(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯と、前記放電灯に取付けられる反射部材と、前記放電灯と直接結合して前記放電灯と電気的に接続し、前記放電灯に電圧を加える回路手段と、前記回路手段の背面に設けられるカバーと、を備える放電灯装置において、
前記回路手段は、
入力電圧をパワー素子でスイッチングすることにより出力電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記放電灯の点灯を開始するときに前記放電灯に加える高電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧から生成する高電圧発生回路と、前記パワー素子をオン、オフすることにより前記放電灯の電力を制御する制御回路と、前記放電灯のコネクタ部と結合するとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記高電圧発生回路および前記制御回路を収容するケース部材とを備え、
前記ケース部材は、前記放電灯からの熱の伝導を遮るための空気層が形成されるように前記反射板から離間されて設けられるとともに、前記パワー素子で発生する熱を放出するための空気層が形成されるように前記カバーから離間されて設けられ、
前記放電灯と結合している第１ケースと、前記第１ケースよりも熱伝導率が高く前記パワー素子を設置している第２ケースとを有していることを特徴とする放電灯装置。
【請求項２】
前記第１ケースは樹脂製であり、前記第２ケースは金属製であることを特徴とする請求項１記載の放電灯装置。
【請求項３】
前記第２ケースは、アルミ、アルミ合金、鉄、銅またはマグネシウム合金のいずれかから形成されていることを特徴とする請求項２記載の放電灯装置。
【請求項４】
前記回路手段において、前記パワー素子と前記第２ケースとの間に絶縁材が介在していることを特徴とする請求項１、２または３記載の放電灯装置。
【請求項５】
前記絶縁材を介した前記パワー素子と前記第２ケースとの間の熱抵抗は、空気を介した前記パワー素子と前記第１ケースとの間の熱抵抗よりも低いことを特徴とする請求項４記載の放電灯装置。
【請求項６】
前記放電灯と前記回路手段とは、ヘッドライトのヘッドライトケースの内部に収容されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の放電灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源として放電灯を用いる放電灯装置において、放電灯に電圧を加える回路手段を放電灯に直接結合した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ヘッドライトに、放電灯を光源とする放電灯装置が使用されている。放電灯に加える電圧を生成し制御する回路手段は、入力電圧をパワー素子でスイッチングすることにより出力電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、放電灯が点灯を開始するときに加える高電圧をＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧から生成する高電圧発生回路等から構成されている。
【０００３】
回路手段を構成する回路素子の温度が上昇すると、例えば回路素子のはんだ付け部分が溶融し回路素子が誤動作する恐れがある。そこで特開２０００−２３５８０９に開示される放電灯装置では、回路素子を搭載する回路基板と熱的に接続する金属放熱部の一部をヘッドライトの外に露出し、放電灯および回路素子が発生する熱を金属放熱部を通しヘッドライトの外に放出しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２０００−２３５８０９に開示される放電灯装置では、イグナイタ部と点灯装置とをハーネスで接続する必要があるので、部品点数の増加を招き、かつ取り付け作業性も悪く、製造コストが上昇する。
【０００５】
そこで、放電灯と回路手段とを直接結合し電気的に接続することが考えられる。しかし、放電灯と回路手段とを直接結合し放電灯の近傍に回路手段を配置すると、放電灯からの熱の伝導または輻射と回路手段自体が発生する熱とにより回路手段の内部温度が上昇し、回路手段の回路素子に動作不良が生じる恐れがある。本発明の目的は、高電圧ワイヤおよび高電圧コネクタを廃止し、簡単な構成で回路手段の温度上昇を抑制する放電灯装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１、２または３記載の放電灯装置によると、放電灯と放電灯に高電圧を加える回路手段とが直接結合し電気的に接続している。したがって、放電灯と回路手段とを接続する高電圧コネクタおよび高電圧ワイヤが不要になる。
