(57)【要約】【課題】装置の大型化や回路構成の複雑化を回避しつつ異なる周波数帯のノイズを抑制する。【解決手段】フィルタ回路１２は２個のコンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路の中点とグランドの間にインピーダンス素子Ｚが接続されて構成される。インバータ部３で発生する相対的に低い周波数帯のノイズ成分はコンデンサＣ１，Ｃ２並びにインピーダンス素子Ｚを介してグランドに流れるためにインバータ部３の外に漏れず、放電灯２で発生する相対的に高い周波数帯のノイズ成分はコンデンサＣ１，Ｃ２を通して放電灯２の方へ戻るためにインバータ部３の方へ漏れるのを抑制することができる。しかも、従来例に対してはインピーダンス素子Ｚを追加するだけで済むため、装置の大型化や回路構成の複雑化を回避しつつ異なる周波数帯のノイズを抑制できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の直流電力を低周波で交番する矩形波電力に変換して放電灯に供給するインバータ部と、高圧パルス電圧を印加して放電灯を始動するイグナイタ部とを備え、インバータ部は、直流電源から放電灯に供給される電力を調整する電力調整回路と、電力調整回路で調整された電力を低周波の矩形波電圧・電流に変換する直流／矩形波変換回路と、直流／矩形波変換回路の出力側に設けられたフィルタ回路とを具備し、該フィルタ回路は、直流／矩形波変換回路から放電灯への給電路間に直列接続された偶数個のコンデンサと、偶数個のコンデンサの直列回路の中点とグランドの間に接続されたインピーダンス素子とからなることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
フィルタ回路を介して直流／矩形波変換回路の出力側に接続されるとともに放電灯が着脱自在に装着されるソケットを備え、該ソケットとイグナイタ部が一体に構成されたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置、特に自動車の前照灯に用いられる高輝度放電灯に好適な放電灯点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の前照灯として、従来のハロゲンバルブよりも高輝度、低消費電力、長寿命であるという安全上の利点から高輝度放電灯（ＨＩＤバルブ）が使用され、大型乗用車から小型乗用車にまで普及しつつある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。また、高輝度放電灯を点灯するには、従来のハロゲンバルブとは異なって点灯装置が必要であり、小型車への普及に伴って点灯装置の小型化が求められている。
【０００３】
高輝度放電灯（以下、単に放電灯と略す）を点灯する放電灯点灯装置の一例を図１０に示す。この従来装置は、自動車に搭載されたバッテリ（直流電源）１の直流電力を低周波で交番する矩形波電力に変換して放電灯に供給するインバータ部３と、高圧パルス電圧を印加して放電灯２を始動するイグナイタ部４とを備える。インバータ部３は、直流電源１から放電灯２に供給される電力を調整する電力調整回路１０と、電力調整回路１０で調整された電力を低周波の矩形波電圧・電流に変換する直流／矩形波変換回路１１と、直流／矩形波変換回路の出力側に設けられたフィルタ回路１２と、電力調整回路１０並びに直流／矩形波変換回路１１を制御する制御回路部１３とを具備する。電力調整回路１０は従来から周知であるフライバックタイプのＤＣ／ＤＣコンバータからなり、制御回路部１３によりスイッチング素子Ｑ１を数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚでスイッチングするとともにＰＷＭ制御することで電力調整が行われる。直流／矩形波変換回路１１は２つのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路と２つのスイッチング素子Ｑ４とＱ５の直列回路を互いに並列接続したブリッジ回路からなり、制御回路部１３により対角辺に位置する２つのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５をオンする期間と２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオンする期間を数百Ｈｚの周期で交互に切り換えることにより各々の直列回路の中点（出力端）から低周波の矩形波電圧・電流を出力する。また、フィルタ回路１２は２つのコモンモードチョーク１２ａ，１２ａと、コモンモードチョーク１２ａ，１２ａの間で直流／矩形波変換回路１１から放電灯２への給電路間に直列接続された２個のコンデンサＣ１，Ｃ２とを具備し、２個のコンデンサＣ１，Ｃ２の接続点がグランドに接地されている。
