JP2011009060A - Discharge lamp device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車前照灯等に用いられる放電ランプ装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge lamp device used for automobile headlamps and the like.
自動車前照灯に用いられる光源には、高輝度放電ランプ、いわゆるHIDランプが普及している。この放電ランプを点灯するには、高電圧を生成・ランプに印加し、ランプを始動させる回路装置であるイグナイタと、始動後、ランプに定格電力を供給し、ランプの点灯を維持する回路装置であるバラストが必要である。日本ではランプとイグナイタとバラストがそれぞれ別体で構成されるのが一般的であるが、欧米では、特許文献1や特許文献2のように、ランプとイグナイタが一体化に構成されるのが一般的である。
High-intensity discharge lamps, so-called HID lamps, are widely used as light sources used for automobile headlamps. To turn on this discharge lamp, an igniter that is a circuit device that generates and applies a high voltage to the lamp to start the lamp, and a circuit device that supplies the rated power to the lamp after starting and maintains the lighting of the lamp. Some ballast is needed. In Japan, a lamp, an igniter, and a ballast are generally configured separately, but in Europe and the United States, as in
そして、近年では、特許文献3のように、ランプの点灯を維持するための回路装置であるバラストとイグナイタとが一体的に構成される新たな回路装置の開発が行われている。 In recent years, as in Patent Document 3, a new circuit device has been developed in which a ballast and an igniter, which are circuit devices for maintaining the lighting of the lamp, are integrally formed.
しかしながら、この新たに開発中の回路装置を備えた放電ランプ装置において、配光不良の不具合が生じている。この不具合について検討した結果、回路装置の重量が重くなったことで、放電ランプ装置の重量バランスが悪くなり、振動などにより点灯中に電極間に形成されるアークの位置が変化しやすくなったことが原因であることがわかった。特に、水銀を封入しない放電ランプは、アークが細くなるため、アーク位置の位置の変化による影響が大きい。 However, in the discharge lamp device including the newly developed circuit device, there is a problem of poor light distribution. As a result of investigating this problem, the weight of the circuit device has increased, and the weight balance of the discharge lamp device has deteriorated, and the position of the arc formed between the electrodes during lighting is likely to change due to vibration and the like. Was found to be the cause. In particular, a discharge lamp that does not enclose mercury is greatly affected by a change in the position of the arc because the arc is thin.
本発明の目的は、振動などによる配光不良を抑制可能な放電ランプ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a discharge lamp device capable of suppressing light distribution failure due to vibration or the like.
上記目的を達成するために、本発明の放電ランプ装置は、バーナーと、前記バーナーをその前端側に保持する回路部とを具備し、管軸が略水平の状態で点灯される放電ランプ装置であって、前記回路部は、ケースと、トランスと、前記トランスとにより高圧パルスを生成し、前記バーナーを始動する第1の回路素子群と、前記バーナーに定格電力を供給する第2の回路素子群と、前記ケースから突出するように配置されたコネクタとを備えており、前記トランスは、前記ケース内の前端側に配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a discharge lamp device according to the present invention comprises a burner and a circuit unit for holding the burner on its front end side, and is a discharge lamp device that is lit in a state where the tube axis is substantially horizontal. The circuit unit includes a case, a transformer, a first circuit element group that generates a high-voltage pulse by the transformer and starts the burner, and a second circuit element that supplies rated power to the burner. And a connector disposed so as to protrude from the case, and the transformer is disposed on a front end side in the case.
本発明によれば、振動などによる配光不良を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress poor light distribution due to vibration or the like.
(第1の実施の形態)
本発明の実施の形態の放電ランプ装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態の放電ランプ装置の図、図2は図1の放電ランプ装置の断面図である。なお、以下では便宜上、図1において左側(放電ランプ装置の先端側)を前端、右側を後端と称して説明する。
(First embodiment)
A discharge lamp device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram of a discharge lamp device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the discharge lamp device of FIG. In the following, for convenience, the left side (front end side of the discharge lamp device) in FIG. 1 will be referred to as the front end, and the right side will be referred to as the rear end.
