JP4226158B2

JP4226158B2 - 放電灯装置

Info

Publication number: JP4226158B2
Application number: JP21788799A
Authority: JP
Inventors: 昇山本; 泰聡堀井; 弘章奥地; 浩己平松; 悟市小田; 靖史野寄
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP2001043984A

Description

【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、特に車両用前照灯に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧放電灯（以下、ランプという）の点灯装置（以下、バラストという）においては、ランプの点灯始動時に、スタータトランスを用いて高電圧パルスを得、この高電圧パルスによりランプの電極間に絶縁破壊による放電を生じさせてアーク放電を形成し、その後、安定点灯に移行させるようにしている。
【０００３】
図９に、従来のバラストの回路構成の該略図を示す。
【０００４】
図９に示すように、バラストは、直流電源９０１の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ９０２で昇圧し、インバータ回路９０３により矩形波交流電圧に変換してランプ９０４に矩形波交流電力を供給するようになっている。
【０００５】
点灯開始には、高電圧発生回路９０５のスタータトランス９５０により２０ｋＶ程度の高電圧パルスを発生しランプ９０４に印加し、ランプ９０４の電極間で絶縁破壊を生じさせてアーク放電を形成し、その後、安定点灯に移行させるように制御回路９０６によってＤＣ−ＤＣコンバータ９０２を介してランプに印加される電力が制御されている。
【０００６】
このような回路構成のバラストの組付け構造を図１０に示す。
【０００７】
図１０に示すように、点灯開始用の高電圧パルスを発生するスタータトランス９５０は、巻線部を高圧コード９０７と接続した後、トランスケース９５０ａ内に収納し、エポキシ樹脂等でモールドして絶縁処理した構成となっている。
【０００８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ９０２のトランス９２０のコアには、フェライトコアで形成されたＥＥ型コアを使用している。また、トランス９２０は、巻線を接続するためのリード端子が一体成型された樹脂製ボビンを有している。このボビンには巻線９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃ（図９参照）が巻回されており、巻線の端末がボビンのリード端子に接続されている。このように巻線が巻回されたボビンにコアが挿入され、ボビンとコアが接着剤等により固定された状態となっている。
【０００９】
また、高電圧発生回路９０５のスタータトランス９５０、ＤＣ−ＤＣコンバータ用トランス９２０を含むその他電子部品は、銅張り積層板の回路基板８００に組み付けられている。また、別の基板にて構成される回路基板８０１、８０２は回路基板８００に対し、小型化するために垂直に組み付けられている。なお、配線９０７は、ランプ９０４とバラストとを電気的に接続するものである。
【００１０】
このような構成のバラストは、実開平６−８６２０３号公報に示されるように、車両の前照灯のハウジングの外側（側面）に取り付けられる。図１１に、バラストの車両用前照灯への取付け構造を示す。
【００１１】
図１０に示す構造の回路基板８００は、図１１に示す金属ケース８１０内に固定される。そして、図１１に示すように、金属ケース８１０の開口部を金属カバー８１１で蓋閉めすることで、回路基板８００が金属ケース８１０及び金属カバー８１１からなる外囲器内に収容された状態となっている。
【００１２】
そして、金属製ブラケット８１２、８１３内に外囲器を収容したのち、ネジ８１４によって金属製ブラケット８１２、８１３をネジ締め固定することで、金属製ブラケット８１２、８１３内に外囲器が保持された状態となっている。そして、金属製ブラケット８１２を介して外囲器は、前照灯である灯具の樹脂製ハウジング８１５の下部に、該ハウジング８１５の外側から固定されている。
【００１３】
また。金属カバー８１１及びハウジング８１５にはそれぞれ孔が開けられており、これらの孔内に配線ワイヤ９０７が挿入され、ランプ９０４への電気的導通がとられている。なお、金属ケース８１０内にはボッティング樹脂８１６が封入されており、このボッティング樹脂８１６によって回路基板８００全体が覆われ、防水が成されている。
【００１４】
また、金属製ブラケット８１２とハウジング８１５の間には、金属カバー８１１の孔内に挿入された配線ワイヤ９０７を囲うように、パッキン８１７が配置されており、外囲器内の防水が図られている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
特に、車両の前照灯に用いるバラストにおいては、実開平６−８６２０３号公報に示されるように、自動車用前照灯の車両用灯具のハウジングの外側に取り付けられるという形態が一般的である。
【００１６】
しかしながら、このような形態においては、バラストの配線ワイヤ９０７をランプに接続するために、ランプハウジング８１５に孔を開け、且つ、そこからランプ内部に水が侵入しないようパッキン８１７等でシールできる構造にする必要があり、コスト高になるという問題がある。
【００１７】
