JP5788012B2 - 光源点灯装置 - Google Patents

Description

この発明は、車載用灯具の光源に点灯電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータに使用するトランスあるいはコイルに中間タップ（引き出し線）を設け、当中間タップ（引き出し線）に発生する電圧を使用して制御電源を生成する光源点灯装置に関する。

車載用の光源には、従来のタングステン電球に代替して、長寿命で明るい放電灯（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ＨＩＤランプ）や、メンテナンスが不要で消費電力が少ないＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）が普及してきた。

これら放電灯やＬＥＤは、寿命が長いことや消費電力が少ないことで車載用の光源として好適であるが、車載バッテリによって直接点灯することができないため、光源点灯用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた点灯装置を用いる必要がある。この点灯装置に対し、電源電圧の変動を含む様々な環境中での動作安定性、小形化、および低廉化が求められることは、車載機器としての宿命的な課題であり、前者の安定性に関する課題への対応策として、電源電圧が低下しても光源点灯用のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を維持する制御用の電源を備える方法があり、後者の小形化、および低廉化に関する課題への対応策として、構成が簡素なシート式トランスまたはコイルを光源点灯用のＤＣ／ＤＣコンバータとして使用する方法がある。後者の光源点灯用ＤＣ／ＤＣコンバータのシート式トランスまたはコイルに任意の電圧を取り出す引き出し部（中間タップ）を備えることができれば、前者の電源電圧の低下に対応する制御電源を容易に構成できて好都合である。このシート式コイルに中間タップを構成した従来例としては、例えば下記特許文献１，２がある。

特許文献１は、導電パターンによる巻線がそれぞれ形成された複数の基板を積層して、それぞれの導電パターンを電気的に接続することで一式のコイルにした積層形プリントコイルに関する発明である。そして、これらの複数の基板の中間層となる１つの基板面上に、同基板の導電パターンより分岐する中間タップ用の導電パターンを設けている。
ただし、このプリントコイルは構造的に、中間タップ用の導電パターンを巻線用の導電パターンの外周にしか配置できない。そのため、積層した複数の基板のうち、表面側と裏面側になる基板面にコイルとコイル端子を形成し、間に挟まれる基板面にコイルと中間タップを形成するものであり、コイル端子と同一基板面に中間タップを引き出す構成ではない。

また、特許文献２は、アンテナに使用する螺旋状かつ同心状でコイル長が略等しい一対のコイルを、プリント基板の一方の面と他方のそれぞれの面に形成した複数の螺旋状パターンによって構成した発明である。一方のコイルは、コイル端子を設けた一方の面上の外周部から巻回しながら中心部に至り、中心部で他方の面上のコイルに接続し中心部から巻回しながら外周部に至る。他方のコイルも同様にコイル端子を設けた一方の面上の外周部から巻回しながら中心部に至り、中心部で他方の面上のコイルに接続し中心部から巻回しながら外周部に至る。両コイルは外周部の一方のコイル端子を接続することによって直列に接続され、この両コイルの接続点が中間タップ用のパターンとなっている。

実開昭５８−１２４９１６号公報 特開２００１−１６７９２８号公報

上記特許文献１，２のようなシート式ではなく、一般的な線材を巻回したトランスにおいては、巻線の途中に中間タップを設けて中間電圧を引き出し、電源として使用することは常套手段である。
これに対し、上記特許文献１，２のようなシート式では、プリント基板の複数の面あるいは層に渦巻き状の導電箔を形成し、これら複数の導電箔を渦巻きの中心部で接続して巻線とし、この巻線と磁性部材（コア）とを組み合わせて構成するため、構造的に中間タップとなる引き出し線の引き出し部は渦巻き状導電箔の外周側にしか配置できない。つまり裏表の２面それぞれに渦巻き状に多数巻回した導電箔の構成において、中間タップを渦巻き状導電箔の外周部分に設けても、中間タップ用の巻線として１ターン分の巻線しか使用できないため、中間電圧がＤＣ／ＤＣコンバータの制御電源として充分な電圧にはならない。

従って、中間タップを設ける場合は、上記特許文献１のように渦巻き状導電箔による巻線を形成した複数の基板を積層して、間に挟んだ基板の渦巻状導電箔の外周側に中間タップを設けるか、あるいは上記特許文献２のようにプリント基板の表裏２面を使って渦巻き状導電箔による複数の巻線を形成し、これら巻線を直列に接続して、その接続点からパターンを引き出して中間タップにする工夫が必要であった。

