JP2005123615A - 冷却体を有するランプの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パワートランジスタ等の熱を発生する構成要素のための冷却体の取り付け法を改善したランプ点灯用の駆動装置を提供する。
【解決手段】本発明によるランプの駆動装置は、冷却すべき構成要素４および冷却体６、６’を備え、冷却体６、６’は回路基板１と１０°〜７０°の角度をなす。冷却体を基板と平行に配置した場合のように横方向のスペースが過大になったり、垂直に配置した場合のように構造高さが過大になったりせず、小さなスペースに収納することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却体を有するランプの点灯のための駆動装置に関する。

ランプの駆動装置において作動時に大規模の作動熱を発生する電子構成要素、例えばパワートランジスタを冷却体で冷却することは公知である。従来の方法では一般に次のような金属薄板構造が用いられる。即ち、この金属薄板構造は、容器壁との結合によって排出すべき熱を容器に伝達するか、容器接触なしの場合には熱伝導および熱放射による周囲への熱放出によって冷却するかのいずれかである。その場合、冷却体の保持は、構成要素での保持、回路の容器での保持および／又は構成要素自体が取り付けられている回路基板上での保持によって行なえる。

本発明の課題は、熱を発生する構成要素のための冷却体に関し、改善されたランプ点灯用の駆動装置を提供することにある。

本発明は、作動中に作動熱を発生する少なくとも１つの電子構成要素と、電子構成要素が取り付けられる回路基板と、電子構成要素から作動熱を導き出す冷却体とを有し、電子構成要素が冷却体の接触面に平らに密着するようなランプ点灯のための駆動装置に関し、接触面と回路基板とが１０°〜７０°の角度をなしていることを特徴とする。更に、本発明は駆動装置に構成要素を取り付ける相応の方法に関する。

本発明の基本思想は、一般に金属薄板からなる冷却体の主面に相当する冷却体接触面を通例のように基板平面に対し垂直又は平行に配置するのではなくて、それに対し角度を持たせることにある。この場合、角度としては明白に０°および９０°とは異なる角度が考慮され、その理由から１０°〜７０°の範囲から出発している。従って、接触面と回路基板に対して平行な平面との間に挟まれた鋭角が考慮される。しかし、この場合に、接触面が回路基板と反対側の冷却体面にある実施形態も、接触面が回路基板の側に向いた冷却体面にある実施形態も含まれる。

即ち、一方では平面平行方式の解決策は多くの場合に基板上において過大な横方向のスペース要求を招き、他方では垂直方式の解決策はしばしば過大な構造高さに達することが明らかになった。これらの固定の角度から脱して、平行方式の解決策に対して少なくとも１０°の傾きを持たせるか、又は垂直方式の解決策に対して少なくとも２０°の傾きを持たせることでこれらの欠点を回避し、個々の具体的なケースに合わせて基板上でのスペース要求により多くの注意を払うか、構造高さにより多くの注意を払うかの何れかを選択できる。更に、平面平行方式の解決策に対し傾きを持たせることで、冷却体の下方に、又は回路基板側の冷却体面に密着する構成要素の場合にはこの構成要素の下にスペースを生じさせ、このスペースを個々の具体的なケースに応じ違ったふうに自由に使用できる。例えばＳＭＤ構成要素の如きほぼ平らな構成要素の一部は、冷却体又は冷却される構成要素の下方の平面に配置できる。しかし特に有利な方法ではそこに導体線路を設ける。

冷却体の接触面は、電子構成要素と冷却体との間の熱接触に役立ち、従って主に構成要素の平面的接触に適するものである。一般にこれは、構成要素の当該面が接触面とちょうど同じように平らであることを意味する。しかし、個々の具体的なケースにおいて、良好な熱伝達が保証されている限りにおいて、他の表面形状を用いることもできる。

ところで「ランプ」という概念は、ここでは種々の様式の技術的な放射源を意味し、特に紫外線（ＵＶ光）又は赤外線（ＩＲ光）のような可視でない光を発生するランプ、室内照明等の照明自体のための光を有するのではなくて他の種類の技術的機能を果たすランプも含まれる。「駆動装置」又は「ランプを点灯するための回路」という概念については、この記載はランプへの電力供給および／又はその電源回路の制御を行なうあらゆる回路形式を意味するものとする。しかし好ましくは、本発明は、ランプの、特に放電ランプ又はハロゲン電球の点灯のための電子式安定器に向けられたものである。

