DE60223101T2

DE60223101T2 - Elektrisches Gerät

Info

Publication number: DE60223101T2
Application number: DE60223101T
Authority: DE
Inventors: Hajime Yokosuka-shi Osaki; Isao Yokohama-shi Abe; Kenichi Ebina-shi Kanagawa-ken Asami; Yoshiyuki Kawasaki-shi Matsunaga
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4260407B2; EP1246210A3; JP2002358819A; EP1246210A2; TWI286450B; DE60223101D1; US20020140368A1; EP1246210B1; US6633137B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung, die einen Elektrolytkondensator und elektrische Komponenten, bei denen ein synthetisches Harz verwendet wird, umfasst.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Größe und das Gewicht verschiedener elektrischer Vorrichtungen werden vermindert, so dass sie kompakt sind. Solche elektrischen Vorrichtungen, wie z. B. Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtungen, sind mit einem Gehäuse und einer Leiterplatte, die elektrische Komponenten aufweist, die auf einem Leiterplattensubstrat montiert sind, ausgestattet. Typischerweise wird eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung, bei der eine Inverterschaltung verwendet wird, miniaturisiert, da die Größe der Inverterschaltung kleiner ist als diejenige eines Vorschaltgeräts, wobei ein Kern und eine Spule als Strombegrenzungsvorrichtung verwendet werden.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift HEI 8-329731 (Stand der Technik) beschreibt eine elektrische Vorrichtung, bei der elektrische Komponenten verwendet werden. Gemäß des Standes der Technik ist eine Leiterplatte von einem Gehäuse aufgenommen, um die Leiterplatte elektrisch zu isolieren. Die Temperatur des Gehäuses neigt zu einem Anstieg und kann über 70°C betragen. In diesem Fall wird bei den elektrischen Komponenten zwischen wärmeerzeugenden Teilen und weniger wärmeerzeugenden Teilen unterschieden. Jede der unterschiedlichen Komponenten wird auf einem vorgegebenen Wärmebereich oder einem vorgegebenen Bereich mit weniger Wärme der Leiterplatte montiert. Eine Schutzwand ist zwischen dem vorgegebenen Wärmebereich und dem vorgegebenen Bereich mit weniger Wärme konstruiert und angeordnet, um Wärme, die an dem vorgegebenen Wärmebereich erzeugt wird, von dem Bereich mit weniger Wärme abzuschirmen. Daher können elektrische Komponenten vor der Wärme geschützt werden.
Da jedoch die elektrischen Geräte eine immer kompaktere Größe aufweisen, neigt die darin vorliegende Temperatur dazu, anzusteigen. Daher können elektrische Komponenten nicht ausreichend vor der Wärme geschützt werden, und zwar selbst dann nicht, wenn die Schutzwand in den elektrischen Vorrichtungen verwendet wird. Demgemäß ist es bevorzugt, wärmebeständige elektrische Komponenten zu verwenden. Ein synthetisches Harz, das in den wärmebeständigen elektrischen Komponenten verwendet wird, enthält eine oder mehrere flammverzögernde Halogenverbindung(en), die gegen ein Verbrennen oder das Abgeben von Rauch beständig ist bzw. sind, wenn die Temperatur des Gehäuses der elektrischen Vorrichtungen übermäßig ansteigt.
Wenn wärmebeständige elektrische Komponenten verwendet wurden, kam es jedoch manchmal vor, dass von den elektrischen Komponenten ein Elektrolytkondensator aufgrund einer unzureichenden Ladung nicht arbeitete.
Ein Elektrolytkondensator ist im Allgemeinen mit einem Körper, der mit einer Elektrolytlösung gefüllt ist, einem Paar von Anschlussdrähten und einem Einkapselungskautschuk versehen. Es kam vor, dass aus dem Elektrolytkondensator manchmal die Elektrolytlösung austrat und der Elektrolytkondensator versagte. Bei der Analyse des Elektrolytkondensators durch die Erfinder wurde gefunden, dass das Austreten der Elektrolytlösung durch eine Korrosion von dessen Elektroden oder Anschlüssen, die aus Aluminium hergestellt waren, verursacht wurde. Ferner haben die Erfinder die ausgetretene Elektrolytlösung analysiert, um herauszufinden, was die Korrosion der Elektroden verursacht hat. Als Ergebnis der Analyse wurde gefunden, dass die ausgetretene Elektrolytlösung Brom (Br) in einer Konzentration von 3 ppm umfasste.
Nachdem das Brom durch den Einkapselungskautschuk in die Elektrolytlösung eingedrungen ist, wird davon ausgegangen, dass das Brom (Br) ionisierte und die Elektroden in der folgenden Weise korrodierte: 2Al + 6HBr → 2AlBr₃ + 3H₂
Ferner wird davon ausgegangen, dass der Innendruck des Elektrolytkondensators mit dem allmählichen Fortschreiten der Elektrodenkorrosion zunahm. Nachdem der Innendruck übermäßig zugenommen hatte, wurde ein Sicherheitsventil des Elektrolytkondensators ausgelöst und die Elektrolytlösung trat aus.
