JP2008135235A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性が向上した放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】放熱シート８１を介してトランスＴ１をカバー６２に熱的に接続するとともに、収納凹部６０に充填された充填材７を介して他の発熱部品をボディ６１に熱的に接続した。放熱がボディ６１とカバー６２とでそれぞれ行われるから、放熱がボディ６１とカバー６２との一方においてのみ行われる場合に比べて放熱性が向上する。また、発熱部品をプリント配線板５の上面に実装したことにより、発熱部品において高温になりやすい端子の熱がボディ６１を介して放散されやすくなることでも、放熱性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯点灯装置に関するものである。

従来から、放電灯点灯装置として、例えば図８に示す回路を有する放電灯点灯装置１が提供されている。

この放電灯点灯装置１は、乗用車のバッテリーＥを電源として乗用車の前照灯である例えば高輝度放電灯からなるランプＬａを点灯するためのものであって、アクロスザラインコンデンサＣｘを介してバッテリーＥに接続されバッテリーＥの出力する直流電力を電圧値の異なる直流電力に変換する直流電源回路２と、直流電源回路２の出力した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路３と、直流電源回路２とインバータ回路３とをそれぞれ制御する制御回路４とを備える。

具体的に説明すると、直流電源回路２は、２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の並列回路と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の並列回路を介して一次巻線に入力されるトランスＴ１とを備える。トランスＴ１の二次巻線の両端間には、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との直列回路が接続されており、コンデンサＣ１の両端電圧が直流電源回路２の出力電圧となる。制御回路４は、直流電源回路２の一方の出力端とインバータ回路３の一方の入力端との間にに接続された抵抗Ｒ１の両端電圧を検出することにより直流電源回路２の出力電流を検出するとともに、直流電源回路２の他方の出力端に抵抗Ｒ２，Ｒ３を介して接続されて直流電源回路２の出力電圧を検出し、検出された出力電流及び出力電圧に基づいて直流電源回路２の出力電圧を所定の値に保つように決定された周波数及びデューティ比で各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれオンオフ制御する。

また、インバータ回路３は、２個のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路と２個のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路とが互いに並列に直流電源回路２の出力端間に接続されてなり各直列回路のスイッチング回路Ｑ３〜Ｑ６の接続点をそれぞれ出力端とするフルブリッジ形のインバータ回路である。各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６はそれぞれ制御回路４によってオンオフ駆動される。具体的には、互いに対角に位置する位置するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６同士が同時に、かつ互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６同士が交互にオンオフされることにより、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の接続点間から低周波の交流電力が出力される。図８の例では、インバータ回路３は、ランプＬａの始動時に必要な高電圧を発生させる周知のイグナイタ回路ＩＧを介してランプＬａに接続されている。

直流電源回路２、インバータ回路３、制御回路４を構成する各回路部品は、それぞれ図９に示すようにプリント配線板５に実装され、ハウジング６に収納される。ハウジング６は、収納凹部６０が設けられたボディ６１と、ボディ６１に機械的に結合して収納凹部６０を覆うカバー６２とからなり、プリント配線板６は厚さ方向を収納凹部６０の深さ方向に向けて収納凹部６０に収納されている。さらに、収納凹部６０内には、プリント配線板５を封止する充填材７が充填される（例えば、特許文献１参照）。

回路部品のうち、トランスＴ１は、プリント配線板５においてカバー６２側に向けられる面（図９における上面）に実装され、直流電源回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２やダイオードＤ１のようにトランスＴ１以外の比較的に発熱量の多い発熱部品は、プリント配線板５において収納凹部６０の底面に向けられる面（図９における下面）に実装されていた。
特開２００２−３６７４１３号公報