冷却体は、電子構成要素が取り付けられた回路基板に直接に取り付けられていることが好ましい。これは冷却体の一部が貫通する回路基板のスリットによって、例えば金属薄板冷却体の取り付け足が差し込まれることによって行なわれることが好ましい。更に、冷却体は、スリットを貫通する部分の曲げによって、例えば取り付け足を基板の他側で曲げること、特にねじ曲げることにより行なうのが好ましい。この場合に取り付け用のスリットを貫通する冷却体部分は基板高さのところに当接縁を有するとよい。それによって、この当接縁が、例えば切り込みによって形成された切り込み後方の縁部分が基板に当接することにより、取り付け高さを確定できる。

電気伝導性の冷却体、特に金属薄板からなる冷却体の場合には、スリットが金属コーティングされて金属コーティングが相応に接続されることによって、スリットを介する接触が行なわれる。それに伴い冷却体を、例えば遮蔽のために使用できる。

この場合、本発明は更に、場合によっては容器から解放された冷却体、従って容器への熱案内のためではなくて「自立した」冷却のために用いられる冷却体にも適用できる。

上述の１０〜７０°の冷却体接触面と回路基板との間の角度は、上記限界から離れていることが好ましく、即ち特に３５°よりも高くないのが好ましく、特に有利には３２°よりも高くなく、そして３０°を上回らないのが最も好適である。しかし７０°の上方の値と３５°の値の間にある中間値も相応の順番で上の限界値よりも、即ち例えば６０°５０°および４０°というように益々有利となる。更に下限値として値１５°又は１８°又は２０°がこの順番で有利である。従って、多くのケースにおいて全体として横のスペース要求を減らしながら良好な全体構造高さがもたらされる。

既に述べたように、電子構成要素は「上面」又は「下面」に設けることができる。この場合に、勿論上面、即ち回路基板と反対側の面が有利である。この場合、一般に取り付けが簡単で、構成要素へのアクセスが容易である。しかし、個々の具体的なケースにおいて、例えば遮蔽の問題等のために逆の状況も生じ得る。

更に、冷却体を個々の電子構成要素のためではなくて、多数の電子構成要素のために設け、これら構成要素を一列に配置すると好ましい。列配置の方向は、ほぼ回路基板に対して平行であり且つ傾斜している接触面の傾斜方向（従って勾配）に対し垂直である。

最後に、接触面における弾性ばねを介した構成要素の挟持が好ましい。しかし、他の取り付け可能性も考え得る。特に、特別な振動又は衝撃の問題への対応や特別に良好な熱接触のためには、非常にしっかりした固定が必要であり、この場合に構成要素のねじ留め又はリベット固定が有利である。勿論、ねじ又はリベットを取り付けるためには補助手段、例えばねじ留め又はリベット固定すべき締め付け薄板を使用するとよい。この場合に、ねじ留め又はリベット固定は、接触のための基本的な圧力がねじ又はリベットによって存在し、ばねにおけるような本質的な自己弾力性は存在しないことを意味する。

有利なばねはここでも冷却体を挟み込むとよく、即ち、特に継ぎ目部分に挿入され、即ち冷却体の反対側に案内するスリットに差し込まれる。その場合、ばねは簡単な係合により他の固定手段なしに機能を果たす。

しかしねじ結合は、弾性ばね自体にとっても、特に良好にばねを安定化するように考慮する。このばねは、冷却体の上面に、即ち回路基板と反対側の面にねじ留めすると好ましい。製造時にはかかるねじ結合はねじ自動取り付け装置によって行なえる。

ばね自体を、冷却用にも利用できる。このために、ばねは少なくとも１つの上に向けて曲げられた面部分、例えば構成要素をつかむ部分につながっている上に曲げられた部分を有する。これによって熱伝導および熱放射のための総表面がばねによって拡張され適切な曲げであれば、それにも係わらず所望の全体構造高さ又は横の構造寸法を維持できる。これは実施例において具体的に示す。

冷却体は、斜めに経過する１つ以上の接触面、特に回路基板と共に各々鋭角をなす２つの接触面を有する。両接触面は「切妻状」に互いに境を接しており、接触面間の境界線は傾斜方向に対して横方向に経過し、又は接触面は傾斜方向において境を接している。