【０００４】
イグナイタ部４は一対のコンデンサ及びダイオードからなる倍電圧整流回路、この倍電圧整流回路に１次側が接続されるとともに２次側が放電灯２に接続されたパルストランスＰＴ、倍電圧整流回路から出力する高電圧をパルストランスＰＴの１次側に印加するためのスイッチ素子（サイリスタ）などを具備した従来周知の構成を有し、パルストランスＰＴの２次側に発生する高圧パルス電圧を印加して放電灯２を始動する。
【０００５】
上述のように構成される従来の放電灯点灯装置は、図１１に示すように、例えばアルミダイカスト製の筐体１００にインバータ部３が収納され、絶縁材料からなるハウジング１０１内にイグナイタ部４が収納され、インバータ部３とイグナイタ部４がケーブル１０２で接続されるとともに、放電灯（ＨＩＤバルブ）２が着脱自在に装着されるソケット１０３にイグナイタ部４がケーブル１０４で接続される。そして、インバータ部３が収納された筐体１００は前面が開口した有底筒状の灯体１０５の外側面に固定され、イグナイタ部４が収納されたハウジング１０１は灯体１０５の内部に固定される。また、前方に開口した椀型の反射鏡１０６にソケット１０３が取り付けられ、この反射鏡１０６が灯体１０５の内部に収納固定されている。
【特許文献１】特開２００２−１０９９１８号公報
【特許文献２】特開２００１−６８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで上記従来装置においては、電力調整回路１０や直流／矩形波変換回路１１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５から高周波のスイッチングノイズが発生し、また放電灯２からも極性反転に伴う高周波ノイズが発生する。ここで、上記スイッチングノイズの周波数が主にＡＭラジオ放送に利用される中波帯（３００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ）に属するのに対し、放電灯２から発する高周波ノイズの周波数は主にＦＭラジオ放送に利用される超短波（ＶＨＦ）帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）に属し、互いに周波数帯が異なるために２種類のフィルタが必要であった。このため、例えば特許文献２に記載されている従来装置では、中波帯のスイッチングノイズをインバータ部３のフィルタ回路１２で抑制すると同時に、図１２に示すようにイグナイタ部４の出力側にインダクタＬｆ１，Ｌｆ２及びコンデンサＣｆからなるフィルタ回路５を設けて放電灯２で発生する高周波ノイズを抑制していたが、フィルタ回路５を設けることでイグナイタ部４が大型化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、装置の大型化や回路構成の複雑化を回避しつつ異なる周波数帯のノイズを抑制できる放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、直流電源の直流電力を低周波で交番する矩形波電力に変換して放電灯に供給するインバータ部と、高圧パルス電圧を印加して放電灯を始動するイグナイタ部とを備え、インバータ部は、直流電源から放電灯に供給される電力を調整する電力調整回路と、電力調整回路で調整された電力を低周波の矩形波電圧・電流に変換する直流／矩形波変換回路と、直流／矩形波変換回路の出力側に設けられたフィルタ回路とを具備し、該フィルタ回路は、直流／矩形波変換回路から放電灯への給電路間に直列接続された偶数個のコンデンサと、偶数個のコンデンサの直列回路の中点とグランドの間に接続されたインピーダンス素子とからなることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、インバータ部で発生する相対的に低い周波数帯のノイズ成分はコンデンサ並びにインピーダンス素子を介してグランドに流れるためにインバータ部の外に漏れず、放電灯で発生する相対的に高い周波数帯のノイズ成分はコンデンサを通して放電灯の方へ戻るためにインバータ部の方へ漏れるのを抑制することができる。