また、バラストの電磁ノイズを遮蔽するために外囲器を金属で構成しており、さらに、外部（外気）にさらされることから防水構造とするために金属ケース内部を樹脂ポッティングしているため、バラストの重量が大きくなる。従って、外囲器を樹脂製のランプハウジング８１５に取り付け固定したときに、ランプハウジング８１５が変形してしまわないように、ランプハウジング８１５に予め金属板等を取り付けて補強し、その金属板等にバラストを取り付ける構造としているが、そのためにコスト高になるという問題がある。
【００１８】
また、上述したように、車両用前照灯のハウジング８１５の下部において、ハウジング８１５の外側にバラストを取り付けているため、灯具下部からバラストが出っ張り、車両への搭載時に出っ張りが引っ掛かりとなって、搭載性を悪くするという問題がある。
【００１９】
このような問題から、車両の前照灯に用いるバラストは、小型、軽量、薄型であることが好ましい。
【００２０】
一方、上記したバラストでは、ＤＣ−ＤＣコンバータ９０２はＰＷＭ制御によりランプへの印加電力を制御している。自動車用前照灯においては、直流電源であるバッテリーの電圧が６Ｖから１６Ｖ程度の広範囲で変動した場合においても正常に動作しなければならないため、ＰＷＭ制御によってオン、オフするスイッチング素子９２２のオンデューティが１００％に近い領域となるまで使用される。つまり、上記デューティを一定としたままで電源電圧を下げるとＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力が低下し、ランプ印加電力が低下してしまうため、電源電圧の低下に応じてデューティを広げ、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力が一定に保たれるようにしている。
【００２１】
従って、電源電圧が低い状態から急激に高い状態変化すると、デューティが広い状態で電源電圧が高くなるため、スイッチ素子には大きな電流が流れる。この電流は、ＤＣ−ＤＣコンバータのトランス９２０にも流れ、トランス９２０のコアが飽和する大きさに達すると、急激に電流量が増加して過電流となる。
【００２２】
また、ランプ９０４の電力制御は、ランプ印加電力を検出してＰＷＭ制御へフィードバック制御するように行われているため、制御の応答遅れが生じる。このため、負荷（ランプ）の状態が点灯開始時に急激に変化すると、上記した応答遅れとコアの飽和により、スイッチ素子９２２に過電流が流れる。
【００２３】
このため、従来では、過電流によってスイッチ素子９２２が破壊されることを防止するため、過電流を抵抗９２３で検出し、過電流が流れたらスイッチ素子９２２を即時にオフさせる過電流保護機能を備えている。
【００２４】
図１２に、従来のバラストに使用しているトランス９２０での電流立ち上がり波形を示す。
【００２５】
この図において、電流の上昇カーブが急激に変化し始める点がコアが飽和した点である。このようにコアが飽和した以降は単位時間当たりの電流変化量が大きくなる。
【００２６】
また、トランス９２０のコアには、フェライトコアを使用しているが、フェライトコアの飽和磁束密度は温度依存性があり、高温になるほど飽和磁束密度が下がる。例えば、２０℃での飽和磁束密度が約５０００ガウスのものが１００℃では約４０００ガウスに低下する。従って、温度が高いほどコアは低い電流で磁気飽和し、過電流状態になりやすく、そのために過電流保護機能（例えば、過電流保護抵抗）を備えている。
【００２７】
このように、コアの磁気飽和による過電流にてスイッチング素子が破壊されることを防止するために過電流保護機能を備えていることから、放電灯装置が大型化し、コスト高になっているという問題がある。
【００２８】
本発明は上記に鑑みたもので、小型で薄型化でき、軽量化できるバラストを低コストで提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決すべく、本発明者らが検討を行った。上記した図９に示す従来構成では、ＤＣ−ＤＣコンバータ用トランス９２０、スタータトランス９５０等が回路基板上に搭載された構成となっているため、薄型化が難しいという問題がある。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ用トランス９２０等の素子をより薄型形状にして、回路基板上に実装することによりバラストを薄型化しようとすると、トランス等の素子を薄型化することにより素子の投影面積が拡大し、それにより基板面積が大きくなって、その結果、基板のコストが上がってしまうという問題がある。
【００３０】
そこで、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、防水構造で構成された車両用前照灯の灯室内に配置され、ハイブリッドＩＣ（１００）が外囲器（２０、２２）内において外囲器の底面に固定されていると共に、第１トランス（４１）及び配線パターン（２４ａ）が樹脂ケース（２１）と共に外囲器内に収容固定されており、ハイブリッドＩＣの外周部よりも外側、つまりハイブリッドＩＣの外周部と外囲器の側面との間に、第１トランスが配置され、外囲器における金属ケースの開口部分を下方に向けた状態で車両用前照灯の灯室内に組みつけられ、ハイブリッドＩＣが金属ケースの開口部分と対向する底面に固定されていることを特徴としている。
【００３１】
このように、ハイブリッドＩＣの外周部より外側に第１トランスが配置されるようにすることで、ハイブリッドＩＣと第１トランスがオーバラップしないため、ハイブリッドＩＣと第１トランスとがオーバラップする場合よりも放電灯装置の薄型化を図ることができる。また、このような配置とすることにより、磁気回路素子であるＤＣ−ＤＣコンバータ用の第１トランスと演算回路部を構成するハイブリッドＩＣとを離すことができるため、第１トランスの漏洩磁束によるハイブリッドＩＣの回路への影響を無くすことができる。
また、車両用灯具の灯具室内は防水構造とされているため、このような灯具室内に放電灯装置を配置することにより、例えば、放電灯装置が防水加工されていなくても放電灯装置内に水が浸入することを防止することができる。このため、従来実施していた防水構造（樹脂ポッティング）を廃止でき低コスト、軽量化を図ることができる。