本実施の形態の放電ランプ装置は、図1に示すようにバーナーBNと回路部CRとで構成されてなる。 As shown in FIG. 1, the discharge lamp device according to the present embodiment includes a burner BN and a circuit unit CR.
バーナーBNは、光を発生させる部分であり、主要部として内管1を備えている。内管1は、発光部11と封止部12とで構成されている。発光部11は略楕円形であり、内管1の長手方向の略中央に位置している。発光部11の内部には、容積が20mm3〜30mm3の放電空間111が形成されている。なお、内管1としては、耐熱性と透光性に優れた石英ガラスを用いるのが望ましい。
The burner BN is a part that generates light, and includes the
放電空間111には、ナトリウム、スカンジウム、亜鉛、インジウムのハロゲン化物と、常温(25℃)において12〜20atmのキセノンが封入されている。なお、放電空間111には水銀は実質的に封入されていない。この「水銀を実質的に含んでいない」とは、水銀の封入量が0mgであるのが最適であるが、従来の水銀入りの放電ランプと比較してもほとんど封入されていないに等しい程度の量、例えば1mlあたり2mg未満、好ましくは1mg以下の水銀量を封入していても許容するという意味である。
The
封止部12は板状であり、発光部11の両端部に一対形成され、その内部には、マウント2が封着されている。マウント2は、金属箔21、電極22、コイル23およびリード24からなる。
The sealing
金属箔21はモリブデンからなり、その平面が封止部12の板状面と平行するように封着されている。
The
電極22は、一端は金属箔21に接続され、他端は放電空間111内で外観距離で4.0mm〜4.5mmの電極間距離を保って、互いの先端同士が対向するように配置されている。なお、本実施の形態では、タングステンに微量の酸化トリウムがドープされた、いわゆるトリタン電極を使用している。
One end of the
コイル23は、ドープタングステンからなり、封止部12内の電極22の軸部分に螺旋状に巻装されている。
The
リード24はモリブデンからなり、その一端は電極22の対向側の金属箔21に接続され、他端は管軸に沿って内管1の外部に延出されている。このうち、ランプ前端側に延出したリード24には、サポートワイヤ25が接続されている。サポートワイヤ25は、ニッケルからなるL字状の金属線であり、そのバーナーBNと平行する部分には、セラミックからなるスリーブ26が装着されている。
The
上記で構成された内管1の外側には、筒状の外管13が内管1と同心状に設けられている。内外管の接続は、内管1と外管13の両端部同士を溶着することにより行なわれている。内管1と外管13との間に形成された空間には、圧力は約0.1atmの窒素ガスが封入されている。この外管13としては、内管1に熱膨張係数が近く、かつ紫外線遮断性を有する材料で構成するのが望ましく、例えば、チタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物を添加した石英ガラスを使用することができる。
A cylindrical
回路部CRは、バーナーBNを始動・安定点灯させるための装置であり、外囲器としてPPS樹脂からなるケース3を備えている。ケース3は、互いに嵌め合わせ可能な本体部31と蓋部32とで構成されている。
The circuit unit CR is a device for starting and stably lighting the burner BN, and includes a case 3 made of PPS resin as an envelope. The case 3 includes a
本体部31は、その前端側に口金部311を有しており、この口金部311にはバーナーBNが保持されている。その保持は、外管13の外周面に金属バンド41を装着し、その金属バンド41を口金部311から突出形成させた金属製の舌片42で挟持することにより行っている。
The
また、本体部31には、内部に空間が形成されている。この空間は、管軸方向に沿って本体部31の内部に形成された空間分割壁312により、上部空間51と下部空間52とに分割されている。
In addition, a space is formed in the
ケース3の上部空間51の前端側には、トランス61が配置されている。このトランス61は、細長い棒状の鉄心に一次巻線と二次巻線が巻回されてなるものであり、絶縁性の確保のため、エポキシなどの絶縁材で満たされた容器に収容された状態で使用している。このトランス61には、高圧端子33が接続されており、この高圧端子33は本体部31の内部空間に導出されたリード24と接続されている。この接続部分は始動時に高圧パルスが投入される部分となるため、絶縁性を確保すべく、図2のように絶縁材をポッティングしたり、新たに樹脂の壁などを設けるのが望ましい。