しかも、従来例に対してはインピーダンス素子を追加するだけで済むため、イグナイタ部の出力側に放電灯で発生したノイズ成分を抑制するためのフィルタを設ける必要が無く、装置の大型化や回路構成の複雑化を回避しつつ異なる周波数帯のノイズを抑制できる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、フィルタ回路を介して直流／矩形波変換回路の出力側に接続されるとともに放電灯が着脱自在に装着されるソケットを備え、該ソケットとイグナイタ部が一体に構成されたことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、イグナイタ部とソケットを接続するケーブルが不要となって装置全体の小型化が図れる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インバータ部で発生する相対的に低い周波数帯のノイズ成分はコンデンサ並びにインピーダンス素子を介してグランドに流れるためにインバータ部の外に漏れず、放電灯で発生する相対的に高い周波数帯のノイズ成分はコンデンサを通して放電灯の方へ戻るためにインバータ部の方へ漏れるのを抑制することができ、しかも、従来例に対してはインピーダンス素子を追加するだけで済むため、イグナイタ部の出力側に放電灯で発生したノイズ成分を抑制するためのフィルタを設ける必要が無く、装置の大型化や回路構成の複雑化を回避しつつ異なる周波数帯のノイズを抑制できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置は、自動車の前照灯に用いる高輝度放電灯（ＨＩＤバルブ）を点灯するためのものであって、図１に示す回路構成を有する。但し、本実施形態の基本的な回路構成は図１０に示した従来例と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
本実施形態が従来例と異なる点はフィルタ回路１２の構成にある。すなわち、本実施形態のフィルタ回路１２は、直流／矩形波変換回路１１から放電灯２への給電路間に直列接続された偶数個（２個）のコンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路の中点とグランドの間にインピーダンス素子Ｚが接続されている。ここで、インピーダンス素子Ｚは図２（ａ）に示すように抵抗Ｒ１でもよいし、同図（ｂ）に示すようにインダクタＬ１でもよい。また、インピーダンス素子Ｚの部品形態はリード部品若しくは表面実装部品の何れでも構わない。
【００１５】
而して、インバータ部３で発生する相対的に低い周波数帯（例えば、ＡＭラジオ放送の中波帯）のノイズ成分はコンデンサＣ１，Ｃ２並びにインピーダンス素子Ｚを介してグランドに流れるためにインバータ部３の外に漏れず、放電灯２で発生する相対的に高い周波数帯（例えば、ＦＭラジオ放送の超短波帯）のノイズ成分はコンデンサＣ１，Ｃ２を通して放電灯２の方へ戻るためにインバータ部３の方へ漏れるのを抑制することができる。しかも、従来例に対してはインピーダンス素子Ｚを追加するだけで済むため、イグナイタ部１２の出力側に放電灯２で発生したノイズ成分を抑制するためのフィルタ５を設ける必要が無く、装置の大型化や回路構成の複雑化を回避しつつ異なる周波数帯のノイズを抑制できるものである。
【００１６】
但し、上述の作用を奏するためには、インピーダンス素子Ｚのインピーダンスを上記低い周波数帯ではコンデンサＣ１，Ｃ２の合成インピーダンスよりも小さく且つ上記高い周波数帯では大きくする必要がある。すなわち、コンデンサＣ１，Ｃ２の合成インピーダンスを固定しインピーダンス素子Ｚである抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１を変えたときに各周波数帯においてフィルタ回路１２から漏れるノイズの電界強度（ｄＢμＶ／ｍ）を調べたところ、図３に示すように低い周波数帯（約５００ｋＨｚ〜１６００ｋＨｚ）では抵抗値Ｒ１が大きい（Ｒ１＝５６Ω）ときに比べて抵抗値Ｒ１が小さい（Ｒ１＝０Ω）ときの方がノイズの電界強度が低下し、図４に示すように高い周波数帯（約７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚ）では抵抗値Ｒ１が小さい（Ｒ１＝１１Ω）ときに比べて抵抗値Ｒ１が大きい（Ｒ１＝５６Ω）ときの方がノイズの電界強度が低下していることが明らかとなった。したがって、相異なる２種類の周波数帯でノイズを低減するためには、インピーダンス素子Ｚのインピーダンス（抵抗値Ｒ１）を適当な値（例えば、２０〜６０Ω程度）に設定することが必要である。尚、図２（ｂ）に示すようにインピーダンス素子ＺとしてインダクタＬ１を用いる場合であれば、図５に示すように上記低い周波数帯（ＡＭ帯）におけるインピーダンスが小さく且つ上記高い周波数帯（ＦＭ帯）におけるインピーダンスが大きいものを選択すれば良く、インダクタＬ１の選択に幅を持たせることができる。