さらに、金属ケースの開口部分を下方に向けた状態で車両用灯具に組付けられるようにすることにより、外囲器内に水が浸入することを防止することができる。これにより、従来実施していた防水構造（樹脂ポッティング）を廃止でき低コスト、軽量化を図ることができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明においては、ハイブリッドＩＣの外周部よりも外側に、第１トランス、コンデンサ（４５）、及びインダクタ（３１）が配置され、第１トランスとインダクタとの間にコンデンサが配置されていることを特徴としている。
【００３３】
これにより、請求項１と同様の効果が得られると共に、コンデンサを間に挟み込むことにより、第１トランスとインダクタとを離間させることができるため、第１トランス及びインダクタ相互間において発生させた磁気の干渉を抑制することができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明においては、ＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧された電圧をさらに昇圧し、放電灯に高電圧を印加する第２トランス（７１）を有し、第２トランスは、ハイブリッドＩＣを挟んで、第１トランスの反対側に配置されていることを特徴としている。
【００３５】
このように、ハイブリッドＩＣを挟んで第１トランスの反対側に第２のトランスを配置することにより、これら第１、第２のトランスを離間させることができる。このため、これら相互間において発生させた磁気の干渉を抑制することができる。
【００３６】
請求項４に記載の発明においては、ハイブリッドＩＣの外周部よりも外側に、第１トランス及び第２トランスが配置されていることを特徴としている。
【００３７】
これにより、第１、第２トランスとハイブリッドＩＣとがオーバラップしていない分、放電灯装置の薄型化が図れると共に、第１、第２トランスの漏洩磁束によるハイブリッドＩＣの回路への影響を無くすことができる。
【００３８】
例えば、請求項５に示すように、インダクタのコアと第２トランスのコアとの最短距離が１０ｍｍ以上となっていれば、これら相互間における磁気の干渉をなくすことができる。また、請求項６に示すように、第１トランスのコアと第２トランスのコアとの最短距離が１０ｍｍ以上となっていれば、これら相互間における磁気の干渉を無くすことができる。
【００３９】
請求項７に記載の発明においては、第１トランスのコアは、リング状のトロイダル型コアであることを特徴としている。
【００４０】
これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ用の第１トランスの外形厚さがコアの厚みと巻線の厚みを加えた値となり、放電灯装置の厚み（外囲器の厚み）をほぼ第１トランスの厚みで決まる寸法まで薄型化することができる。
【００４１】
請求項８に記載の発明においては、第１トランスは、該第１トランスの巻線（４１ａ、４１ｂ）の周囲を樹脂製台座（４１ｄ）に固定した構成となっており、該樹脂製台座で巻線を固定した状態で樹脂ケースに組み付けられていることを特徴としている。
【００４２】
このように、樹脂製台座に固定することにより、起伏に富んだ巻線が露出した状態で第１トランスを樹脂ケースに固定するよりも容易に固定することができる。また、放電灯装置を薄型化しても、第１トランスの巻線が樹脂製台座によって囲まれた状態にされているため、金属ケース等の外囲器と巻線とが接触しないようにでき、電気的絶縁を図ることができる。
【００４３】
請求項９に記載の発明においては、第１トランスのコアは、コアの温度が１００℃で飽和磁束密度６０００ガウス以上であることを特徴としている。
【００４４】
これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ用のスイッチング素子に流れる過電流を防止でき、スイッチング素子の過電流検出機能（過電流検出抵抗）を備える必要性を無くすことができる。これにより、回路構成を簡略化でき、例えば回路基板の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００４５】
なお、請求項１０に示すように、放電灯として３５Ｗバルブを用いる場合には、ハイブリッドＩＣが固定された外囲器の一面に対して垂直方向をなす外囲器の外形寸法が２５ｍｍ以下とすることができる。また、請求項１１に示すように、外囲器の内容積が３００ｃｃ以下、重量が５００グラム以下にすることができる。これにより、放電灯装置を車両用灯具に組付けたとしても放電灯装置が薄いため、あまり出っ張ることはなく、搭載性を悪化させることはない。また、このように軽量化できれば、ランプハウジングに金属板等を取付け補強する必要性も無くすことができる。
【００５０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
【００５２】
図１に、本実施形態におけるバラストの回路構成の該略図を示す。
【００５３】
図１に基づいてバラストの回路構成について説明する。
【００５４】
バラスト２００は、直流電源である車載バッテリ１に接続されており、点灯スイッチＳＷがオンされると、自動車用前照灯として用いられるランプ２に電力供給を行うように構成されている。このバラスト２００は、フィルタ回路３、直流電源回路としてのＤＣ−ＤＣコンバータ４、点灯補助回路５、インバータ回路６、始動回路７などの回路機能部を有している。
【００５５】
フィルタ回路３は、インダクタ３１とコンデンサ３２によって構成されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ４が発生する電磁波ノイズを除去する役割を果たす。