上記従来例では、プリント配線板５の図９における下面に実装された発熱部品の熱は、充填材７とボディ６２とを介してハウジング６外に放熱される。

ここで、一般に発熱部品においては、パッケージが合成樹脂からなるのに対してプリント配線板５への実装用の端子が金属製であってより熱伝導率が高いことにより、パッケージよりも端子の温度が上がりやすい。しかし、上記従来例では、発熱部品の端子は発熱部品のパッケージよりもハウジング６の内面から離れていることになり、従って放熱の効率が低かった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、放熱の効率が向上した放電灯点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、収納凹部が開口したボディと、収納凹部を覆う形でボディに機械的に結合するカバーと、厚さ方向を収納凹部の深さ方向に向けてボディの収納凹部に収納されたプリント配線板とを備え、プリント配線板には、トランスを含み入力された直流電力を電圧値の異なる直流電力に変換する直流電源回路と、直流電源回路の出力した直流電力を放電灯に供給される交流電力に変換するインバータ回路と、直流電源回路とインバータ回路とをそれぞれ制御する制御回路とを構成する各回路部品がそれぞれ実装されていて、前記回路部品のうち、トランスを含めた比較的に発熱量が多い発熱部品はそれぞれプリント配線板において収納凹部の開口側に向けられる面に実装され、トランスとカバーとの間には比較的に熱伝導率の高い絶縁材料からなる放熱シートが介装され、プリント配線板と収納凹部の内底面との間には充填材が充填されていることを特徴とする。

この発明によれば、トランスが放熱シートを介してカバーに熱的に接続されるとともに、他の発熱部品が充填材を介してボディに熱的に接続されていることにより、放熱がボディとカバーとの両方でそれぞれ行われるから、放熱がボディとカバーとの一方においてのみ行われる場合に比べて放熱性が向上する。また、発熱部品がプリント配線板において収納凹部の開口側に向けられる面に実装されているから、発熱部品がプリント配線板において収納凹部の底面側に向けられる面に実装される場合に比べ、発熱部品において比較的に高温になりやすい端子は比較的に高温になりにくいパッケージよりも収納凹部の底面に近いことになり、ボディを介した放熱がされやすくなるので、放熱性が向上する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御回路を構成する回路部品が、他の回路部品よりも収納凹部の内周面から離れた位置に実装されていることを特徴とする。

この発明によれば、比較的に発熱量の少ない制御回路の回路部品が収納凹部の内面よりも離れた位置に実装されることにより、比較的に発熱量の多い他の回路部品が相対的に収納凹部の内面に近い位置に実装されることになるから、ボディに熱が伝わりやすくなることにより、さらに放熱性が向上する。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、トランス以外の少なくとも１個の発熱部品とカバーとの間にも比較的に熱伝導率の高い絶縁材料からなる放熱シートが介装されていることを特徴とする。

この発明によれば、トランスとカバーとの間にのみ放熱シートを設ける場合に比べ、さらに放熱性が向上する。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、プリント配線板において、面実装型の発熱部品が重なる位置には、内面に導電パターンが設けられたスルーホールがプリント配線板の厚さ方向に貫設され、収納凹部の内底面において、収納凹部の深さ方向から見て面実装型の発熱部品が重なる位置には放熱用凸部が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、一般に導電パターンはプリント配線板よりも熱伝導率が高い材料からなるから、スルーホールを設けない場合や放熱用凸部を設けない場合に比べてボディに熱が伝わりやすくなり、放熱性がさらに向上する。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、放熱用凸部とプリント配線板との間に、常温でゲル状であって充填材よりも熱伝導率が高い材料からなる放熱ゲルを介在させたことを特徴とする。