ただし、上記特許文献１の構造では、中間タップ付きのコイルを構成するために、４層以上の渦巻き状導電箔が必要となる。そのため、この構造で２次巻線を有するトランスを構成するためには、さらに多層の渦巻き状導電箔が必要となる。従って、多層の基板に要する費用が高価となり、安価な機器に対しては好ましい構成ではない。
また、上記特許文献２の構造では、主巻線を複数に分割するために巻線の構成が複雑になると同時に、主巻線の断面積が狭くなって充分な電流を流す断面積の確保が困難になる等の弊害がある。従って、小形化と高効率化の観点からは好ましい構成ではない。

このように、従来のシート式トランスまたはシート式コイルは、巻線の巻き数が多いことに起因して、費用が高価になったり、小形化および高効率化に不向きであったりする課題があった。そのため、従来のシート式トランスまたはシート式コイルをそのままＤＣ／ＤＣコンバータに用いて、中間タップの電圧を制御電源に使用することはできなかった。上記特許文献１，２をみても、シート式コイルをＤＣ／ＤＣコンバータに使用して中間タップから制御電源に電力を導く構成の記載は無い。また、上記特許文献１，２では、コイル端子を設けた面と同一の面（または層）に形成した渦巻き状導電箔の外周部分から、中間タップとなる引き出し線を引き出す構成の記載も無い。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コイル端子を設けた面に形成した巻線用の渦巻き状導電箔の外周部から中間タップとなる引き出し線を引き出す構成にして、小形化および低廉化を図ると共に、中間タップから任意の電圧を取り出してＤＣ／ＤＣコンバータ制御用の電源を生成して点灯動作を安定にする光源点灯装置を提供することを目的とする。

この発明の光源点灯装置は、磁性部材と当該磁性部材の中央部を中心にして渦巻き状に巻回した導電部材で形成された巻線とで構成されたトランスあるいはコイルを使用し、電源から点灯用の電力を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部を制御する制御回路部と、制御回路部に制御用の電源を供給する制御電源部とを備え、巻線は、電子部品を搭載するプリント基板の一部の導電箔を渦巻き状に形成したものであり、当該プリント基板の１層の導電箔に形成した１ターンを超えて巻回した巻線、および、１ターンを超えて巻回した巻線の最外周の１点から引き出された中間タップを有し、制御電源部への電力は、トランスあるいはコイルを形成する巻線の最外周の１点から引き出した中間タップから供給するものである。

この発明によれば、トランスあるいはコイルを形成する巻線の端子と同一面から中間タップとなる引き出し線を引き出して、制御電源部に電力を供給するよることにより、トランスあるいはコイルを小形化および低廉化できると共に、中間タップから任意の電圧を取り出してＤＣ／ＤＣコンバータ制御用の電源を生成することで安定な点灯動作のできる光源点灯装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る光源点灯装置に用いる、シート式のトランスの分解斜視図である。 図１に示すトランスをＡＡ線に沿って切断した断面図である。 図１に示すトランスの巻線の構造と回路構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る光源点灯装置の構成を示す回路図である。 実施の形態１に係る光源点灯装置に用いる、シート式のコイルの分解斜視図である。 実施の形態１に係る光源点灯装置の変形例を示す回路図であり、図５に示すコイルを用いた例である。 実施の形態１に係る光源点灯装置の変形例を示す回路図であり、単巻トランスを用いた例である。 この発明の実施の形態２に係る光源点灯装置に用いるシート式のトランスを示し、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）はＢＢ線に沿って切断した断面図である。 図８に示すトランスの変形例を示す断面図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１および図２に示すように、シート式のトランス１は、多層のプリント基板２の表裏層それぞれに導電箔を１ターンずつ巻回して形成した巻線Ｐ１，Ｐ２と、２層の中間層それぞれに導電箔を３ターンずつ渦巻き状に巻回して形成した巻線Ｓ１，Ｓ２と、巻線Ｐ１の外周部から導電箔を引き出して形成した引き出し線、即ち中間タップＸと、磁性部材８，１３とから構成されている。
図３は、プリント基板２の図示を省略して、巻線Ｐ１，Ｐ２，Ｓ１，Ｓ２の構造を可視化した分解斜視図であり、トランス１に加えてプリント基板２の回路構成例も示す。回路構成の詳細は後述する。

図１〜図３に示すように、巻線Ｐ１，Ｐ２の渦の内側の端部Ｐ１ａ，Ｐ２ａは、プリント基板２を貫通して形成したスルーホール３により接続され、これら巻線Ｐ１，Ｐ２で一式の１次巻線とする。巻線Ｐ１，Ｐ２の渦の外側の端部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂは、プリント基板２に実装された回路部品に接続する。
巻線Ｓ１，Ｓ２の渦の内側の端部Ｓ１ａ，Ｓ２ａは、プリント基板２を貫通して形成されたスルーホール４により接続され、これら巻線Ｓ１，Ｓ２で一式の２次巻線とする。巻線Ｓ１，Ｓ２の渦の外側の端部Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂは、プリント基板２に実装された回路部品に接続する。

