CN102037540A - 整体式陶瓷金属卤化物高频镇流器组件 - Google Patents

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Abstract

一种供HID灯使用的镇流器组件，包括：电路板；位于电路板第一侧的第一壳体形式的第一导电散热器；以及，位于电路板第二侧的第二壳体形式的第二导电散热器。第一和第二壳体限定包围体，在该包围体内，电路板和实质上电路板上的所有元件被设置成散热和减少EMI。

Description

整体式陶瓷金属卤化物高频镇流器组件
技术领域
本发明总体上涉及整体式陶瓷金属卤化物(ICMH)电灯的组件。更具体地，本发明涉及用于HID灯的ICMH高频镇流器组件，所述HID灯具有用在螺纹插座中的热和电磁干扰(EMI)管理。
背景技术
高强度放电(HID)灯能够具有100或更高的流明/瓦系数而非常有效。HID灯还能够提供出色的显色性。以前，HID灯需要单独的启动与镇流设备，且因此而不能在标准插座中与白炽灯可互换地使用。这样就将它们的市场用途限制在专业应用场合，并且基本上将可受益于该技术的公众拒之门外。随着小型化电路的出现，镇流器与启动电路已变得更小，但其性能会受环境工作温度的影响。这些小型镇流器需要散热和对电磁干扰(EMI)的屏蔽，并且这些因素和其他因素通常会使启动与镇流器件保持与灯体分离。
于是，就需要一种具有内建控制电路的整体式HID灯，其满足UL标准和FCC发射要求并且具有从其集成电路到其外壳的低热路径。由于整体式HID灯中使用的高电压，电气安全性就妨碍其被消费者普遍地使用。然后，就需要一种对于普通使用来说很少或者没有安全问题的整体式HID灯。因此，就需要一种在白炽灯插座中安全使用的整体式HID灯。于是需要一种具有抑制EMI的具有内建控制电路的整体式HID灯。
发明内容
在一个实施例中，本发明的镇流器组件供HID灯使用，该镇流器组件包括：电路板；位于电路板第一侧的第一壳体形式的第一导电散热器；以及，位于电路板第二侧的第二壳体形式的第二导电散热器。第一和第二壳体限定包围体，在该包围体内，电路板和实质上电路板上的所有元件被设置成散热和减少EMI。
其它目标和特征将在下文被部分地呈现和部分地提出。
附图说明
图1是本发明的镇流器组件的一个实施例的透视图。
图2是本发明组件的一个实施例的分解透视图，示出定位在基座内的第一和第二壳体136以及电路板108。
图3是沿图1的线3-3截取的本发明组件的一个实施例的截面图。
图4是沿图3的线4-4截取的本发明组件的一个实施例的截面图。
图5是本发明组件的一个实施例的分解透视图，示出了第一和第二壳体136以及电路板108。
在所有附图中对应的附图标记指代对应的元件。
具体实施方式
本发明的一个方面涉及用于ICMH的散热和EMI抑制的非接触式(无触点)低应力组件。该组件具有非接触式散热器，原因在于散热器不直接接触任何元件；替代地，散热器接合承载镇流器元件的电路板108的周边。元件和散热器之间的导热填充物促进向散热器进行热传递。填充物还可以位于电路板108和散热器之间以促进从电路板108到散热器的热传递。
所述组件是低应力的，因为没有物理载荷施加到电气元件。避免机械应力增加了元件的预期寿命并且不会使电路板108或所述元件变形。由于散热器封装电路板108和所述元件，因此EMI被抑制并且可以使用高频镇流器。
参考附图且具体参考图3，镇流器组件100被图示为供灯组件使用，该灯组件包括HID灯104、反射镜105、反射镜支撑物106和透镜107。镇流器组件100包括用于为灯提供能量的电路板108。电路板108具有第一侧112，在该第一侧112具有至少一个电路元件116。图中示出了在第一侧112的附加电气元件。例如，在一个实施例中，所述元件包括半导体、陶瓷和谐振回路。
电路板108具有第二侧120，在第二侧具有至少一个第二电路元件124。图中示出了在第二侧120的附加电气元件。如图所示，第一元件被图示为半导体器件，第二元件124被图示为环芯变压器。然而，可以想到在电路板108的任一侧可以有任意一个或多个元件。