その際、両面の一方を例えば弾性ばね固定のために利用してもよいし、両接触面を冷却すべき構成要素の載置のために利用してもよい。この場合にこれら構成要素は交互の列にあり、構成要素の固定のためのばねの収納のために好ましい可能性がもたらされる。

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。この場合に示す特徴は他の組み合わせにおいても本質をなすものである。更に、上記および下記の説明は、個々に区別した説明はないが、同時に装置発明の特徴にも方法発明の特徴にも関係する。

図１は本発明による回路の実施例の概略側面図を示し、図２は本発明による回路の実施例における冷却体の透視図を示し、図３は本発明による回路の他の実施例の概略側面図を示し、図４および図５は図３の実施例におけるばねの詳細平面図を示し、図６は図１乃至図３からの冷却体の回路基板上への取り付けの詳細を示す。

図１は、放電ランプのための電子安定器のそれ自体は通常の回路基板１を示す。放電ランプは、この場合には、誘電体バリア放電の原理に基づいて動作する平面形ランプであって、ＬＣＤモニタのバックライト用の平面形ランプである。回路基板１の上に、ここでは詳しく説明しない電子構成要素２と３が取り付けられていて、更に冷却すべき電子構成要素であるパワートランジスタ４が取り付けられている。パワートランジスタ４は、５で示す接触足を介して回路基板上の導体線路に接続されていて、慣習的には上に向けて垂直に立てられるか側方に水平に曲げられる。しかし、ここでは、パワートランジスタ４は、回路基板１に対して２５°の角度に傾けられ、平らな下面を、同様に回路基板１に対して２５°の方向に向けられた冷却体６の接触面の上に載せられている。

冷却体６は、互いに鏡像の形をなし各々回路基板１に対して２５°の方向に向けられた２つの半部を備えたほぼ切妻形の横断面を有し、該半部は各々上側において本発明の意味での接触面を形成する。冷却体６は下方に相応の空所を形成していて、この空所は別の平形の回路要素７、例えば導体線路、ＳＭＤ構成要素等のために利用できる。

冷却体６は、以前も冷却体に用いられている普通の金属薄板からなり、ここでは象徴的にのみ示された取り付け足８を介して回路基板１に固定されている。取り付け足８は、冷却体６が回路アース端子に接続されるように、回路基板１の金属コーティングされ且つ電気的に接続されたスリットに保持されている。これを図６に示す。

この実施例による冷却体６は、図１において各々左上又は右上に向けられた２つの接触面を有する。左上接触面にはパワートランジスタ４が載せられているのに対して、右上接触面には弾性ばね９がねじ１０により冷却体９におけるねじ孔にねじ留めされている。

弾性ばね９は、図１においてねじ１０の右側で直角に上に向けて曲げられた部分１１を有し、ねじ１０の左側は回路基板にほぼ平行する部分１２に移行し、部分１２の先は部分１３に移行し、回路基板１に対して部分１３は冷却体６の接触面よりも若干大きな角度をなしている。それ故、この部分１３の下部はパワートランジスタ４の下面に平行な上面に密着し、挟み込み作用のための所定の接触範囲を形成する。この範囲から、弾性ばね９は再び部分１９に対しほぼ９０°上に向けて曲げた他の曲げ部分１４に移行している。上に向けて曲げた部分１１は、冷却作用にとって重要なばね９の表面の拡張に役立つと共に、ばね自体の取付け時にばねの取り扱いに役立つ。部分１２は、左右において境を接する部分に比べて平らな形にされている。これは、上に向けて曲げた部分１１と１４によっても上回れない全体の組み立て高さを越えないようにするためである。従って、全体構造は、図１において認識できるパワートランジスタ４の右上の角よりも僅かしか高くならない上に向けて曲げた部分１４は、ここでもばね表面拡張に役立つと共に、更に、ばねをパワートランジスタ４の上にずらすことを可能にするのに役立つ。

ねじ１０を介するねじ留めは、特に耐振性があってばね９に対しても持続性のある電気接触を保証する非常に信頼性のある機械的固定の利点を有する。これも、冷却体自体の電気的接触に関して言及した遮蔽作用に関与する。

