JP5146408B2 - 放電灯ユニット - Google Patents

Description

本発明は、放電灯を支持する機能を有する放電灯ユニットに関する。

放電灯を支持する支持部材と、放電灯に電力を供給する回路部品（コイル、コンデンサ等の回路素子や、集積回路等を有する回路基板）と、回路部品を内部に保持するとともに支持部材を外部に露出した状態で保持するケース部材と、を備えた放電灯ユニットが知られている。

このような放電灯ユニットを構成するケース部材としては、支持部材側が熱伝導率の低い樹脂で構成され、支持部材とは反対側が熱伝導率の高い金属で構成されたものもある （例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−０２２７０２号公報

しかしながら、上記放電灯ユニットにおいて、自らが発熱する発熱部品を備えた場合には、発熱部品が高温になることによって発熱部品の周囲の回路部品が熱せられる虞がある。

そこで、このような問題点を鑑み、放電灯に電力を供給する回路部品を備えた放電灯ユニットにおいて、自ら発熱する発熱部品をケース部材に収納する場合においても、発熱部品の放熱を効率的に実現できる技術を提供することを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成された請求項１に記載の放電灯ユニットにおいては、回路部品のうちの自らが発熱する、ある発熱部品と、この発熱部品以外の回路部品との間の領域に配置され、この発熱部品の少なくとも一部を覆う金属製の放熱部材と、放熱部材の発熱部品とは反対側の面を覆う樹脂部材と、少なくとも一部が金属から構成され、各回路部品を内部に保持するケース部材と、を備え、放熱部材および樹脂部材は、発熱部品が配置された領域と発熱部品以外の回路部品が配置された領域とを仕切るとともに、放電灯が取り付けられる領域と発熱部品が配置された領域とを仕切る仕切部材、を構成している。また、発熱部品は、ケース部材の金属部分および放熱部材に接しつつ、ケース部材の金属部分および放熱部材に挟まれて配置されている。さらに、放熱部材は、ケース部材の金属部分に接続されており、樹脂部材は、放電灯が取り付けられる領域と発熱部品以外の回路部品が配置された領域とを仕切る仕切壁を有している。

このような放電灯ユニットによれば、発熱部品によって発生した熱が発熱部品以外の回路部品に伝わるまでに、この熱を放熱部材に吸収させることができるので、自ら発熱する発熱部品の放熱を効率的に実現することができる。また、放熱部材は、発熱部品に接して配置されているので、発熱部品の熱を放熱部材に伝え易くすることができ、発熱部品を効率的に冷却することができる。また、請求項２に記載のように、放熱部材が発熱部品の全体を覆う場合のように、放熱部材と発熱部品との接触面積を大きくすることができれば、発熱部品を放熱させるために効果的である。
また、このような放電灯ユニットによれば、放熱部材がケース部材の金属部分と接続されているので、放熱部材の電位を放電灯ユニット外の基準電位と容易に一致させることができる。例えば、放電灯ユニットが乗用車等の車両に搭載されている場合には、放熱部材の電位を車両における基準電位（グランド電位等）に容易に固定することができる。また、ケース部材を介して放熱部材の熱をケース部材の外部に放出することができる。
なお、「発熱部品以外の回路部品」には、「ある発熱部品」以外の「他の発熱部品」を含む。

また、請求項３に記載のように、発熱部品と樹脂部材との間に位置する断熱材を、仕切部材の一部として有していてもよい。

また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、放熱部材は、請求項４に記載のように、何れかの回路部品と発熱部品とを電気的に接続する配線として構成されていてもよい。

このような放電灯ユニットによれば、既存の配線を放熱部材として利用することができる。なお、本発明において、放熱部材として利用される配線としては、放電灯との配線を除外してもよく、この場合には、放電灯によって発生した熱が放熱部材を介して発熱部品に伝わることを防止することができる。

さらに、請求項１〜請求項４の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、放熱部材は、請求項５に記載のように、一平面上に位置する金属製の材料を折り曲げることによって構成されていてもよい。