如图2和图5所示，散热器包括限定第一内部空间132的第一壳体128形式的第一导电散热器节段。第一壳体128定位在电路板108的第一侧112，使得第一电路元件116位于第一内部空间132内并且与第一壳体128热连接。如这里所述，通过传递由第一元件116产生的热并且经由元件116和壳体128之间的气隙或者经由位于所述元件和壳体之间的热封泥传送所述热来实现所述热连接。如图3所示，在一个实施例中，导热且非导电的填充物130如热封泥被定位在第一壳体128和第一元件116之间来将来自第一元件的热传导至第一壳体128，其中所述填充物是塑性且非硬化的。
散热器包括限定第二内部空间140的第二壳体136形式的第二导电散热器，第二壳体136定位在电路板108的第二侧120，使得第二电路元件124位于第二内部空间140内并且与第二壳体136热连接。如这里所述，通过传递由第二元件124产生的热并且经由元件124和壳体136之间的气隙或者经由位于所述元件和壳体之间的热封泥传送所述热来实现所述热连接。如图4所示，在一个实施例中，导热且非导电的填充物144如热封泥被定位在第二壳体136和第二元件124之间来将来自第二元件的热传导至第二壳体136，其中所述填充物是塑性且非硬化的。
如图3所示，第一壳体128和第二壳体136限定包围体，在该包围体内，电路板108和实质上电路板108上的所有元件116、124被包围在第一和第二内部空间132、140内。第一壳体128和第二壳体136可以分别设有多个散热片148、152以散发由壳体吸收的热。
在图2和图3所示的在一个实施例中，组件100包括用于该组件的具有圆形截面的非导电基座156，该基座构造成使得第一和第二壳体136及电路板108装配在基座内。所述基座可以是塑料壳，其包括圆筒形套筒160，该套筒促使第一壳体128抵靠电路板108的第一侧112并且促使第二壳体136抵靠电路板108的第二侧120。结果，第一壳体128通过套筒160抵靠电路板108的第一侧而保持就位，第二壳体136通过套筒160抵靠电路板108的第二侧而保持就位。可以想到，所述套筒包括围绕壳体和电路板108的电绝缘包围体以便满足UL和其它安全要求。套筒160的上部可终止于锥形构造164中，该锥形构造用于容纳灯104和围绕灯104的任何反射镜或透镜。另外，套筒160的下部可逐渐变细而形成用于接合插座(未示出)的螺纹端部168。
在一些实施例中，优选的是，没有显著的机械载荷由第一壳体128或第二壳体136中的任一者施加在电路板108上。这样，电路板108具有平面构造，该平面构造对应于在电路板108的第一侧没有第一壳体128或者在电路板108的第二侧没有第二壳体136时电路板108的平面构造。
为了减小载荷，在图5所示的在一个实施例中，第一壳体128的第一周边172接合电路板108第一侧112的第一边缘176。结果，电路板108第一侧的第一元件116及任何第一附加元件被定位在第一空间132内，使得在第一壳体128和第一元件116之间没有直接接触，并且使得在第一壳体128和第一附加元件之间没有直接接触。因此，没有机械载荷被第一壳体128施加在第一元件116上，并且没有机械载荷被第一壳体128施加在第一附加元件上。
类似地，第二壳体136的第二周边180接合电路板108第二侧120的第二边缘184。结果，电路板108第二侧的第二元件124及任何第二附加元件被定位在第二空间140内，使得在第二壳体136和第二元件124之间没有直接接触，并且使得在第二壳体136和第二附加元件之间没有直接接触。因此，没有机械载荷被第二壳体136施加在第二元件124上，并且没有机械载荷被第二壳体136施加在第二附加元件上。
总之，没有显著的机械载荷被第一壳体128和第二壳体136施加在电路板108上，并且电路板108具有与没有壳体的电路板108的平面构造相对应的平面构造。不必使用附加的固定装置如螺钉来将壳体连接到电路板108或将其互连。没有应力被施加在电路板上的陶瓷元件上，使得元件的破裂或其它损坏被最小化。