Als die Erfinder auch den Einkapselungskautschuk des Elektrolytkondensators analysierten, wiesen sie Brom in dem Einkapselungskautschuk nach. Die Konzentration des Broms innerhalb des Einkapselungskautschuks war geringer als die Konzentration außerhalb des Einkapselungskautschuks. Daher haben die Erfinder die Schlussfolgerung gezogen, dass das Brom durch den Einkapselungskautschuk von außerhalb des Elektrolytkondensators wanderte und in die Elektrolytlösung eindrang.
Ferner haben die Erfinder die Ursachen der Bromerzeugung untersucht und herausgefunden, dass einige der elektrischen Komponenten das Brom abgaben. Beispielsweise umfasste ein Folienkondensator, der Epoxyharze umfasst, eine Halogenverbindung (Flammverzögerungsmittel), wie z. B. Hexabrombenzol (C₆Br₆), das bezüglich eines Brennens oder des Abgebens von Rauch beständig ist. Wenn die Temperatur der elektrischen Vorrichtung während eines langen Betriebs anstieg, stieg auch die Temperatur des Folienkondensators an. Demgemäß sublimierte oder zersetzte sich das Hexabrombenzol nach und nach, so dass sich das sublimierte Hexabrombenzolgas zu dem Elektrolytkondensator bewegte. Es wird davon ausgegangen, dass das sublimierte Hexabrombenzolgas durch den Einkapselungskautschuk in den Elektrolytkondensator eindrang.
JP 11-195722 A beschreibt ein Gehäuse für elektrische Komponenten, bei dem es sich um ein Harzgehäuse handelt, das aus einem wärmehärtenden Polyesterharz mit einer geringen Gaserzeugung aufgebaut ist, das mit einer Absorptionsfunktion für gasförmiges Halogen ausgestattet ist.
DE 39 15 455 A1 beschreibt Mittel zum Abschirmen eines Elektrolytkondensators vor Halogenverbindungen unter Verwendung eines ionenbindenden Ionenaustauschmaterials als einen Füllstoff in dem Elektrolytkondensator-Abdichtungsmaterial.
US 4,118,753 betrifft eine Startvorrichtung für einen Asynchronmotor, bei der ein PTC-Widerstand in einer Kammer der Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Kammer durch Belüftungslöcher belüftet wird.
US 4,764,396 beschreibt ein Verfahren zum Verhindern einer Aluminiumkorrosion in elektronischen Bauteilen durch Einfangen von Halogenionen mit Bleihydroxyapatit und/oder Calciumhydroxyapatit, das bzw. die Bestandteilen der elektronischen Bauteile zugesetzt wird bzw. werden, durch welche die Halogenionen hindurchtreten.
JP 01-055819 A betrifft eine Kautschukeinkapselung für die Abdichtungsöffnung eines Elektrolytkondensators, wobei die Kautschukeinkapselung aus Isobutylen-Isopren-Kautschuk und Ethylen-Propylen-Terpolymer ausgebildet ist.
JP 11-233978 A beschreibt eine Wärmeabstrahlungsstruktur für elektronische Geräte, wobei die Wärmeabstrahlung von den wärmeerzeugenden Bauteilen zu den Seiten der nicht-wärmestrahlenden Bauteile in einem Gehäuse abgeschirmt wird, in dem die wärmeerzeugenden Bauteile und die nicht-wärmeerzeugenden Bauteile untergebracht sind.
DE 34 42 375 A1 betrifft selbstlöschende gehärtete Epoxyharze, die zum Einbetten und Isolieren von elektrischen Kondensatoren verwendet werden.
Die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik werden durch die elektrische Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend detaillierter mittels Beispielen beschrieben, die durch Zeichnungen veranschaulicht werden, worin:
1 ein Querschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß) ist,
2 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte der in der 1 gezeigten elektrischen Vorrichtung ist,
3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Elektrolytkondensators ist, der auf der in der 2 gezeigten Leiterplatte montiert ist,
4 eine vergrößerte Seitenansicht eines Folienkondensators ist, der auf der in der 2 gezeigten Leiterplatte montiert ist,
5 eine vergrößerte Seitenansicht eines Elektrolytkondensators ist, der auf einer Leiterplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß) montiert ist,
6 eine vergrößerte Seitenansicht eines Elektrolytkondensators ist, der auf einer Leiterplatte gemäß einer dritten Ausführungsform, bei der es sich um eine erfindungsgemäße Ausführungsform handelt, montiert ist,
7 ein teilweise vergrößerter Längsschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß) ist,
8 ein teilweise vergrößerter Längsschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß) ist,
9 ein teilweise vergrößerter Längsschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß) ist, und
10 ein teilweise vergrößerter Längsschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß) ist.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Eine erste Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß) wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 detailliert beschrieben. Eine in der 1 gezeigte elektrische Vorrichtung 7 ist mit einem Gehäuse 4 ausgestattet, in dem eine Leiterplatte 30 aufgenommen ist.