このような放電灯ユニットによれば、放熱部材を折り曲げ加工によって形成することができるので、放熱部材の製作を容易に実施することができる。なお、「一平面上に位置する金属製の材料」としては、例えば、請求項７に記載のように、金属製の平板に１または複数の孔部を有する材料、或いは、請求項６に記載のような網目状の材料等を採用することができる。

放熱部材が金属製の平板に１または複数の孔部を有する材料や網目状の材料から構成された放電灯ユニットによれば、放熱部材が単なる平板から構成されている場合と比較して、同面積の放熱部材を製作する際の材料の使用量を節約することができる。また、放熱部材を軽量化することができる。

さらに、請求項１〜請求項７の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、発熱部品は請求項８に記載のように、集積回路または昇圧回路として構成されていてもよい。
集積回路や昇圧回路は一般的に発熱やノイズが多く発生するため、本発明の放電灯ユニットのように、これらの回路を放熱部材で覆うようにすれば発熱やノイズを防止するために効果的である。
また、請求項１〜請求項８の何れかに記載の放電灯ユニットにおいては、請求項９に記載のように、放電灯の少なくとも一部分を、各回路部品を内部に保持するケース部材の内部に挿入した状態で支持する支持部材を備えていてもよい。

放電灯ユニットの中央断面図である。 放電灯を発光させる発光回路を示す回路図である。 実施形態における放電灯ユニットの部品配置を示す説明図である。 変形例１における放電灯ユニットの部品配置を示す説明図である。 変形例２における放電灯ユニットの部品配置を示す説明図である。 変形例３の放電灯ユニットを示す中央断面図である。 放熱部材の表面状態を示す説明図である。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［本実施形態の構成］
図１は、本発明が適用された放電灯ユニット１の中央断面図である。放電灯ユニット１は、図１に示すように、ケース部材１４に、放電灯１１が点灯するための電力を提供するための各構成要素（回路部品）を収納した構成にされている。

より詳細には、ケース部材１４は、ＩＣチップ等の集積回路を有する回路基板１３、コイル、コンデンサ等の回路部品や、これらを電気的に接続する配線１２等を内部に収納している。また、ケース部材１４は、放電灯１１を支持する放電灯支持部２１を外部に露出した状態で保持している。

ここで、ケース部材１４は、放電灯１１を支持する放電灯支持部２１が露出した側（図１では上側）の面を含む蓋部材１６と、回路基板１３側（図１では下側）の放電灯支持部２１が露出した側の面を含まない本体部材１５とを突き合わせて構成されている。ケース部材１４において、本体部材１５は、例えばアルミニウム等の金属を略直方体（蓋部分は除く）に形成して構成されており、外部のノイズがケース部材１４の内部に侵入したり内部で発生したノイズがケース部材１４の外部に漏れ出したりすることを防止する電磁波シールドとして機能するとともに、ケース部材１４内部の熱を外部に放熱するヒートシンクとしても機能する。

一方、蓋部材１６は、例えば金属よりも熱伝導率が高い樹脂によって構成されており、蓋部材１６が金属から構成されている場合よりも、放電灯１１にて発生する熱がケース部材１４の内部に伝わり難くしている。なお、蓋部材１６は、例えばアルミニウム等の金属から構成してもよく、この場合において蓋部材１６は、電磁波シールドとして機能する。

なお、ケース部材１４と放電灯支持部２１との間の部位においては、凹状反射面を有する反射部材（図示省略）を配置可能にされおり、この反射部材によって放電灯１１の光が前方（図１では上方）に反射する。

ところで、ケース部材１４の内部においては、所定形状に射出成形された成形樹脂３０によって内部の空間が複数の空間に分離されている。この成形樹脂３０は、本体部材１５内に一部の部品を組み付けた状態で本体部材１５内に注入され、この工程によって本体部材１５内においてインサート成型が実施される。