任选地，与第一壳体128一体形成的柱杆192被接纳在第二壳体136中的开口196内并且摩擦地接合所述开口196以用于对准壳体。此外，电路板108可以包括槽缝200，第一壳体128的柱杆196被定位在所述槽缝内并且所述柱杆穿过所述槽缝。
在一个实施例中，电路板108的第一侧112的第一边缘176包括连接到第一元件116的接地轨线。由于可以想到第一壳体128是导电材料，因此其周边172被电连接到接地轨线，并且来自第一元件116的EMI被抑制。类似地，电路板108的第二侧120的第二边缘184包括连接到第二元件124的接地轨线。由于可以想到第二壳体136是导电材料，因此其周边180被电连接到接地轨线，并且来自第二元件124的EMI被抑制。
在一个实施例中，镇流器100包括相对小的高频元件。因为本发明各个实施例的散热和EMI抑制，所以可以采用高频元件。高频的意思是指第一和第二元件116、124中的至少一个以高于1MHz的频率振荡以避免HID灯104的任何声学共振频率。例如，所述频率在2MHz至3MHz的范围内，并且为大约2.6MHz。
第一空间内的填充物130或空气在第一壳体128和第一元件之间，使得第一壳体128与第一元件电隔离。类似地，第二空间内的填充物144或空气在第二壳体136和第二元件之间，使得第二壳体136与第二元件电隔离。非硬化的导热、非导电间隙填充物188(参见图5)(例如上文所述的热封泥或填充物)，也可以位于电路板108和散热器之间以促进从电路板108到散热器的热传递，其中所述填充物导热但不导电。
在一个实施例中，电路板108包括与元件如元件124(图4)接触的通孔204。所述通孔填充有导热且非导电材料并且热连接到第一和第二散热器中的至少一个。如图4所示，导热的非导电填充物144在通孔和第二壳体136之间。
任选地，一个实施例可以包括与第一壳体128接合的在套筒160的内表面212上的朝向内部的第一挤压肋208，以及与第二壳体136接合的在套筒的内表面212上的朝向内部的第二挤压肋216。结果，第一壳体128通过第一肋208抵靠电路板108的第一侧被保持就位，第二壳体136通过第二肋216抵靠电路板108的第二侧被保持就位。
在详细描述本发明之后，显而易见的是，在不偏离所附权利要求限定的本发明范围的情况下可以做出改进和变型。
当介绍本发明的部件或者本发明的优选实施例时，冠词“一”、“一种”、“该”和“所述”的意思旨在表示存在所述部件中的一个或多个所述部件。术语“包括”、“包含”和“具有”的含义是包含性的并且意味着可以存在除所列举要素之外的附加要素。
在阅读上文之后，可以看到实现了本发明的多个目标及其它有利结果。
在详细描述本发明的各方面之后，显而易见的是，在不偏离所附权利要求限定的本发明各方面范围的情况下可以做出改进和变型。由于在不偏离本发明范围的情况下可以对上述构造、产品和方法进行各种改变，因此上文说明书所包含的和附图中所示的所有内容都应当理解为示例性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种用于包含HID灯的灯组件的镇流器组件，所述镇流器组件包括：
为HID灯提供能量的电路板，所述电路板具有第一侧和第二侧，在所述第一侧具有第一电路元件，在所述第二侧具有第二电路元件；
限定第一内部空间的第一壳体形式的第一导电散热器，第一壳体定位在电路板的第一侧，使得第一电路元件位于第一内部空间内并且与第一壳体热连接；以及
限定第二内部空间的第二壳体形式的第二导电散热器，第二壳体定位在电路板的第二侧，使得第二电路元件位于第二内部空间内并且与第二壳体热连接，其中第一壳体和第二壳体限定包围体，在该包围体内，电路板和实质上电路板上的所有元件被包围在第一和第二内部空间内。
2.根据权利要求1所述的组件，还包括下列各项中的至少一个：
定位在第一壳体和第一元件之间用于将来自第一元件的热传导至第一壳体的导热且非导电的填充物；