【００５６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ４は、バッテリ１側に配された１次巻線４１ａとランプ２側に配された２次巻線４１ｂを有するフライバックトランス４１と、１次巻線４１ａに接続されたスイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタ４２と、２次巻線４１ｂに接続された整流用のダイオード４３と、出力平滑用のコンデンサ４４、及びコンデンサ４５から構成され、バッテリ電圧ＶＢを昇圧した昇圧電圧を出力する。すなわち、ＭＯＳトランジスタ４２がオンすると、１次巻線４１ａに１次電流が流れて１次巻線４１ａにエネルギーが蓄えられ、ＭＯＳトランジスタ４２がオフすると、１次巻線４１ａのエネルギーが２次巻線４１ｂを介して放出される。そして、このような動作を繰り返すことにより、ダイオード４３と平滑用コンデンサ４４の接続点から高電圧を出力する。
【００５７】
点灯補助回路５は、コンデンサ５１と抵抗５２から構成され、点灯スイッチＳＷがオンした後にランプ２への印加電圧と同じ電圧にコンデンサ５１が充電されると共に、ランプ２の電極間での絶縁破壊によりランプ両端間の電圧が低下すると、コンデンサ５１に充電された電荷をランプ２を介して放電させることにより速やかにアーク放電に移行させる。
【００５８】
インバータ回路６は、ランプ２を交流（矩形波）点灯させるもので、Ｈブリッジ回路６１とブリッジ駆動回路６２、６３から構成されている。Ｈブリッジ回路６１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成すＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄからなる。ブリッジ駆動回路６２、６３は、制御回路１０からの制御信号によって、ＭＯＳトランジスタ６１ａ、６１ｄとＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃを交互にオンオフ駆動する。この結果、ランプ２の放電電流の向きが交互に切り替わり、ランプ２の印加電圧（放電電圧）の極性が反転してランプ２が交流点灯する。
【００５９】
始動回路７は、Ｈブリッジ回路６１の中点電位とバッテリ１の負極端子との間に配置され、１次巻線７１ａと２次巻線７１ｂを有する高電圧発生用トランス（スタータトランス）７１、ダイオード７２、７３、抵抗７４、コンデンサ７５、及び一方向性半導体素子であるサイリスタ７６から構成されている。なお、高電圧発生用トランス７１の１次巻線７１ａはコンデンサ７５に接続され、２次巻線７１ｂはＨブリッジ回路６１とランプ２との間に設けられている。
【００６０】
そして、この始動回路７は、ランプ２の点灯始動時にランプ２に高電圧パルスを印加してランプ２を点灯させる。すなわち、点灯スイッチＳＷがオンすると、ＭＯＳトランジスタ６１ａ、６１ｄとＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃが交互にオンオフ駆動され、ＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃがオンの時にコンデンサ７５が充電され、ＭＯＳトランジスタ６１ｂ、６１ｃがオフの時にサイリスタ７６がオンするよう制御回路１０にてサイリスタ７６のゲート信号が制御される。
【００６１】
サイリスタ７６にゲート信号が印加されると、コンデンサ７５が高電圧発生用トランス７１の１次巻線７１ａを介して放電し、高電圧発生用トランス７１の２次巻線７１ｂに高電圧パルスが発生する。この高電圧パルスがランプ２に印加され、ランプ２の電極間で絶縁破壊し、ランプ２を点灯始動させる。
【００６２】
上記したＭＯＳトランジスタ４２、ブリッジ回路６２、６３、サイリスタ７６は、制御回路１０によって制御される。この制御回路１０には、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の間のランプ電圧（すなわちインバータ回路６に印加される電圧）ＶＬ及びインバータ回路６からバッテリ１の負極側に流れるＩＬなどが入力されている。なお、電流ＩＬは電流検出抵抗８により電圧として検出される。
【００６３】
また、ＭＯＳトランジスタ９は逆接保護用の素子であり、バッテリ１の取り替え時にバッテリ１が逆接続された場合に、回路機能部内に逆電圧が印加されないようにする。
【００６４】
制御回路１０は、ＭＯＳトランジスタ４２をＰＷＭ信号によってオンオフさせるＰＷＭ制御回路、ランプ電圧ＶＬをサンプルホールドするサンプルホールド回路、サンプルホールドされたランプ電圧ＶＬとランプ電流ＩＬ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と、Ｈブリッジを制御するＨブリッジ制御回路を備えている。
【００６５】
以上の回路構成において、Ｈブリッジ回路６１、制御回路１０、ＭＯＳトランジスタ９、４２、ダイオード４３、７２、抵抗８、５２、７４という半導体装置として形成可能な部分は、ハイブリッドＩＣ（以下、ＨＩＣという）１００としてＩＣ化されて一体形成される（図１参照）。そして、その他の部分（本回路構成では、トランス４１、７１やコンデンサ３２、４４、４５、５１、７５、及びサイリスタ７６）がＨＩＣ１００とは別体で構成される。
【００６６】
このため、ＨＩＣ１００の各端子１２ａ〜１２ｍとその他の部分とを後述するターミナル２４ａ、２４ｂ（図６参照）にて電気的に接続させることによって上記回路構成が構成される。これにより、上記図１に示す回路機能部が形成される。
【００６７】
続いて、上記構成のバラスト２００の点灯動作について説明する。
【００６８】
