(57)【要約】【課題】  振動などによる配光不良を抑制可能な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、バーナーＢＮと、バーナーＢＮをその前端側に保持する回路部ＣＲとを具備し、管軸が略水平の状態で点灯される放電ランプ装置であって、回路部ＣＲは、ケース３と、トランス６１と、トランス６１とにより高圧パルスを生成し、バーナーＢＮを始動する第１の回路素子群６２と、バーナーＢＮに定格電力を供給する第２の回路素子群６３と、ケース３から突出するように配置されたコネクタ８とを備えており、トランス６１は、ケース３内の前端側に配置されていることを特徴とする。【選択図】  図２
2011009060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーと、前記バーナーをその前端側に保持する回路部とを具備し、管軸が略水平の状態で点灯される放電ランプ装置であって、
前記回路部は、ケースと、トランスと、前記トランスとにより高圧パルスを生成し、前記バーナーを始動する第１の回路素子群と、前記バーナーに定格電力を供給する第２の回路素子群と、前記ケースから突出するように配置されたコネクタとを備えており、
前記トランスは、前記ケース内の前端側に配置されていることを特徴とする放電ランプ装置。
【請求項２】
前記ケースは、内部空間の少なくとも一部を上部空間と下部空間とに分割する空間分割壁を備えており、前記トランスは前記ケース内の前端側かつ前記上部空間側に、前記コネクタは前記ケース内の前端側かつ前記下部空間側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。
【請求項３】
前記第１の回路素子群および前記第２の回路素子群は、前記ケース内の後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。
【請求項４】
前記第１の回路素子群または前記第２の回路素子群は、コンデンサを備えており、前記コンデンサは前記ケース内の後端側かつ前記下部空間側に配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の放電ランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車前照灯等に用いられる放電ランプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。この放電ランプを点灯するには、高電圧を生成・ランプに印加し、ランプを始動させる回路装置であるイグナイタと、始動後、ランプに定格電力を供給し、ランプの点灯を維持する回路装置であるバラストが必要である。日本ではランプとイグナイタとバラストがそれぞれ別体で構成されるのが一般的であるが、欧米では、特許文献１や特許文献２のように、ランプとイグナイタが一体化に構成されるのが一般的である。
【０００３】
そして、近年では、特許文献３のように、ランプの点灯を維持するための回路装置であるバラストとイグナイタとが一体的に構成される新たな回路装置の開発が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５９５０９号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／００８１２５号パンフレット特開
【特許文献３】特開２００８−３０５６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この新たに開発中の回路装置を備えた放電ランプ装置において、配光不良の不具合が生じている。この不具合について検討した結果、回路装置の重量が重くなったことで、放電ランプ装置の重量バランスが悪くなり、振動などにより点灯中に電極間に形成されるアークの位置が変化しやすくなったことが原因であることがわかった。特に、水銀を封入しない放電ランプは、アークが細くなるため、アーク位置の位置の変化による影響が大きい。
【０００６】
本発明の目的は、振動などによる配光不良を抑制可能な放電ランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の放電ランプ装置は、バーナーと、前記バーナーをその前端側に保持する回路部とを具備し、管軸が略水平の状態で点灯される放電ランプ装置であって、前記回路部は、ケースと、トランスと、前記トランスとにより高圧パルスを生成し、前記バーナーを始動する第１の回路素子群と、前記バーナーに定格電力を供給する第２の回路素子群と、前記ケースから突出するように配置されたコネクタとを備えており、前記トランスは、前記ケース内の前端側に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振動などによる配光不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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】図１の放電ランプ装置について説明するための断面図。
【図３】本実施の形態の放電ランプ装置の回路構成について説明するための図。
【図４】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。
