性体部材22(図1参照)を装着することにより、L側出力線20bに生じる誘導電流と、HIDランプ30付近で発生する放電ノイズを低減して、放射ノイズの発生をさらに低減させることができる。また、H側出力線20aとL側出力線20bを共に覆う第3の磁性体部材23(図1参照)を装着することにより、HIDランプ30付近で生じる放電ノイズのコモンモード成分をより低減して、放射ノイズをさらに低減させることができる。
Further, by attaching the second magnetic member 22 (see FIG. 1) to the L-
このように、第1の磁性体部材21を装着した上で、さらに、第2の磁性体部材22と第3の磁性体部材23を組み合わせて装着することにより、特に始動時に強いノイズを生じる水銀フリーHIDランプにおいても、効果的に放電ノイズを低減することができる。以下の表(3)は、水銀フリーHIDランプを使用した車両用ヘッドランプにおいて、HIDランプの始動時から点灯安定状態になるまでの間に生じる周波数1MHz〜1GHz帯の放射ノイズのレベル(ピーク値)を、本発明の第1の磁性体部材21,第2の磁性体部材22,及び第3の磁性体部材23によるノイズ対策を施した場合と、従来の出力線及びランプソケットのシールドによるノイズ対策を施した場合と、これらのノイズ対策を施さない場合とで比較した実験結果を示したものである。
In this way, the first
上記表(3)の実験結果から、従来のシールドによるノイズ対策では、ランプ背面側ではノイズレベルが10dB低減しているが、ランプ前方のノイズレベルは低減していないことがわかる。そして、ランプ前方への放射ノイズは、反射波を考慮すると自車両に影響することが十分に考えられる。また、放射ノイズは高周波領域の広範囲に亘って生じるため、タクシー無線等の業務用無線に悪影響を及ぼすおそれがある。 From the experimental results in the above table (3), it can be seen that in the conventional noise countermeasure by the shield, the noise level is reduced by 10 dB on the rear side of the lamp, but the noise level in front of the lamp is not reduced. And it is fully considered that the radiation noise ahead of the lamp affects the host vehicle in consideration of the reflected wave. In addition, since radiation noise is generated over a wide range of high-frequency regions, there is a risk of adversely affecting commercial radio such as taxi radio.
それに対して、本発明の第1〜第3の磁性体部材の装着によるノイズ対策では、ランプ背面側でノイズレベルが20dB低減すると共に、ランプ前方のノイズレベルも10dB低減している。これは、第1の磁性体部材21,第2の磁性体部材22,及び第3の磁性体部材23の装着によって、出力線20a,20bを伝播する高周波の伝導性ノイズの電力が低減し、これにより放射ノイズの発生が抑制されるからである。
On the other hand, in the noise countermeasure by mounting the first to third magnetic members of the present invention, the noise level is reduced by 20 dB on the lamp rear side, and the noise level in front of the lamp is also reduced by 10 dB. This is because the mounting of the first
このように、第1の磁性体部材21,第2の磁性体部材22,及び第3の磁性体部材23を備えることにより、出力線20a,20bのシールド処理を行うことなく放射ノイズを低減させることができる。そのため、出力線20a,20bを長くした場合に、シールド部材の必要量の増加によるコストアップは生じない。
Thus, by providing the first
なお、本実施の形態では、第1の磁性体部材21,第2の磁性体部材22,及び第3の磁性体部材23を備えたが、高レベルのサージ電流が生じ易いH側出力線20aに第1の磁性体部材21を装着することを必須とし、L側出力線20bに覆う第2の磁性体部材22と、H側出力線20a及びL側出力線20bを共に覆う第3の磁性体部材23とについては、放電灯点灯装置が搭載される車両や照明機器等の仕様に応じて、適宜装着すればよい。この場合、第2の磁性体部材22と第3の磁性体部材23の装着という簡易な手法により、車両や照明機器側の大きな設計変更を伴うことなく、適切なノイズ対策を施すことができる。
In the present embodiment, the first
[発明の効果]
本発明によれば、H側出力線を覆う第1の磁性体部材を備えることにより、H側出力線とL側出力線をある程度長くした場合であっても、放電灯の始動時に生じるサージ電圧のレベルを減少させて、回路部の破損を防止することができる。
[The invention's effect]
According to the present invention, even if the H-side output line and the L-side output line are lengthened to some extent by providing the first magnetic member that covers the H-side output line, the surge voltage generated when starting the discharge lamp It is possible to prevent the circuit portion from being damaged.