また、巻線Ｐ１と巻線Ｐ２の接続点である端部Ｐ１ａの外周部分の導電箔を引き出して、中間タップＸ（引き出し線）が形成されている。この中間タップＸは、巻線Ｐ１と同じプリント基板２の表層に形成されており、プリント基板２に実装された回路部品に接続する。このように、１次巻線の端子に相当する端部Ｐ１ｂと同一面上に中間タップＸを設けることができるので、上記特許文献１，２のような従来のシート式トランスに比べて構成が簡素で、小形化および低廉化が可能である。
なお、図示例では、プリント基板２の表層において巻線Ｐ１の外周部に中間タップＸを形成したが、これに限定されるものではなく、プリント基板２の裏層において巻線Ｐ２の外周部に中間タップＸを形成してもよい。

トランス１のコアは、ＥＲ型コアとＩ型コアを組み合わせたいわゆるＥＩＲコアとし、ＥＲ型の磁性部材８は平板部９と、この平板部９の中央部に突設された中央脚部１０と、この平板部９の両端に突設された外側脚部１１，１２とから構成される。中央脚部１０はプリント基板２の中央脚部挿通穴５に挿通され、外側脚部１１，１２は外側脚部挿通穴６，７にそれぞれ挿通される。Ｉ型の磁性部材１３は、プリント基板２を間に挟んで磁性部材８と対向する位置に配置される。
これら磁性部材８，１３は、例えば鉄（フェライト）系の粉体を固めて成形したコアであってもよいし、磁性粉末を混練した樹脂を成形したコアであってもよい。また、形状もＥＩＲ型以外の形状であってもよい。

図４は、本実施の形態１に係る光源点灯装置１００の構成を示す回路図であり、図１〜図３と同一の部分については同一の符号を付す。
この光源点灯装置１００は、直流電源１０１の直流電圧を利用して、車載用光源（ヘッドランプ、テールランプ、ストップランプ等）として用いるＬＥＤ１０８を点灯するための点灯装置であり、主にＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３、制御電源部１０４、制御部１０５、ドライバ１０６を備える。直流電源１０１は車載バッテリ（直流電圧１２Ｖまたは２４Ｖ）であり、電源スイッチ１０２によってＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３への直流電圧が供給または遮断される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３は、図１〜図３に示す構成のトランス１と、ＭＯＳ形の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）からなるスイッチング素子Ｑ１と、整流ダイオードＤ１と、平滑コンデンサＣ１と、電流検出用のシャント抵抗Ｒ１とから構成される。図３および図４に示すように、トランス１の１次巻線の一端（巻線Ｐ１の端部Ｐ１ｂ）は電源スイッチ１０２を介して直流電源１０１のプラス極に接続され、１次巻線の他端（巻線Ｐ２の端部Ｐ２ｂ）はスイッチング素子Ｑ１を介して直流電源１０１のマイナス極に接続される。また、トランス１の２次巻線の一端（巻線Ｓ２の端部Ｓ２ｂ）は整流ダイオードＤ１のアノードが接続され、整流ダイオードＤ１のカソードと２次巻線の他端（巻線Ｓ１の端部Ｓ１ｂ）との間に平滑コンデンサＣ１が接続されている。さらに、１次巻線を巻線Ｐ１，Ｐ２に分割する中間タップＸが、ダイオードＤ２を介して制御電源部１０４に接続されている。
このＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３では、制御部１０５からドライバ１０６を経由して入力される制御信号でスイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御して、トランス１に磁気エネルギを蓄え、これを放出することで、トランス１で発生した電圧を、整流ダイオードＤ１で整流し、平滑コンデンサＣ１で平滑して直流電圧を生成する。

制御電源部１０４は、中間タップＸに生じる電圧Ｖｐｓを、整流用のダイオードＤ２を介して受け、コンデンサＣ２，Ｃ３、抵抗Ｒ２、ツェナーダイオードＤ３、およびトランジスタＱ２で構成される定電圧回路により１０Ｖの定電圧を生成して、ドライバ１０６へ印加する。
また、制御電源部１０４は、定電圧回路で生成した定電圧１０Ｖを、シリーズ電源で構成する電源部１０４ａによって５Ｖに降圧し、コンデンサＣ４で平滑して制御部１０５の電源入力端子へ印加する。