点灯スイッチＳＷがオンすると、図１に示す各部に電源が供給される。そして、ＰＷＭ制御回路によってＭＯＳトランジスタ４２がＰＷＭ制御される。その結果、フライバックトランス４１の作動によってバッテリ電圧ＶＢを昇圧した電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ４から出力される。また、Ｈブリッジ制御回路によって、Ｈブリッジ回路６１におけるＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄが対角線の関係で交互にオンオフされる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ４から出力された電圧が，Ｈブリッジ回路６１を介して始動回路７のコンデンサ７５に供給され、コンデンサ７５が充電される。
【００６９】
この後、制御回路１０は、Ｈブリッジ制御回路から出力されるＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｄの切替タイミングを知らせる信号に基づいて、サイリスタ７６にゲート信号を出力し、サイリスタ７６をオンさせる。そして、サイリスタ７６がオンすると、コンデンサ７５が放電し、トランス７１を通じて、ランプ２に高電圧パルスが印加される。その結果、ランプ２が電極間で絶縁破壊し、点灯始動する。
【００７０】
この後、Ｈブリッジ回路６１によりランプ２への放電電圧の極性（放電電流の向き）を交互に切り替えることで、ランプ２が交流点灯される。そして、ランプパワー制御回路により、ランプ電流ＩＬとランプ電圧ＶＬ（サンプルホールド回路によってサンプルホールドされたもの）とに基づいて、ランプ電力が所定値なるように制御される。これにより、ランプ２が安定点灯する。
【００７１】
なお、サンプルホールド回路は、Ｈブリッジ回路６１の切替タイミングに同期してその切替時に発生する過渡電圧をマスクし、過渡電圧発生時以外のランプ電圧ＶＬをサンプリングしてホールドする。
【００７２】
続いて、バラスト２００の組付け構造について説明する。
【００７３】
図２に、図１に示すバラスト２００の組付け構造を示す。また、図３（ａ）、（ｂ）に、それぞれ図２におけるＡ−Ａ矢視断面図、Ｂ−Ｂ矢視断面図を示す。ただし、図３においては、インダクタ３１及びトランス４１の部分は断面として表わさず、インダクタ３１、トランス４１を矢視方向から実際に見た状態を表わすこととする。
【００７４】
図２に示すように、一面が開口した略立方体形状（いわゆるバスタブ形状）の金属ケース２０内に図１に示した回路機能部を構成する各種部品が収容されている。
【００７５】
図２及び図３（ａ）に示すように、金属ケース２０の底部の中央位置には、ＨＩＣ１００が配置され、接着剤等によって固定されている。このようにＨＩＣ１００を金属ケース２０に接着することにより、ＨＩＣ１００で発生した熱を金属ケースに放熱できるため、半導体パワー素子をＨＩＣ１００に搭載できることになる。このため、回路機能部をできる限りＩＣ化でき、より回路機能部の小型化、すなわち回路機能部を搭載する基板の面積縮小化が図れる。
【００７６】
このＨＩＣ１００上に、樹脂ケース２１が配置されている。この樹脂ケース２１には、ＨＩＣ１００としてＩＣ化されていない各部品が収容されるようになっている。このため、樹脂ケース２１には、ＩＣ化されていない各部品とＨＩＣ１００に備えられた各種回路との接続が行えるように、ＨＩＣ１００上の所定部位に開口部が設けてある。なお、ＩＣ化されていない各部品とＨＩＣ１００に備えられた各種回路との電気的接続は、配線パターンとして構成されたターミナル２４ａ、２４ｂ（後述する図７参照）を介して行われるようになっている。
【００７７】
そして、ＨＩＣ１００に対して紙面右方向に、コンデンサ４５、インダクタ３１、トランス４１が配置されている。インダクタ３１とトランス４５の間にコンデンサ４５を挟む配置としている。これにより、インダクタ３１とトランス４１との距離を離すことができるため、これらそれぞれが発生させる磁気の漏洩磁束が互いに影響を及ぼし難いようにでき、磁気干渉による磁気ノイズを防止することができる。
【００７８】
これらコンデンサ４５、インダクタ３１、トランス４１は、図２を紙面垂直方向から見た時に、ＨＩＣ１００とオーバラップしないように、つまりＨＩＣ１００の外周部よりも外側に配置されている。これにより、図３（ａ）の矢印で示すバラスト２００の厚みＴの薄型化を図っている。
【００７９】
また、図４にトランス４１の具体的構成を示す。（ａ）はトランス４１の正面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図である。なお、図２に示すトランス４１は本図を簡略化して示したものである。
【００８０】
この図に示されるように、トランス４１は、円環状（リング状）のトロイダル型コア４１ｃに一次巻線４１ａ及び二次巻線４１ｂを巻回し、巻線４１ａ、４１ｂと共にコア４１ｃを樹脂製台座４１ｄに一体的に固定させた構成となっている。なお、樹脂製台座４１ｄの厚みは非常に薄いものであり、トランス４１の厚みは、ほぼコア４１ｃの厚み分に巻線４１ａ、４１ｂの厚み分を加えた値となる。
【００８１】
トランス４１は、樹脂製台座４１ｄがない状態であると、露出した巻線４１ａ、４１ｂの表面によって起伏に富んだ形状となり、樹脂ケース２１への固定が煩雑になってしまうが、このように樹脂製台座４１ｄで巻線４１ａ、４１ｂ及びコア４１ｃを固定することによって、樹脂ケース２１への固定が容易に行えるようにできると共に、バラスト２００の薄型化などを図っても樹脂製台座４１ｄによって巻線４１ａ、４１ｂが金属ケース２０や後述するカバー２２に直接接触しないようにでき、電気的絶縁を図ることができる。
【００８２】