また、上部空間51の後端側には、トランス61とにより高圧パルスを生成し、バーナーBNを始動する第1の回路素子群62が配置されている。この第1の回路素子群62は、コンデンサ、ギャップ、抵抗などで構成されており、それらは内部に配線を内蔵した実装基板71上に植設されている。なお、「ケース3の前端側(後端側)に配置」とは、ケースの管軸方向長さをLとしたとき、L/2よりも前端側(後端側)にその大部分、例えば8割以上が配置されている状態を意味するものである。
A
Further, a first
ケース3の下部空間52の前端側には、コネクタ8がその一部がケース3から突出するように配置されている。コネクタ8は、本体部31の内部空間に導出されたサポートワイヤ25と接続されている。
また、下部空間52の後端側には、バーナーBNに定格電力を供給する第2の回路素子群63が配置されている。この第2の回路素子群62は、コンデンサ、抵抗、スイッチング素子、ダイオード、マイコンなどで構成されており、それらは内部に配線を内蔵した実装基板72上に植設されている。なお、この第2の回路素子群62のうち、コンデンサは特に下部空間52の後端側に配置するようにしている。
On the front end side of the
A second
これら回路素子等を備えたケース3の周囲には、電磁ノイズを遮断するためのシールドケース9が設けられている。シールドケース9は、ケース91とケース92とで構成され、互いに嵌め合わせて一体化している。このシールドケース9としては、例えばアルミニウムを用いることができる。
Around the case 3 provided with these circuit elements and the like, a shield case 9 for blocking electromagnetic noise is provided. The shield case 9 is composed of a
本実施の形態の放電ランプ装置の回路構成は、図3のとおりである。放電ランプ装置は、コネクタ8、第2の回路素子群63、第1の回路素子群62を備える回路部CRと、バーナーBNとで構成され、そのコネクタ8部分がスイッチSWを介して、バッテリーなどの直流電源DSと接続されてなる。
The circuit configuration of the discharge lamp device of the present embodiment is as shown in FIG. The discharge lamp device includes a connector CR, a circuit unit CR including a second
第2の回路素子群63は、DC/DCコンバータ回路631、電圧検出回路632、電流検出回路633、DC/ACインバータ回路634および制御回路635とで構成されている。DC/DCコンバータ回路631は、直流電源DSの直流電圧を昇圧して出力する昇圧チョッパ回路である。このDC/DCコンバータ回路631には、昇圧トランスが配置されているが、この昇圧トランスは第1の回路素子群62とともに、バーナーBNを始動させるための高圧パルスを生成するトランス61も兼ねる構成としている。電圧検出回路632、電流検出回路633は、それぞれDC/DCコンバータ回路631の出力電圧、出力電流を検出する回路である。DC/ACインバータ回路634は、直流を交流に変換して出力するブリッジ回路である。制御回路635は、電圧検出回路632、電流検出回路633での電圧値、電流値の検出結果を元に、バーナーBNに所定の定格電力が投入されるようにDC/DCコンバータ回路631およびDC/ACインバータ回路634を制御する回路である。
The second
第1の回路素子群62は、前述した昇圧トランスの一部として構成されたトランス61とにより、ランプの始動に必要な高圧パルスを生成し、バーナーBNを始動させる回路である。
The first
このような回路構成により、回路部CRでは、バーナーBNの始動のために20kV前後の高圧パルスを生成するとともに、その始動直後には安定時電力の2倍以上の65W〜75W、安定時には25〜35Wの電力を生成し、バーナーBNに供給する。 With such a circuit configuration, the circuit unit CR generates a high voltage pulse of about 20 kV for starting the burner BN, and immediately after starting 65 W to 75 W, which is more than twice the stable power, and 25 to 25 when stable. 35 W electric power is generated and supplied to the burner BN.
