JP2011192588A

JP2011192588A - 放電ランプ装置

Info

Publication number: JP2011192588A
Application number: JP2010059237A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Abe; 周平阿部
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】製造が容易で、かつ信頼性が高い放電ランプ装置を提供する。
【解決手段】
本発明の放電ランプ装置は、ケース５と、ケース５に保持されたバーナー１と、ケース５に配置されたバスバー７３〜７５とを具備する放電ランプ装置であって、バスバー７３〜７５は実装基板部７３１〜７５１とコネクタピン７３２〜７５２とを備えており、実装基板部７３１〜７５１とコネクタピンとは７３２〜７５２一体形成されているとともに、略同一平面上に構成されている。ケース５にはフレーム部７１とコネクタ部７２とを備えたコネクタ一体型フレーム７が配置されており、実装基板部７３１〜７５１とコネクタピン７３２〜７５２はフレーム部７１の厚みの範囲内に入るように、コネクタ一体型フレーム７に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、自動車前照灯に用いられる放電ランプ装置に関するものである。

近年、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。この放電ランプは、日本では放電ランプが始動器に対して着脱可能に構成されるのが一般的であるが、欧米では、放電ランプと始動器とが一体化された放電ランプ装置として構成されるのが一般的である。この例としては、特許文献１や特許文献２の放電ランプ装置がある。

放電ランプ装置には、始動以後、ランプを点灯させるための点灯装置などと接続するためのコネクタがそのケースから突出するように構成されている。そのコネクタはコネクタピンを備えているが、コネクタピンは特許文献１〜特許文献３のように屈曲しているのが一般的である。

特開２００８−１５９５０９号公報特開２００５−７１９９７号公報特開２００２−３７３７４９号公報

しかし、特許文献１や特許文献３のように、回路素子が実装される金属製の実装基板とともにコネクタピンの一部を樹脂に埋め込み形成する場合、コネクタピンが屈曲していると製造が難しく、コストもかかる。また、特許文献２のように、別構成の屈曲したコネクタピンをフレームに接続することで一体的に構成する方法があるが、この方法では溶接等の工程が増えるほか、自動車前照灯用途などの過酷な条件で使用される放電ランプ装置では振動によりその接続が外れ、不灯に至ってしまうおそれがある。

本発明の目的は、製造が容易で、かつ信頼性が高い放電ランプ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の放電ランプ装置は、ケースと、前記ケースに保持されたバーナーと、前記ケースに配置されたバスバーとを具備する放電ランプ装置において、前記バスバーは実装基板部とコネクタピンとを備えており、前記実装基板部と前記コネクタピンとは一体形成されているとともに、略同一平面上に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、製造が容易で、かつ信頼性が高い放電ランプ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態の放電ランプ装置について説明するための図。図１の放電ランプ装置の断面について説明するための図。ケース等について説明するための図。コネクタ一体型フレームについて説明するための図。バスバーの他の例について説明するための図。図２の一点鎖線の範囲Ｚについて説明するための図。本発明の第２の実施の形態の放電ランプ装置について説明するための図。放電ランプ装置の他の例について説明するための図。

（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について説明するための図、図２は図１の放電ランプ装置の断面について説明するための図である。なお、以下では便宜上、図１において上側、すなわち放電ランプ装置の先端側を前端、下側を後端と称して説明する。

本実施の形態の放電ランプ装置は、図１に示すような、放電ランプ部ＤＬの部分とイグナイタと呼ばれる始動器ＩＧの部分とが一体的に構成された、いわゆるＤ３タイプの自動車前照灯用の放電ランプ装置である。

放電ランプ部ＤＬは、光を発生させる部分としてバーナー１を有している。バーナー１は、内管１１と外管１２とで構成された２重管構造となっている。

内管１１は、例えば石英ガラスからなり、発光部１１１と封止部１１２とを備えた細長い形状を呈している。発光部１１１は略楕円形であり、内管１１の長手方向の略中央に形成されている。発光部１１１の内部には、容積が１５μｌ〜３０μｌの放電空間１１３が形成されており、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。水銀は封入されていない。

封止部１１２は板状であり、発光部１１１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およびリード線２４により構成されている。

金属箔２１はモリブデンからなり、その面が封止部１１２の板状面と平行するように封着されている。

電極２２は、一端は金属箔２１に接続され、他端は放電空間１１３内において、互いの先端同士が外観距離で３．５ｍｍ〜４．５ｍｍの電極間距離を保つように対向配置されている。なお、電極２２には、タングステンに微量の酸化トリウムをドープした、いわゆるトリタン電極を使用している。