制御回路部１０７は、制御部１０５とドライバ１０６とから構成され、それぞれが制御電源部１０４から５Ｖ，１０Ｖの電圧供給を受ける。
制御部１０５は、制御電源部１０４の生成する５Ｖ電源で動作する。この制御部１０５は、不図示のＣＰＵおよびＡ／Ｄコンバータなどから構成され、Ａ／Ｄコンバータを使用して、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３の入力電圧Ｖｉｎおよび出力電圧Ｖｏｕｔ、シャント抵抗Ｒ１によって検出されるＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３の出力電流をそれぞれ入力する。また制御部１０５は、これらの入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔおよび出力電流に基づいてスイッチング素子Ｑ１をオンオフする制御信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３を操作し、ＬＥＤ１０８に所定の点灯用電力を供給する。
ドライバ１０６は、制御電源部１０４の生成する１０Ｖ電源で動作し、制御部１０５からの制御信号に基づき所定の電圧をスイッチング素子Ｑ１のゲートに印加する。

車載機器のように電源電圧の低い機器に使用するＤＣ／ＤＣコンバータ用トランスは、元来、１次（電源側）巻線の巻回数が少ないが、その上さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作周波数を高くすること、および巻線に磁性部材（コア）を接近させた状態で対向させることで、巻回数をさらに少なくすることができる。これにより、プリント基板の一方の面と他方の面にそれぞれ１ターンの巻線を形成したトランスまたはコイルが実現できる。
この１面に１ターンの巻線を使用するトランスまたはコイルにおいて、巻線の中間タップは、プリント基板の１面に形成した当１ターンの巻線用導電箔上の１点に相当する。換言すれば、光源点灯装置１００のような車載の低電圧機器においては、プリント基板２の表裏層に形成した巻線Ｐ１，Ｐ２に磁性部材８，１３の面を接近して対向させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３の動作周波数を高くすることで、プリント基板２の１面に１ターン巻回した巻線Ｐ１，Ｐ２からなるトランス１（またはコイル）を構成することができ、当１ターンの巻線Ｐ１またはＰ２の途中から中間タップＸとしての引き出し線を引き出すことができる。そして、当１ターンの巻線Ｐ１またはＰ２の生成する電圧が充分な電圧となるため、制御電源を生成する電力を供給する中間タップＸとして使用できる。

以下に、ドライバ１０６に１０Ｖの電圧を供給する制御電源部１０４を供え、ＬＥＤ１０８に３０Ｖの電圧を供給する（出力電圧Ｖｏｕｔが３０Ｖの）光源点灯装置１００を例に用いて、トランス１の詳細を説明する。
このトランス１は、上記説明のとおり、巻線Ｐ１が１ターンで巻線Ｐ２も１ターンの１次巻線と、巻線Ｓ１が３ターンで巻線Ｓ２も３ターンの２次巻線とが分離（絶縁）されている。さらに、巻線Ｐ１，Ｐ２の接続点に相当する端部Ｐ１ａの外周部に中間タップＸが形成されている。
また、上記説明のとおり、巻線Ｐ１，Ｐ２と磁性部材８，１３とを接近させて良好な特性を得ることが望ましく、図示例では巻線Ｐ１を磁性部材１３に接近して対向する位置に配置、巻線Ｐ２を磁性部材８の平板部９に当接して対向する位置に配置している。

この巻回数のトランス１において、中間タップＸに発生する電圧Ｖｐｓは、下式（１）で表される。
Ｖｐｓ＝Ｖｉｎ＋Ｖｏｕｔ×｛ｐ１／（ｓ１＋ｓ２）｝ （１）
ここで、Ｖｉｎは電源スイッチ１０２を介して直流電源１０１からトランス１へ供給される電源電圧（定常は１２Ｖとする）、ＶｏｕｔはＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３で生成する出力電圧（３０Ｖ）、ｐ１は巻線Ｐ１の巻回数（１ターン）、ｓ１，ｓ２は巻線Ｓ１，Ｓ２の巻回数（それぞれ３ターン）である。

例えば、電源電圧Ｖｉｎが７Ｖに低下した場合、式（１Ａ）より、中間タップＸに発生する電圧Ｖｐｓは１２Ｖとなる。従って、電源電圧Ｖｉｎが低下しても、ドライバ１０６に供給する制御用の１０Ｖ電源を確保する電圧が供給できる。なお、電源電圧Ｖｉｎが定常の１２Ｖのとき、電圧Ｖｐｓは１７Ｖである。
Ｖｐｓ＝７［Ｖ］＋３０［Ｖ］×｛１／（３＋３）｝
＝１２［Ｖ］ （１Ａ）

