JP2011233824A - 電源装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】薄形化でき、トランスの温度上昇を確実に抑制できる電源装置を提供する。
【解決手段】トランス22のコア23の一部が基板21を貫通するように、トランス22を基板21に実装する。基板21を貫通してケース12に対向するトランス22のコア23の一方の面23aとケース12との間を熱伝導性を有する絶縁物14で密着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランスを含む電子部品を基板に実装した電源ユニットを有する電源装置、およびこの電源装置を用いた照明器具に関する。

従来、例えば、放電灯点灯装置、ＬＥＤ点灯装置、あるいはスイッチング電源などのトランスを用いて電力変換を行う電力変換装置である電源装置では、電源ユニットをケースに収納して構成されている。電源ユニットは、トランスを含む複数の電子部品をプリント配線基板の一面に実装し、これら電子部品のリード線をプリント配線基板の他面に貫通させてプリント配線基板に形成されているパターンにはんだ付け接続されている。

また、トランスの実装領域に対応したプリント配線基板の他面とケースとの間で、絶縁性および熱伝導性を有するアルミナ含有シリコーン製の熱放出ピースを挟み込み、その熱放出ピースにトランスのリード線を挿入させることにより、トランスのコイルで発生する熱をリード線を通じて熱放出ピースに熱伝導し、この熱放出ピースからケースに熱伝導して放熱し、トランスの温度上昇を抑制するようにした電源装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２０３５１８号公報（第５頁、図４）

しかしながら、従来の電源装置では、主に、トランスのコイルで発生する熱をリード線を通じてケース側へ熱伝導させるようにしているが、リード線のみからでは熱をケース側へ十分に熱伝導することができず、また、トランスにおいては、コイルだけでなく、電磁誘導作用でコアでも熱が発生するが、このコアで発生する熱は効果的に放熱することができず、トランスの温度上昇の抑制が十分でなかった。

また、プリント配線基板の一面にトランスを実装しているとともに、リード線が貫通してはんだ付け接続されるプリント配線基板の他面とケースとの間にはある程度の距離が必要となるため、電源ユニットをケースに収納した電源装置の薄形化が難しかった。さらに、プリント配線基板の他面とケースとの間にはある程度の距離が必要であることから、その間に配置する熱放出ピースの厚みが厚くなり、トランスからケース側への熱伝導性が十分でなかった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、薄形化でき、トランスの温度上昇を確実に抑制できる電源装置、およびこの電源装置を用いた照明器具を提供することを目的とする。

請求項１記載の電源装置は、ケースと；コアおよびコイルを有するトランスを含む電子部品、および電子部品が実装されるとともにトランスの少なくともコアの一部が貫通して実装される貫通孔が設けられた基板を備え、ケース内に収納される電源ユニットと；基板を貫通してケースに対向するトランスのコアの面およびその面とは反対側でケースに対向するコアの面のうち少なくともいずれか一方の面とケースとの間を密着させる絶縁物と；を具備しているものである。

本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。

電源装置は、例えば、放電灯点灯装置、ＬＥＤ点灯装置、あるいはスイッチング電源などのトランスを用いて電力変換を行う電力変換装置である。

ケースは、例えば、熱伝導性および放熱性に優れた金属材料によって形成され、電源ユニットの周囲を囲んで収納するように分割された複数のケース部材を組み合わせて筒状に構成してもよい。

電子部品は、例えば、電源装置の電源回路を構成するトランスを含む各種の電子部品が含まれる。

トランスは、例えば、鉄心で構成されるコアおよびコイルを有し、コイルのリード線が基板に接続される。トランスのコアが基板を貫通する寸法は、基板に実装される他の電子部品との兼ね合いで最も薄形化が可能となる寸法が好ましく、例えばトランスの半分が基板を貫通して実装されていてもよい。

基板は、例えば、プリント配線基板で、主に、一面が電子部品を実装する実装面、他面が電子部品のリード線をはんだ付け接続するパターン面として構成してもよい。

絶縁物は、例えば、樹脂材料で形成されたフイルム状やシート状の絶縁物、グリスなどの流動性を有する絶縁物、ゴムなどの弾性を有する絶縁物など、少なくとも絶縁性を有するもので、コアの面とケースとを密着させることができればいずれでもよい。また、絶縁物によって、トランスのコイルのリード線とケースとを熱伝導可能に接続してもよい。