樹脂製台座４１ｄは、紙面右半分が略円形状で構成され、紙面左半分が略四角形で構成されているが、四角形状とされた側の端面から巻線４１ａ、４１ｂの端子が引き出されるようになっている。また、樹脂ケース２１のうちトランス４１が配置される部位は部分的に円弧形状に成形されており、この円弧形状部分に樹脂製台座４１ｄの円形状部分に適合して嵌め込まれるようになっている。このため、樹脂製台座４１ｄごとトランス４１を樹脂ケース２１に収容すれば、トランス４１の位置決めが容易に行われ、ＨＩＣ１００側に巻線４１ａ、４１ｂの端子が位置するようにすることができる。
【００８３】
なお、インダクタ３１もトランス４１と同様の構成を有する樹脂製台座を備えており、樹脂ケース２１のうちのインダクタ３１の収容スペースもトランス４１の収容スペースと同様の構成にされているため、インダクタ３１についてもトランス４１と同様に位置決めの容易化を図ることができる。
【００８４】
また、トランス４１のコア４１ｃには、飽和磁束密度が１００℃で８０００ガウスとなるものを使用している。これにより、本実施形態におけるバラスト２００では、従来備えられていた過電流検出機構（過電流検出抵抗）を設けていない。
【００８５】
図５に、このような構成のトランス４１を用いた場合における電流の立ち上がり波形を示す。
【００８６】
この図に示されるように、立ち上がり電流の上昇カーブは、電流の増加と共に変化しているが、電流が大きくなるとインダクタンスが小さくなる（直流重畳特性が悪い）ためであり、コア４１ｃは飽和していない。すなわち、図１２に示した従来装置における立ち上がり電流の上昇カーブと比較すると判るように、コア４１ｃの飽和による急激な電流増加はない。実験によると、コア４１ｃの飽和磁束密度が１００℃で６０００ガウス以上であれば、コア４１ｃの飽和による過電流が発生しないことが確認された。
【００８７】
このように、本実施形態では、コア４１ｃの飽和磁束密度が１００℃で６０００ガウス以上としているため、コア４１ｃの飽和による過電流を防止することができる。このため、過電流保護機能をなくすことができ、その分、バラスト２００の小型化を図ることができる。
【００８８】
一方、図２に示すように、ＨＩＣ１００に対して紙面左方向には、高電圧発生用のトランス７１が配置されている。このトランス７１も、図２を紙面垂直方向から見た時に、ＨＩＣ１００とオーバラップしないように、つまりＨＩＣ１００の外周部よりも外側に配置されている。これにより、上記と同様にバラスト２００の厚みＴの薄型化を図っている。また、このように配置することにより、トランス４１及びインダクタ３１とトランス７１とが、ＨＩＣ１００を挟んで配置された状態になり、これらが相互に金属ケース２０内において最も遠くなる配置とすることができる。このため、これらインダクタ３１、トランス４１、７１それぞれが発生させる磁気の漏洩磁束が相互に影響を及ぼし難くなるようにでき、磁気干渉による磁気ノイズを防止することができるという効果が得られる。実験により、最短でも、インダクタ３１のコア４１ｃとトランス７１のコアとの距離が１０ｍｍ以上、トランス４１のコア４１ｃとトランス７１のコアとの距離が１０ｍｍ以上離れていれば上記効果が得られることが確認されており、本実施形態の配置によると、これらの距離が共に６０ｍｍとなっており、十分に上記効果を得ることができる。
【００８９】
金属ケース２４から引き出された配線ワイヤ２５、２６は、ランプ２（図１参照）に接続されるものであり、配線ワイヤ２５が高圧側ワイヤ、配線ワイヤ２６がアース側ワイヤとなっている。また、金属ケース２０に備えられたコネクタ部２０ａは、ターミナル２４ｂで構成された端子２７ａ、２７ｂ（後述する図７参照）が配置され、バッテリ１（図１参照）に接続される。
【００９０】
なお、このように構成されたバラスト２００は、図６に示すように、金属ケース２０の開口部を金属製のカバー２２で覆い、図示しないネジ部材などの固定手段によってカバー２２を金属ケース２０に固定し、蓋閉めされる。
【００９１】
このように配置されたバラスト２００では、ＨＩＣ１００の外周部よりも外側に磁気回路素子であるインダクタ３１、トランス４１、７１を配置しているため、演算回路部となる制御回路１０等が形成されたＨＩＣ１００から磁気回路素子を離すことができる。このため、磁気回路素子が発生した磁気の漏洩磁束が演算回路部に与える影響を無くすことができる。
【００９２】
また、上述したように、図２の紙面垂直方向からみてＨＩＣ１００と磁気回路素子とがオーバラップしない配置することにより、バラスト２００の薄型化を図っている。つまり、バラスト２００の厚みＴは、トランス４１やトランス７１の厚みによって決定されるのであるが、ＨＩＣ１００と磁気回路素子とがオーバラップした配置とする場合には、ＨＩＣ１００の厚み分が増加してしまうため、このような場合と比べ、バラスト２００をほぼトランス４１、７１の厚みで決まる寸法までの薄型化を図ることができる。具体的には、トランス４１のコア４１ｃを上記した構成（トライダル型）としていることから、トランス４１の厚みがコア４１ｃの厚み分に巻線４１ａ、４１ｂの厚み分を加えた値となり、３５Ｗバルブをランプ２として用いる場合には、バラスト２００の厚みＴを２５ｍｍ程度以下にすることができた。
【００９３】
そして、上記した配置とすることにより金属ケース２０内において、各種部品の容積効率を向上させることができたため、金属ケース２０及びカバー２２で構成される外囲器の内容積を３００ｃｃ以下にすることが可能となった。また、バラスト２００の厚みＴを薄くし、内容積を小さくできたため、バラスト２００の重量も５００グラム以下とすることができた。
【００９４】
このような配置とされるバラスト２００の組付け前における各部品の分解斜視図を図７に示す。この図に基づいてバラスト２００の組付けについて説明する。
【００９５】
