JP2002252095A

JP2002252095A - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2002252095A
Application number: JP2001049214A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kumagai; 祐二熊谷
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-09-06
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP3846203B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波回路部で発生した熱を効率よくユニット
全体に、特に電源部ユニットに拡散させて放熱効果を向
上させる。【解決手段】商用電源を直流電圧に変換する電源部と、
前記直流電圧から高周波電力を発生する高周波回路部
と、前記高周波回路部の出力端に接続された誘導コイル
２と、前記誘導コイル２の近傍に配置された無電極放電
灯３と、前記電源部を収納する電源部ユニット１１と、
前記高周波回路部を収納する高周波ユニット１２からな
り、前記電源部ユニット１１と前記高周波ユニット１２
が接合された構成を成す無電極放電灯点灯装置におい
て、前記電源部ユニット１１の側に、前記電源部と高周
波回路部を空間的に仕切る導電性の仕切り板５を設置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無電極放電灯点灯
装置のユニット構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の無電極放電灯点灯装置の一例の外
観を図２１に示す。点灯ユニット本体１はアルミダイカ
ストで出来ており、誘導コイル２が外周に巻かれた無電
極放電灯３が点灯ユニット本体１に固定されている。誘
導コイル２から発生するノイズ防止のため、無電極放電
灯３の周囲は金属メッシュ４で囲まれている。点灯ユニ
ット本体１は、さらに電源部収納ユニット１１（以下電
源部ユニットと呼ぶ）と高周波回路部収納ユニット１２
（以下高周波ユニットと呼ぶ）から構成されている。電
源部ユニット１１には、商用電源を直流電圧に変換する
回路、例えばコンデンサ平滑回路やチョッパ回路等を実
装した電源部プリント基板１１０が収納されている。ま
た高周波ユニット１２には、電源部からの直流電圧を受
け、高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）を発生・増幅さ
せる回路を実装したプリント基板１２０が収納されてい
る。ここから出力された高周波電力が誘導コイル２に供
給され、無電極放電灯３を点灯させる。

【０００３】ここで、高周波回路部から高周波ノイズが
発生するのであるが、それにより電源部が誤動作を起こ
したり、電源線から発生するノイズが増大する場合があ
る。これを避けるため、各ユニット１１と１２を空間的
に分離する金属製の仕切り板５が設けられている。ノイ
ズ発生源である高周波回路部を囲うため、仕切り板５は
高周波ユニット１２に固定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、無電極放電灯
の点灯回路のような高周波を発生・増幅させる回路は、
動作周波数が高くなるほど、増幅回路のスイッチング素
子のスイッチングロスが増加し、発熱が大きくなる。し
たがって、上記のように、電源部ユニット１１と高周波
ユニット１２により点灯回路が構成されている場合、電
源部ユニット１１に比べて高周波ユニット１２の方が温
度が高くなる傾向にある。ここで、高周波回路部で発生
した熱の電源部ユニット１１への伝わり方を考えてみる
と、高周波回路部で発生した熱は、内部エアを介して高
周波ユニット１２と仕切り板５に伝わるが、高周波ユニ
ット１２と電源部ユニット１１との間には若干の隙間が
あるため、高周波ユニット１２から電源部ユニット１１
へは比較的熱が伝わりにくい。また、仕切り板５の熱
は、仕切り板５と高周波ユニット１２の隙間と、高周波
ユニット１２と電源部ユニット１１の隙間の２つの隙間
を経由して電源部ユニット１１に伝わるため、前者より
もさらに伝わりにくい。ユニットが防水構造を必要と
し、両ユニット間にゴムパッキンが必要な場合は猶更で
ある。このような場合、各ユニット間の温度差はより顕
著に現れる。そうすると、高周波回路部で発生した熱は
高周波ユニット１２内にこもり、高周波ユニット１２の
内部エアの温度を上昇させる。すると、高周波回路部を
構成する素子が高温の状況下で動作するため、素子の寿
命が短くなったり、異常動作を引き起こす可能性もあ
る。