【図５】本発明の第３の実施の形態の自動車前照灯について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（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の図、図２は図１の放電ランプ装置の断面図である。なお、以下では便宜上、図１において左側（放電ランプ装置の先端側）を前端、右側を後端と称して説明する。
【００１１】
本実施の形態の放電ランプ装置は、図１に示すようにバーナーＢＮと回路部ＣＲとで構成されてなる。
【００１２】
バーナーＢＮは、光を発生させる部分であり、主要部として内管１を備えている。内管１は、発光部１１と封止部１２とで構成されている。発光部１１は略楕円形であり、内管１の長手方向の略中央に位置している。発光部１１の内部には、容積が２０ｍｍ３〜３０ｍｍ３の放電空間１１１が形成されている。なお、内管１としては、耐熱性と透光性に優れた石英ガラスを用いるのが望ましい。
【００１３】
放電空間１１１には、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。なお、放電空間１１１には水銀は実質的に封入されていない。この「水銀を実質的に含んでいない」とは、水銀の封入量が０ｍｇであるのが最適であるが、従来の水銀入りの放電ランプと比較してもほとんど封入されていないに等しい程度の量、例えば１ｍｌあたり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量を封入していても許容するという意味である。
【００１４】
封止部１２は板状であり、発光部１１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２４からなる。
【００１５】
金属箔２１はモリブデンからなり、その平面が封止部１２の板状面と平行するように封着されている。
【００１６】
電極２２は、一端は金属箔２１に接続され、他端は放電空間１１１内で外観距離で４．０ｍｍ〜４．５ｍｍの電極間距離を保って、互いの先端同士が対向するように配置されている。なお、本実施の形態では、タングステンに微量の酸化トリウムがドープされた、いわゆるトリタン電極を使用している。
【００１７】
コイル２３は、ドープタングステンからなり、封止部１２内の電極２２の軸部分に螺旋状に巻装されている。
【００１８】
リード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内管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ＢＮと平行する部分には、セラミックからなるスリーブ２６が装着されている。
【００１９】
上記で構成された内管１の外側には、筒状の外管１３が内管１と同心状に設けられている。内外管の接続は、内管１と外管１３の両端部同士を溶着することにより行なわれている。内管１と外管１３との間に形成された空間には、圧力は約０．１ａｔｍの窒素ガスが封入されている。この外管１３としては、内管１に熱膨張係数が近く、かつ紫外線遮断性を有する材料で構成するのが望ましく、例えば、チタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物を添加した石英ガラスを使用することができる。
【００２０】
回路部ＣＲは、バーナーＢＮを始動・安定点灯させるための装置であり、外囲器としてＰＰＳ樹脂からなるケース３を備えている。ケース３は、互いに嵌め合わせ可能な本体部３１と蓋部３２とで構成されている。
【００２１】
本体部３１は、その前端側に口金部３１１を有しており、この口金部３１１にはバーナーＢＮが保持されている。その保持は、外管１３の外周面に金属バンド４１を装着し、その金属バンド４１を口金部３１１から突出形成させた金属製の舌片４２で挟持することにより行っている。
【００２２】
また、本体部３１には、内部に空間が形成されている。この空間は、管軸方向に沿って本体部３１の内部に形成された空間分割壁３１２により、上部空間５１と下部空間５２とに分割されている。
【００２３】
ケース３の上部空間５１の前端側には、トランス６１が配置されている。このトランス６１は、細長い棒状の鉄心に一次巻線と二次巻線が巻回されてなるものであり、絶縁性の確保のため、エポキシなどの絶縁材で満たされた容器に収容された状態で使用している。このトランス６１には、高圧端子３３が接続されており、この高圧端子３３は本体部３１の内部空間に導出されたリード２４と接続されている。この接続部分は始動時に高圧パルスが投入される部分となるため、絶縁性を確保すべく、図２のように絶縁材をポッティングしたり、新たに樹脂の壁などを設けるのが望ましい。
また、上部空間５１の後端側には、トランス６１とにより高圧パルスを生成し、バーナーＢＮを始動する第１の回路素子群６２が配置されている。この第１の回路素子群６２は、コンデンサ、ギャップ、抵抗などで構成されており、それらは内部に配線を内蔵した実装基板７１上に植設されている。なお、「ケース３の前端側（後端側）に配置」とは、ケースの管軸方向長さをＬとしたとき、Ｌ／２よりも前端側（後端側）にその大部分、例えば８割以上が配置されている状態を意味するものである。
【００２４】
ケース３の下部空間５２の前端側には、コネクタ８がその一部がケース３から突出するように配置されている。コネクタ８は、本体部３１の内部空間に導出されたサポートワイヤ２５と接続されている。
また、下部空間５２の後端側には、バーナーＢＮに定格電力を供給する第２の回路素子群６３が配置されている。この第２の回路素子群６２は、コンデンサ、抵抗、スイッチング素子、ダイオード、マイコンなどで構成されており、それらは内部に配線を内蔵した実装基板７２上に植設されている。なお、この第２の回路素子群６２のうち、コンデンサは特に下部空間５２の後端側に配置するようにしている。