【００１７】
（実施形態２）
本実施形態は、図６に示すようにインピーダンス素子Ｚとして抵抗値Ｒ１を用いたフィルタ回路１２を介して直流／矩形波変換回路１１の出力側に接続されるとともに放電灯２が着脱自在に装着されるソケット６を備え、ソケット６とイグナイタ部４が一体に構成されている点に特徴がある。
【００１８】
インバータ部３は、従来例と同じくフライバックタイプのＤＣ／ＤＣコンバータからなる電力調整回路１０、直流／矩形波変換回路１１、フィルタ回路１２、制御回路部１３の他に、電力調整回路１０の出力の一部を昇圧してイグナイタ部４に供給する昇圧回路１４と、直流電源１の直流出力を安定化させて制御回路部１３の動作電源を供給する制御電源１５とを備える。また、イグナイタ部４はサイリスタの代わりに放電ギャップＳＧがパルストランスＰＴの１次側に接続されている点が異なり、昇圧回路１４で昇圧された電圧により放電ギャップＳＧが放電したときにパルストランスＰＴの２次側に１０〜３０ｋＶの高圧パルス電圧を発生するものである。そして、パルストランスＰＴの２次側にソケット６の端子（後述する）が接続され、ソケット６を介して放電灯（ＨＩＤバルブ）２に矩形波電力が供給される。
【００１９】
本実施形態におけるソケット６は、図７〜図９に示すように、リードフレームを用いて形成した金属板からなる配線電路板（図示せず）を、ポリエーテルイミド樹脂のような熱可塑性合成樹脂の成形品であるベース２０にインサート成形によって同時成形したものである。配線電路板の適宜箇所にはイグナイタ部４を構成する電子部品を実装するために接続片３１が設けられ、接続片３１はベース２０の表面から突出する。
【００２０】
上述したパルストランスＰＴは、図８に示すようにベース２０に一体に埋め込まれる。つまり、配線電路板に実装される電子部品のうちパルストランスＰＴは、ベース２０の成形前に配線電路板に溶接によって実装され、ベース２０の成形によってベース２０に埋め込まれることになる。このとき、１次巻線及び２次巻線を外部回路と接続するためのパルストランスＰＴの端子片（図示せず）がベース２０の表面から外部に露出する。
【００２１】
ベース２０は、図９に示すように放電灯２が接続されるソケット口２１を基板部２２の厚み方向の一面に一体に備え、基板部２２の厚み方向の両面に上述した接続片３１が突出し、接続片３１に電子部品を実装できるように形成されている。以下では、基板部２２の厚み方向においてソケット口２１を設けている面を前面と呼ぶ。つまり、パルストランスＰＴは基板部２２の後面側に配置される。ソケット口２１は適合する放電灯２の形状に合わせて内筒２１ａと外筒２１ｂとからなる二重円筒状に形成されており、内筒２１ａの内側面に沿って内側電極５１が配置され、外筒２１ｂには一部が外筒２１ｂの外側面に開放されるとともに外筒２１ｂの先端面に開放された電極保持溝２１ｃが形成されている。電極保持溝２１ｃには金属板により形成された外側電極５２の基部が挿入される。外側電極５２は、放電灯２の口金（図示せず）に弾接する接触ばね５２ａと、電極保持溝２１ｃに挿入される保持片（図示せず）と、電極保持溝２１ｃにおいて外筒２１ｂの外側面に開放されている部位から外筒２１ｂの外方に突出する電極端子片５２ｃとを一体に備える。電極端子片５２ｃは、配線電路板に設けられてベース２０から突出する接続片３１に接合される。
【００２２】
ベース２０の基板部２２は、前方から見ると矩形の一辺を弧状に形成した形状を有し、基板部２２の前面であって弧状となった一辺側の近傍に上述したソケット口２１が設けられている。また、パルストランスＰＴは長手方向の一辺が基板部２２の弧状の一辺に隣り合っている一辺に沿うように配置される。基板部２２においてパルストランスＰＴを設けていない部位の厚み寸法はパルストランスＰＴを設けている部位よりも小さく、さらに、基板部２２においてパルストランスＰＴを設けていない部位であってソケット口２１に重複しない部位には前面から後方に段下がりとなった段部２３が形成される。この段部２３にはイグナイタ部４を構成するコンデンサＣ４が載置される。段部２３に対応する部位であって基板部２２の後面側には、放電ギャップＳＧ及びコンデンサＣ３が配置される。これらの電子部品は接続片３１に対して抵抗溶接等によって接合される。