Das Gehäuse 4, das aus Aluminium hergestellt ist, umfasst z. B. eine Abdeckung 5 und ein Gehäuse 6. Die Abdeckung 5 und das Gehäuse 6 werden jeweils in einer rechteckigen Form mit einer Öffnungsseite durch Biegen einer Aluminiumplatte gebildet. Die Abdeckung 5 wird auf dem Gehäuse 6 durch Einhüllen von jedem Seitenabschnitt der Abdeckung 5 und des Gehäuses 6 fixiert. In dieser Ausführungsform definiert die Abdeckung 5 keinerlei Luftlöcher. Wenn darüber hinaus das Volumen des Gehäuses 1000 cm³ oder weniger beträgt, nimmt die Konzentration einer Halogenverbindung nach und nach zu.
Die in der 2 gezeigte Leiterplatte 30 umfasst ein Leiterplattensubstrat und eine Inverterschaltung, die elektrische Komponenten umfasst. Die Leiterplatte 30 kann zum Einschalten einer Entladungslampe, wie z. B. einer Fluoreszenzlampe, betrieben werden. Die Entladungslampenbetriebsschaltung auf der Leiterplatte 30 ist aus einem Resonanztransformator 31, einem Folienkondensator 32 für die Resonanz, einer Inverterschaltung, die ein Schaltelement 33 umfasst, wie z. B. einen Transistor mit einem Kühlkörper, und einem Elektrolytkondensator 34 zum Glätten einer Wechselspannung, usw., zusammengesetzt. Ferner umfasst ein Hybrid-IC (nicht gezeigt) auf der Leiterplatte 30 ein kleines Substrat, auf dem verschiedene elektrische Komponenten montiert sind, wie z. B. ein Widerstand, ein Kondensator und ein Transistor, die mit einem wärmebeständigen Epoxyharz bedeckt sind.
Die 3 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Elektrolytkondensators 34, der auf der Leiterplatte 30 montiert ist. Der Elektrolytkondensator 34 ist mit einem Körper 34a, der mit einer aus einem Ethylenglykoltyp hergestellten Elektrolytlösung gefüllt ist, einem Paar von Elektroden (nicht gezeigt), die in dem Körper 34a angeordnet sind, einem Paar von Anschlussdrähten 34b, die sich von dem Körper 34a erstrecken, und einem Einkapselungskautschuk 34c, der aus Butylkautschuk hergestellt ist, ausgestattet.
Die 4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Folienkondensators 32, der auf der Leiterplatte 30 montiert ist. Der Folienkondensator 32 umfasst einen Formkörper 32a, der aus einem Epoxyharz hergestellt ist und einen Dielektrikumfilm aufnimmt, und ein Paar von Anschlussdrähten 32b, die sich von dem Formkörper 32a erstrecken. Das Epoxyharz des Körpers 32a enthält im Wesentlichen keine Halogenverbindungen von Hexabrombenzol (Flammverzögerungsmittel). Ein solches Epoxyharz wird als Harz des Typs mit geringerem Halogengehalt bezeichnet. In dieser Ausführungsform ist das synthetische Harz, das in anderen elektronischen Komponenten verwendet wird, ebenfalls ein Harz des Typs mit geringerem Halogengehalt.
D. h., der Folienkondensator 32, bei dem es sich um eine der elektrischen Komponenten handelt, umfasst das Harz, das etwa 1 Gew.-% oder weniger, bezogen auf Brom (Br), einer oder mehrerer Halogenverbindung(en) enthält. Als die Erfinder ein Lebensdauerexperiment einer elektrischen Vorrichtung durchführten, die im Wesentlichen einen Elektrolytkondensator und die vorstehend genannten elektrischen Komponenten enthält, wies die elektrische Vorrichtung eine lange Lebensdauer auf, ohne dass Elektrolytlösung von dem Elektrolytkondensator ausgetreten ist. Es war im Wesentlichen keine Bromsubstanz eingedrungen, was sich durch eine Analyse der Elektrolytlösung oder des Einkapselungskautschuks des Elektrolytkondensators zeigte. Die elektrischen Komponenten können das Harz enthalten, das etwa 0,1 Gew.-% oder weniger, bezogen auf Brom (Br), einer oder mehrerer Halogenverbindung(en) enthält. In diesem Fall wird selbst dann, wenn die Temperatur der elektrischen Vorrichtung übermäßig hoch ist, die Halogenverbindung nur geringfügig erzeugt.
Ferner wird ein Messverfahren für Halogenverbindungen allgemein wie folgt beschrieben: Abwiegen des Harzes, Verbrennen eines synthetischen Harzes, das eine Halogenverbindung, wie z. B. eine Bromverbindung, umfasst, Umwandeln des Harzfeststoffs in ein Gas, Lösen des Gases in Wasser, Verwendung einer Ionenchromatographie, Messen der Menge der Halogenionen in Mol, Berechnen des Gewichts des Halogens durch Multiplizieren der Menge der Halogenionen mit dem Atomgewicht von Brom, und Dividieren des Gewichts von Brom durch das Gewicht des Harzes.
Das synthetische Harz, das in den elektrischen Komponenten verwendet wird, kann ein Phenolharz, Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polycarbonat (PC) sein. Ferner kann in Beispielen, die ein Gehäuse umfassen, das synthetische Harz PBT, PET, PC, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) oder Polystyrol sein.