【０００５】本発明は、このような課題に着目し、高周
波回路部で発生した熱を効率よくユニット全体に、具体
的には電源部ユニットにも拡散させて放熱効果を向上さ
せる手段を提案するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の無電極放電灯点
灯装置にあっては、上記の課題を解決するために、図１
に示すように、商用電源を直流電圧に変換する電源部
と、前記直流電圧から高周波電力を発生する高周波回路
部と、前記高周波回路部の出力端に接続された誘導コイ
ル２と、前記誘導コイル２の近傍に配置された無電極放
電灯３と、前記電源部を収納する電源部ユニット１１
と、前記高周波回路部を収納する高周波ユニット１２か
らなり、前記電源部ユニット１１と前記高周波ユニット
１２が接合された構成を成す無電極放電灯点灯装置にお
いて、前記電源部ユニット１１に、前記電源部と高周波
回路部を空間的に仕切る導電性の仕切り板５が設置され
ていることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１に実施形態１
を示す。従来例と同一箇所には同一符号を用いて重複す
る説明を省略する。従来例と異なるのは、仕切り板５が
電源部ユニット１１に固定されている点である。本案で
は、高周波回路部で発生した熱はまず高周波ユニット１
２と仕切り板５に伝わる。ここまでは従来例と同じであ
る。次に、高周波ユニット１２の熱は従来と同様に高周
波ユニット１２と電源部ユニット１１の間の隙間を介す
るので、電源部ユニット１１に伝わりにくいが、仕切り
板５へ伝わった熱は、高周波ユニット１２と電源部ユニ
ット１１の間の隙間を介さずに、仕切り板５と電源部ユ
ニット１１の隙間のみを介して電源部ユニット１１に伝
わるから、従来例に比べて経由する隙間がひとつ減るた
め、電源部ユニット１１に熱が伝わりやすくなる。高周
波ユニット１２と電源部ユニット１１の間に防水パッキ
ンがある場合はこの効果はより高くなる。

【０００８】本案により、従来例で述べたような、高周
波ユニット１２の内部エアの温度上昇を抑制し、高周波
回路部を構成する素子の特性劣化や異常動作を防止でき
る。

【０００９】（実施形態２）図２に実施形態２を示す。
従来例と同一箇所には同一符号を用いて重複する説明を
省略する。ここでは、電源部ユニット１１に、従来例で
示した電源部ユニット１１と仕切り板５を一体成形した
ものを用い、電源部ユニット１１の、高周波ユニット１
２と反対面に蓋を設けている。本案では、仕切り板５と
電源部ユニット１１の隙間がないため、仕切り板５から
電源部ユニット１１へ非常に効率よく熱を伝えることが
できる。これにより、実施形態１と同等か、それ以上の
効果が得られる。

【００１０】（実施形態３）図３に実施形態３を示す。
実施形態２と同一箇所には同一符号を用いて重複する説
明を省略する。ここでは、電源部ユニット１１と高周波
ユニット１２を同じ型のダイカストを利用して作製して
いる。高周波ユニット１２の、無電極放電灯３を配置す
る面を、電源部ユニット１１では仕切り板５として利用
する。これにより、実施形態２と同様の放熱効果が得ら
れるとともに、ダイカストの型が一つで済むのでコスト
が削減できる。

【００１１】（実施形態４）図４〜図８に実施形態４を
示す。実施形態１と同一箇所には同一符号を用いて重複
する説明を省略する。実施形態１と異なるのは、高周波
回路部のプリント基板１２０と仕切り板５との間に放熱
材料１００〜１０２を挟み込んだ点である。実施形態１
では、ＴＯ−２２０パッケージのような部品は高周波ユ
ニットに直接ビス止めして放熱したりできるが、部品形
状や配置によっては発熱の大きい部品でもユニットへの
直接放熱が困難な場合がある。本案は、そのような配置
や形状によりユニットへの放熱が困難な場合に、部品の
放熱を効果的に行なうものである。

【００１２】図４〜図７の例では、高周波回路部のプリ
ント基板１２０のはんだ面が仕切り板５と向かい合うよ
うに配置されている。図４では、はんだ面に実装された
チップ部品に放熱シート１００を当てたものである。放
熱シート１００の代わりに図５のような導電性の材質で
出来たバネ１０１を用いてもよい。図６では、部品面に
実装された部品の熱を、プリント基板１２０のはんだ面
から放熱しようとするものである。この場合、部品のリ
ード線に放熱シート１００が刺さる形になるので、柔軟
性のある材料を使うとよい。柔軟性のある材料が使用で
きない場合は、図７のように、高温になる部品の実装位
置近傍に放熱シート１００を当ててもよいが、この際、
その部品のはんだ面の銅箔パターンを広くとり、その部
分に放熱シート１００が当たるようにすると、より効率
よく放熱できる。図６、図７の例では、部品の自己発熱
だけでなく、プリント基板１２０から熱をもらっている
場合に非常に効果が高い。図８の例では、高周波回路部
のプリント基板１２０の部品面が仕切り板５と向かい合
うように配置されている。この場合、部品に直接放熱シ
ートを当てることは困難なので、部品に放熱補助板１０
２を固定し、その放熱補助板１０２に放熱シート１００
を当てる。