請求項２記載の電源装置は、請求項１記載の電源装置において、絶縁物は、基板を貫通してケースに対向するトランスのコアの面およびその面とは反対側でケースに対向するコアの面とケースとの間をそれぞれ密着させるものである。

請求項３記載の電源装置は、請求項１または２記載の電源装置において、絶縁物は、熱伝導性を有するものである。

絶縁物は、例えば、アルミナを含有したシリコーン樹脂やグリスなど、絶縁性および熱伝導性に優れた材料が用いられる。

請求項４記載の照明器具は、光源と；光源に電源供給する請求項１ないし３いずれか一記載の電源装置と；を具備しているものである。

光源は、例えば、放電灯、ＬＥＤ素子やＥＬ素子などの半導体発光素子などのいずれでもよい。

請求項１記載の電源装置によれば、トランスの少なくともコアの一部が基板を貫通するようにトランスを基板に実装し、基板を貫通してケースに対向するトランスのコアの面およびその面とは反対側でケースに対向するコアの面のうち少なくともいずれか一方の面とケースとの間を絶縁物で密着させるため、電源装置を薄形化できるうえに、絶縁物を薄くできて絶縁物による熱伝導性を向上できるとともに、トランスで発生する熱をコアの広い面からケース側に効率よく熱伝導でき、トランスの温度上昇を確実に抑制できる。

請求項２記載の電源装置によれば、請求項１記載の電源装置の効果に加えて、基板を貫通してケースに対向するトランスのコアの面およびその面とは反対側でケースに対向するコアの面とケースとの間をそれぞれ絶縁物で密着させるため、トランスで発生する熱をコアの２つの広い面からケース側に効率よく熱伝導でき、トランスの温度上昇を確実に抑制できる。

請求項３記載の電源装置によれば、請求項１または２記載の電源装置の効果に加えて、絶縁物が熱伝導性を有するため、トランスで発生する熱をコアからケース側に効率よく熱伝導でき、トランスの温度上昇を確実に抑制できる。

請求項４記載の照明器具によれば、電源装置の温度上昇を抑制し、安定した特性を得ることができる。

第１の実施の形態を示す電源装置の断面図である。 第２の実施の形態を示す電源装置の断面図である。 第３の実施の形態を示す電源装置の断面図である。 第４の実施の形態を示す電源装置の断面図である。 第５の実施の形態を示す電源装置の断面図である。 第６の実施の形態を示す電源装置の断面図である。 各実施の形態の電源装置を用いた照明器具の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１に第１の実施の形態を示す。

電源装置11は、ケース12、このケース12内に収納される電源ユニット13、およびケース12と電源ユニット13との間に介在される絶縁物14を備えている。

ケース12は、熱伝導性および放熱性に優れた例えばアルミニウムなどの金属材料によって形成されており、それぞれ断面略コ字形に形成された一方のケース部材16と他方のケース部材17とを互いに組み合わせて筒状に組み立てられる。

また、電源ユニット13は、電源回路を構成する各種の電子部品20（図１にはトランスのみを示し、他は省略する）、およびこれら電子部品20を実装する基板21を備えている。

電子部品20としては電力変換を行うトランス22が含まれ、このトランス22は、鉄心であるコア23と、例えばボビンに巻線が巻回されて形成されたコイル24とを組み合わせて構成されている。コア23は直方体や立方体などの六面体に形成され、このコア23の両側面からコア23と組み合わされたコイル24がそれぞれ突出され、これらコイル24の突出部分から基板21側へ向けてリード線25がそれぞれ突出されている。

基板21は、例えば、プリント配線基板であり、主に、一面21aが電子部品20を実装する実装面、他面21bが電子部品20のリード線（トランス22のリード線25）をはんだ付け接続するパターン面として構成されている。基板21は、一方のケース部材16に対して、基板21の他面21bと一方のケース部材16の内面とが所定の絶縁距離を保つようにねじ止め固定されている。