仮に、中間タップＸを使用せずに、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子から制御用の電圧を導く場合、このドレイン端子に発生する電圧Ｖｄは、下式（２）で表される。
Ｖｄ＝Ｖｉｎ＋Ｖｏｕｔ×｛（ｐ１＋ｐ２）／（ｓ１＋ｓ２）｝ （２）
ここで、ｐ２は巻線Ｐ２の巻回数（１ターン）である。

例えば、電源電圧Ｖｉｎが上記同様に７Ｖのとき、式（２Ａ）より、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に発生する電圧Ｖｄは１７Ｖとなる。従って、ドライバ１０６に供給する制御用の１０Ｖ電源を確保することはできる。
Ｖｄ＝７［Ｖ］＋３０［Ｖ］×｛（１＋１）／（３＋３）｝
＝１７［Ｖ］ （２Ａ）

しかしながら、電源電圧Ｖｉｎが定常電圧の１２Ｖのときには、式（２Ｂ）より、電圧Ｖｄが２２Ｖになる。このため、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続される整流用のダイオードＤ２と、１０Ｖを出力する制御電源部１０４のトランジスタＱ２とには、１２Ｖの電圧降下が生じ、ダイオードＤ２とトランジスタＱ２での損失が大きい。また、トランジスタＱ２の放熱対策も必要となる。
Ｖｄ＝１２［Ｖ］＋３０［Ｖ］×｛（１＋１）／（３＋３）｝
＝２２［Ｖ］ （２Ｂ）

以上の構成を比較すれば、損失を減らし、部品の定格を小さくするためには、中間タップＸの使用が望ましい。

また、この光源点灯装置１００のＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３に対して、トランス１を用いる以外にも、例えば以下のようなコイル１ａを用いることもできる。
図５は、コイル１ａについて、プリント基板２の図示を省略して巻線の構造を可視化した分解斜視図であり、コイル１ａに加えてプリント基板２の回路構成も示す。図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３ａにコイル１ａを使用してステップアップ電源を構成した場合の、光源点灯装置１００の回路図である。

シート式のコイル１ａは、不図示のプリント基板２の表層に導電箔を渦巻き状に２ターン巻回し、裏層にも導電箔を渦巻き状に２ターン巻回し、各層の渦の内側端部Ｐ２ａ−１，Ｐ２ａ−２を、プリント基板２を貫通して形成したスルーホール３により接続する。そして、表層の２ターンのうちの外周１ターンを巻線Ｐ１とし、表層の内周１ターンと裏層の２ターンを巻線Ｐ２とする。
また、表層の２ターンのうちの外周１ターンと内周１ターンの接続点、即ち巻線Ｐ１，Ｐ２の接続点に相当する導電箔を引き出して、中間タップＸが形成されている。この中間タップＸは、巻線Ｐ１と同じプリント基板２の表層にある。
なお、表層に３ターン以上の渦巻き状導電箔を形成した場合には、最外周１ターンの１点から引き出し線を引き出して中間タップＸにする。

一式の巻線の一方の端部Ｐ１ｂは、電源スイッチ１０２を介して直流電源１０１のプラス極に接続され、もう一方の端部Ｐ２ｂは、スイッチング素子Ｑ１を介して直流電源１０１のマイナス極に接続される。また、この端部Ｐ２ｂに、整流ダイオードＤ１のアノードが接続され、整流ダイオードＤ１のカソードと直流電源１０１のマイナス極との間に平滑コンデンサＣ１が接続されている。さらに、コイル１ａを巻線Ｐ１，Ｐ２に分割する中間タップＸが、ダイオードＤ２を介して制御電源部１０４に接続されている。

このコイル１ａにおいて、中間タップＸに発生する電圧Ｖｐｓは、下式（３）で表される。そして、例えば電源電圧Ｖｉｎが６Ｖに低下したときは、式（３Ａ）より、中間タップＸに発生する電圧Ｖｐｓは１２Ｖとなる。従って、電源電圧Ｖｉｎが低下しても、ドライバ１０６に供給する制御用の１０Ｖ電源を確保できる。
Ｖｐｓ＝Ｖｉｎ＋（Ｖｏｕｔ−Ｖｉｎ）×｛ｐ１／（ｐ１＋ｐ２）｝ （３）
Ｖｐｓ＝６［Ｖ］＋（３０−６）［Ｖ］×｛１／（１＋３）｝
＝１２［Ｖ］ （３Ａ）

以上のように、プリント基板２の１面に形成した渦巻き状導電箔による巻線の外周の１点を中間タップＸとし、引き出し線を接続して制御電源部１０４に電圧を導き、制御電源を生成することができる。

