JP4604429B2 - 放電灯装置 - Google Patents

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、特に車両における放電灯を用いた前照灯装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
放電灯装置としては、外部の電源から供給される電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、その昇圧電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、放電灯の始動時に高電圧を発生させる始動回路とを備える車載用放電灯装置がある。
【０００３】
この始動回路には、点灯始動時に、放電灯の電極間で絶縁破壊を生じさせるように、火花放電を発生させる高電圧用トランスが設けられており、一次巻線と二次巻線からなる高電圧用トランスは、二次巻線が放電灯とインバータ回路の間に接続されている。
【０００４】
また、放電灯をインバータ回路により交流駆動するに当たり、放電灯に流れる電流の向きが反転する際に発生する再点弧ノイズによる放射ノイズや、放電灯に至る配線に流れる交番電流による放射ノイズを防止する目的で、高電圧用トランスから放電灯に至る間の配線が、シールドシースで覆われている。
【０００５】
なお、放射ノイズ防止のため、一般に、高電圧用トランスおよび高電圧用トランスに接続されているインバータ回路等の電子回路は、金属製の電子回路ケースに収容され、シールドシースとともに接地されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来構成では、このシールドシース構造によって、放電灯、高電圧用トランスの間の配線のみならず、高電圧用トランスにも、対接地の浮遊容量が形成される。
【０００７】
このため、点灯始動時に、高電圧用トランスで高電圧が発生すると、この対接地浮遊容量を充電しながら、放電灯に印加する電圧が昇圧される。その後、高電圧に達した電圧が放電灯に印加されて絶縁破壊が生じると、それまで充電されていた対接地浮遊容量の電荷が、サージパルス電流として流れる。場合によっては、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路の半導体スイッチング素子等を破壊せしめる可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、したがってその目的は、放射ノイズを低減しつつ、シールドシースに起因するサージパルス電流の低減が可能な放電灯装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、直流電源からの直流電圧を昇圧する第１のトランスを有するＤＣ／ＤＣ変換回路と、ＤＣ／ＤＣ変換回路によって昇圧された電圧を交流電圧に変換する半導体スイッチング素子を有するインバータ回路と、放電灯の始動時に放電灯の電極間に絶縁破壊を生じせしめる電圧に昇圧させる第２のトランスを有する始動回路と、ＤＣ／ＤＣ変換回路、インバータ回路、および始動回路を収容する電子回路ケースとからなる点灯制御回路を備え、始動回路の第２のトランスの二次巻線は、放電灯に接続するインバータ回路と放電灯との間に接続されており、第２のトランスと電子回路ケースとの間には、第２のトランスの二次巻線の低圧側に接続された電極部材が挟み込まれている。
【００１０】
このため、第２のトランスと電子回路ケースとの間に電極部材を挟み込むので、第２のトランスと電子回路ケースとの間を対接地する従来構成に比して、その対接地浮遊容量より小さい浮遊容量に抑えることができる。
【００１１】
したがって、始動時に第２のトランスで高電圧を発生させる際、充電される浮遊容量を低減できるので、放電灯の電極間で絶縁破壊を生じた後、それまで充電された浮遊容量の電荷の放出量が低減でき、従ってサージパルス電流が低減できる。
【００１３】
さらに、始動時に第２のトランスによって放電灯の電極間に絶縁破壊を生じせしめる高電圧が発生しても、第２のトランスの二次巻線の低圧側に電極部材が接続しているので、第２のトランスに生じる浮遊容量を確実に低減できる。
【００１４】
本発明の請求項２によると、電極部材は、少なくとも第２のトランスの二次巻線と電子回路ケースの間に挟み込まれている。
【００１５】
すなわち、第２のトランスに生じる浮遊容量を低減させるために、電極部材は、高電圧を発生する二次巻線と電子回路ケースの間にのみ挟み込めばよいので、浮遊容量の低減に用いる電極部材の無駄な使用量が低減可能である。
【００１６】
本発明の請求項３によると、電極部材は、絶縁フィルムに金属層が蒸着されて形成されている。
【００１７】
これにより、第２のトランスと電子回路ケースとの間に挟み込まれる電極部材は、放電灯装置、特に電子回路ケース周りの体格を大きくすることなく、安価に製造できる。
【００１８】