基板21には、トランス22の実装位置に対応して、トランス22のコア23の一部が貫通する大きさの貫通孔26が形成されている。そして、トランス22は、基板21の面と平行なコア23の２つの面23a，23bのうち、一方の面（第１の面）23a側が貫通孔26を通じて基板21の一面21aから他面21bに貫通して突出されるとともに、リード線25が基板21を貫通して他面21bにはんだ付け接続されている。

また、絶縁物14は、絶縁性および熱伝導性を有するとともに流動性を有する例えばグリスなどの樹脂材料によって構成され、基板21を貫通するトランス22のコア23の一方の面23aと一方のケース部材16の内面との間に介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させている。

なお、トランス22のコア23の他方の面（第２の面）23bと他方のケース部材17の内面との間には所定の絶縁距離を保つための間隙が形成されている。

このように構成された電源装置11では、動作時において、トランス22で発生する熱がコア23の一方の面23aから絶縁物14を介して密着しているケース12の一方のケース部材16に効率よく熱伝導できる。すなわち、トランス22からケース12側に熱伝導するコア23の一方の面23aはリード線25に比べて面積が広く、このコア23の広い一方の面23aからケース12側へ効率よく熱伝導できる。また、トランス22で発生する熱には、コア23で発生する熱とコイル24で発生する熱とがあるが、これらコア23とコイル24とは互いに組み合わされて一体化されているため、互いに熱伝導が可能で、ケース12側への熱伝導により温度低下したコア23に対してコイル24で発生した熱が熱伝導され、コア23を通じてケース12側に効率よく熱伝導できる。したがって、トランス22の熱を効率よくケース12側に逃し、トランス22の温度上昇を確実に抑制できる。

また、トランス22のコア23の一部が基板21を貫通するため、電源ユニット13としての高さ寸法を小さくすることができるとともに、この電源ユニット13を収納するケース12の厚みを薄くでき、電源装置11を薄形化できる。

さらに、トランス22のコア23の一部が基板21を貫通することにより、基板21の他面21bとケース12の一方のケース部材16の内面との間に所定の絶縁距離を保持しながら、コア23の一方の面23aとケース12の一方のケース部材16の内面との距離を小さくできるため、絶縁物14の厚みを薄くすることができる。このように絶縁物14の厚みを薄くできることにより、絶縁物14によるトランス22のコア23からケース12側への熱伝導性が向上し、トランス22の温度上昇を確実に抑制できる。

次に、図２に電源装置11の第２の実施の形態を示す。第１の実施の形態のように、絶縁物14が、基板21を貫通するトランス22のコア23の一方の面23aと一方のケース部材16の内面との間に介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させるのに加えて、トランス22のコア23の他方の面23bと他方のケース部材17の内面との間にも介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させる。これにより、トランス22で発生する熱をコア23の２つの広い面23a，23bからケース12側に効率よく熱伝導でき、トランス22の温度上昇をより確実に抑制できる。

次に、図３に電源装置11の第３の実施の形態を示す。第１の実施の形態のように、絶縁物14が、基板21を貫通するトランス22のコア23の一方の面23aと一方のケース部材16の内面との間に介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させるのに加えて、基板21を貫通するトランス22のリード線25と一方のケース部材16の内面との間にも介在する。これにより、トランス22のコイル24で発生する熱をリード線25を通じてケース12側に熱伝導することができる。したがって、トランス22のコア23とリード線25の両方からケース12側に熱を逃すことができ、トランス22の温度上昇をより確実に抑制できる。さらに、絶縁物14がコア23の一方の面23aだけでなくコア23の両側面にも接触することにより、コア23からケース12側への熱伝導効率を向上できる。

さらに、基板21の一面21aからリード線25およびコア23の一方の面23aとケース12との間に絶縁物14を形成することができるので、容易に製造することができる。

次に、図４に電源装置11の第４の実施の形態を示す。絶縁物14が、トランス22のコア23の他方の面23bと他方のケース部材17の内面との間に介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させ、また、絶縁物14が、基板21を貫通するトランス22のリード線25と一方のケース部材16の内面との間に介在する。これにより、コア23の熱を他方のケース部材17に逃し、コイル24の熱を一方のケース部材16に逃し、ケース12に熱を逃す場所を分散させることにより、ケース12からの放熱性を向上させ、その結果、トランス22からケース12への熱伝導性を向上でき、トランス22の温度上昇をより確実に抑制できる。