以上より、実施の形態１によれば、ＬＥＤ１０８に点灯用の電力を供給する光源点灯装置１００は、渦巻き状の導電箔で形成された巻線Ｐ１，Ｐ２，Ｓ１，Ｓ２と磁性部材８，１３とで構成されたトランス１あるいはコイル１ａを使用し、直流電源１０１から点灯用の電力を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３，１０３ａと、巻線Ｐ１の、トランス１あるいはコイル１ａの端子に相当する端部Ｐ１ｂと同一面から引き出して中間タップＸにする引き出し線と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３，１０３ａを制御する制御回路部１０７と、中間タップＸから電力の供給を受けて、制御回路部１０７に制御用の電源を供給する制御電源部１０４とを備えるように構成した。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３，１０３ａの動作周波数を高くすること、および巻線Ｐ１，Ｐ２と磁性部材８，１３を近接して対向させることによって、巻線Ｐ１，Ｐ２の巻回数を減らし、かつ、巻線１ターンあたりの発生電圧を高くする構成にした。よって、巻線Ｐ１（またはＰ２）の１点を引き出して中間タップＸとして使用することができるため、損失が少ない（高効率）、小形の制御用電源を構成することができる。結果、車載バッテリなどの電源電圧が低下しても点灯動作を維持できる光源点灯装置１００が実現できる。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３ａに、中間タップＸを設けたコイル１ａを使用する場合、トランスの２次巻線がないので、表裏２面のプリント基板２が使用できる。よって、簡素な構成の光源点灯装置１００が実現できる。

また、実施の形態１によれば、制御電源部１０４は、中間タップＸを引き出した巻線Ｐ１（またはＰ２）に生じる電圧を受けて、直流電源１０１の電圧より高い電圧を出力するように構成した。このため、例えば直流電源１０１が定常電圧１２Ｖから７Ｖに低下しても、中間タップＸの電圧を導入することにより、制御電源部１０４が７Ｖより高い１０Ｖ電圧を出力することができる。よって、電源電圧が低下しても点灯動作を維持できる光源点灯装置１００を実現できる。

また、実施の形態１によれば、巻線Ｐ１，Ｐ２，Ｓ１，Ｓ２は、電子部品を搭載するプリント基板２の一部の導電箔が渦巻き状に形成されて成る構成にしたので、トランス１あるいはコイル１ａに用いる巻線と磁性部材を単品で調達することができる。よって、部品としてのトランス１あるいはコイル１ａに加算する組み立て費を削減することができ、安価な光源点灯装置１００を実現できる。

なお、実施の形態１では、図４に示すように１次巻線Ｐ１，Ｐ２と２次巻線Ｓ１，Ｓ２とが絶縁されたトランス１を使用したＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３を構成したが、これに限定されるものではなく、１次巻線Ｐ１，Ｐ２と２次巻線Ｓ１，Ｓ２とが接続された単巻トランス１ｂを使用してＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３ｂを構成してもよい。
図７は、実施の形態１に係る光源点灯装置１００の変形例であり、単巻トランス１ｂを使用する場合の回路図を示す。この例では、単巻トランス１ｂの１次巻線Ｐ２の端部と、２次巻線Ｓ１の端部とを接続し、この接続点をスイッチング素子Ｑ１を介して直流電源１０１のマイナス電極に接続している。

図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３の場合、トランス１の１次巻線Ｐ１，Ｐ２と２次巻線Ｓ１，Ｓ２とを絶縁しているので、２次側に発生する短絡事故等に対して、１次側の部材に与える影響を軽減することができる。
ちなみに、図７のような単巻トランス１ｂを用いるＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３においては、ＬＥＤ１０８の出力端子を短絡したときに流れる電流を、このＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３ｂの制御では遮断できない。これに対して、図４のようなトランス１を用いると、出力端子を短絡したときに、磁性部材８，１３に貯えた磁気エネルギ以上の出力はない、即ち、１次側のスイッチング素子Ｑ１は貯えた磁気エネルギ相当の電力だけを負担するため、出力端子短絡時にも過剰な負担を強いられることはない。

他方、図７に示すＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３ｂの場合、単巻トランス１ｂの出力電圧Ｖｏｕｔに電源電圧Ｖｉｎを重畳することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３ｂの効率を高めることができる。
ちなみに、図４のような絶縁タイプのトランス１では、全ての出力電圧Ｖｏｕｔが一度磁気エネルギに変換されるが、単巻トランス１ｂにおいては出力電圧Ｖｏｕｔと電源電圧Ｖｉｎの差分に対応する電力を磁気エネルギで補填すれば充分なため、１次側のスイッチング素子Ｑ１の負担が少なく、スイッチング損失も小さい。また、小形の磁性部材（コア）８，１３を使用することができる。