この発明によれば、放熱ゲルを設けない場合に比べ、面実装型の発熱部品とボディとの熱的な結合が強化されるから、さらに放熱性が向上する。

請求項６の発明は、請求項４の発明において、放熱用凸部とプリント配線板との間に、充填材よりも熱伝導率が高い材料からなる放熱シートを介在させたことを特徴とする。

この発明によれば、放熱シートを設けない場合に比べ、面実装型の発熱部品とボディとの熱的な結合が強化されるから、さらに放熱性が向上する。

請求項１の発明によれば、トランスが放熱シートを介してカバーに熱的に接続されるとともに、他の発熱部品が充填材を介してボディに熱的に接続されていることにより、放熱がボディとカバーとの両方でそれぞれ行われるから、放熱がボディとカバーとの一方においてのみ行われる場合に比べて放熱性が向上する。また、発熱部品がプリント配線板において収納凹部の開口側に向けられる面に実装されているから、発熱部品がプリント配線板において収納凹部の底面側に向けられる面に実装される場合に比べ、発熱部品において比較的に高温になりやすい端子は比較的に高温になりにくいパッケージよりも収納凹部の底面に近いことになり、ボディを介した放熱がされやすくなるので、放熱性が向上する。

請求項２の発明によれば、比較的に発熱量の少ない制御回路の回路部品が収納凹部の内面よりも離れた位置に実装されることにより、比較的に発熱量の多い他の回路部品が相対的に収納凹部の内面に近い位置に実装されることになるから、ボディに熱が伝わりやすくなり、さらに放熱性が向上する。

請求項３の発明によれば、トランス以外の少なくとも１個の発熱部品とカバーとの間にも放熱シートを介装することにより、カバーからより多くの熱が放散されるから、放熱性がより向上する。

請求項４の発明によれば、プリント配線板において、面実装型の発熱部品が重なる位置には、直径１ｍｍ以下であって内面に導電パターンが設けられたスルーホールがプリント配線板の厚さ方向に貫設され、収納凹部の内底面において、収納凹部の深さ方向から見て面実装型の発熱部品が重なる位置には放熱用凸部が設けられていることにより、面実装型の発熱部品とボディとの熱的な結合が強化されるから、放熱性がより向上する。

請求項５の発明によれば放熱用凸部とプリント配線板との間に放熱ゲルを介装したことにより、請求項６の発明によれば放熱用凸部とプリント配線板との間に放熱シートを介装したことにより、それぞれ面実装型の発熱部品とボディとの熱的な結合が強化されるから、放熱性がより向上する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の基本構成は従来例と共通であるので、共通する構成には同じ符号を付して図示並びに説明を省略する。

本実施形態は、図２に示すように、図８に示した各回路部品が表裏両面に分けて実装されたプリント配線板５と、プリント配線板５が厚さ方向を深さ方向に向けて収納される収納凹部６０が上面に設けられた有底円筒形状であって軸方向に扁平な金属製のボディ６１と、ボディ６１に機械的に結合して収納凹部６０を覆うカバー６２とを備える。以下、上下方向は図２を基準として説明する。すなわち、収納凹部６０の深さ方向を上下方向と呼び、特に収納凹部６０の開口から底面に向かう方向を下方向と呼ぶ。

ボディ６１において収納凹部６０の端部には上面にはねじ穴６１ａが設けられたねじ止め部６１ｂが突設され、カバー６２にはねじ挿通穴６２ａが貫設されている。そして、カバー６２は、収納凹部６０に収納された状態で、カバー６２のねじ挿通穴６２ａに挿通されてボディ６１のねじ穴６１ａに螺合するねじ（図示せず）によってボディ６１にねじ止め固定される。

ボディ６１には、それぞれねじが挿通されるねじ挿通穴６３ａが上下に貫設された３個のねじ止め部６３が、周方向に約１２０°ずつ位置をずらしてそれぞれ径方向に突設されており、ボディ６１はねじ止め部６３を用いて車体等にねじ止め固定される。