図２は図１の冷却体６を透視図で示す。この冷却体６は、ここでは１５と１６で示す２つの接触面と、ここでは詳細に示す冷却体６の取り付け足８とを備えている。図２の右側の円内に含まれた拡大表示は、この取り付け足８が取り付けられた状態において回路基板１の高さの所にくる切り込み１７を有することを示している。

切り込み１７において上に向けてつながっている取り付け足の角は回路基板１に当接する。これを図６にも示している。

更に図２は弾性ばね９を示す。弾性ばね９は、図２が明白かつ具体的に示す如く、図１の図平面に垂直な方向に長く延びて形成されていて、部分１２、１３および１４に関し、多数の構成要素４を固定するための多数の個別ばね部分を提供する。１つの構成要素が図２に例示されていて、それに反して残りの場所は解放されている。図２に示す冷却体は図示のばね９を２個支持できるが、１個のみが図示している。そして、各ばね９は５〜１０個の構成要素４を保持できるが、特別に図示したばね９は、幅を広げられた外側部分と中央の個別ばね要素間の広げられた間隔との結果として、種々の厚さの構成要素４を個別に全部で７個だけ取り付け可能に設計されていることが解る。幅を広げた間隔に、各々同じ厚さ２個以上の構成要素を取り付けることもできる。

図３は代替としての実施例を図１に似せた表示で示す。対応する要素および特徴には同じ参照符号が付している。図１と違って、冷却体６’はここでは勿論切妻に存在するスリット１８を有し、このスリット１８を経てばね９’の水平部分１２につながる約１８０°曲げられたばね部分１９が貫通案内される。ばね９’のこの部分１９は軽く、下から見て凹面の部分２０へ移行し、該部分２０は冷却体６’の接触面１５の裏面を抱かかえ、それにより他の側の部分１３によって構成要素４の締め付けを可能にする。従って、ばね９’を、全体としてＵ字状の形状によりスリット１８に挿入でき、そのため特別なねじ留めなしの取り付けを可能にする。更にばね９’は冷却体６’の左半分しか占領しない。

図１と３の回路は各々所謂オープンフレーム回路であり、これは基板１の上のみを簡単に包囲する容器を形成できる。

図４は、ばね９’の製造に用いる薄板を平らな状態で上から見て示し、ばね９’が部分１９、２０の範囲で残りの範囲１２、１３および１４の範囲におけるよりも明らかに狭いことを具体的に示す。その他の点では図２の冷却体６に対応するが、スリット１８を備えた冷却体６’上において両接触面１５、１６に構成要素４を取り付けることができ、この場合、ばね９’は図５に明確に図解するように取り付ける。即ちばね９’が切妻の方向に交互に並んでいるので、これらで保持する構成要素を非常に密に並べることができる。図５において、破線は上方にある１２、１３および１４で覆われている部分２０を表す。ハッチングは湾曲を示す。

図６は図１乃至３の冷却体６、６’の回路基板１への固定法を概略的に示す。上述の取り付け足８は、２１で示すスリットに挿入され、回路基板１の下面においてねじ曲げによって係止される。図６は、回路基板１の下面および取り付け足８の最下部を示す。図２に示す切り込み１７がねじ曲げの大部分を受け入れる故、その下にある「頭部」は冷却体６が抜け出るのを阻止する。この際、取り付け足８は、スリットの下面の金属コーティング２２と電気接触するが、金属コーティングはスリットおよび上面にも存在し、導体線路に接続されている。この取り付けは、取り付け足８の塑性変形と、それに伴う締め付けに関して特に簡単かつ能率的であり、また取り付け足８と金属コーティング２２との間の電気接触も十分であることが解った。更に、取り付け足８は冷却体６と回路基板１が異なる膨張をした際に、若干スリット２１内で移動し、このことは、図２から明らかな如く冷却体６の幅に比べて著しい冷却体６の長さを考慮すると良好な熱特性をもたらす。更に全体の冷却体６は横方向において若干弾性的であり、その結果熱膨張の相違を補償できる。

従って、本発明は全体として、この特殊事例では周辺における電子構成要素２および３に調和させ得る明白に減らされた構造高さが得られるだけでなく、低い部品コストと簡単且つ低コストの組立が可能となる。横のスペース要求が水平な幾何学の場合に比べて少なく、付加的な更なる装備の可能性および冷却体の下部における導体線路案内の可能性を達成できる。更に、上述の取り付け法によって冷却体との電気接触も容易となる。最後に必要ならば取り付け基板の機械的安定性も提供できる。