【０００７】
また、放電灯装置のケース部材において、ＤＣ／ＤＣコンバータのパワー素子を設置している第２ケースの熱伝導率は放電灯と結合している第１ケースの熱伝導率よりも高い。言い換えると、第１ケースの熱伝導率は第２ケースの熱伝導率よりも低い。したがって、放電灯で発生した熱は第１ケースから第２ケースに伝導しにくく、第２ケースに設置された回路素子に放電灯の熱が伝導しにくい。
【０００８】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータのパワー素子で発生する熱は第１ケースよりも熱伝導率の高い第２ケースから第２ケースの外部に放出されやすい。ＤＣ／ＤＣコンバータのパワー素子は回路手段の中でも発熱量の大きい素子であるから、パワー素子で発生する熱が第２ケースから速やかに第２ケースの外部に放出されることにより、パワー素子を含む回路手段の回路素子の温度上昇を抑制する。したがって、回路素子の誤動作を防止できる。
【０００９】
本発明の請求項４記載の放電灯装置によると、パワー素子と第２ケースとの間に絶縁材を介在させるので、表面に端子が露出しているベアチップのパワー素子を使用できる。
本発明の請求項５記載の放電灯装置によると、絶縁材の熱抵抗は空気の熱抵抗よりも低いので、パワー素子の熱はケース部材内の空気よりも絶縁材を介して第２ケースに伝導し、第２ケースから放出される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の放電灯装置を車両のヘッドライトに適用した第１実施例を図１に示す。ヘッドライト１０は、ケース１１、反射部材２０、放電灯３０および回路手段４０を備えている。ケース１１は、ケース本体１２、レンズ１３およびカバー１４を有し、反射部材２０、放電灯３０および回路手段４０を収容している。放電灯３０および回路手段４０は放電灯装置を構成している。電源コード９０は、回路手段４０とコネクタ９１で結合し、図３に示すバッテリ電源１５側とコネクタ９２で結合している。運転者が図３に示すスイッチ１６をオンすることにより回路手段４０にバッテリ電源１５の電圧が加わり、放電灯３０を点灯する電圧が生成される。
【００１１】
図１に示すように、反射部材２０は光軸調整可能な機構を有する図示しない支持部材によりケース本体１２に可動的に支持されている。反射部材２０は樹脂で碗状に成形されており、反射部材２０の凹状反射面に放電灯３０の光を前方に反射する反射材が施されている。
【００１２】
放電灯３０は反射部材２０の貫通孔２０ａに挿入されている。シェード３２は前方に向かう放電灯３０の直接光を遮断する。貫通孔２０ａの外周に形成されている支持部２１の上下に支持金具２２、２３が取り付けられている。スプリング２５はコ字状に形成されており、下方の支持金具２２に回動可能に取り付けられている。コ字状に形成されているスプリング２５の両端を上方の支持金具２３に係止することにより、スプリング２５は放電灯３０のコネクタ部３１のフランジ３１ａを貫通孔２０ａ周囲の反射部材２０に押し付けている。
【００１３】
回路手段４０は放電灯３０に電圧を加える回路を有している。放電灯３０と回路手段４０とを図１に示すように組み付けた状態で、放電灯３０および回路手段４０はケース１１と非接触であり、ケース１１に対し可動である。したがって、手動または自動により放電灯３０の光軸を調整することができる。
【００１４】
図２に示すように、回路手段４０のケース部材４１は第１ケースである樹脂ケース４２と第２ケースである金属ケース４４とからなり、内部に回路素子を収容している。金属ケース４４の熱伝導率は樹脂ケース４２の熱伝導率よりも高い。金属ケース４４は熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、例えば、アルミ（熱伝導率≒２００Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミ合金（熱伝導率≒１００Ｗ／ｍ・Ｋ）、鉄（熱伝導率≒５０Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅（熱伝導率≒４００Ｗ／ｍ・Ｋ）またはマグネシウム合金（熱伝導率≒６５Ｗ／ｍ・Ｋ）等の熱伝導率の高い材質で形成されることが望ましい。回路手段４０は反射部材２０を介して光軸調整されて動かされるので、その点では軽量なアルミ合金が光軸調整機構を簡素にする上でより望ましい。樹脂ケース４２は放電灯３０のコネクタ部３１と結合して接触しており、コイル６１、電解コンデンサ６２および高圧コイル８１は樹脂ケース４２にインサート成形されているターミナル４３と電気的に接続している。