【００１３】以上のように、仕切り板５と放熱したい部
品やプリント基板１２０との間に放熱シート１００を挟
むと、熱は仕切り板５を通じて電源部ユニット１１へ伝
わり、効率よく放熱できる。

【００１４】（実施形態５）図９に実施形態５を示す。
実施形態２と同一箇所には同一符号を用いて重複する説
明を省略する。ここでは、実施形態４で用いた放熱シー
ト１００の使用面積をできるだけ小さくして、コストダ
ウンを図る。

【００１５】従来例で示したような無電極放電灯の点灯
回路を例に挙げると、主回路の動作周波数は数十ＭＨｚ
から数百ＭＨｚという高周波で動作し、一方、制御回路
が数百ｋＨｚで動作しており、主回路、制御回路ともに
高温になる部品が存在するとする。使用する放熱シート
の面積をできるだけ小さくしようとすると、これらの部
品を一箇所に密集させればよいが、高周波回路部で発生
するノイズが制御回路の異常動作を引き起こす可能性が
大きくなる。そこで、主回路内の高温部品を一箇所に、
制御回路の高温部品をもう一箇所に、別々に集めて実装
し、それぞれに放熱シートを設けて放熱する。これによ
り、回路動作に悪影響を及ぼすことなく効果的に放熱で
き、放熱シートの使用面積を比較的小さくできる。

【００１６】（実施形態６）図１０と図１１に実施形態
６を示す。実施形態４と同一箇所には同一符号を用いて
重複する説明を省略する。ここでは、仕切り板５の、放
熱シート１００が当たる面に、凹凸加工を設けている。
これにより、仕切り板５と放熱シート１００の接触面積
が増え、放熱効率が向上するので、放熱シート１００が
小さくできる。

【００１７】放熱シート１００のつけ方によっては仕切
り板５との間に空気が入ってしまうことがあるが、その
場合、放熱シート１００と仕切り板５の間の熱抵抗が大
きくなり、放熱効率が下がってしまう。そこで、図１１
のように、仕切り板５の放熱シート１００が当たる部分
に数個の穴を設けると、空気を挟み込みそうになっても
穴から反対側へ抜けるため、確実に放熱シート１００と
仕切り板５を密着させることができ、つけ方によって放
熱効果を下げることがない。

【００１８】（実施形態７）図１２に実施形態７を示
す。実施形態４と同一箇所には同一符号を用いて重複す
る説明を省略する。柔軟性のある放熱シートを用いる
際、放熱したい部品がシートの中央付近になるようにす
ると、その部品の熱が拡散しやすいので放熱効率が上が
るが、より放熱しやすくするには、放熱シートを圧縮し
て部品との密着度を上げるのが好ましい。このとき、押
しつぶされた放熱シートは周辺に逃げようとするが、こ
れを妨げるような部品が近接配置されていると、プリン
ト基板に大きなストレスがかかってしまう。そこで本案
では、放熱したい部品の周辺の部品を、放熱シートの逃
げをできるだけ妨げない方向に配置したことを特徴とす
る。具体的には、放熱したい部品に、周辺の部品の短辺
が向くように配置する。理想的には放熱したい部品を中
心として放射線状に周辺部品が配置されるが、それが困
難な場合は、放熱したい部品を中心として十字の方向に
周辺部品の短辺が向くように配置するのが好ましい。こ
れにより、放熱効率を上げるために放熱シートを圧縮し
ても、プリント基板にかかるストレスを最小限に抑える
ことができる。

【００１９】（実施形態８）図１３に示す実施形態８
は、実施形態７と同じく、放熱シートを圧縮した際にプ
リント基板にかかるストレスを最小限に抑えるための案
である。放熱シートを圧縮すると、背の高い部品が実装
されている部分はその他の部分より圧縮率が高くなり、
プリント基板へのストレスも大きくなってしまう。そこ
で、実施形態６で述べた仕切り板の凹凸や穴加工を利用
し、背の高い部品が実装されている部分に対応する仕切
り板の位置に前記加工を増やす。すると、その加工自身
が放熱シートの逃げの場所として働き、プリント基板に
かかるストレスを最小限に抑えることができる。