ここで、本実施の形態の放電ランプ装置をリフレクタに取り付け(取付構造の詳細は、第3の実施の形態および図5を参照)、装置全体を振動させながら点灯する試験を行った。その結果、装置全体を振動させても、点灯中に一対の電極22の間に形成される放電アークの位置変動が少なく、配光不良とはならないことが確認された。これは、支点となる口金部311に、重量が比較的重いトランス61をケース3の前端側かつ上部空間51側に配置したことで、放電ランプ装置の管軸方向の重量バランスが改善されたためである。このように、振動しても放電アークの位置変動が少なくなるという効果は、アークが細くなるために、少しの放電アークの変動でも配光が変わりやすい水銀を封入しない放電ランプにおいてはとても意味が大きいといえる。また、重量バランスのさらなる改善と放電ランプ装置の上下の重量偏りの低減するために、ハーネスが取り付けられるコネクタ8を前端側かつ下部空間52側に配置したことも、配光不良の抑制につながったと考えられる。
Here, the discharge lamp device of the present embodiment was attached to a reflector (refer to the third embodiment and FIG. 5 for details of the mounting structure), and a test was performed to light the entire device while vibrating. As a result, it was confirmed that even if the entire apparatus was vibrated, there was little variation in the position of the discharge arc formed between the pair of
また、本実施の形態の放電ランプ装置では、第1の回路素子群62や第2の回路素子群63を管軸方向に長いケース3の後端側に配置したため、回路素子の寿命が長くなるという効果が得られる。これは、それらの回路素子と発光部11やトランス61との距離が保たれ、点灯時の熱が伝わりにくくなり、回路素子の温度上昇を抑制できるためである。なお、本実施の形態のように、実装基板72を管軸方向に沿って配置した場合には、サイズが大きく、熱に弱い第1の回路素子群62のコンデンサをケース3の特に後端側(例えば、L/4よりも後端側)に配置するのが最適である。ここで、第1の回路素子群62や第2の回路素子群63は、重量が比較的軽いため、ケース3の後端側に配置しても重量バランスが大きく悪化することはない。
Further, in the discharge lamp device according to the present embodiment, the first
したがって、本実施の形態では、回路部CRを、ケース3と、トランス61と、トランス61とにより高圧パルスを生成し、バーナーBNを始動する第1の回路素子群62と、バーナーBNに定格電力を供給する第2の回路素子群63と、ケース3から突出するように配置されたコネクタ8とで構成し、トランス61をケース3内の前端側に配置したことにより、管軸方向の重量バランスが改善されるため、放電ランプ装置に振動が加わっても、点灯中に一対の電極22の間に形成される放電アークの位置変動を抑制でき、配光不良を抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the circuit unit CR includes the case 3, the
また、ケース3に、内部空間を上部空間51と下部空間52とに分割する空間分割壁312を形成し、トランス61をケース3内の前端側かつ上部空間51側に、コネクタ8をケース3内の前端側かつ下部空間52側に配置したことにより、管軸方向の重量バランスが改善されるとともに、上下の重量偏りの低減することができるため、さらに配光不良を抑制することができる。
In addition, a
また、第1の回路素子群62および第2の回路素子群63をケース3内の後端側に配置したことで、熱源とそれらの回路素子との距離を保つことができるため、寿命を長くすることができる。
In addition, since the first
また、第2の回路素子群63に含まれるコンデンサをケース3内の後端側かつ下部空間52側に配置したことにより、発光部11やトランス61との距離が離れるため、熱的に弱いコンデンサの故障を防止することができる。
Further, since the capacitors included in the second
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態の放電ランプ装置の断面図である。これ以降の実施の形態の各部については、第1の実施の形態の放電ランプ装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a discharge lamp device according to the second embodiment of the present invention. About each part of embodiment after this, the same part as each part of the discharge lamp apparatus of 1st Embodiment is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted.
第2の実施の形態では、空間分割壁312をケース3の長手方向の略半分までとし、ケース3の後端側に第1の回路素子群および第2の回路素子群で構成された回路素子群64を実装した実装基板7を管軸に対して略垂直に配置している。この構造により、第1の実施の形態よりも配線の取り回しが簡略化されるため、回路素子群64をケース3に容易に組み込むことが可能となる。なお、本実施の形態のように、実装基板7を管軸に対して垂直に配置する場合には、熱の影響を少なくするために、コンデンサをケース3の後端側かつ下部空間52側に配置するのが最適である。また、本実施の形態では、互いの回路素子の一部をイグナイタとバラストで共通化して回路素子数の低減を行ってもよい。
In the second embodiment, the
(第3の実施の形態)
図8は、本発明の第3の実施の形態の自動車前照灯について説明するための図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a diagram for explaining an automobile headlamp according to a third embodiment of the present invention.