【００２５】
これら回路素子等を備えたケース３の周囲には、電磁ノイズを遮断するためのシールドケース９が設けられている。シールドケース９は、ケース９１とケース９２とで構成され、互いに嵌め合わせて一体化している。このシールドケース９としては、例えばアルミニウムを用いることができる。
【００２６】
本実施の形態の放電ランプ装置の回路構成は、図３のとおりである。放電ランプ装置は、コネクタ８、第２の回路素子群６３、第１の回路素子群６２を備える回路部ＣＲと、バーナーＢＮとで構成され、そのコネクタ８部分がスイッチＳＷを介して、バッテリーなどの直流電源ＤＳと接続されてなる。
【００２７】
第２の回路素子群６３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６３１、電圧検出回路６３２、電流検出回路６３３、ＤＣ／ＡＣインバータ回路６３４および制御回路６３５とで構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６３１は、直流電源ＤＳの直流電圧を昇圧して出力する昇圧チョッパ回路である。このＤＣ／ＤＣコンバータ回路６３１には、昇圧トランスが配置されているが、この昇圧トランスは第１の回路素子群６２とともに、バーナーＢＮを始動させるための高圧パルスを生成するトランス６１も兼ねる構成としている。電圧検出回路６３２、電流検出回路６３３は、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ回路６３１の出力電圧、出力電流を検出する回路である。ＤＣ／ＡＣインバータ回路６３４は、直流を交流に変換して出力するブリッジ回路である。制御回路６３５は、電圧検出回路６３２、電流検出回路６３３での電圧値、電流値の検出結果を元に、バーナーＢＮに所定の定格電力が投入されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ回路６３１およびＤＣ／ＡＣインバータ回路６３４を制御する回路である。
【００２８】
第１の回路素子群６２は、前述した昇圧トランスの一部として構成されたトランス６１とにより、ランプの始動に必要な高圧パルスを生成し、バーナーＢＮを始動させる回路である。
【００２９】
このような回路構成により、回路部ＣＲでは、バーナーＢＮの始動のために２０ｋＶ前後の高圧パルスを生成するとともに、その始動直後には安定時電力の２倍以上の６５Ｗ〜７５Ｗ、安定時には２５〜３５Ｗの電力を生成し、バーナーＢＮに供給する。
【００３０】
ここで、本実施の形態の放電ランプ装置をリフレクタに取り付け（取付構造の詳細は、第３の実施の形態および図５を参照）、装置全体を振動させながら点灯する試験を行った。その結果、装置全体を振動させても、点灯中に一対の電極２２の間に形成される放電アークの位置変動が少なく、配光不良とはならないことが確認された。これは、支点となる口金部３１１に、重量が比較的重いトランス６１をケース３の前端側かつ上部空間５１側に配置したことで、放電ランプ装置の管軸方向の重量バランスが改善されたためである。このように、振動しても放電アークの位置変動が少なくなるという効果は、アークが細くなるために、少しの放電アークの変動でも配光が変わりやすい水銀を封入しない放電ランプにおいてはとても意味が大きいといえる。また、重量バランスのさらなる改善と放電ランプ装置の上下の重量偏りの低減するために、ハーネスが取り付けられるコネクタ８を前端側かつ下部空間５２側に配置したことも、配光不良の抑制につながったと考えられる。
【００３１】
また、本実施の形態の放電ランプ装置では、第１の回路素子群６２や第２の回路素子群６３を管軸方向に長いケース３の後端側に配置したため、回路素子の寿命が長くなるという効果が得られる。これは、それらの回路素子と発光部１１やトランス６１との距離が保たれ、点灯時の熱が伝わりにくくなり、回路素子の温度上昇を抑制できるためである。なお、本実施の形態のように、実装基板７２を管軸方向に沿って配置した場合には、サイズが大きく、熱に弱い第１の回路素子群６２のコンデンサをケース３の特に後端側（例えば、Ｌ／４よりも後端側）に配置するのが最適である。ここで、第１の回路素子群６２や第２の回路素子群６３は、重量が比較的軽いため、ケース３の後端側に配置しても重量バランスが大きく悪化することはない。
【００３２】
したがって、本実施の形態では、回路部ＣＲを、ケース３と、トランス６１と、トランス６１とにより高圧パルスを生成し、バーナーＢＮを始動する第１の回路素子群６２と、バーナーＢＮに定格電力を供給する第２の回路素子群６３と、ケース３から突出するように配置されたコネクタ８とで構成し、トランス６１をケース３内の前端側に配置したことにより、管軸方向の重量バランスが改善されるため、放電ランプ装置に振動が加わっても、点灯中に一対の電極２２の間に形成される放電アークの位置変動を抑制でき、配光不良を抑制することができる。
【００３３】
また、ケース３に、内部空間を上部空間５１と下部空間５２とに分割する空間分割壁３１２を形成し、トランス６１をケース３内の前端側かつ上部空間５１側に、コネクタ８をケース３内の前端側かつ下部空間５２側に配置したことにより、管軸方向の重量バランスが改善されるとともに、上下の重量偏りの低減することができるため、さらに配光不良を抑制することができる。
【００３４】