Die Halogenverbindung weist zwei verschiedene Molekülstrukturen auf. Eine ist eine Halogenverbindung des Monomertyps, die eine oder mehrere, ausgewählt aus einer Gruppe von Hexabrombenzol, Pentabrombenzol, Tetrabromchlorbenzol und Tribrombisphenol, umfasst. Die andere ist eine Halogenverbindung des Polymertyps, die eine oder mehrere, ausgewählt aus einer Gruppe von Brompolycarbonat, Bromepoxy und Bromstyrol, umfasst.
Ferner neigt die vorstehend genannte Halogenverbindung des Monomertyps, wie z. B. Hexabrombenzol, selbst zur Freisetzung nach außen, ohne sich zu zersetzen. Ferner hat sich herausgestellt, dass sich Hexabrombenzol manchmal zu einer Bromverbindung mit niedrigerem Molekulargewicht zersetzt. In diesem Fall ist es bevorzugt, das Harz unter geeigneten Bedingungen zu verwenden.
Die vorstehend genannte Halogenverbindung des Polymertyps selbst wird unter gewöhnlichen Bedingungen nicht leicht aus dem Harz freigesetzt. Die Halogenverbindung des Polymertyps zersetzt sich jedoch bei Bedingungen einer hohen Temperatur oder einer hohen Feuchtigkeit allmählich zu einer Halogenverbindung mit niedrigerem Molekulargewicht, wie z. B. Tribromphenol oder Dibromphenol. Nach der Zersetzung der Halogenverbindung neigt Tribromphenol oder Dibromphenol zu einer Sublimation und einer Freisetzung nach außen. Wenn die Temperatur der Leiterplatte 70°C oder mehr beträgt, wird die Halogenverbindung mit niedrigerem Molekulargewicht aufgrund der Korrosion der Elektroden des Elektrolytkondensators angemessen außerhalb des Harzes erzeugt.
Beim Betrieb der elektrischen Vorrichtung 7 erzeugten die elektrischen Komponenten der Leiterplatte 30 selbst Wärme. Deshalb wurde die Temperatur in dem Gehäuse 4 allmählich hoch, wie z. B. über 100°C. Der Elektrolytkondensator 34 versagte jedoch nicht, obwohl die elektrische Vorrichtung für eine lange Zeit betrieben wurde, da die Elektrolytlösung nicht aus dem Elektrolytkondensator 34 austrat.
Bei einem Vergleichsbeispiel, d. h. einem Beispiel, bei dem aus einem Elektrolytkondensator eine Elektrolytlösung austrat, versagte der Elektrolytkondensator, nachdem eine elektrische Vorrichtung unter Verwendung eines Folienkondensators, der einen Formkörper umfasste, der aus einem Epoxyharz hergestellt worden ist, das 2,0 Gew.-% Brom (Br) umfasste, 1000 Stunden betrieben worden ist. Nach dem Versagen des Elektrolytkondensators wurde die Elektrolytlösung des Kondensators analysiert. Als Ergebnis wurde Hexabrombenzol (C₆Br₆) durch eine chemische Analyse nachgewiesen und die Konzentration von Brom (Br) in der Elektrolytlösung betrug etwa 10 ppm. Es stellte sich heraus, dass sich der Elektrolytkondensator 34 verschlechterte, selbst wenn eine sehr kleine Menge Hexabrombenzol in die Elektrolytlösung diffundierte. Die vorstehend genannte chemische Analyse wird mit einem Gaschromatographen oder einem Massenspektrometer mit thermischer Zersetzung durchgeführt. Die chemische Analyse nutzt eine spezifische Eigenschaft von Hexabrombenzol, da die Molekülstruktur von Hexabrombenzol nur schwer zu zersetzen ist, selbst wenn an das Hexabrombenzol eine Spannung angelegt wird.
Die 5 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht eines Elektrolytkondensators, der auf einer Leiterplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß) montiert ist. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen Elemente, die mit den Elementen des Elektrolytkondensators 34, der in der 3 gezeigt ist, identisch sind oder diesen entsprechen. Ferner sind auch andere elektrische Komponenten auf einer Leiterplatte mit den Komponenten der ersten Ausführungsform identisch. Daher werden solche Strukturen nicht detailliert erläutert.
Die elektrischen Komponenten, bei denen ein Harz des Typs mit einem geringeren Halogengehalt wie in der ersten Ausführungsform verwendet wird, erhöhen im Allgemeinen die Kosten. Darüber hinaus passt die Effizienz von elektrischen Komponenten, die ein Harz des Typs mit einem geringeren Halogengehalt umfassen, manchmal nicht zu der elektrischen Vorrichtung.