本発明の請求項４によると、電極部材は、２つ折り形状として、電子回路ケースに収容される第２のトランスの両端面を覆う。
【００１９】
電子回路ケースに収容される第２のトランスの両端面を、２つ折り形状にした電極部材でそれぞれ覆うので、第２のトランスの対接地浮遊容量を除去できる。
【００２０】
本発明の請求項５によると、点灯制御回路が放電灯に直接接続されている。
【００２１】
これにより、点灯制御回路を構成する始動回路の第２のトランスから、放電灯に至る間の配線の取り回し、つまりシールドシースが不要となるので、シールドシースに起因したサージパルス電流の低減ができるとともに、放電灯装置の簡素化ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の放電灯装置を、車両用放電灯装置に適用し、具体化した実施形態を図１〜図３に従って説明する。図１は、本実施形態に係わる放電灯装置の回路構成を表す構成図である。図２は、図１中に示す点灯制御回路の構成を表わす部分的斜視分解図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩからみた断面図である。
【００２３】
放電灯装置は、図１に示すように、直流電源としてのバッテリ１０と、点灯スイッチ２０と、点灯スイッチ２０がオン状態のとき、バテッリ１０からの直流電圧を昇圧した電圧に基づいて、ランプ３０を交流点灯する点灯制御回路（以下、バラストと呼ぶ）１００とから構成されている。
【００２４】
このバラスト１００は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１２０、インバータ回路１３０、始動回路１４０、制御回路１６０、および電子回路ケース１７０を含んで構成されている。なお、ランプ３０は、車両用前照灯であるメタルハライドランプ等の放電灯であって、始動時には、始動回路１４０によって絶縁破壊を生じさせる高電圧がランプ３０の電極間に印加され、絶縁破壊後は、不安定なグロー放電からアーク放電状態に転移することで安定点灯状態に移行する。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣ変換回路１２０は、バッテリ１０側に配置された一次巻線（図示せず）とランプ３０側に配された二次巻線（図示せず）とを有する第１のトランス（図示せず）とを備え、一次巻線に接続されたＭＯＳトランジスタ等の半導体スイッチング素子（図示せず）のオン、オフ動作を制御回路１６０によって行なうことによって、バッテリ１０からの直流電圧を昇圧させて高電圧を出力する。
【００２６】
インバータ回路１３０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なすＭＯＳトランジスタ１３１〜１３４を有し、ドライブ回路１３０ａによってＭＯＳトランジスタ１３１〜１３４が対角線の関係で交互にオン、オフされることで、ランプ３０を交流にて点灯駆動させる。
【００２７】
始動回路１４０は、インバータ回路１３０とランプ３０との中点に接続され、一次巻線１４１ａと二次巻線１４１ｂを有する第２のトランス１４１と、コンデンサ（図示せず）と、一方向性半導体素子をなすサイリスタ（図示せず）から構成され、ランプ３０を点灯始動させる。すなわち、点灯スイッチ２０がオンすると、コンデンサが充電され、この後、サイリスタがオンすると、コンデンサが放電し、第２のトランス１４１を通じて、ランプ３０に高電圧（例えば２５ｋＶ）を印加する。その結果、ランプ３０が電極間で絶縁破壊し火花点火を生じる。
【００２８】
上述の構成を有するバラスト１００は、点灯スイッチ２０がオンされると、第１のトランスを有するＤＣ／ＤＣ変換回路１２０からバッテリ電圧を昇圧した電圧を出力する。このＤＣ／ＤＣ変換回路１２０から出力された高電圧（点灯準備中は３００〜５００Ｖ程度、点灯開始後は１００Ｖ程度）は、インバータ回路１３０を介して始動回路１４０の第２のトランス１４１で、絶縁破壊を生じさせるように、高電圧（例えば２５ｋＶ）に昇圧され、ランプ３０に印加される。その結果、ランプ３０が点灯開始する。
【００２９】
一方、バラスト１００の組付け構造を、以下図２、図３に従って説明する。バラスト１００は、図２に示すように、金属製の電子回路ケース（以下、金属ケースと呼ぶ）１７０内に、始動回路１４０等の各回路が収容されており、この金属ケース１７０の外周部には、ランプ３０と始動回路１４０のトランス１４１を接続する高圧コード４０を覆うシールドシース５０と電気的に接続されるとともに接地されている。これにより、ランプ３０をインバータ回路１３０により交流駆動するに当たり、ランプ３０に流れる電流の向きが反転する際に発生する再点弧ノイズによる放射ノイズや、ランプ３０に至る配線（詳しくは、高圧コード４０）に流れる交番電流による放射ノイズを防止できる。
【００３０】