実施の形態２．
以下、図１〜図７を援用して、本実施の形態２を説明する。
上記実施の形態１で説明したトランス１において、使用する磁性部材（コア）８，１３は、渦巻き状導電箔の極近傍に対向して配置することが望ましく、フェライト系の磁性部材８，１３を用いる場合は、磁性部材８の平板部９および磁性部材１３の平面部を巻線Ｐ１，Ｐ２に当接するように組み付ければ、良好な特性が得られる。
しかしながら、剛体のフェライト系磁性部材８，１３を使用する限り、部品のばらつき等による破損防止のために、また組み立て性向上のために、図２に示すようにいくらかのクリアランスが必要である。そのため、磁性部材（コア）をプリント基板２の表裏どちらか一方の巻線Ｐ１，Ｐ２に対して当接することしかできず、プリント基板２との隙間を全く無くすことはできない。

そこで、本実施の形態２では、プリント基板２の表裏の巻線Ｐ１，Ｐ２いずれに対しても磁性部材８，１３相当の磁性部材を同様に当接させるために、磁性部材８，１３に代替して、磁性粉末を混練した樹脂を用い、当樹脂系の磁性材料でプリント基板２を鋳込むこと（インサート成形）によって磁性部材２２を形成する。これにより、巻線Ｐ１と磁性部材１３の平面部とが密着し、巻線Ｐ２と磁性部材２２の平板部２４，２５とが密着する。
ただし、磁束が集中する渦巻き状の巻線Ｐ１，Ｐ２，Ｓ１，Ｓ２の中央を貫通する磁性部材２２の中央脚部２１の断面積を小さくするためには、磁気抵抗の少ない磁性材料を使用する必要があるが、磁性粉末混練樹脂は透磁率が低く、中央脚部２１を小径に保ちながら磁気抵抗を低くすることが困難である。そのため、磁性部材２２のうち、中央脚部２１を透磁率の高いフェライト等の磁性材料で形成し、残りの部位を磁性粉末混練樹脂で形成する。
また、外側脚部２３をインサート成形により磁性部材２２と一体に形成するために、鋳込む前のプリント基板２に予め外側脚部挿通穴６，７を開設しておく。これにより、この外側脚部挿通穴６，７に入り込んだ磁性粉末混練樹脂が、外側脚部２３となる。

具体例を図８に示す。図８（ａ）は磁性部材の平面図、図８（ｂ）はＢＢ線に沿って切断した断面図である。
このシート式のトランス１ｃにおいて、プリント基板２には、磁性部材（コア）の中央脚部が貫通する中央脚部挿通穴５ｃと、複数の外側脚部が貫通する複数の外側脚部挿通穴６ｃとが形成されている。また、プリント基板２の表層と裏層には巻線Ｐ１，Ｐ２が渦巻き状に形成され、２層の中間層それぞれに巻線Ｓ１，Ｓ２が渦巻き状に形成されている。
金型に設置したプリント基板２の中央脚部挿通穴５ｃには、フェライト等の円柱状の磁性部材（コア）２１を貫通させる。また、プリント基板２を間に挟むように、磁性粉末混練樹脂を流し込むことによって、磁性部材８，１３（中央脚部１０を除く）に相当する磁性部材２２をインサート成形する。このとき、プリント基板２には予め複数の外側脚部挿通穴６ｃが開設されているので、この外側脚部挿通穴６ｃに入った磁性粉末混練樹脂が外側脚部２３になる。これにより、巻線Ｐ１，Ｐ２が磁性部材２２の平板部２４，２５に密着する。
また、これら平板部２４，２５は、半径方向の広がりに伴い円周長が中心から外側に向かって拡大するので、磁束の通路が不必要に拡大しないように、半径方向の広がり（円周長の拡大）につれて磁性部材２２の厚さを薄くして、円周長と厚さの積（断面積）を半径方向の位置によらず同等にしている。

さらに、変形例として、フェライト等の磁性部材で構成した中央脚部２１を、樹脂系の磁性部材２２に貫通させ、この中央脚部２１の位置を磁性部材２２に対して任意に変位できる構成（例えば、抜き差し、回転のできる構成）にして、トランスまたはコイルとしてのインダクタンスの調整ができるようにする。例えば、図９のように中央脚部２１をオネジ状にして、磁性部材２２の中央部の穴にメネジ状の溝を形成し、中央脚部２１を磁性部材２２の穴に対してねじ込み、抜き差しすることで、挿入量を加減して、磁気抵抗を加減する。これにより、磁性粉末混練樹脂の磁性部材２２またはフェライト等の中央脚部２１の磁気特性にばらつきが生じても、調整によってばらつきを吸収し、トランスまたはコイルの特性を一定にすることができる。