In dieser Ausführungsform nutzt eine elektrische Vorrichtung 7 ein von demjenigen der ersten Ausführungsform verschiedenen Folienkondensator 32, der einen Formkörper 32a umfasst, der aus einem Epoxyharz hergestellt ist, das 2,0 Gew.-% Brom (Br) umfasst. Ein Elektrolytkondensator 34 umfasst ferner ein Abdeckungselement 34d, das aus einem Urethanharz hergestellt ist und einen aus Butylkautschuk hergestellten Einkapselungskautschuk 34c bedeckt. Das Abdeckungselement 34d kann aus Materialien, wie z. B. einem synthetischen Harz, wie z. B. einem Silikonharz oder Polyvinylchlorid, Metall, wie z. B. Aluminium, Glas oder Keramiken hergestellt sein, welche die Wanderung von Halogenverbindungen blockieren können. Daher können Halogenverbindungen, wie z. B. Hexabrombenzol (C₆Br₆) oder Verbindungen mit niedrigerem Molekulargewicht, wie z. B. Bromidverbindungen, die aus Hexabrombenzol erzeugt worden sind, nicht leicht zu dem Einkapselungskautschuk 34c gelan gen und den Elektrolytkondensator 34 durch den Einkapselungskautschuk 34c nicht durchdringen.
Die 6 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht eines Elektrolytkondensators 34, der auf einer Leiterplatte gemäß einer dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform montiert ist. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen Elemente, die mit den Elementen des Elektrolytkondensators 34, der in der 3 gezeigt ist, identisch sind oder diesen entsprechen. Ferner sind auch andere elektrische Vorrichtungen auf einer Leiterplatte mit den Komponenten der ersten Ausführungsform identisch. Daher werden solche Strukturen nicht detailliert erläutert.
In dieser Ausführungsform kontaktiert ein Ende eines Elektrolytkondensators 34, bei dem ein Einkapselungskautschuk 34c bereitgestellt ist, der aus Butylkautschuk hergestellt ist, die Oberfläche einer Leiterplatte 30, wobei im Wesentlichen kein Zwischenraum zwischen dem Einkapselungskautschuk 34c und der Leiterplatte 30 verbleibt. Beispielsweise kann der Zwischenraum 1,0 mm oder weniger betragen. Daher können Halogenverbindungen, wie z. B. Hexabrombenzol (C₆Br₆) oder Verbindungen mit niedrigerem Molekulargewicht, wie z. B. Bromidverbindungen, die aus Hexabrombenzol erzeugt worden sind, nicht leicht zu dem Einkapselungskautschuk 34c gelangen und durch den Einkapselungskautschuk 34c nicht in den Elektrolytkondensator 34 eindringen. Demgemäß versagt der Elektrolytkondensator 34 kaum, so dass verhindert wird, dass eine elektrische Vorrichtung 7, bei welcher der Folienkondensator der zweiten Ausführungsform eingesetzt wird, eine kurze Lebensdauer aufweist.
Die 7 zeigt einen teilweise vergrößerten Längsschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß). Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen Elemente, die mit den Elementen der in der 1 gezeigten elektrischen Vorrichtung identisch sind oder diesen entsprechen. Daher werden solche Strukturen nicht detailliert erläutert.
In dieser Ausführungsform sind sowohl in einer Abdeckung 5 als auch in einem Gehäuse 6 Luftlöcher 5a bzw. 6a definiert, um Wärme durchzulassen, die von den elektrischen Komponenten in der Nähe eines Elektrolytkondensators 34 erzeugt wird. Die Luftlöcher 5a, 6a können zwischen einer elektrischen Komponente 32 und einem Elektrolytkondensator 34 ausgebildet sein. Auch in einer Leiterplatte 30 ist ein Luftloch 30a definiert. Diese Luftlöcher 5a, 6a und 30a sind in der Längsrichtung in einer Linie ausgerichtet, wie es in der 7 gezeigt ist. Ferner ist sowohl der Elektrolytkondensator 34 als auch der Folienkondensator 32 auf der Leiterplatte 30 gegenüber dem Luftloch 30a angeordnet. Demgemäß treten Halogenverbindungen, wie z. B. Hexabrombenzol oder Verbindungen mit niedrigerem Molekulargewicht, wie z. B. Bromidverbindungen, die aus Hexabrombenzol erzeugt worden sind, durch die Luftlöcher 5a, 6a und 30a hindurch und werden nach außen freigesetzt. Wenn ferner ein Gebläse (nicht gezeigt) vorliegt, wird bzw. werden das Hexabrombenzol oder die Bromidverbindungen, das bzw. die vorstehend genannt worden ist bzw. sind, effizient nach außen freigesetzt. In dem Fall einer natürlichen Freisetzung können die Luftlöcher in dem geeigneten Bereich des Gehäuses konstruiert und angeordnet sein, wobei die Konvektion in der elektrischen Vorrichtung berücksichtigt wird.
Demgemäß können Hexabrombenzol oder Bromidverbindungen nicht in den Elektrolytkondensator 34 eindringen, so dass der Elektrolytkondensator 34 kaum versagt. Eine elektrische Vorrichtung 7, bei welcher der Folienkondensator 32 verwendet wird, weist deshalb eine lange Lebensdauer auf.
Die 8 zeigt einen teilweise vergrößerten Längsschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß). Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen Elemente, die mit den Elementen der in der 1 gezeigten elektrischen Vorrichtung identisch sind oder diesen entsprechen. Daher werden solche Strukturen nicht detailliert erläutert.