【００１５】
放電灯３０と向き合う金属ケース４４の内側底面である内側対向面に回路基板５５および窒化アルミ等の絶縁材で形成された板部材７５が接着されている。板部材７５の熱抵抗は空気の熱抵抗よりも低い。ＤＣ／ＤＣコンバータ７０のパワーＭＯＳトランジスタ７２が板部材７５にはんだ付けされている。パワー素子としてのパワーＭＯＳトランジスタ７２は金属ケース４４側に端子が露出しているベアチップである。
【００１６】
回路手段４０は、図３に示すように、制御回路５０、Ｈブリッジ回路５１、フィルタ回路６０、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０および高電圧発生回路８０を有している。制御回路５０は、回路手段４０の回路素子を制御する半導体素子からなる。ドライバ５２は、制御回路５０から加えられるスイッチング信号に基づきＨブリッジ回路５１のパワーＭＯＳトランジスタをスイッチングしてＨブリッジ回路５１をインバータ制御し、放電灯３０に加える電圧を反転しパルス波形にする。前述した回路基板５５に、制御回路５０、Ｈブリッジ回路５１およびドライバ５２が搭載されている。フィルタ回路６０は、コイル６１および電解コンデンサ６２を有し、バッテリ電源１５から得られる電源電圧を平滑化する。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、ＤＣ／ＤＣトランス７１、パワー素子であるパワーＭＯＳトランジスタ７２、ダイオード７３およびコンデンサ７４を有し、電源電圧を昇圧するコンバータである。制御回路５０がパワーＭＯＳトランジスタ７２に加えるスイッチング信号のデューティ比を制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０から放電灯３０に加わる電力が制御される。ダイオード７３およびコンデンサ７４はＤＣ／ＤＣトランス７１の２次コイル側に発生する誘導電圧を整流および平滑化する。
【００１８】
高電圧発生回路８０は、高圧コイル８１、コンデンサ８２およびサイリスタ８３を有している。高圧コイル８１は放電灯３０の点灯を開始する始動電圧を発生する。コンデンサ８２は高圧コイル８１の１次コイル側に流す電流を充電する。サイリスタ８３はコンデンサ８２の放電をスイッチングする。
【００１９】
放電灯３０およびパワーＭＯＳトランジスタ７２は、放電灯３０の点灯中に多くの熱量を発生する。しかし、樹脂ケース４２は熱伝導率が低いので、放電灯３０が発生する熱が樹脂ケース４２から金属ケース４４に伝導しにくい。また、金属ケース４４は熱伝導率が高いので、パワーＭＯＳトランジスタ７２が発生する熱は金属ケース４４から金属ケース４４の外部に効率よく放出される。したがって、回路手段４０内の回路素子に放電灯３０およびパワーＭＯＳトランジスタ７２が発生する熱が伝導することを抑制する。パワーＭＯＳトランジスタ７２を含む回路手段４０内の回路素子の温度上昇を抑制し、回路素子の動作不良を防止できる。
【００２０】
また、パワーＭＯＳトランジスタ７２は放電灯３０と向き合う金属ケース４４の内側対向面４４ａ側に設置され、放電灯３０から離れている。さらに、板部材７５の熱抵抗はパワーＭＯＳトランジスタ７２と放電灯３０との間の空気の熱抵抗よりも低い。したがって、パワーＭＯＳトランジスタ７２が発生する熱は、板部材７５から金属ケース４４に伝導し、金属ケース４４から金属ケース４４の外部に放出される。
【００２１】
（第２実施例、第３実施例、第４実施例、第５実施例、第６実施例、第７実施例）
本発明の第２実施例から第７実施例をそれぞれ図４から図９に示す。図４から図９において、パワーＭＯＳトランジスタを除く回路素子を省略している。各実施例において、第１実施例を含む他の実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
【００２２】
図４に示す第２実施例において、ＤＣ／ＤＣコンバータのパワーＭＯＳトランジスタ１００は、金属ケース４４と接触する面に端子が露出していないベアチップまたは樹脂モールドされたモールドチップである。したがって、パワーＭＯＳトランジスタ１００は金属ケース４４に直接に接触して取り付けられている。
【００２３】