また、ボディ６１の外面には、表面積を増して放熱の効率を向上させるための複数個の放熱フィン６１ｃが突設されている。

プリント配線板５には、図８に示した各回路部品のほか、バッテリーＥとの接続に用いられる入力カプラとイグナイタＩＧとの接続に用いられるカプラとが一体化された入出力カプラ５１が実装されている。入出力カプラ５１にはねじ穴５１ａが設けられており、プリント配線板５には入出力カプラ８のねじ穴５１ａに連通するねじ挿通穴（図示せず）が上下に貫設され、収納凹部６０の内底面において上記ねじ穴５１ａに対応する位置にはねじ穴６０ｂが設けられている。入出力カプラ５１とプリント配線板５とは、入出力カプラ５１のねじ穴５１ａとプリント配線板５のねじ穴とに挿通されてボディ６１のねじ穴６０ｂに螺合するねじ（図示せず）によってボディ６１にそれぞれねじ止めされる。ここで、入出力カプラ５１においてグランド側の充電部は一部がねじ穴５１ａ内に露出し、プリント配線板５においてグランド側の導電パターンは一部が上記ねじ挿通穴内に設けられており、入出力カプラ５１のグランド側の充電部及びプリント配線版５のグランド側の導電パターンは、それぞれ、ねじ穴５１ａに挿通されたねじを介してボディ６１に電気的に接続される。また、カバー６２には、それぞれ入出力カプラ５１を露出させる２個の接続穴６２ｂが上下に貫設されている。

また、図３に示すように、制御回路４を構成する各回路部品はそれぞれ上方から見てプリント配線板５の中央部に実装され、他の回路部品のうち、入出力カプラ５１と、トランスＴ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２など比較的に発熱量の多い発熱部品とは、それぞれプリント配線板５の上面において制御回路４を構成する上記各回路部品よりもプリント配線板５の外周寄りに実装されている。これにより、発熱部品を制御回路４の部品よりもプリント配線板５の中央寄りに配置する場合に比べ、発熱部品が収納凹部６０の内周面に近くなるから、発熱部品の熱がボディ６１を通じて放散されやすくなる。

また、収納凹部６０内には充填材７が充填され、プリント配線板５は充填材７によって封止されている。充填材７としては、具体的には例えば付加反応硬化型シリコン樹脂を用いることができる。プリント配線板５に実装された部品のうち、トランスＴ１以外の放熱は、主に充填材７とボディ６１とを介してなされる。

ここで、本実施形態において発熱部品に含まれるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は面実装型であり、プリント配線板５においてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が重なる範囲には図４に示すように多数のスルーホール５０ａが設けられている。各スルーホール５０ａはそれぞれスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が実装された導電パターン５０ｂの範囲に設けられており、この導電パターン５０ｂは、図５に示すようにスルーホール５０ａの内面を通じてプリント配線板５の表裏両面に跨って連続して形成されている。導電パターン５０ｂは一般にプリント配線板５の材料（例えば合成樹脂）よりも熱伝導率が高い材料（例えば金属）からなるから、上記のようなスルーホール５０ａを設ければ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の熱がボディ６１の下方に放散されやすくなり、放熱性が向上する。はんだ付けが不安定になることを防ぐために、各スルーホール５０ａの内径はそれぞれ０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。

また、収納凹部６０の内底面において、上下方向（すなわち、収納凹部６０の深さ方向）から見てスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が重なる範囲には、それぞれ放熱用凸部６０ａが上方へ突設されている。これにより、放熱用凸部６０ａを設けない場合に比べ、収納凹部６０の内面とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２との距離が小さくなっているから、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の熱がボディ６１の下方に放散されやすくなり、放熱性が向上する。なお、上ではスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を例に挙げて説明したが、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２以外であっても面実装型の発熱部品であれば上記のようなスルーホール５０ａや放熱用凸部６０ａによる放熱性の向上が可能である。

さらに、図１に示すように、トランスＴ１とカバー６２との間には、放熱シート８１が介装されている。放熱シート８１としては、例えばシリコーンゴムシートを用いることができる。