【００２０】（実施形態９）図１４〜図１６に実施形態
９を示す。実施形態４と同一箇所には同一符号を用いて
重複する説明を省略する。本案の特徴は、放熱シートを
柔軟性のあるタイプ（放熱シート１００）と、それより
硬めのタイプ（放熱シート１０３）の２種類のものを用
いた点である。一般にこのような放熱シートは、熱伝導
率が同じ場合、柔軟性があるほどコストが高くなる傾向
がある。そこで、硬めの放熱シートを採用した方がコス
トが安く済むのであるが、本実施形態に示すように、プ
リント基板のはんだ面のチップ部品とディスクリート部
品のリードの両方に放熱シートを当てたい場合、硬めの
放熱シートを用いると十分に接触せずに部品温度が上昇
し過ぎたり、リード部に過剰なストレスがかかり、はん
だクラックを起こすといった不具合を引き起こす。それ
を避けるため、はんだ面には十分な柔軟性を持った放熱
シートを使用するのが好ましい。一方、仕切り板５に平
板を用いた場合、硬めの放熱シートでも十分に密着する
ので問題ない。したがって、放熱シートを、プリント基
板１２０側には柔軟性の高いもの、仕切り板５側にはよ
り硬めのものを使用することにより、コストダウンが達
成できる。

【００２１】また、図１５のように硬めの放熱シート１
０３を柔軟性のある放熱シート１００より大きい面積に
すると、発熱部品から仕切り板５への熱伝導や熱拡散が
スムーズになり、コストアップを抑えつつ、放熱効果を
向上させることができる。

【００２２】また、プリント基板１２０から仕切り板５
までの距離があまりとれず、間に絶縁シート１０４が必
要な場合、図１６に示すように放熱シート１００と放熱
シート１０３の間に絶縁板１０４を挟むと、絶縁板１０
４と仕切り板５の微小の凹凸を各放熱シートがより吸収
し、それぞれが密着するので、絶縁板１０４の使用によ
る熱伝導率の低下を最小限に抑えることができる。

【００２３】（実施形態１０）図１７及び図１８に実施
形態１０を示す。実施形態４と同一箇所には同一符号を
用いて重複する説明を省略する。これまでの例では、高
周波回路部のプリント基板１２０が高周波ユニット１２
に固定されており、仕切り板５は電源部ユニット１１に
固定されていた。そのため、放熱シートは厚みバラツキ
に加え、高周波ユニット１２と電源部ユニット１１のそ
れぞれのプリント基板取り付け位置のバラツキが影響す
るため、バラツキ最悪を考えた場合、放熱シートと仕切
り板またはプリント基板の間に隙間が生じて放熱効果が
著しく低下したり、逆に放熱シートが過剰に圧縮されて
プリント基板に過剰ストレスが加わったりする可能性が
ある。そこで、本案では、高周波回路部のプリント基板
１２０を高周波ユニット１２には固定せず、仕切り板５
に固定するようにした。これにより、放熱に関するバラ
ツキは、放熱シート１００の厚みと、高周波回路部のプ
リント基板１２０と仕切り板５の間のスぺーサ１０５の
高さの２つを考えればよく、ユニットの寸法バラツキを
考慮しなくてもよくなるので、安定した放熱効果が得ら
れる。

【００２４】図１８の例では、上記に加え、高周波回路
部のプリント基板１２０と仕切り板５の距離を調整する
機能を設けている。具体的には、柔軟性のある放熱シー
ト１００と同素材でプリント基板１２０と仕切り板５の
間のスペーサを構成する、あるいは放熱シート１００の
一部をスペーサとして用いる、等が考えられる。本例で
は、放熱に関するバラツキは、放熱シート１００の厚み
のみを考えればよく、ユニット１１，１２の寸法バラツ
キやプリント基板１２０と仕切り板５の距離のバラツキ
を考慮しなくてもよくなるので、さらに安定した放熱効
果が得られる。図１９に本実施形態の全体斜視図、図２
０に分解斜視図を示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明のように、電源部を収納する電源
部ユニットと、高周波回路部を収納する高周波ユニット
が接合された構成を成す無電極放電灯点灯装置におい
て、電源部ユニットの側に、電源部と高周波回路部を空
間的に仕切る導電性の仕切り板を設置し、高周波回路部
で発生した熱を仕切り板を介して電源部ユニットに放熱
することにより、高周波ユニットの内部エアや部品温度
を低減させることができ、高周波回路部を構成する素子
の特性劣化や異常動作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の断面図である。