コイル２３は、ドープタングステンからなり、封止部１１２内の電極２２の軸部分に螺旋状に巻装されている。

リード線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バーナー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線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１と平行する部分には、セラミックからなるスリーブ３が装着されている。なお、リード線を２度直角に曲げ、先端部を後端側に延出させることでサポートワイヤ２５を削除しても良い。

外管１２は、石英ガラスにチタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物を添加した、紫外線遮断性を有する材料からなり、内管１１の両端に溶着され、内管１１の大部分を覆っている。この溶着により形成された内外管の間の空間は気密に保たれており、例えばアルゴンや窒素などのガスが封入されている。また、外管１２の後端側の外周面には、ＳＵＳからなる金属バンド４１が形成されている。

次に、始動器ＩＧの部分について詳しく説明する。始動器ＩＧは、ケース５、トランス構成体６、コネクタ一体型フレーム７およびシールドケース８により構成されている。これらについては、図３、図４も参照して詳しく説明する。図３は、ケース等について説明するための図であり、（ａ）は本体ケースを後端側から見た図、（ｂ）は蓋ケースを前端側から見た図である。図４は、コネクタ一体型フレームについて説明するための図であり、（ａ）はコネクタ一体型フレームを後端側から見た図、（ｂ）は実装基板部およびコネクタを後端側から見た図である。

ケース５は、例えばＰＰＳ樹脂からなり、本体ケース５１と蓋ケース５２とを備えている。

本体ケース５１は、ケースの大部分を構成する容器である。その前端側には空間と４つの保持片４２が形成されており、その空間にはバーナー１の一部が収納され、保持片４２にはバーナー１の金属バンド４１が狭持されている。すなわち、本体ケース５１の前端側は、バーナー１を保持する構造を備えている。一方、後端側には側壁が設けられていて、その側壁により形成された空間には分割壁５１１、大筒部５１２、小筒部５１３が形成されている。分割壁５１１は、本体ケース５１の空間を縦断する壁であり、この壁により、本体ケース５１の内部には空間５１４と空間５１５が形成されている。大筒部５１２はバーナー１の管軸方向の延長線上に、小筒部５１３はスリーブ３の管軸方向の延長線上に配置された筒であり、内部にはそれぞれリード線２４とサポートワイヤ２５が挿通されている。また、本体ケース５１の内部空間には２つの接続筒５１６が突出形成されている。

蓋ケース５２は、ケース５の内部空間を閉じるカバーであり、本体ケース５１の後端側に配置されている。蓋ケース５２の前端側には、筒状部５２１が突出形成されている。筒状部５２１は、鍵穴状の筒であり、その内寸は大筒部５１２の外寸よりも大きく設定されている。また、蓋ケース５２の前端側には、２つの接続突起５２２が突出形成されている。そのため、本体ケース５１と蓋ケース５２を合わせると、筒状部５２１内には大筒部５１２、接続筒５１６には接続突起５２２が挿入された状態となる。

トランス構成体６は、トランス６１と接続体６２とで構成されている。トランス６１は、棒状の昇圧トランスであり、空間５１４に収納されている。接続体６２は、内部に高圧側端子６２１を備えており、分割壁５１１の一部を構成しつつ、高圧側端子６２１の一端をトランス６１と接続し、他端を大筒部５１２の後端側に配置している。なお、トランス構成体６が収納された空間５１４には、エポキシからなる絶縁材が充填されている。

コネクタ一体型フレーム７は、フレーム部７１とコネクタ部７２で構成され、その内部にはバスバー７３〜７６を備えており、空間５１５に配置されている。フレーム部７１は樹脂からなる板であり、バスバー７３〜７６の一部を露出するための穴と、本体ケース５１の接続筒５１６を挿通させるための穴７５１を備えている。コネクタ部７６は樹脂からなる一端が開口した箱であり、フレーム部７１と一体形成されている。その前端側には板状の突起、後端側には溝状の穴が形成されており、本体ケース５１や蓋ケース５２と嵌合接続可能な構造になっている。