本発明による回路の実施例を示す概略側面図 本発明による回路の実施例における冷却体を示す透視図 本発明による回路の他の実施例を示す概略側面図 図３におけるばねの製造に用いる薄板の平面図 図３におけるばねの取り付け配列を示す平面図 図１乃至図３からの冷却体の回路基板上への取り付けの説明図

符号の説明

１ 回路基板、２〜４ 電子構成要素、５ 接触足、６、６’ 冷却体、７ 平形回路要素、８ 取り付け足、９、９’ 弾性ばね、１０ ねじ、１１〜１４、１９、２０ ばね部分、１５、１６ 接触面、１７ 切り込み、１８、２１ スリット、２２ 金属コーティング

Claims (18)

1. 作動中に作動熱を発生する少なくとも１つの電子構成要素（４）と、
   電子構成要素（４）が取り付けられている回路基板（１）と、
   電子構成要素（４）から作動熱を導き出す冷却体（６、６’）と
   を有し、電子構成要素（４）が冷却体（６、６’）の接触面（１５、１６）に平らに密着するようなランプ点灯のための駆動装置において、
   接触面（１５、１６）と回路基板（１）とが１０〜７０°の角度をなすことを特徴とする駆動装置。
2. 冷却体（６、６’）が回路基板（１）に直接取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 冷却体（６、６’）が回路基板（１）のスリットを貫通し、該スリットがそれらを各々貫通する冷却体（６、６’）の部分（８）に比べて大きい寸法を有することを特徴とする請求項２記載の駆動装置。
4. 冷却体（６、６’）がスリットに差し込まれ、そこで曲げることで固定されることを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
5. スリットを各々貫通する冷却体（６、６’）の部分が回路基板（１）の高さに当接縁を有することを特徴とする請求項４記載の駆動装置。
6. 回路基板（１）のスリットが金属でコーティングされていて、冷却体（６、６’）が電気伝導材料からなり、金属コーティングを介してスリットで電気接触していることを特徴とする請求項３乃至５の１つに記載の駆動装置。
7. 接触面（１５、１６）と回路基板（１）との間における角度が、高々３５°、特に高々３２°および特に好ましくは３０°であり、そして好ましくは少なくとも１５°、より好ましくは少なくとも１８°、特に好ましくは少なくとも２０°であることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の駆動装置。
8. 接触面（１５、１６）が冷却体（６、６’）の面の内、回路基板（１）と反対側の面に設けられたことを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の駆動装置。
9. 回路基板（１）が冷却体（６、６’）の下に少なくとも１つの導体線路を有することを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の駆動装置。
10. 多数の電子構成要素（４）が、接触面（１５、１６）の傾斜方向に垂直な方向で且つ回路基板（１）に平行な方向に沿った列にて、接触面（１５、１６）に密着することを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の駆動装置。
11. 電子構成要素（４）が、弾性ばね（９、９’）を介して接触面（１５、１６）に挟持されたことを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の駆動装置。
12. 弾性ばね（９）が冷却体（６）にねじ留めされたことを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の駆動装置。
13. 弾性ばね（９’）が冷却体（６’）に留められたことを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の駆動装置。
14. 弾性ばね（９、９’）が、冷却体（６、６’）の接触面（１６）に対し上に向けて曲げられた部分（１１、１４）を有することを特徴とする請求項１１乃至１３の１つに記載の駆動装置。
15. 冷却体（６、６’）が傾斜方向において互いに接する２つの接触面（１５、１６）を有し、両接触面（１５、１６）が各々回路基板（１）と鋭角をなすことを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の駆動装置。
16. 両接触面（１５、１６）に電子構成要素（４）が密着することを特徴とする請求項１５記載の駆動装置。
17. 電子構成要素（４）が両接触面（１５、１６）に交互の列にて配置されたことを特徴とする請求項１６記載の駆動装置。
18. ランプ点灯のための駆動装置において作動中に作動熱を発生する電子構成要素（４）を取り付けるための方法であって、
    駆動装置が電子構成要素（４）から作動熱を排出するための冷却体（６、６’）を有し、電子構成要素（４）が冷却体（６、６’）の接触面（１５、１６）に平らに接触する方法において、
    接触面（１５、１６）が回路基板（１）と１０°〜７０°の角度をなすことを特徴とする方法。

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