【図２】本発明の実施形態２の断面図である。

【図３】本発明の実施形態３の断面図である。

【図４】本発明の実施形態４の要部断面図である。

【図５】本発明の実施形態４の一変形例の要部断面図で
ある。

【図６】本発明の実施形態４の他の変形例の要部断面図
である。

【図７】本発明の実施形態４のさらに他の変形例の要部
断面図である。

【図８】本発明の実施形態４の別の変形例の要部断面図
である。

【図９】本発明の実施形態５の要部断面図である。

【図１０】本発明の実施形態６の要部断面図である。

【図１１】本発明の実施形態６の一変形例の要部断面図
である。

【図１２】本発明の実施形態７の平面図である。

【図１３】本発明の実施形態８の要部断面図である。

【図１４】本発明の実施形態９の要部断面図である。

【図１５】本発明の実施形態９の一変形例の要部断面図
である。

【図１６】本発明の実施形態９の他の変形例の要部断面
図である。

【図１７】本発明の実施形態１０の断面図である。

【図１８】本発明の実施形態１０の一変形例の断面図で
ある。

【図１９】本発明の実施形態１０の全体斜視図である。

【図２０】本発明の実施形態１０の分解斜視図である。

【図２１】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１点灯ユニット本体２誘導コイル３無電極放電灯４金属メッシュ５仕切り板１１電源部ユニット１２高周波ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源を直流電圧に変換する電源部
と、前記直流電圧から高周波電力を発生する高周波回路
部と、前記高周波回路部の出力端に接続された誘導コイ
ルと、前記誘導コイルの近傍に配置された無電極放電灯
と、前記電源部を収納する電源部ユニットと、前記高周
波回路部を収納する高周波ユニットからなり、前記電源
部ユニットと前記高周波ユニットが接合された構成を成
す無電極放電灯点灯装置において、前記電源部ユニット
に、前記電源部と高周波回路部を空間的に仕切る導電性
の仕切り板が設置されていることを特徴とする無電極放
電灯点灯装置。
【請求項２】前記電源部ユニットと前記仕切り板を
一体構造としたことを特徴とする請求項１記載の無電極
放電灯点灯装置。
【請求項３】前記電源部ユニットと前記高周波回路
部ユニットを、同一金型により作製したことを特徴とす
る請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】前記高周波回路部を構成する素子と前
記仕切り板との間に放熱材料を設けたことを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装
置。
【請求項５】前記高周波回路部のプリント基板と前
記仕切り板との間に放熱材料を設けたことを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装
置。
【請求項６】前記高周波回路部を構成する素子のう
ち、主な発熱部品を動作周波数の違いにより少なくとも
２箇所に集めて配置したことを特徴とする請求項４また
は５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】前記仕切り板と前記放熱材料との接触
面において、その接触面積を増やすように前記仕切り板
の表面を加工したことを特徴とする請求項４〜６のいず
れかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項８】前記放熱材料は柔軟性のあるシート状
の材料よりなり、該シートの略中央に発熱部品が位置す
るようにし、周辺の部品はシートが圧縮された際の逃げ
を妨げない方向に配置することを特徴とする請求項４〜
７のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項９】前記放熱材料は柔軟性のあるシート状
の材料よりなり、前記仕切り板と前記放熱材料との接触
面において、前記放熱材料がより強く圧縮される個所に
おける前記仕切り板の表面加工をその周辺より多くした
ことを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の無電
極放電灯点灯装置。
【請求項１０】前記放熱材料として、プリント基板
側に柔軟性のある第一の放熱材料を、仕切り板側に第一
の放熱材料よりも固めの第二の放熱材料を使用したこと
を特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載の無電極放
電灯点灯装置。
【請求項１１】前記第二の放熱材料が前記仕切り板
と接する面積は、前記第一の放熱材料が前記第二の放熱
材料と接する面積と同等以上であることを特徴とする請
求項１０記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項１２】前記第一の放熱材料と前記第二の放
熱材料との間に絶縁板を設けたことを特徴とする請求項
１１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項１３】前記高周波回路部のプリント基板は
前記仕切り板に固定されていることを特徴とする請求項
４〜１２のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項１４】前記高周波回路部のプリント基板と
前記仕切り板との距離を調整する機能を有することを特
徴とする請求項１３記載の無電極放電灯点灯装置。