バスバー７３〜７６は、銅からなる金属板であり、その大部分がフレーム部７１の内部に埋め込まれている。バスバー７３、７５は、実装基板部７３１、７５１とコネクタピン７３２、７５２、バスバー７４は、実装基板部７４１とコネクタピン７４２とトランス接続部７４３、バスバー７６は実装基板部７６１とトランス接続部７６３で構成されている。実装基板部７３１〜７６１には、穴が複数設けられており、コンデンサ、抵抗、ダイオード、スパークギャップなどの回路素子が実装されたり、放電ランプ部ＤＬの前端側のリード線２４がサポートワイヤ２５を介して電気的に接続される。コネクタピン７３２〜７５２は、先端が尖ったピンであり、例えばバラストや電源などのコネクタなどの他の装置と接続される。トランス接続部７４３、７６３は、分割壁５１１を越えてトランス６１と接続される部分である。

このバスバー７３は、図４（ｂ）に示すように、実装基板部７３１とコネクタピン７３２が一の材料によって一体形成されているとともに、それらが略同一平面上に構成されたものである。つまり、溶接等により複数の部材をつなげて形成してはいないし、厚さ方向に屈曲する部分を有さない。バスバー７４、７５も同様である。そのため、バスバー７３〜７５やコネクタ一体型フレーム７の成形が容易になるとともに、過酷な環境で使用される本実施の形態のような放電ランプ装置であっても振動によって実装基板部７３１〜７５１とコネクタピン７３２〜７５２とが断線等するおそれがない。なお、「略同一平面上」とは、実装基板部７３１〜７５１で構成される平面上にコネクタピン７３２〜７５２が位置している状態であるが、図５（ａ）のように一方の厚みが大きい場合、（ｂ）のようにそれぞれの中心を通る線が多少変心している場合（例えば、中心線同士間の間隔Ｄが１ｍｍ以内）、（ｃ）のように一方が多少曲がっている場合（例えば、角度αが±５°以内）なども含むものである。

ここで、バスバー７３〜７５の実装基板部７３１〜７５１とコネクタピン７３２〜７５２が略同一平面上に構成されたものである場合、バスバー７３〜７５の実装基板部７３１〜７５１とコネクタピン７３２〜７５２の少なくとも一部、最適には全部がフレーム部７１の厚みの範囲内に入るようにコネクタ一体型フレーム７に配置するのが望ましい。厚さ方向に屈曲する部分を有さない本願発明のようなバスバー７３〜７５は、例えばコネクタピン７３２〜７５２のピンの向きやピン同士の間隔の精度が悪くなる場合があるためであり、上記構造によってそれらの位置精度を上げることができる。

また、図６に示すように、実装基板部７３１におけるアウターワイヤ２５との電気的接続部９１を、高圧側端子６２１における後端側のリード線２４との電気的接続部９２よりも前端側に配置したことで、スパーク現象の発生が抑制される。スパーク現象とは、始動時に投入される高圧パルスが高圧側の端子から低圧側の端子に飛ぶ現象のことである。具体的には、電気的接続部９１を低圧側、電気的接続部９２を高圧側に設定した場合、放電ランプ装置の寿命試験を行っていると、筒状部５２１の後端側（図６で言うとＸ地点付近）で樹脂が劣化していく。樹脂の劣化は絶縁性の低下を招く。そのため、特許文献１のように電気的接続部９１を電気的接続部９２よりも後端側に配置していると、長時間点灯後に電気的接続部９２に印加される２０ｋＶ前後の始動時の高圧パルスがその劣化部分を介して電気的接続部９１に飛んでしまい、始動が阻害されることがある。これに対して本実施の形態では、電気的接続部９１がその劣化部分から十分に離れるため、スパーク現象の発生が抑制され、長時間点灯後においても信頼性の高い放電ランプ装置を実現できる。なお、低圧側の電気的接続部９１と高圧側の電気的接続部９２の距離Ｌを２．１ｍｍ以上に設定すると特に高い効果を期待できる。

なお、本発明を採用すると、ケース５内部の後端側に空間が形成されるため、フレーム部７１から後端方向に突出する回路素子等の金属線や半田と蓋ケース５２の干渉を防止することができる。すなわち、従来のように、蓋ケースに沿うようにフレームを構成すると、蓋ケースがフレームから突出した回路素子等の金属線や半田と接触して閉まらないことが発生したが、本実施の形態ではそれが生じない。なお、当該空間は、フレーム部７１に実装される回路素子のうちいくつかを後端側に実装する、すなわち両面実装としたり、エポキシのような絶縁材を充填したりするなどに利用できる他、その空間を狭めてケース５をコンパクトにするなどをしてもよい。

シールドケース８は、点灯中に始動器ＩＧから発生するノイズを遮断するためのケースであり、前端側ケース８１と後端側ケース８２とで構成され、ケース５を覆うように取り付けられている。このシールドケース８の材料としては、例えばアルミニウムを用いることができる。