なお、以下の説明では、インサート成型された回路部品（つまり、本体部材１５の底部分（ケース部材１４において放電灯１１とは反対側の部分））が配置された部位を１階部分と呼び、成形樹脂３０よりも放電灯１１側の部分（ケース部材１４において放電灯１１側の部分）を２階部分と呼ぶ。

ここで、回路基板１３および後述するＤＣ／ＤＣトランス４６等、自身が発熱する発熱部品、およびこれらの発熱部品を覆うように接する金属製の放熱部材３１が、ケース部材１４において１階部分に配置されている。なお、放熱部材３１の詳細については後述する。

一方、スタータトランス６３等の発熱量の少ない回路部品や放電灯支持部２１等については、ケース部材１４において２階部分に配置されている。ケース部材１４における２階部分は、成形樹脂３０において放電灯１１の光軸方向と平行に形成された側壁３４および複数の仕切壁３５によって多数（図１では３つ）のお椀型を有する空間によって形成されている。

これらのお椀型の空間は、それぞれ、回路部品を載置するための部品載置部３６を構成する。なお、「お椀型」とは、底部（成形樹脂３０の放電灯支持部２１側の面）を取り囲む側壁部（側壁３４および仕切壁３５）を備え、かつ側壁部において底部と反対側が開口した形状を示す。

これらのような各部品載置部３６には、所定の回路部品が配置された後に、ポッティング樹脂等の液体状の充填材１７が流入される。また、放電灯支持部２１は、部品載置部３６の少なくとも一部を覆う樹脂カバー部２３と一体に形成されており、樹脂カバー部２３が側壁３４や仕切壁３５に載置されることによって、放電灯支持部２１が位置決めされる。

なお、本実施形態においては、放電灯支持部２１の光軸方向とは反対側（図１では下側）の面に、一般的な金属や樹脂よりも熱伝導率が低い断熱材１９が配置されている。また、断熱材１９と成形樹脂３０との間は前述の充填材１７によって満たされている。

このような放電灯ユニット１は、ケース部材１４の周囲において外部に突出して形成されたコネクタ５に、電源を供給する配線が接続されることによって、作動可能な状態となる。なお、放電灯支持部２１は放電灯１１からの伝導熱を遮るために、また、樹脂カバー部２３は放電灯１１からの輻射熱を遮るために、熱伝導率がより低い材料で構成されていることが好ましい。

次に、放電灯ユニット１を構成する回路構成について図２を用いて説明する。図２は放電灯１１を発光させる発光回路８を示す回路図である。図２に示すように、放電灯ユニット１外には、バッテリ６およびスイッチ７が備えられており、運転者がスイッチ７をオンすることにより放電灯ユニット１にバッテリ６による電力が供給される。

放電灯ユニット１の発光回路８は、図２に示すように、フィルタ回路４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４５、点灯補助回路５０、Ｈブリッジ回路５５、高電圧発生回路６０、および制御回路７０、を有している。

フィルタ回路４０は、入力コイル４１および入力コンデンサ４２を有している。このフィルタ回路４０は、バッテリ６から得られる電源電圧を平滑化する平滑回路として構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路４５は、ＤＣ／ＤＣトランス４６、パワー素子であるパワーＭＯＳトランジスタ４７、ダイオード４８およびコンデンサ４９を有している。このＤＣ／ＤＣコンバータ回路４５は、電源電圧（例えば１２Ｖ）をランプ供給電圧（例えば４０Ｖ）まで昇圧するコンバータ回路として構成されている。

点灯補助回路５０は、電源側端子に並列に接続された２つの抵抗器５１，５２、一方の抵抗器５２に直列接続されたダイオード５３、並びに他方の抵抗器５１およびダイオード５３に接続されたテイクオーバーコンデンサ５４を備えている。点灯補助回路５０は、放電灯１１の点灯時において必要な電力を一時的に放電灯１１に供給する回路であり、テイクオーバーコンデンサ５４は必要な電力を蓄える機能を有する。