まず、樹脂ケース２１にターミナル２４ａ、２４ｂをインサート形成し、樹脂ケース２１内にＩＣ化されていない各部品（トランス４１、インダクタ３１、コンデンサ３２、４４、４５、５１、７５、サイリスタ７６、トランス７１等）を収容する。そして、ＩＣ化されていない各部品を溶接、はんだ付けによってターミナル２４ａ，２４ｂに接続する。例えば、ターミナル２４ｂの一端にトランス７１の高圧端子７１ｃ（図２参照）を接続する。
【００９６】
そして、金属ケース２０の底部の中央位置にＨＩＣ１００を接着したのち、樹脂ケース２０を金属ケース２０内に接着固定する。続いて、ターミナル２４ａの各部とＨＩＣ１００の各端子１２ａ〜１２ｍとをアルミワイヤなどによってワイヤボンディングし、電気的に接続する。
【００９７】
この後、トランス７１及びＨＩＣ１００の部分をシリコンゲルで封止する。なお、このシリコンゲルで封止した部分を図２においてハッチングで示す。そして、シリコンゲルが硬化したのちに、ターミナル２４ｂの他端と高圧側の配線ワイヤ２５の端子とを溶接やはんだ付け等によって接続する。
【００９８】
最後に、カバー２２によって金属ケース２０の開口部を蓋閉めすることによってバラストが完成する。
【００９９】
次に、上記構成を有するバラスト２００を車両用前照灯に配置した時の様子を図８に示す。なお、この図では、紙面上下方向が天地方向に対応しとており、紙面左方向が車両前方に対応している。
【０１００】
車両に固定されるランプハウジング５００、ランプ２の光を車両前方に透過させる前面レンズ５０１、前面レンズ５０１に対して脱着可能に構成されたランプ交換用のカバー５０２によって防水構造で構成された灯具室が形成されており、この室内にランプ２が光反射用のリフレクタ５０３と共に固定されている。
【０１０１】
そして、バラスト２００はランプ２と共に灯具室内に配置され、灯具室内において配線ワイヤ２５、２６にてランプ２と電気的に接続されている。また、バラスト２００は、ランプハウジング５００の底面に、カバー２２を下方に向けた状態で固定されている。つまり、ＨＩＣ１００が配置された金属ケース２０の底部を上方に向け、金属ケース２０の開口部（金属ケース２０とカバー２２との接続部位）を下方に向けて配置している。
【０１０２】
このように、防水構造で構成された灯具室内にバラスト２００を配置することにより、仮にバラスト２００を防水構造としなくても、バラスト２００への水の浸入を防止することが可能となる。また、仮に灯具室内に水が浸入したとしても、金属ケース２０の開口部を下方に向けて配置しているため、金属ケース２０内へ水が浸入し難くすることができる。
【０１０３】
なお、バラスト２００のコネクタ部２０ａに接続された配線ワイヤ５０４は、カバー５０２に形成された孔を通じて灯具室外に引き出されており、この配線ワイヤ５０４の先端に設けられたコネクタ５０４ａを介してスイッチＳＷ（図１参照）に接続されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるバラストの回路構成を示す図である。
【図２】図１に示すバラストの組付け構造を示す図である。
【図３】（ａ）は、図２のＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図２におけるトランス４１の具体的構成を示した図である。
【図５】図１に示すバラストの立ち上がり電流波形を示した図である。
【図６】図２に示すバラストにカバー２２を覆うときを示した図である。
【図７】図２に示すバラストの組付け前における各部品を示した分解斜視図である。
【図８】図２に示したバラストを車両用灯具に搭載したときの配置図である。
【図９】従来におけるバラストの回路構成を示す図である。
【図１０】図９に示すバラストの組付け構造を示す図である。
【図１１】図１０に示すバラストの車両用灯具に搭載したときの配置図である。
【図１２】図９に示すバラストの立ち上がり電流波形を示した図である。
【符号の説明】
２０…金属ケース、２１…樹脂ケース、２２…カバー、３１…インダクタ、
４１…ＤＣ−ＤＣコンバータ用のトランス、４５…コンデンサ、
７１…高電圧印加用のトランス、１００…ＨＩＣ。

Claims

電源（１）からの電圧を昇圧する第１トランス（４１）を含むＤＣ−ＤＣコンバータ（４）と、
回路部が備えられたハイブリッドＩＣ（１００）と、
電気接続のための配線パターン（２４ａ）がインサート形成されて固定されると共に、前記第１トランスが収容される樹脂ケース（２１）と、
少なくとも底面と側面とを有すると共に一面が開口する金属ケースを有した外囲器（２０、２２）とを備え、
前記第１トランスと前記回路部は前記配線パターンを介して電気接続され、
前記外囲器は前記ＤＣ−ＤＣコンバータ、前記配線パターン、前記ハイブリッドＩＣ及び前記樹脂ケースを収容し、前記第１トランスによって昇圧された電圧に基づいて放電灯に印加する放電灯装置であって、
防水構造で構成された車両用前照灯の灯室内に配置され、
前記ハイブリッドＩＣが前記外囲器内において該外囲器の前記底面に固定されていると共に、前記第１トランス及び前記配線パターンが前記樹脂ケースと共に前記外囲器内に収容固定されており、
前記ハイブリッドＩＣの外周部と前記外囲器の前記側面との間に前記第１トランスが配置され、
前記外囲器における前記金属ケースの開口部分を下方に向けた状態で前記車両用前照灯の灯室内に組みつけられ、
前記ハイブリッドＩＣが前記金属ケースの前記開口部分と対向する底面に固定されていることを特徴とする放電灯装置。
電源（１）からの電圧を昇圧する第１トランス（４１）と、該第１トランスに並列接続されたコンデンサ（４５）とを含むＤＣ−ＤＣコンバータ（４）と、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータと前記電源との間に接続され、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが発生したノイズを吸収するフィルタ用のインダクタ（３１）と、