そのため、上記背景技術で説明した図6(c)の形態のように、起動回路126を本体ケース110aから分離してランプソケット115a内に設ける必要がなく、図5(b)のAFSユニット(モータ・ギアユニット121,モータ駆動回路122)を備えたヘッドランプユニットにおいても、図6(a)の形態で対応することができる。
Therefore, unlike the embodiment of FIG. 6 (c) described in the background art, it is not necessary to separate the
また、第1の磁性体部材を備えることで放電灯の始動時や定常点灯時に生じる放電ノイズも低減されるため、H側出力線及びL側出力線のシールド対策が不要となり、コストを抑えて放射ノイズ対策を施すことができる。この場合、従来のシールドによるノイズ対策では困難であった、放電灯前方への放射ノイズも低減させることができる。 Moreover, since the first magnetic body member is provided, discharge noise generated at the time of starting or steady lighting of the discharge lamp is reduced, so that shielding measures for the H-side output line and the L-side output line are not required, and the cost can be reduced. Radiation noise countermeasures can be taken. In this case, it is also possible to reduce radiation noise in front of the discharge lamp, which was difficult with conventional noise countermeasures using a shield.
また、放電灯点灯装置が搭載される車両や照明器具等における放射ノイズの許容レベルに応じて、L側出力線を覆う第2の磁性体部材とH側出力線及びL側出力線を共に覆う第3の磁性体部材を、適宜組み合わせて装着するという簡易な手法により、放射ノイズの発生をさらに抑制することができる。 Further, the second magnetic member covering the L-side output line, the H-side output line, and the L-side output line are both covered according to the allowable level of radiation noise in a vehicle, lighting fixture, or the like in which the discharge lamp lighting device is mounted. Generation of radiation noise can be further suppressed by a simple method of mounting the third magnetic body members in appropriate combinations.
1…本体ケース、10…DC/DCコンバータ、11…DC/ACインバータ、12…起動回路、13…起動トランス、14…トリガ回路、15…バラスト回路、20a…H側出力線(第1の出力線)、20b…L側出力線(第2の出力線)、21…第1の磁性体部材、22…第2の磁性体部材、23…第3の磁性体部材、30…HIDランプ(放電灯)、31…ランプソケット、40…Hブリッジ回路、45…フィルタ回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記インバータ回路と前記第1の出力線との間に2次巻線が接続された起動トランスを有して、前記放電灯の始動時に、前記インバータ回路から出力される直流電圧又は交流電圧に起動パルスを発生させる起動回路とを備えた放電灯点灯装置において、
前記第1の出力線を覆う第1の磁性体部材を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 Connected to the discharge lamp through an output cable composed of a first output line and a second output line, outputs a DC voltage or an AC voltage when starting the discharge lamp, and outputs an AC voltage after starting the discharge lamp. An inverter circuit;
A starting transformer having a secondary winding connected between the inverter circuit and the first output line, and starting to a DC voltage or an AC voltage output from the inverter circuit when starting the discharge lamp In a discharge lamp lighting device comprising a starting circuit for generating a pulse,
A discharge lamp lighting device comprising a first magnetic member covering the first output line.
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JP2002353764A (en) * | 2001-05-28 | 2002-12-06 | Matsushita Electric Works Ltd | Noise filter for lighting appliance |
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