In dieser Ausführungsform umfasst eine Abdeckung 5 eines Gehäuses 4 ferner eine zylindrische Schutzwand 5b, die auf dessen Innenoberfläche einheitlich oder separat ausgebildet ist. Die zylindrische Schutzwand 5b kann auf der Leiterplatte 30 bereitgestellt sein. Die zylindrische Schutzwand 5b bedeckt gegebenenfalls nur ein Ende des Elektrolytkondensators 34. Ferner ist die Schutzwand aus Materialien hergestellt, die ein synthetisches Harz, wie z. B. ein Silikonharz, ein Urethanharz oder Polyvinylchlorid, Metall, wie z. B. Aluminium, Glas oder Keramiken umfassen, die ein Eindringen oder Diffundieren von Hexabrombenzol oder Bromidverbindungen in den Elektrolytkondensator verhindern.
Wenn die Abdeckung 5 mit einem Gehäuse 6 vereinigt wird, kann die zylindrische Schutzwand 5b den Elektrolytkondensator 34 schützen. Ein Ende der zylindrischen Schutzwand kontaktiert die Oberfläche der Leiterplatte 30. Demgemäß blockiert die zylindrische Schutzwand 5b Hexabrombenzol oder Bromidverbindungen. Daher können Hexabrombenzol oder Bromidverbindungen nicht in den Elektrolytkondensator 34 eindringen, so dass der Elektrolytkondensator 34 gegen ein Versagen beständig ist. Als Ergebnis weist eine elektrische Vorrichtung 7, bei welcher der Folienkondensator 32 eingesetzt wird, eine lange Lebensdauer auf.
Die 9 zeigt einen teilweise vergrößerten Längsschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß). Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen Elemente, die mit den Elementen der in der 1 gezeigten elektrischen Vorrichtung identisch sind oder diesen entsprechen. Daher werden solche Strukturen nicht detailliert erläutert.
In dieser Ausführungsform ist ein Ende eines Elektrolytkondensators 34 mit einem Einkapselungskautschuk 34c angeordnet, der von einem Folienkondensator 32 auf einer Leiterplatte 30 wegzeigt. Das eine Ende des Elektrolytkondensators 34 kann vorzugsweise 5 cm oder mehr von dem Folienkondensator 32 entfernt sein. Der Abstand zwischen dem einen Ende des Elektrolytkondensators 34 und dem Folienkondensator 32 kann mehr bevorzugt 10 cm oder mehr betragen. Demgemäß ist es schwierig, dass Hexabrombenzol (C₆Br₆) oder Bromidverbindungen direkt das eine Ende des Elektrolytkondensators 34 erreicht bzw. erreichen, das von dem Folienkondensator 32 wegzeigt. Das Hexabrombenzol oder die Bromidverbindungen, das bzw. die vorstehend genannt worden ist bzw. sind, die erzeugt werden und in dem Gehäuse verbleiben, können nicht leicht in den Elektrolytkondensator 34 eindringen, so dass der Elektrolytkondensator 34 gegen ein Versagen beständig ist. Eine elektrische Vorrichtung 7, bei welcher der Folienkondensator 32 eingesetzt wird, weist eine lange Lebensdauer auf.
Die 10 zeigt einen teilweise vergrößerten Längsschnitt einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform (nicht erfindungsgemäß). Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen Elemente, die mit den Elementen der in der 1 gezeigten elektrischen Vorrichtung identisch sind oder diesen entsprechen. Daher werden solche Strukturen nicht detailliert erläutert.
In dieser Ausführungsform ist ein Kühlkörper 38, der aus Aluminium hergestellt ist, zwischen einem Elektrolytkondensator 34 und einem Folienkondensator 32 in einer elektrischen Vorrichtung 7 angeordnet. Der Kühlkörper 38 umfasst Kühlrippen 39, die sich außerhalb eines Gehäuses 4 befinden. Das erzeugte Hexabrombenzol oder die erzeugten Bromidverbindungen neigen zu einer Bewegung zu dem kalten Abschnitt des Kühlkörpers 38 und werden von dem Kühlkörper 38 eingefangen. Ferner werden Hexabrombenzol oder Bromidverbindungen nicht leicht von dem Folienkondensator 32 emittiert, der einen Formkörper 32a umfasst, der aus einem Brom (Br)-umfassenden Epoxyharz hergestellt ist, da der Kühlkörper 38 die Temperatur innerhalb des Gehäuses 4 senken kann. Das Hexabrombenzol oder die Bromidverbindungen, das bzw. die vorstehend genannt worden ist bzw. sind, die erzeugt wird bzw. werden und in dem Gehäuse verbleibt bzw. verbleiben, kann bzw. können nicht leicht in den Elektrolytkondensator 34 eindringen, so dass der Elektrolytkondensator 34 gegen ein Versagen beständig ist. Eine elektrische Vorrichtung 7, bei welcher der Folienkondensator 32 eingesetzt wird, weist demgemäß eine lange Lebensdauer auf.
Eine achte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 der ersten Ausführungsform detailliert beschrieben. Daher werden solche Strukturen nicht detailliert erläutert.