また、この金属ケース１７０内には、樹脂ケース１７１が収容されており、この樹脂ケース１７１は、ターミナル１７１ａがインサート成形されている。これにより、制御回路１６０、ＭＯＳトランジスタ等の半導体装置として形成可能な部分は、ハイブリットＩＣとしてＩＣ化されて一体に形成されるとともに、ターミナル１７１ａを介してトランス１４１と電気的に接続されている。
【００３１】
また、始動回路１４０の第２のトランス１４１、特に二次巻線１４１ｂ側の出力電圧が高電圧（例えば２５ｋＶ）であるため、第２のトランス１４１は、図２に示すように、樹脂ケース１７１とともに樹脂カバー１７２によって周囲を囲まれていることで、この高電圧を絶縁している。
【００３２】
ここで、上述の構成を有する放電灯装置は、このシールドシース構造によって高電圧コード４０のみならず、高電圧コード４０に接続する始動回路１４０（詳しくは第２のトランス１４１）に対接地浮遊容量Ｃｆ１、Ｃｆ２が形成される（図１）。なお、この対接地浮遊容量Ｃｆ１は、高圧コード４０とシールドシース５０とにより形成され、対接地浮遊容量Ｃｆ２は、第２のトランス１４１の二次巻線１４１ｂと金属ケース１７０とにより形成されるものである。すなわち、点灯始動時に、第２のトランス１４１で高電圧が発生すると、この対接地浮遊容量Ｃｆ１、Ｃｆ２を充電しながら、ランプ３０に印加する電圧が昇圧される。その後、例えば対角関係のＭＯＳトランジスタ１３１、１３４がオン状態のとき、高電圧に達した電圧によってランプ３０の電極間で絶縁破壊が生じると、それまで対接地浮遊容量Ｃｆ１、Ｃｆ２として蓄えられていた電荷が、サージパルス電流として図１に示す矢印方向のように流れる。このサージパルス電流が流れると、最悪の場合にインバータ回路１３０のＨブリッジ状のＭＯＳトランジスタ１３１〜１３４に流れ、特にＭＯＳトランジスタ１３３、１３４が破壊せしめられる可能性がある。このため、一般に、このサージパルス電流をバイパスさせる保護コンデンサＣ６、Ｃ７がランプ３０の電極とＭＯＳトランジスタ１３３，１３４を接続する中点に接続されている。また、同様な理由から、ＭＯＳトランジスタ１３１〜１３４のそれぞれのドレイン−ソース間にも、保護コンデンサＣ１〜Ｃ４、Ｃ５を設けている。
【００３３】
これに対して、本発明の実施形態では、図２に示す電極部材１８０が第２のトランス１４１と金属ケース１７０との間に挟み込まれている。この電極部材１８０は、銅箔等の薄導体が絶縁フィルムによりラミネートされている。なお、ラミネート１８０ａの片面に銅等の導電体の金属層１８０ｂを蒸着してもよい。すなわち、樹脂ケース１７１と樹脂カバー１７２に囲まれた第２のトランス１４１において、図３に示すように、樹脂カバー１７２と金属ケース１７０との間に、電極部材１８０のラミネート部分を金属ケース１７０側に配置すれば、電極部材１８０は、金属ケースとの絶縁性を確保しつつ、第２のトランス１４１と電極部材１８０とに浮遊容量Ｃｆ３を形成することができる（図１）。
【００３４】
このため、第２のトランス１４１と金属ケース１７０との間に電極部材１８０を挟み込むので、第２のトランス１４１と、金属ケース１７０を接地する場合における対接地浮遊容量Ｃｆ２に換えて、その対接地浮遊容量Ｃｆ２より小さい浮遊容量Ｃｆ３に抑えることができる。
【００３５】
なお、この浮遊容量Ｃｆ３は、図１に示すように、電極部材１８０の金属層１８０ｂが接続部１８０ｂｃおよびターミナル１７１ａを介して第２のトランス１４１の二次巻線１４１ｂの低圧側に接続されて形成されていることが望ましい。これにより、従来の対接地浮遊容量Ｃｆ２に比べ、対接地浮遊容量を確実に低減できる。
【００３６】
したがって、本実施形態の放電灯装置、特にバラスト１００の構成にすることによって、始動時に第２のトランス１４１で高電圧を発生する際、浮遊容量を低減できるので、ランプ３０の電極間で絶縁破壊を生じた後、それまで浮遊容量に充電された電荷の放出量が低減でき、従ってサージパルス電流が低減できる。
【００３７】
さらに、サージパルス電流を低減できるので、ＭＯＳトランジスタ１３１〜１３４等のスイッチング素子が破壊されるのを防止するため、サージパルス電流が発生した際にバイパスさせる保護コンデンサの部品点数を減らすことができる（例えば、安価なコンデンサを組合わせて必要な容量を確保している場合、図１の保護コンデンサＣ７の削減）。
【００３８】
また、第２のトランス１４１の発生する高電圧を絶縁するように、樹脂カバー１７２等によって囲われている場合、電極部材１８０を絶縁フィルム１８０ａに金属層１８０ｂを蒸着することで形成するので、放電灯装置、特にバラスト１００周りの体格を大きくすることなく、安価に製造できる。
【００３９】
（変形例）
第２のトランス１４１の上側、下側にそれぞれ電極部材１８０を配置する構成にする場合、図２に示すように、電極部材１８０を二つ折り形状として、第２のトランス１４１の上側、下側へ挟み込むように、金属ケース１７０に収容される第２のトランス１４１の両端面を覆うことが望ましい（図２、図３参照）。これにより、第２のトランス１４１の両端面（詳しくは、第２のトランス１４１を囲う樹脂カバー１７２を介して）を覆う組付け作業の際、図２に示すように、電極部材１８０を一方方向から容易に組付けできる。