上記構成によれば、トランスＴ１が放熱シート８１を介してカバー６２に熱的に接続されるとともに、発熱部品たるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が導電パターン５０ｂと充填材７とを介してボディ６１に熱的に接続されていることにより、放熱がボディ６１とカバー６２とでそれぞれ行われるから、放熱がボディ６１とカバー６２との一方においてのみ行われる場合に比べて放熱性が向上する。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２などの発熱部品がプリント配線板５において収納凹部６０の開口側に向けられる面（上面）に実装されているから、発熱部品がプリント配線板５において収納凹部６０の底面側に向けられる面（下面）に実装される場合に比べ、発熱部品において比較的に高温になりやすい端子は比較的に高温になりにくいパッケージよりも収納凹部６０の底面に近いことになり、ボディ６１への放熱がされやすくなるので、放熱性が向上する。

なお、図６に示すように、放熱シート８１を、トランスＴ１以外にも、実装高さが比較的に高い（例えば実装高さが１０ｍｍ以上の）回路部品とカバー６１との間にも設ければ、さらに放熱性が向上する。

さらに、図７に示すように、放熱用凸部６０ａとプリント配線板５との間に、充填材７よりも熱伝導率の高い材料からなる放熱シート８２を介装すれば、ボディ６１と発熱部品との熱的な結合がより強化されることにより、さらに放熱性が向上する。また、放熱用凸部６０ａとプリント配線板５との間に設ける放熱シート８２は充填材７に封止されるので、放熱シート８２に代え、常温（すなわち１５℃）でゲル状である材料からなる放熱ゲル（図示せず）を用いてもよい。放熱ゲルとしては、例えばシリコーンコンパウンドを用いることができる。

本発明の実施形態を示す断面図である。 同上を示す分解斜視図である。 同上においてカバーを取り外した状態を示す平面図である。 同上においてカバーと１個のスイッチング素子とを取り外した状態の要部を示す平面図である。 同上の要部を示す断面図である。 同上の別の形態を示す断面図である。 同上の更に別の形態の要部を示す断面図である。 放電灯点灯装置の回路の一例を示す回路図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ 放電灯点灯装置
２ 直流電源回路
３ インバータ回路
４ 制御回路
５ プリント配線板
７ 充填材
５０ａ スルーホール
５０ｂ 導電パターン
６０ 収納凹部
６１ ボディ
６２ カバー
８１，８２ 放熱シート
Ｔ１ トランス
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子

Claims (6)

1. 収納凹部が開口したボディと、
   収納凹部を覆う形でボディに機械的に結合するカバーと、
   厚さ方向を収納凹部の深さ方向に向けてボディの収納凹部に収納されたプリント配線板とを備え、
   プリント配線板には、
   トランスを含み入力された直流電力を電圧値の異なる直流電力に変換する直流電源回路と、
   直流電源回路の出力した直流電力を放電灯に供給される交流電力に変換するインバータ回路と、
   直流電源回路とインバータ回路とをそれぞれ制御する制御回路とを構成する各回路部品がそれぞれ実装されていて、
   前記回路部品のうち、トランスを含めた比較的に発熱量が多い発熱部品はそれぞれプリント配線板において収納凹部の開口側に向けられる面に実装され、
   トランスとカバーとの間には比較的に熱伝導率の高い絶縁材料からなる放熱シートが介装され、
   プリント配線板と収納凹部の内底面との間には充填材が充填されていることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 制御回路を構成する回路部品が、他の回路部品よりも収納凹部の内周面から離れた位置に実装されていることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. トランス以外の少なくとも１個の発熱部品とカバーとの間にも比較的に熱伝導率の高い絶縁材料からなる放熱シートが介装されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. プリント配線板において、面実装型の発熱部品が重なる位置には、内面に導電パターンが設けられたスルーホールがプリント配線板の厚さ方向に貫設され、
   収納凹部の内底面において、収納凹部の深さ方向から見て面実装型の発熱部品が重なる位置には放熱用凸部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の放電灯点灯装置。
5. 放熱用凸部とプリント配線板との間に、常温でゲル状であって充填材よりも熱伝導率が高い材料からなる放熱ゲルを介在させたことを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
6. 放熱用凸部とプリント配線板との間に、充填材よりも熱伝導率が高い材料からなる放熱シートを介在させたことを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。

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