また、第１の回路素子群６２および第２の回路素子群６３をケース３内の後端側に配置したことで、熱源とそれらの回路素子との距離を保つことができるため、寿命を長くすることができる。
【００３５】
また、第２の回路素子群６３に含まれるコンデンサをケース３内の後端側かつ下部空間５２側に配置したことにより、発光部１１やトランス６１との距離が離れるため、熱的に弱いコンデンサの故障を防止することができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態の放電ランプ装置の断面図である。これ以降の実施の形態の各部については、第１の実施の形態の放電ランプ装置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。
【００３７】
第２の実施の形態では、空間分割壁３１２をケース３の長手方向の略半分までとし、ケース３の後端側に第１の回路素子群および第２の回路素子群で構成された回路素子群６４を実装した実装基板７を管軸に対して略垂直に配置している。この構造により、第１の実施の形態よりも配線の取り回しが簡略化されるため、回路素子群６４をケース３に容易に組み込むことが可能となる。なお、本実施の形態のように、実装基板７を管軸に対して垂直に配置する場合には、熱の影響を少なくするために、コンデンサをケース３の後端側かつ下部空間５２側に配置するのが最適である。また、本実施の形態では、互いの回路素子の一部をイグナイタとバラストで共通化して回路素子数の低減を行ってもよい。
【００３８】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態の自動車前照灯について説明するための図である。
【００３９】
自動車前照灯は、放電ランプ装置１０１、リフレクタ１０２、遮光制御板１０３、レンズ１０４およびハーネス１０５で構成されている。
【００４０】
放電ランプ装置１０１は、第１の実施の形態で詳述したランプである。
【００４１】
リフレクタ１０２は、放電ランプ装置１０１で生じた光を前方側に反射させるために設けられた放物線形状の金属部材である。その中央付近には、開口が形成されており、バーナーＢＮがリフレクタ１０２の内部に位置するように、放電ランプ装置１０１の口金３１１部分が開口端に固定されている。
【００４２】
遮光制御板１０３は、カットラインと呼ばれる配光を形成するために設けられた金属部材である。この遮光制御板１０３は可動式であり、底部側前方に倒すことでロービームからハイビームへの切り替えが可能となっている。
【００４３】
レンズ１０４は、リフレクタ１０２によって反射された光を集光させて所望の配光を形成するために設けられた凸レンズであり、リフレクタ１０２の先端側の開口に配置されている。
【００４４】
ハーネス１０５は、放電ランプ装置１０１と外部電源とを繋ぐ導線であり、一端には端子が形成されていて、コネクタ８と嵌合により接続される。このハーネス１０５は、仕様により、放電ランプ装置１０１等で発生する電磁ノイズを除去するために導線の周囲に金属線を巻きつけることがあり、この場合にはハーネス１０５は比較的重量のある導線となる。
【００４５】
このような自動車前照灯では、口金部３１１がリフレクタ１０２に取り付けられるため、回路部ＣＲの重量が重いと振動の影響を受けやすくなってしまう。つまり、振動により口金部３１１を支点としてバーナーＢＮの位置が変動し、点灯中に電極間に形成されるアークの位置が動き、配光が変化するおそれがある。本発明では、トランスやコネクタを回路部ＣＲの前端側に配置することで、振動による影響を少なくしたため、配光不良を抑制することができる。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。
【００４７】
空間分割壁３１２はケース３の本体部３１に一体形成されている場合に限らず、別体形成された壁を本体部３１に後から嵌め込むことで形成するようにしてもよいし、トランス６１を収容する容器自体を壁として構成させるようにしてもよい。
【００４８】
トランス６１は、棒状に限らず、箱状やドーナツ状であってもよい。また、トランスと他の回路素子との絶縁を十分に維持できるように、ケース３の内部構造を変更した場合は、トランス６１を絶縁材で満たされたケースに収容する必要はない。また、トランス６１は一個であるに限らず、複数あってもよい。この場合、バーナーＢＮを始動させるための高圧パルスを生成するトランスが、少なくともケース３の前端側に配置されていればよい。
【００４９】
コネクタ８は、別部材で構成される必要はなく、ケース３に一体的に構成してもよい。また、特に第１の実施の形態において、コネクタ８を実装基板７２上またはその一部として形成してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
ＢＮ  バーナー
ＣＲ  回路部
１  内管
１３  外管
２  マウント
３  ケース
３１１  口金部
３１２  空間分割壁
５１  上部空間
５２  下部空間
６１  トランス
６２  第１の回路素子群
６３  第２の回路素子
８  コネクタ
【図１】
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【図２】
2011009060.tif 000004
【図３】
2011009060.tif 000005
【図４】
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【図５】
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