自動車前照灯は、放電ランプ装置101、リフレクタ102、遮光制御板103、レンズ104およびハーネス105で構成されている。
The automobile headlamp includes a
放電ランプ装置101は、第1の実施の形態で詳述したランプである。
The
リフレクタ102は、放電ランプ装置101で生じた光を前方側に反射させるために設けられた放物線形状の金属部材である。その中央付近には、開口が形成されており、バーナーBNがリフレクタ102の内部に位置するように、放電ランプ装置101の口金311部分が開口端に固定されている。
The
遮光制御板103は、カットラインと呼ばれる配光を形成するために設けられた金属部材である。この遮光制御板103は可動式であり、底部側前方に倒すことでロービームからハイビームへの切り替えが可能となっている。
The light
レンズ104は、リフレクタ102によって反射された光を集光させて所望の配光を形成するために設けられた凸レンズであり、リフレクタ102の先端側の開口に配置されている。
The
ハーネス105は、放電ランプ装置101と外部電源とを繋ぐ導線であり、一端には端子が形成されていて、コネクタ8と嵌合により接続される。このハーネス105は、仕様により、放電ランプ装置101等で発生する電磁ノイズを除去するために導線の周囲に金属線を巻きつけることがあり、この場合にはハーネス105は比較的重量のある導線となる。
The
このような自動車前照灯では、口金部311がリフレクタ102に取り付けられるため、回路部CRの重量が重いと振動の影響を受けやすくなってしまう。つまり、振動により口金部311を支点としてバーナーBNの位置が変動し、点灯中に電極間に形成されるアークの位置が動き、配光が変化するおそれがある。本発明では、トランスやコネクタを回路部CRの前端側に配置することで、振動による影響を少なくしたため、配光不良を抑制することができる。
In such an automobile headlamp, since the
なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。 The embodiment of the present invention is not limited to the above, and may be modified as follows, for example.
空間分割壁312はケース3の本体部31に一体形成されている場合に限らず、別体形成された壁を本体部31に後から嵌め込むことで形成するようにしてもよいし、トランス61を収容する容器自体を壁として構成させるようにしてもよい。
The
トランス61は、棒状に限らず、箱状やドーナツ状であってもよい。また、トランスと他の回路素子との絶縁を十分に維持できるように、ケース3の内部構造を変更した場合は、トランス61を絶縁材で満たされたケースに収容する必要はない。また、トランス61は一個であるに限らず、複数あってもよい。この場合、バーナーBNを始動させるための高圧パルスを生成するトランスが、少なくともケース3の前端側に配置されていればよい。
The
コネクタ8は、別部材で構成される必要はなく、ケース3に一体的に構成してもよい。また、特に第1の実施の形態において、コネクタ8を実装基板72上またはその一部として形成してもよい。
The connector 8 does not need to be configured as a separate member, and may be configured integrally with the case 3. In particular, in the first embodiment, the connector 8 may be formed on the mounting
BN バーナー
CR 回路部
1 内管
13 外管
2 マウント
3 ケース
311 口金部
312 空間分割壁
51 上部空間
52 下部空間
61 トランス
62 第1の回路素子群
63 第2の回路素子
8 コネクタ
BN burner
Claims (4)
前記回路部は、ケースと、トランスと、前記トランスとにより高圧パルスを生成し、前記バーナーを始動する第1の回路素子群と、前記バーナーに定格電力を供給する第2の回路素子群と、前記ケースから突出するように配置されたコネクタとを備えており、
前記トランスは、前記ケース内の前端側に配置されていることを特徴とする放電ランプ装置。 A discharge lamp device comprising a burner and a circuit unit for holding the burner on the front end side thereof, wherein the tube axis is lit in a substantially horizontal state,
The circuit unit includes a case, a transformer, a first circuit element group that generates a high-voltage pulse by the transformer, and starts the burner; a second circuit element group that supplies rated power to the burner; And a connector arranged to protrude from the case,
The discharge lamp device according to claim 1, wherein the transformer is disposed on a front end side in the case.
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