本実施の形態の放電ランプ装置と、特許文献２のような構造の放電ランプ装置について、振動試験を行った結果、本実施の形態の放電ランプ装置の方が断線が少ないことがわかった。また、特許文献１のような放電ランプ装置と比較してもコストが安く、良品率も高いことがわかった。

したがって、本実施の形態では、バスバー７３〜７５を実装基板部７３１〜７５１とコネクタピン７３２〜７５２で構成し、実装基板部７３１〜７５１とコネクタピン７３２〜７５２を一体形成するとともに、略同一平面上に構成したことで、製造が容易で、かつ信頼性が高い放電ランプ装置を提供することができる。また、実装基板部７３１〜７５１およびコネクタピン７３２〜７５２をフレーム部７１の厚みの範囲内に入るように、コネクタ一体型フレーム７に配置したことにより、コネクタピン７３２〜７５２などの位置精度を向上させることができる。

また、ケース５内で高圧側に設定される高圧側端子６２１に一方のリード線２４を、アウターワイヤ２５を介して低圧側に設定される実装基板部７５１に他方のリード線２４を電気的に接続し、実装基板部７５１における他方のリード線２４との電気的接続部９２を、高圧側端子６２１における一方のリード線２４との電気的接続部９１よりも前端側に配置したことにより、スパーク現象の発生を抑制できるため、信頼性が高い放電ランプ装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態の放電ランプ装置について説明するための図である。これ以降の実施の形態の各部については、第１の実施の形態の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。（ａ）はコネクタ一体型フレームを後端側から見た図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は側面図である。

第２の実施の形態では、フレーム部７１の後端側に凹み（図示なし）を形成し、その凹みにバスバー７３〜７６をはめ込むことで、バスバー７３〜７５の実装基板部７３１〜７５１とコネクタピン７３２〜７５２をフレーム部７１の厚みの範囲内に入るように構成している。この構成でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、コネクタ部７２を図７（ｂ）（ｃ）に示すように、本体コネクタ部７２１と蓋コネクタ部７２２とで構成しているため、コネクタ一体型フレーム７へのバスバー７３〜７６の装着が容易になる。すなわち、フレーム部７１と本体コネクタ部７２１にバスバー７３〜７６を配置したのち、本体コネクタ部７２１に蓋コネクタ部７２２を合わせるだけでコネクタ一体型フレーム７が完成するので、組立作業を容易に行うことができる。

なお、コネクタ部７２のフレーム部７１と直交する壁部分にコネクタピン７３２〜７５２を挿通可能な穴を設けたり、フレーム部７１とコネクタ部７２を別体で構成するなどによっても、組立作業が容易なコネクタ一体型フレーム７を実現できる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、発明はこれらの実施の形態に限られるわけではなく、様々に変更が可能である。例えば、図８のようにバラストと呼ばれる点灯回路ＢＬと始動器ＩＧとが一体となったバラスト・イグナイタ一体型の放電ランプ装置などにおいても適用することができる。

ＤＬ放電ランプ部
ＩＧ始動器
１バーナー
１１内管
１２外管
２マウント
２１金属箔
２２電極
２４リード線
２５サポートワイヤ
５ケース
６トランス構成体
７コネクタ一体型フレーム
７１フレーム部
７２コネクタ部
７３、７４、７５、７６バスバー
７３１、７４１、７５１実装基板部
７３２、７４２、７５２コネクタピン
８シールドケース

Claims

ケースと、前記ケースに保持されたバーナーと、前記ケースに配置されたバスバーとを具備する放電ランプ装置において、
前記バスバーは実装基板部とコネクタピンとを備えており、
前記実装基板部と前記コネクタピンとは一体形成されているとともに、略同一平面上に構成されていることを特徴とする放電ランプ装置。
前記ケースにはフレーム部とコネクタ部とを備えたコネクタ一体型フレームが配置されており、前記実装基板部および前記コネクタピンはその少なくとも一部が前記フレーム部の厚みの範囲内に入るように、前記コネクタ一体型フレームに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置。
前記バーナーは一対のリード線を備え、前記一対のリード線は前記ケース内で一方は低圧側に設定される端子に、他方は高圧側に設定される前記実装基板部に電気的に接続されており、前記ケースにおいて前記バーナーを保持する側を前端側としたとき、前記実装基板部における前記他方のリード線との電気的接続部は、前記端子における前記一方のリード線との電気的接続部よりも前端側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電ランプ装置。