Eine elektrische Vorrichtung 7, wie z. B. eine Entladungslampenbetriebsvorrichtung, die in der 1 gezeigt ist, ist mit einem Gehäuse 4 ausgestattet, das eine Leiterplatte 30 aufnimmt. Auf der Leiterplatte 30 sind ein Elektrolytkondensator 34 und elektrische Komponenten montiert. Der Elektrolytkondensator 34 umfasst einen Körper 34a, der mit einer Elektrolytlösung des Ethylenglykol-Typs gefüllt ist (nicht gezeigt), Elektroden (nicht gezeigt), die in dem Körper 34a angeordnet sind, Anschlussdrähte 34b, die sich von dem Körper 34a erstrecken, und einen Einkapselungskautschuk 34c, der aus Butylkautschuk hergestellt ist. Der Butylkautschuk lässt kaum Halogenverbindungen durch, so dass die Halogenverbindungen nicht leicht in die Elektrolytlösung des Ethylenglykol-Typs eindringen können. Daher werden die Elektroden des Elektrolytkondensators nicht leicht durch die Halogenionen korrodiert.
Die elektrischen Komponenten, wie z. B. ein Folienkondensator 32, umfassen ein Harz, das flammverzögernd ist und Halogenverbindungen des Polymertyps enthält. Die Leiterplatte 30 umfasst ferner eine Inverterschaltung, einschließlich Schaltelemente, wie z. B. ein Paar von Transistoren, zum Betreiben der Entladungslampe.
In dieser Ausführungsform nutzt die elektrische Vorrichtung einen Elektrolytkondensator, der mit einer Elektrolytlösung des Ethylenglykol-Typs gefüllt ist, um dessen lange Lebensdauer zu erhalten. Bezüglich der elektrischen Vorrichtung ist es erforderlich, dass sie während einer langen Zeit über etwa 10000 Stunden betrieben wird. Die Halogenverbindungen des Polymertyps können eine oder mehrere Verbindung(en) umfassen, die aus einer Gruppe von Brompolycarbonat, Bromepoxy und Bromstyrol ausgewählt ist bzw. sind.
Die vorstehend genannten Halogenverbindungen des Polymertyps selbst werden unter gewöhnlichen Bedingungen nicht leicht aus dem Harz freigesetzt. Die Halogenverbindungen des Polymertyps zersetzen sich jedoch bei Bedingungen einer hohen Temperatur oder einer hohen Feuchtigkeit allmählich zu Halogenverbindungen mit niedrigerem Molekulargewicht, wie z. B. Tribromphenol oder Dibromphenol. Nach der Zersetzung der Halogenverbindungen neigt Tribromphenol oder Dibromphenol zu einer Sublimation und einer Freisetzung nach außen. Wenn die Temperatur 120°C oder weniger beträgt, kann die elektrische Vorrichtung daher die Erzeugung der Halogenverbindungen mit niedrigerem Molekulargewicht außerhalb des Harzes verhindern.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die Halogenverbindungen unter gewöhnlichen Bedingungen kaum erzeugt. Selbst wenn die Halogenverbindungen geringfügig nach außen freigesetzt werden, ist der Elektrolytkondensator mit dem Butylkautschuk eingekapselt, so dass der Butylkautschuk die Halogenverbindungen effektiv blockiert. Daher weist der Elektrolytkondensator oder die elektrische Vorrichtung eine lange Lebensdauer auf.
Eine neunte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 der ersten Ausführungsform detailliert beschrieben. Daher werden solche Strukturen nicht detailliert erläutert. In dieser Ausführungsform nutzen elektrische Komponenten, wie z. B. ein Folienkondensator 32, ein Harz, das Halogenverbindungen des Monomertyps (Flammverzögerungsmittel) anstelle der Halogenverbindungen des Polymers enthält, die in der achten Ausführungsform beschrieben worden sind.
Eine elektrische Vorrichtung 7, wie z. B. eine Entladungslampenbetriebsvorrichtung, die in der 1 gezeigt ist, ist mit einer Leiterplatte 30 ausgestattet, auf der ein Elektrolytkondensator 34 und elektrische Komponenten montiert sind. Die Halogenverbindungen des Monomertyps können eine oder mehrere umfassen, die aus einer Gruppe von Hexabrombenzol, Pentabrombenzol, Tetrabromchlorbenzol und Tribrombisphenol ausgewählt ist bzw. sind.
Die vorstehend genannten Halogenverbindungen des Monomertyps neigen dazu, bei einer niedrigen Temperatur zersetzt und von dem Harz nach außen freigesetzt zu werden. Selbst wenn die Halogenverbindungen von dem Harz nach außen freigesetzt werden, ist der Elektrolytkondensator jedoch mit dem Butylkautschuk eingekapselt, so dass der Butylkautschuk die Halogenverbindungen effektiv blockiert. Daher weist der Elektrolytkondensator der elektrischen Vorrichtung eine lange Lebensdauer auf.