定位在第一壳体和电路板的第一侧之间用于将来自电路板第一侧的热传导至第一壳体的导热且非导电的填充物；以及，
用于所述组件的圆形非导电基座，其中第一和第二壳体与电路板位于该基座内。
3.根据权利要求1或2所述的组件，其中基座包括塑料壳套筒，该套筒促使第一壳体抵靠电路板的第一侧并且促使第二壳体抵靠电路板的第二侧，使得第一壳体通过套筒抵靠电路板的第一侧而保持就位，并且使得第二壳体通过套筒抵靠电路板的第二侧而保持就位。
4.根据权利要求3所述的组件，其中套筒包括围绕壳体和电路板的电绝缘包围体，其中第一壳体的第一周边接合电路板第一侧的第一边缘，并且电路板第一侧的第一元件及任何第一附加元件被定位在第一空间内，使得在第一壳体和第一元件之间没有直接接触，并且使得在第一壳体和第一附加元件之间没有直接接触，因此，没有机械载荷被第一壳体施加在第一元件上，并且没有机械载荷被第一壳体施加在第一附加元件上，因而没有显著的机械载荷被第一壳体施加在电路板上，并且电路板具有与在电路板的第一侧没有第一壳体时的电路板的平面构造相对应的平面构造，其中在套筒的内表面上的朝向内部的第一挤压肋与第一壳体接合，并且在套筒的内表面上的朝向内部的第二挤压肋与第二壳体接合，使得第一壳体通过第一肋抵靠电路板的第一侧被保持就位，使得第二壳体通过第二肋抵靠电路板的第二侧被保持就位。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组件，其中第一壳体的第一周边接合电路板第一侧的第一边缘，并且电路板第一侧的第一元件及任何第一附加元件被定位在第一空间内，使得在第一壳体和第一元件之间没有直接接触，使得在第一壳体和第一附加元件之间没有直接接触，因此，没有机械载荷被第一壳体施加在第一元件上，并且没有机械载荷被第一壳体施加在第一附加元件上，因而没有显著的机械载荷被第一壳体施加在电路板上，并且电路板具有与在电路板的第一侧没有第一壳体时的电路板的平面构造相对应的平面构造。
6.根据权利要求5所述的组件，其中第二壳体的第二周边接合电路板第二侧的第二边缘，并且电路板第二侧的第二元件及任何第二附加元件被定位在第二空间内，使得在第二壳体和第二元件之间没有直接接触，使得在第二壳体和第二附加元件之间没有直接接触，因此，没有机械载荷被第二壳体施加在第二元件上，并且没有机械载荷被第二壳体施加在第二附加元件上，因而没有显著的机械载荷被第二壳体施加在电路板上，并且电路板具有与在电路板的第二侧没有第二壳体时的电路板的平面构造相对应的平面构造，且因而没有附加的固定装置如螺钉来将壳体连接到电路板或将其互连。
7.根据权利要求6所述的组件，其中第一电路板的第一侧的第一边缘包括连接到第一元件的接地轨线，并且第一壳体的第一周边电连接到接地轨线，因此来自第一元件的EMI被抑制，或者第一和第二元件中的至少一个以高于HID灯的声学共振频率的频率振荡。
8.根据权利要求6所述的组件，还包括定位在第二壳体和第二元件之间以将来自第二元件的热传导至第二壳体的导热且非导电的填充物，其中第一空间内的填充物或空气在第一壳体和第一元件之间，使得第一壳体与第一元件电隔离，并且第二空间内的填充物或空气在第二壳体和第二元件之间，使得第二壳体与第二元件电隔离。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组件，还包括与第一壳体一体形成的柱杆以及在第二壳体中用于接纳所述柱杆的开口，并且电路板包括槽缝，第一壳体的柱杆被定位在所述槽缝内，或者电路板包括与元件接触的通孔，所述通孔填充有导热材料并且所述通孔热连接到第一和第二散热器中的至少一个，所述组件还包括在通孔和散热器之间的导热、非导电的填充物。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的组件，其中所述频率在2MHz至3MHz的范围内，或者所述频率为大约2.6MHz。
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