Ｈブリッジ回路５５は、４つのパワートランジスタ５６および電流検出抵抗として配置された抵抗器５７を備えている。Ｈブリッジ回路５５は、制御回路７０からの作動信号を受けてこれらのパワートランジスタ５６をスイッチングするドライバ５８によって制御され、この制御によってＨブリッジ回路５５からの出力が、直流から交流（ただし矩形波）に変換される。

高電圧発生回路６０は、高電圧発生用コンデンサ６１、スパークギャップ６２、およびスタータトランス６３、およびノイズ低減コイル６４を有している。高電圧発生用コンデンサ６１はスタータトランス６３の１次コイル側に流す電流を充電し、スパークギャップ６２は、高電圧発生用コンデンサ６１の放電をスイッチングする。

そして、スタータトランス６３は放電灯１１の点灯を開始する始動電圧（例えば２５ｋＶ）を発生する。なお、スパークギャップ６２は、制御回路７０からの作動信号を受けた昇圧回路６５から高電圧が供給され、スパークギャップ６２の電圧が所定の電圧に達したタイミングで導通する。また、制御回路７０は、回路素子を制御する半導体素子を備えてなる。

なお、前述した回路基板１３には、発光回路８のうち、制御回路７０、Ｈブリッジ回路５５およびドライバ５８等の回路部品が搭載されている。
次に、ケース部材１４の内部において発光回路８を構成する回路部品の具体的な配置について図３を用いて説明する。図３（ａ）はケース部材１４を放電灯１１側から透視した状態を示す説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

ケース部材１４の内部においては、図３（ａ）に示すように、フィルタ回路４０を構成する入力コイル４１および入力コンデンサ４２をコネクタ５の近傍に配置している。そして、接地端子を利用するテイクオーバーコンデンサ５４についても、コネクタ５の近傍において入力コイル４１に並べて配置している。この配置によれば、ノイズを除去する機能を有するコネクタ５の近傍にフィルタ回路４０が配置されているので、コネクタ５から入力されるノイズがケース部材１４の奥深くまで侵入することを防止することができる。

また、高電圧発生回路６０を構成する高電圧発生用コンデンサ６１およびスタータトランス６３は、コネクタ５から最も離れた位置に並べて配置されている。そして、高電圧発生回路６０を構成するスパークギャップ６２およびノイズ低減コイル６４は、スタータトランス６３の近傍であって、かつ回路基板１３の真上に配置されている。

また、高電圧発生回路６０の回路部品の多くが放電灯支持部２１近傍である２階部分に配置されているので、高電圧発生回路６０と放電灯支持部２１との間の配線の長さを短くすることができる。よって、高電圧発生回路６０によって生じるノイズが他の回路部品に入力されることを防止することができる。

そして、図３（ｂ）に示すように、回路部品のうちの自らが発熱する発熱部品である回路基板１３およびＤＣ／ＤＣトランス４６においては、１階部分に配置されており、これらの回路基板１３およびＤＣ／ＤＣトランス４６と、２階部分に配置された回路部品との間の領域に、金属製の放熱部材３１が配置されている。放熱部材３１は、回路基板１３およびＤＣ／ＤＣトランス４６における放電灯１１の光軸方向前方側の面（図３（ｂ）では上側の面）を覆うように、これらに接して配置されている。

また、放熱部材３１は、回路基板１３と他の回路部品とを電気的に接続するグランド配線として構成されており、この一端がケース部材１４の金属部分（本体部材１５）に接続されている。つまり、本体部材１５が車両の基準電位を有する端子に接した状態で装着されれば、特に配線を必要とすることなく、放熱部材３１の電位が車両の基準電位（グランド電位）に固定されることになる。

なお、放熱部材３１は、一平面上に位置する金属製の材料である長方形の平板（図７（ａ）参照）を折り曲げることによって構成されている。そして、放熱部材３１は、図３（ａ）の破線にて示すように、発熱部品が１階部分に配置された状態で、発熱部品を含む１階部分の全領域を覆うように配置されている。