以上より、実施の形態２によれば、光源点灯装置１００は、磁性部材２２に磁性粉末を混練した樹脂を用いるようにしたので、プリント基板２の渦巻き状導電箔と磁性部材２２との当接が容易にでき、良好な特性のトランス１ｃが実現できる。また、インダクタンスを調整できる構成にすることで、安定した品質のトランス１ｃを実現できる。ひいては、良好な特性と安定した品質のＤＣ／ＤＣコンバータ部１０３、さらには、良好な特性と安定した品質の光源点灯装置１００が実現できる。
この構成は、トランス１ｃに限らず、単巻トランス１ｂおよびコイル１ａでも同様である。

なお、上記実施の形態１，２では、導電箔をプリント基板の面または層に渦巻き状に形成してシート式のトランスまたはコイルを構成したが、プリント基板を用いずに、導電性の平板を渦巻き状に形成してシート型のトランスまたはコイルを構成してもよい。

また、上記実施の形態１，２では、中間タップを設けたシート式のトランスあるいはコイルを用いたＤＣ／ＤＣコンバータ部を、ＬＥＤを点灯する光源点灯装置に適用した例を挙げたが、これに限定されるものではなく、放電灯を点灯する光源点灯装置等に適用することもできる。放電灯用の光源点灯装置であっても、ＬＥＤの場合と同様に、簡素な構成の光源点灯装置が実現できる。

また、上記実施の形態１，２では、ＬＥＤまたは放電灯を点灯する点灯装置に適用するフライバック式のＤＣ／ＤＣコンバータの例を示したが、フォワード式のＤＣ／ＤＣコンバータに対して中間タップを設けたシート式のトランスあるいはコイルを用いることも可能である。この場合にも中間タップによって引き出される電力を、上記説明のように使用することができる。

これ以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係る光源点灯装置は、シート式トランスあるいはコイルの端子と同一面の渦巻き状導電箔を引き出して中間タップにしたので、電源電圧が低下しても正常な点灯動作ができる制御電源を確保でき、車載バッテリを電源とする車載用の光源点灯装置などに用いるのに適している。

１，１ｃ トランス、１ａ コイル、１ｂ 単巻トランス、２ プリント基板、３，４ スルーホール、５，４ｃ 中央脚部挿通穴、６，６ｃ，７ 外側脚部挿通穴、８，１３，２２ 磁性部材、９，２４，２５ 平板部、１０，２１ 中央脚部、１１，１２，２３ 外側脚部、１００ 光源点灯装置、１０１ 直流電源、１０２ 電源スイッチ、１０３，１０３ａ，１０３ｂ ＤＣ／ＤＣコンバータ部、１０４ 制御電源部、１０４ａ 電源部、１０５ 制御部、１０６ ドライバ、１０７ 制御回路部、１０８ ＬＥＤ。

Claims (7)

1. 車載灯具の光源に点灯用の電力を供給する光源点灯装置であって、
   磁性部材と当該磁性部材の中央部を中心にして渦巻き状に巻回した導電部材で形成された巻線とで構成されたトランスあるいはコイルを使用し、電源から前記点灯用の電力を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部を制御する制御回路部と、
   前記制御回路部に制御用の電源を供給する制御電源部とを備え、
   前記巻線は、電子部品を搭載するプリント基板の一部の導電箔を渦巻き状に形成したものであり、当該プリント基板の１層の導電箔に形成した１ターンを超えて巻回した巻線、および、前記１ターンを超えて巻回した巻線の最外周の１点から引き出された中間タップを有し、
   前記制御電源部への電力は、前記トランスあるいは前記コイルを形成する前記巻線の前記最外周の１点から引き出した前記中間タップから供給することを特徴とする光源点灯装置。
2. 前記制御電源部は、前記巻線の前記中間タップに生じる電圧を受けて、前記電源の電圧より高い電圧を出力することを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
3. 前記磁性部材には、磁性粉末を混練した樹脂を用いることを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
4. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部は、１次巻線と２次巻線とが絶縁されたトランスを使用することを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
5. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部は、１次巻線の一端部と２次巻線の一端部とが接続された単巻トランスを使用することを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
6. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部は、前記中間タップを設けたコイルを使用することを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
7. 前記光源は、放電灯あるいはＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。

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