回路部が備えられたハイブリッドＩＣ（１００）と、
電気接続のための配線パターン（２４ａ）がインサート形成されて固定されると共に、前記第１トランスが収容される樹脂ケース（２１）と、
少なくとも底面と側面とを有すると共に一面が開口する金属ケースを有した外囲器（２０、２２）とを備え、
前記第１トランス、前記コンデンサ、前記インダクタおよび前記回路部は前記配線パターンを介して電気接続され、
前記外囲器は前記ＤＣ−ＤＣコンバータ、前記インダクタ、前記配線パターン、前記ハイブリッドＩＣ及び前記樹脂ケースを収容し、前記第１トランスによって昇圧された電圧に基づいて放電灯に印加する放電灯装置であって、
防水構造で構成された車両用前照灯の灯室内に配置され、
前記ハイブリッドＩＣが前記外囲器内において該外囲器の前記底面に固定されていると共に、前記第１トランス、前記インダクタ及び前記配線パターンが前記樹脂ケースと共に前記外囲器内に収容固定されており、
前記ハイブリッドＩＣの外周部と前記外囲器の前記側面との間に前記第１トランス、前記コンデンサ、及び前記インダクタが配置され、前記第１トランスと前記インダクタとの間に前記コンデンサが配置され、
前記外囲器における前記金属ケースの開口部分を下方に向けた状態で前記車両用前照灯の灯室内に組みつけられ、
前記ハイブリッドＩＣが前記金属ケースの前記開口部分と対向する底面に固定されていることを特徴とする放電灯装置。
前記配線パターンに電気的に接続されており、前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧された電圧をさらに昇圧し、放電灯に高電圧を印加する第２トランス（７１）を有し、
前記第２トランスは、前記ハイブリッドＩＣを挟んで、前記第１トランスの反対側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の放電灯装置。
電源（１）からの電圧を昇圧する第１トランス（４１）を含むＤＣ−ＤＣコンバータ（４）と、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧された電圧をさらに昇圧し、放電灯に高電圧を印加する第２トランス（７１）と、
回路部が備えられたハイブリッドＩＣ（１００）と、
電気接続のための配線パターン（２４ａ、２４ｂ）がインサート形成されて固定されると共に、前記第１トランス及び前記第２トランスが収容される樹脂ケース（２１）と、
少なくとも底面と側面とを有すると共に一面が開口する金属ケースを有した外囲器（２０、２２）とを備え、
前記第１トランスおよび前記第２トランスと前記回路部は前記配線パターンを介して電気接続され、
前記外囲器は前記ＤＣ−ＤＣコンバータ、前記配線パターン、前記ハイブリッドＩＣ及び前記樹脂ケースを収容し、前記第１トランスによって昇圧された電圧に基づいて放電灯に印加する放電灯装置であって、
防水構造で構成された車両用前照灯の灯室内に配置され、
前記ハイブリッドＩＣが前記外囲器内において該外囲器の前記底面に固定されていると共に、前記第１、第２トランス及び前記配線パターンが前記樹脂ケースと共に前記外囲器内に収容固定されており、
前記ハイブリッドＩＣの外周部と前記外囲器の前記側面との間に前記第１トランス及び前記第２トランスが配置され、
前記外囲器における前記金属ケースの開口部分を下方に向けた状態で前記車両用前照灯の灯室内に組みつけられ、
前記ハイブリッドＩＣが前記金属ケースの前記開口部分と対向する底面に固定されていることを特徴とする放電灯装置。
前記インダクタのコアと前記第２トランスのコアとの最短距離が１０ｍｍ以上となっていることを特徴とする請求項３に記載の放電灯装置。
前記第１トランスのコア（４１ｃ）と前記第２トランスのコアとの最短距離が１０ｍｍ以上となっていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１つに記載の放電灯装置。
前記第１トランスのコア（４１ｃ）は、リング状のトロイダル型コアであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の放電灯装置。
前記第１トランスは、該第１トランスの巻線（４１ａ、４１ｂ）の周囲を樹脂製台座（４１ｄ）に固定した構成となっており、該樹脂製台座で前記巻線を固定した状態で前記樹脂ケースに組み付けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の放電灯装置。
前記第１トランスのコア（４１ｃ）は、コアの温度が１００℃で飽和磁束密度６０００ガウス以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の放電灯装置。
前記放電灯として３５Ｗバルブを用いる場合において、前記ハイブリッドＩＣが固定された前記外囲器の前記底面に対して垂直方向をなす前記外囲器の外形寸法が２５ｍｍ以下となっていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の放電灯装置。
前記放電灯として３５Ｗバルブを用いる場合において、前記ハイブリッドＩＣが固定された前記外囲器の一面に対して垂直方向をなす前記外囲器の外形寸法が２５ｍｍ以下となっており、かつ、該外囲器の内容積が３００ｃｃ以下、重量が５００グラム以下となっていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の放電灯装置。
前記放電灯装置の前記外囲器は、前記金属ケースの開口部分を蓋閉めするカバーを有し、前記金属ケースが前記カバーによって蓋閉めされた状態で前記車両用灯具に組付けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の放電灯装置。