［本実施形態による効果］
以上のように詳述した放電灯ユニット１においては、回路部品のうちの自らが発熱する、回路基板１３やＤＣ／ＤＣトランス４６等の発熱部品と、これらの発熱部品以外の回路部品との間の領域に、この発熱部品の少なくとも一部を覆う金属製の放熱部材３１を備えている。

このような放電灯ユニット１によれば、発熱部品によって発生した熱が発熱部品以外の回路部品に伝わるまでに、この熱を放熱部材３１に吸収させることができるので、自ら発熱する発熱部品の放熱を効率的に実現することができる。また、放熱部材３１は、発熱部品から発生するノイズが外部の部品に伝わることを防止したり、発熱部品の外部から発熱部品にノイズが侵入することを防止したりするノイズシールドとして機能させることもできる。

さらに、放電灯ユニット１において、放熱部材３１は、発熱部品に接して配置されている。このような放電灯ユニット１によれば、発熱部品の熱を放熱部材３１により伝え易くすることができるので、発熱部品を効率的に冷却することができる。

また、放電灯ユニット１において、放熱部材３１は、何れかの回路部品と発熱部品とを電気的に接続する配線として構成されている。このような放電灯ユニット１によれば、既存の配線を放熱部材３１として利用することができる。

さらに、放電灯ユニット１において、放熱部材３１は、一平面上に位置する金属製の材料を折り曲げることによって構成されている。このような放電灯ユニット１によれば、放熱部材３１を折り曲げ加工によって形成することができるので、放熱部材３１の製作を容易に実施することができる。

また、放電灯ユニット１においては、少なくとも一部が金属から構成され、各回路部品を内部に保持するケース部材１４を備え、放熱部材３１は、ケース部材１４の金属部分（本体部材１５）に接続されている。

このような放電灯ユニット１によれば、放熱部材３１がケース部材の金属部分と接続されているので、放熱部材３１の電位を放電灯ユニット１外の基準電位と容易に一致させることができる。例えば、放電灯ユニット１が乗用車等の車両に搭載されている場合には、放熱部材３１の電位を車両における基準電位（グランド電位等）に容易に固定することができる。

さらに、放電灯ユニット１において、発熱部品は、回路基板１３またはＤＣ／ＤＣトランス４６として構成されている。回路基板１３やＤＣ／ＤＣトランス４６は一般的に発熱やノイズが多く発生するため、放電灯ユニット１のように、これらの回路を放熱部材３１で覆うようにすれば発熱やノイズを防止するために効果的である。

［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

例えば、上記実施形態において、放熱部材３１は、１階部分の回路基板１３およびＤＣ／ＤＣトランス４６等の回路部品全体を覆うように配置したが、別形態の放熱部材３２としては、予め所定形状に加工した平板を利用して、図４に示すように、発熱やノイズを多く発生する回路部品（ここでは、回路基板１３およびＤＣ／ＤＣトランス４６）のみを覆うように配置してもよい。このようにすれば、放熱部材３２を構成する材料の使用量を節約することができる。

また、さらに別形態の放熱部材３３としては、図５に示すように、発熱が多い回路部品や、ノイズを多く発生する回路部品（ここでは回路基板１３）の一部だけでなく、この回路部品の周囲の全体を覆うようにしてもよい。このようにすれば、特に作動精度を必要とする回路部品を集中的に保護することができる。

また、図６に示す放電灯ユニット４のように構成してもよい。即ち、放電灯ユニット４において、ケース部材１４の本体部材１５には、図６に示すように、ケース部材１４の表面積が大きくするための複数の凹凸部や突起部（多数のフィン９１）を有する放熱部材９０（放熱部）を備えている。このようにしても、表面積が大きな放熱部材９０が空気と接する面積が大きくなるので、ケース部材１４の熱を外部の空気に放熱し易くすることができる。そして、放熱部材はケース部材１４に接しているので、ケース部材１４の放熱性能を高めることができれば、発熱部品の熱を放熱部材およびケース部材１４を介して効率的に放熱させることができる。