図５に示す第３実施例では、第１ケースとしての箱状の樹脂ケース１１０および第２ケースとしての板状の金属ケース１１１がケース部材を構成している。樹脂ケース１１０は放電灯３０のコネクタ部３１と結合しており、金属ケース１１１に回路基板５５およびパワーＭＯＳトランジスタ１００が取り付けられている。
図６に示す第４実施例では、パワーＭＯＳトランジスタ１００は樹脂ケース４２と向き合う金属ケース４４の内側対向面４４ａではなく内側側面４４ｂに取り付けられている。
【００２４】
図７に示す第５実施例では、第１ケースである樹脂ケース１２０は、放電灯３０のコネクタ部３１の周囲にだけ形成されている。第２ケースとしての金属ケース１２１は金属ケース１２２、１２３により２部材で構成されている。パワーＭＯＳトランジスタ１００は樹脂ケース１２０と同一面上に位置する金属ケース１２３に取り付けられている。
図８に示す第６実施例では、パワーＭＯＳトランジスタ１００を取り付ける第２ケースとしての金属ケース１３０の面は樹脂ケース４２に対し傾斜している。
【００２５】
図９に示す第７実施例では、回路基板５５にパワーＭＯＳトランジスタ７２が搭載されている。金属ケース４４に通気孔として上部通気孔４５、下部通気孔４６が形成されており、ケース部材４１内を空気が通過しやすい。特に第７実施例では、金属ケース４５の上下に通気孔が形成されているので、熱せられた空気が上部通気孔４５からケース部材４１の外部に排出されやすく、かつ下部通気孔４６から外部の空気がケース部材４１内に流入しやすい。したがって、ケース部材４１内の空気の温度上昇が抑制される。また、ケース部材４１内を通過する空気でパワーＭＯＳトランジスタ７２を冷却することができる。
【００２６】
以上説明した本発明の上記複数の実施例では、放電灯３０を熱伝導率の低い樹脂ケースに取り付け、ＤＣ／ＤＣコンバータのパワーＭＯＳトランジスタを樹脂ケースよりも熱伝導率の高い金属ケースに取り付けている。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータのパワーＭＯＳトランジスタを含むケース部材内の回路素子に放電灯３０の熱が伝導することを抑制する、さらに、パワーＭＯＳトランジスタの熱が金属ケースから金属ケースの外部に効率よく放出される。したがって、パワーＭＯＳトランジスタを含む回路手段の回路素子の温度上昇を抑制し、回路素子の動作不良を防止することができる。
上記複数の実施例では、放電灯３０と結合する第１ケースを樹脂製、パワーＭＯＳトランジスタを設置する第２ケースを金属製にした。しかし、第２ケースの熱伝導率が第１ケースの熱伝導率よりも高いのであれば、これら材質に限る必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による放電灯装置を用いたヘッドライトを示す断面図である。
【図２】第１実施例の放電灯および回路手段を示す模式的断面図である。
【図３】第１実施例の回路手段を示す回路図である。
【図４】第２実施例の放電灯および回路手段を示す模式的断面図である。
【図５】第３実施例の放電灯および回路手段を示す模式的断面図である。
【図６】第４実施例の放電灯および回路手段を示す模式的断面図である。
【図７】第５実施例の放電灯および回路手段を示す模式的断面図である。
【図８】第６実施例の放電灯および回路手段を示す模式的断面図である。
【図９】第７実施例の放電灯および回路手段を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１０      ヘッドライト
３０      放電灯（放電灯装置）
４０      回路手段（放電灯装置）
４１      ケース部材
４２、１１０、１２０      樹脂ケース（回路手段、第１ケース）
４４、１１１、１２１、１３０      金属ケース（回路手段、第２ケース）
５０      制御回路（回路手段）
５１      Ｈブリッジ回路（回路手段）
５５      回路基板（回路手段）
６０      フィルタ回路（回路手段）
７０      ＤＣ／ＤＣコンバータ（回路手段）
７２、１００      パワーＭＯＳトランジスタ（回路手段、パワー素子）
８０      高電圧発生回路（回路手段）
【図１】
0004496514.tif 000002
【図２】
0004496514.tif 000003
【図３】
0004496514.tif 000004
【図４】
0004496514.tif 000005
【図５】
0004496514.tif 000006
【図６】
0004496514.tif 000007
【図７】
0004496514.tif 000008
【図８】
0004496514.tif 000009
【図９】
0004496514.tif 000010