【００２３】
ベース２０の基板部２２における弧状の一辺には、パルストランスＰＴを埋入した部位から連続する形で基板部２２の後面に突出する囲み壁２４が連続一体に形成され、さらに段部２３に対応する部位であって基板部２２の側面には前後に突出する組立片２５が連続一体に形成される。囲み壁２４および組立片２５の外側面には適宜個数の組立爪２６が突設される。
【００２４】
上述のように電子部品が実装されソケット口２１が一体に形成されたベース２０は、図７に示すように、ケース６０に収納される。ケース６０は、ベース２０が収納され基板部２２の前面側が開口する後ケース６１と、後ケース６１の前面に覆着される前ケース６２とにより形成される。後ケース６１と前ケース６２とは、超音波溶着により結合するか、ねじあるいはかしめ鋲のような固定具を用いて結合するか、あるいは凹凸係合によって結合する。
【００２５】
後ケース６１は導電性材料により形成されている。また、後ケース６１の周壁にはベース２０の周面に突設した組立爪２６と係合する組立孔（図示せず）が形成され、後ケース６１にベース２０を装着すると組立爪２６が組立孔に係合することによって、後ケース６１にベース２０が結合されるようにしてある。また、前ケース６２には、ソケット口２１に接続される放電灯２を機械的に保持するための円筒状のソケット筒６３が一体に設けられる。ソケット筒６３は放電灯２をバヨネット方式で結合するために、ソケット筒６３の前面と内側面とに開放された複数個の結合溝６４を有している。各結合溝６４は、ソケット筒６３の前端から後方に延長された部位と、ソケット筒６３の周方向に延長された部位とを有したＬ字状に形成され、放電灯２の口金に突設された結合ピンを結合溝６４に挿入して放電灯２を回転させると結合ピンが結合溝６４の奥に導入され、放電灯２がソケット筒６３に保持されるようにしてある。この種のバヨネット方式の結合様式は周知技術であるから説明を省略する。
【００２６】
上述したベース２０に実装したイグナイタ部４をインバータ部３と接続するために、ケース６０には入力線Ｌｘが導入される。入力線Ｌｘは前ケース６２に設けた切欠部（図示せず）を通してケース６０に導入され、前ケース６２において切欠部の周囲には外向きにガイド筒６５が突設される。ガイド筒６５には入力線Ｌｘに作用する張力がケース６０に収納されたイグナイタ部４との接続部分に及ばないようにするために、帯金により形成された張力止め部材６６が巻き付けられる。
【００２７】
上述のように本実施形態では、ソケット６とイグナイタ部４を一体に構成しているため、イグナイタ部４とソケット６を接続するケーブルが不要となって装置全体の小型化が図れるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１の回路図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は同上におけるフィルタ回路の回路図である。
【図３】同上におけるインピーダンス素子のインピーダンス値と低い周波数帯のノイズとの関係を示す波形図である。
【図４】同上におけるインピーダンス素子のインピーダンス値と高い周波数帯のノイズとの関係を示す波形図である。
【図５】同上におけるインピーダンス素子として用いるインダクタの周波数特性を説明する説明図である。
【図６】実施形態２の回路図である。
【図７】同上におけるソケットの外観を示す斜視図である。
【図８】同上に用いるベースを示す後面側の斜視図である。
【図９】同上に用いるベースを示す前面側の斜視図である。
【図１０】従来例を示す回路図である。
【図１１】同上を用いた自動車の前照灯を示す断面図である。
【図１２】同上の要部の回路図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  直流電源
２  放電灯
３  インバータ部
４  イグナイタ部
１２  フィルタ回路
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
Ｚ  インピーダンス素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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