In den Fällen, bei denen der Einkapselungskautschuk durch Mischen eines Butylkautschuks und eines Ethylenpropylenterephthalatkautschuks hergestellt wird, können die elektrischen Komponenten bei Umgebungstemperaturen von etwa 50°C oder weniger während des Betriebs der elektrischen Vorrichtung verwendet werden. Die Temperatur kann aufgrund der Definition von Luftlöchern im Gehäuse gesenkt werden. Daher wird die Halogenverbindung nicht leicht erzeugt. Obwohl der vorstehend genannte gemischte Kautschuk die Halogenverbindungen leichter durchlassen kann (verglichen mit dem Butylkautschuk), ist die geringe Menge an erzeugten Halogenverbindungen nicht ausreichend, um eine Korrosion zu verursachen, da nur eine geringe Menge erzeugt worden ist. Daher weist der Elektrolytkondensator der elektrischen Vorrichtung eine lange Lebensdauer auf.
Ferner kann die Konzentration von Brom (Br)-Ionen in der Elektrolytlösung während des Betriebs der elektrischen Vorrichtung etwa 2 ppm oder weniger betragen. Wenn die Halogenverbindung Chlor (Cl) ist, kann die Konzentration von Chlorionen in der Elektrolytlösung etwa 10 ppm oder weniger betragen, so dass die Elektroden nicht korrodiert werden.
Ferner wird an den Elektrolytkondensator eine Spannung von etwa 200 V oder weniger angelegt. Da die Spannung die Geschwindigkeit der Halogenionisierung beeinflusst, kann eine niedrige Spannung die Korrosionsgeschwindigkeit von Elektroden, die aus Aluminium hergestellt sind, kontrollieren. Daher kann der Elektrolytkondensator oder die elektrische Vorrichtung eine lange Lebensdauer aufweisen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurden im Hinblick auf Fälle beschrieben, bei denen nur der Folienkondensator Halogenverbindungen, wie z. B. Hexabrombenzol (C₆Br₆), enthält. In dem Gehäuse können jedoch andere elektrische Komponenten, die Halogenverbindungen (Flammverzögerungsmittel) enthalten, verwendet werden.

Claims

Elektrische Vorrichtung, umfassend: eine Leiterplatte (30), elektrische Komponenten (31, 32, 33), einen Elektrolytkondensator (34), der auf der Leiterplatte montiert ist, und ein Gehäuse (4), in dem die Leiterplatte aufgenommen ist, sowie Mittel zum Verhindern des Wanderns eines Halogens und/oder einer Halogenverbindung in den Elektrolytkondensator (34), wobei das Mittel zum Verhindern ein Abschirmungsmittel, das eines von einem Abdeckungselement (34d) oder einer Schutzwand (5b) oder einem Einkapselungskautschuk (34c) umfasst, zum Abschirmen des Elektrolytkondensators (34) vor einem Halogen und/oder einer Halogenverbindung in dessen naher Umgebung umfasst, und wobei das Abschirmungsmittel eine Oberfläche der Leiterplatte (30) umfasst, die nahe an einem Ende des Elektrolytkondensators (34) angeordnet ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Abschirmungsmittel den Elektrolytkondensator umfasst, der einen Körper (34a), der mit einer Elektrolytlösung des Ethylenglykol-Typs gefüllt ist, Elektroden, die in dem Körper angeordnet sind, Anschlussdrähte (34b), die sich von dem Körper erstrecken, und einen Einkapselungskautschuk (34c), der aus Butylkautschuk hergestellt ist, umfasst.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Mittel zum Verhindern die elektrischen Komponenten umfasst, die ein Harz umfassen, das eine oder mehrere Halogenverbindung(en) des Polymertyps enthält.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die eine oder mehreren Halogenverbindung(en) des Polymertyps eine oder mehrere umfasst, die aus einer Gruppe von Brompolycarbonat, Bromepoxy und Bromstyrol ausgewählt ist bzw. sind.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Mittel zum Verhindern die elektrischen Komponenten umfasst, die angepasst sind, ein Harz zu umfassen, das eine oder mehrere Halogenverbindung(en) des Monomertyps enthält.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die eine oder mehreren Halogenverbindung(en) des Monomertyps eine oder mehrere umfasst, die aus einer Gruppe von Hexabrombenzol, Pentabrombenzol und Tetrabromchlorbenzol ausgewählt ist bzw. sind.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die eine oder mehreren Halogenverbindung(en) Hexabrombenzol ist bzw. sind.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Konzentration von Brom (Br)-Ionen in der Elektrolytlösung während des Betriebs der elektrischen Vorrichtung etwa 2 ppm oder weniger beträgt.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher der Elektrolytkondensator mit einer Spannung von etwa 200 V oder weniger versorgt wird.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Leiterplatte eine Inverterschaltung zum Betreiben einer Entladungslampe umfasst.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Volumen des Gehäuses 1000 cm³ oder weniger beträgt.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der eine der elektrischen Komponenten ein Folienkondensator (32) ist.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Temperatur der Leiterplatte während des Betriebs der elektrischen Vorrichtung etwa 70°C oder mehr, vorzugsweise etwa 70 bis etwa 120°C beträgt.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, bei welcher der Einkapselungskautschuk aus einem Gemisch aus Butylkautschuk und Ethylenpropylenterephthalat-Kautschuk hergestellt ist, in dem Gehäuse Luftlöcher ausgebildet sind, und die elektrischen Komponenten während des Betriebs der elektrischen Vorrichtung bei Temperaturen von etwa 50°C oder weniger verwendet werden.