さらに、上記実施形態において放熱部材３１は、材料として金属製の平板を採用したが、例えば、図７（ｂ）に示すように、金属製の平板に１または複数の孔部を有する材料、或いは、図７（ｃ）に示すように、網目状の材料等を採用してもよい。

放熱部材３１が金属製の平板に１または複数の孔部を有する材料や網目状の材料から構成された変形例の放電灯ユニットによれば、放熱部材が単なる平板から構成されている場合と比較して、放熱部材を製作する際の材料の使用量を節約することができる。また、放熱部材を軽量化することができる。

１〜４…放電灯ユニット、５…コネクタ、６…バッテリ、７…スイッチ、８…発光回路、１１…放電灯、１３…回路基板、１４…ケース部材、１５…本体部材、１６…蓋部材、１７…充填材、１９…断熱材、２１…放電灯支持部、２３…樹脂カバー部、３０…成形樹脂、３１〜３３…放熱部材、３４…側壁、３５…仕切壁、３６…部品載置部、４０…フィルタ回路、４５…ＤＣ／ＤＣコンバータ回路、４６…ＤＣ／ＤＣトランス、５０…点灯補助回路、５５…Ｈブリッジ回路、６０…高電圧発生回路、６５…昇圧回路、７０…制御回路、９０…放熱部材、９１…フィン。

Claims (9)

1. 放電灯に電力を供給するための複数の回路部品を備えた放電灯ユニットであって、
   前記回路部品のうちの自らが発熱する、ある発熱部品と、この発熱部品以外の回路部品との間の領域に配置され、この発熱部品の少なくとも一部を覆う金属製の放熱部材と、
   前記放熱部材の発熱部品とは反対側の面を覆う樹脂部材と、
   少なくとも一部が金属から構成され、前記各回路部品を内部に保持するケース部材と、
   を備え、
   前記放熱部材および前記樹脂部材は、前記発熱部品が配置された領域と前記発熱部品以外の回路部品が配置された領域とを仕切るとともに、前記放電灯が取り付けられる領域と前記発熱部品が配置された領域とを仕切る仕切部材、を構成しており、
   前記発熱部品は、前記ケース部材の金属部分および前記放熱部材に接しつつ、前記ケース部材の金属部分および前記放熱部材に挟まれて配置されており、
   さらに、前記放熱部材は、前記ケース部材の金属部分に接続されており、
   前記樹脂部材は、前記放電灯が取り付けられる領域と前記発熱部品以外の回路部品が配置された領域とを仕切る仕切壁を有していること
   を特徴とする放電灯ユニット。
2. 請求項１に記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放熱部材は、前記発熱部品における放熱部材側の面の全体を覆うこと
   を特徴とする放電灯ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記発熱部品と前記樹脂部材との間に位置する断熱材を、前記仕切部材の一部として有していること
   を特徴とする放電灯ユニット。
4. 請求項１〜請求項３の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放熱部材は、前記何れかの回路部品と前記発熱部品とを電気的に接続する配線として構成されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放熱部材は、一平面上に位置する金属製の材料を折り曲げることによって構成されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
6. 請求項１〜請求項５の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放熱部材は、網目状の材料から構成されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
7. 請求項１〜請求項５の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放熱部材は、複数の孔部を有する板状の材料から構成されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
8. 請求項１〜請求項７の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記発熱部品は、集積回路または昇圧回路として構成されていること
   を特徴とする放電灯ユニット。
9. 請求項１〜請求項８の何れかに記載の放電灯ユニットにおいて、
   前記放電灯の少なくとも一部分を、前記各回路部品を内部に保持するケース部材の内部に挿入した状態で支持する支持部材を備えたこと
   を特徴とする放電灯ユニット。