【００４０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態としては、第２の実施形態で説明したバラスト１００とランプ３０とを高圧コード４０に接続する構成に換えて、バラスト１００をランプ３０に直接接続される構成とする（図４（ａ）参照）。なお、図４（ａ）において、車両用放電灯装置は、透過性を有するレンズ３とハウジング４とによって形成される灯具室内に、ランプ３０や表面側が反射鏡となったリフレクタ６を収容するようになっている。本実施形態では、この灯具室内にバラスト１００が内蔵され、リフレクタ６の裏面側にバラスト１００が配置された状態となっている。
【００４１】
図５の回路構成を示す構成図のように、高圧コード４０を覆うシールドシース５０をなくせるので、シールドシース構造による対接地浮遊容量Ｃｆ１を除去できる。また、図４（ａ）に示すように、高圧コード４０が露出しないので、高圧コード４０に起因する放射ノイズは発生しない。
【００４２】
しかも、本実施形態のバラスト１００は、図４（ｂ）に示すように、第２のトランス１４１と金属ケース１７０との間に電極部材１８０を挟み込むので、第２のトランス１４１に生じる浮遊容量を低減できる（詳しくは、浮遊容量Ｃｆ３）。
【００４３】
このため、シールドシース構造による対接地浮遊容量Ｃｆ１の除去と、電極部材１８０を挟み込む配置による浮遊容量Ｃｆ３とによる浮遊容量の大幅低減によって、例えばＨブリッジ状に配置されたＭＯＳトランジスタ１３１〜１３４の各ドレイン−ソース間に設けられていた保護コンデンサＣ１〜Ｃ４を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる放電灯装置の回路構成を表す構成図である。
【図２】図１中に示す点灯制御回路の構成を表わす部分的斜視分解図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩからみた断面図である。
【図４】第２の実施形態に係わる放電灯装置の概略構成を示す断面図であって、図４（ａ）は、放電灯装置の断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）中の点灯制御回路の部分的断面図である。
【図５】第２の実施形態に係わる放電灯装置の回路構成を表す構成図である。
【符号の説明】
１０ バッテリ（直流電源）
２０ 点灯スイッチ
３０ ランプ（放電灯）
４０ 高圧コード
５０ シールドシース
１００ バラスト（点灯制御回路）
１２０ ＤＣ／ＤＣ変換回路
１３０ インバータ回路
１３１〜１３４ Ｈブリッジ状に配置された半導体スイッチング素子としてのＭＯＳトランジスタ
１４０ 始動回路
１４１ 第２のトランス
１４１ａ、１４１ｂ （第２のトランスの）一次巻線、二次巻線
１６０ 制御回路
１７０ 金属ケース（電子回路ケース）
１７１ 樹脂ケース
１８０ 電極部材
１８０ａ、１８０ｂ ラミネート（絶縁フィルム）、金属層
Ｃｆ１、Ｃｆ２ 対接地浮遊容量
Ｃｆ３ 浮遊容量
Ｃ１〜Ｃ７ 保護コンデンサ

Claims (5)

1. 直流電源からの直流電圧を昇圧する第１のトランスを有するＤＣ／ＤＣ変換回路と、
   該ＤＣ／ＤＣ変換回路によって昇圧された電圧を交流電圧に変換する半導体スイッチング素子を有するインバータ回路と、
   放電灯の始動時に前記放電灯の電極間に絶縁破壊を生じせしめる電圧に昇圧させる第２のトランスを有する始動回路と、
   前記ＤＣ／ＤＣ変換回路、前記インバータ回路、および前記始動回路を収容する電子回路ケースとからなる点灯制御回路を備え、
   前記始動回路の前記第２のトランスの二次巻線は、前記放電灯に接続する前記インバータ回路と前記放電灯との間に接続されており、
   前記第２のトランスと前記電子回路ケースとの間には、前記第２のトランスの二次巻線の低圧側に接続された電極部材が挟み込まれていることを特徴とする放電灯装置。
2. 前記電極部材は、少なくとも前記第２のトランスの前記二次巻線と前記電子回路ケースの間に挟み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の放電灯装置。
3. 前記電極部材は、絶縁フィルムに金属層が蒸着されて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電灯装置。
4. 前記電極部材は、２つ折り形状として、前記電子回路ケースに収容される前記第２のトランスの両端面を覆うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放電灯装置。
5. 前記点灯制御回路が前記放電灯に直接接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放電灯装置。

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