なお、例えば、第４の実施の形態において、絶縁物14が、基板21を貫通するトランス22のコア23の一方の面23aと一方のケース部材16の内面との間にも介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させるようにしてもよく、これにより、トランス22で発生する熱をケース12側に最も効率よく熱伝導でき、トランス22の温度上昇をより確実に抑制できる。

次に、図５に電源装置11の第５の実施の形態を示す。絶縁物14として、第１ないし第４の実施の形態のように絶縁性および熱伝導性を有するとともに流動性を有する例えばグリスなどの樹脂材料で形成したものではなく、絶縁性および熱伝導性を有する例えばアルミナを含有したシリコーン樹脂などの樹脂材料でフイルム状やシート状に形成されたものが用いられる。

この絶縁物14が、断面略コ字形に形成され、一方のケース部材16の内面に沿って配置される。基板21を一方のケース部材16にねじ止めする際に、基板21を貫通するトランス22のコア23の一方の面23aと一方のケース部材16の内面との間で絶縁物14を挟み込み、すなわち、絶縁物14が、基板21を貫通するトランス22のコア23の一方の面23aと一方のケース部材16の内面との間に介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させる。これにより、絶縁物14により、基板21と一方のケース部材16とを確実に絶縁できるとともに、トランス22の熱を効率よくケース12側に逃し、トランス22の温度上昇を確実に抑制できる。

次に、図６に電源装置11の第６の実施の形態を示す。第５の実施の形態のように、絶縁物14が、基板21を貫通するトランス22のコア23の一方の面23aと一方のケース部材16の内面との間に介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させるのに加えて、トランス22のコア23の他方の面23bと他方のケース部材17の内面との間に介在してそれらの間を隙間なく（空気層がなく）密着させる。これにより、絶縁物14により、基板21と各ケース部材16，17とを確実に絶縁できるとともに、トランス22で発生する熱をコア23の２つの広い面23a，23bからケース12側に効率よく熱伝導でき、トランス22の温度上昇をより確実に抑制できる。

トランス22のコア23の他方の面23bと他方のケース部材17の内面との間を絶縁物14で密着させるには、一方のケース部材16と他方のケース部材17とを組み合わせる際に、これらケース部材16，17間でトランス22のコア23を挟み込んで固定すればよい。

次に、図７に電源装置11を用いた照明器具31を示す。この照明器具31は、器具本体32、この器具本体32の下面に配置される光源33、光源33を覆って器具本体32の下面に取り付けられるグローブ34、および器具本体32の上面に取り付けられる電源装置11を備えている。

光源33は、モジュール基板35に複数の半導体発光素子としてのＬＥＤ素子36を実装した発光モジュール37で構成されている。

電源装置11の電源回路は、ＬＥＤ素子36を点灯させる直流電源を発光モジュール37に供給する。

そして、電源装置11は薄形に形成されているため、照明器具31も薄形化できる。なお、電源装置11を器具本体32内に収納するようにすれば、照明器具31をより薄形化できる。

11 電源装置
12 ケース
13 電源ユニット
14 絶縁物
20 電子部品
21 基板
22 トランス
23 コア
24 コイル
26 貫通孔
31 照明器具
33 光源

Claims (4)

1. ケースと；
   コアおよびコイルを有するトランスを含む電子部品、および電子部品が実装されるとともにトランスの少なくともコアの一部が貫通して実装される貫通孔が設けられた基板を備え、ケース内に収納される電源ユニットと；
   基板を貫通してケースに対向するトランスのコアの面およびその面とは反対側でケースに対向するコアの面のうち少なくともいずれか一方の面とケースとの間を密着させる絶縁物と；
   を具備していることを特徴とする電源装置。
2. 絶縁物は、基板を貫通してケースに対向するトランスのコアの面およびその面とは反対側でケースに対向するコアの面とケースとの間をそれぞれ密着させる
   ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 絶縁物は、熱伝導性を有する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。
4. 光源と；
   光源に電源供給する請求項１ないし３いずれか一記載の電源装置と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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