JP2012094452A - 電源装置、およびそれを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端子のはんだ付け部分へかかる応力を緩和した電源装置およびそれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】電源装置３は、円板状の基板３１と、開口面３２１を有する有底円筒状であり基板３１を収納するアルミダイカスト製のケースボディ３２と、ケースボディ３２の開口面３２１を覆う円板状のカバー３３とを備えている。基板３１上には、電源回路部３４と第１のコネクタ３５と第２のコネクタ３６とが実装される。第１のコネクタ３５は、開口面３５１を有した矩形箱であるコネクタボディ３５０と、コネクタボディ３５０の開口面３５１の反対面を形成する底壁３５２に固定される端子３８を備える。矩形板状のコンタクト部３８１と、矩形棒状のリード部３８３と、コンタクト部３８１およびリード部３８３を連結する矩形棒状の連結部３８２とを備える。端子３８のリード部３８３が基板３１にはんだ付けされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置、およびそれを用いた照明装置に関するものである。

従来から、電源からの入力や負荷への出力に用いられるコネクタを備える電源装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。この種の電源装置においては、コネクタや電源回路部が基板に実装されている。コネクタは、電源や負荷に設けられた相手側コネクタに接続されるコネクタボディと、コネクタボディに固定された端子とを備えている。コネクタは、端子を基板にはんだ付けすることにより、基板に実装される。

特開２００３−１３２９７９公報

この種の電源装置には、例えば、図１６に示す形状のコネクタ３５，３６が用いられる。コネクタ３５，３６の端子３９は、真っ直ぐに延びる棒状に形成されている。また、コネクタや電源回路部が実装された基板３１は、ケース（図示せず）内に収納され、シリコン樹脂などの充填材によりポッティングされている。

上述のようなコネクタ３５，３６を用いた電源装置においては、使用環境、特に温度変化に応じてコネクタボディ３５０，３６０、基板３１、充填材などが膨張収縮する。そのため、端子３９の基板３１とのはんだ付け部分に応力が生じることがある。また、コネクタ３５，３６が基板３１と接触せずに基板３１から浮いた状態で端子３９を基板３１にはんだ付けし、コネクタボディ３５０，３６０を基板３１にねじ止めした場合、ねじ止めによりコネクタ浮き分の圧縮応力が生じる。その結果、端子３９のはんだ付け部分に応力が生じることがある。端子３９のはんだ付け部分に応力が生じると、はんだクラック発生による断線不良が発生する虞がある。

本発明は上記の事由に鑑みて為されたものであって、コネクタにおける端子のはんだ付け部分に生じる応力を緩和する電源装置、およびこの電源装置を用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明の電源装置は、外部から電力が供給される電源回路部が実装された基板と、基板に実装され外部回路が接続されるコネクタとを備え、コネクタは、相手側コネクタが結合されるコネクタボディと、基板に接続される端子とを備えており、端子は、その一端部でありコネクタボディに固定される固定部と、他端部であり基板にはんだ付けされるリード部と、固定部およびリード部と交差する方向に延び固定部とリード部とを連結する連結部とにより構成されることを特徴とする。

この電源装置において、端子の固定部は板状であって、コネクタボディは固定部が挿入される固定用孔を備えており、固定部には固定部における他の部分よりも突出した圧入部が設けられ、端子は、圧入部が固定用孔に圧入されることにより、コネクタボディに固定されることが望ましい。

この電源装置において、端子の連結部における中間部には、リード部の延びる方向に応力緩和孔が貫通していることがより望ましい。

この電源装置において、コネクタボディは、基板との対向面にその周端縁から突出する底周壁を備えており、底周壁には、底周壁の厚み方向に貫通した切欠溝が設けられていることがより望ましい。

この電源装置において、端子のリード部は、コネクタボディにおける基板との対向面に沿う方向に延びる面実装部を先端部に備えており、この面実装部が、基板のコネクタボディとの対向面にはんだ付けされるようにしてもよい。

本発明の照明装置は、上記電源装置と、電源装置から電力が供給される光源とを備えることを特徴とする。

本発明は、コネクタにおける端子のはんだ付け部分に生じる応力が緩和されるという利点がある。

実施形態１の電源装置に用いるコネクタを示す斜視図である。 同上を用いた照明装置を示す断面図である。 同上を用いた照明装置を示すブロック図である。 同上の分解斜視図である。 同上に用いる端子を示す側面図である。 同上に用いる端子を示す要部斜視図である。 同上に用いるコネクタを示す要部断面図である。 同上の要部側面図である。 同上の斜視図である。 同上に用いる端子の他例を示す要部斜視図である。 同上に用いる端子の他例を示す要部図である。 同上に用いるコネクタの他例を示す斜視図である。 実施形態２の電源装置に用いるコネクタを示す斜視図である。 同上に用いる端子を示す斜視図である。 同上に用いる端子を示す要部斜視図である。 従来のコネクタ示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。

以下に説明する電源装置は、例えば、ＨＩＤ（高輝度放電）ランプやＬＥＤ（発光ダイオード）のような光源と共に用いて照明装置を構成する。ただし、電源装置を光源以外の負荷への電源供給に用いることを妨げない。以下の実施形態では、電源装置を自動車の前照灯用のＨＩＤランプへの電力供給に用いた照明装置を示す。
（実施形態１）
本実施形態において説明する照明装置１は、図２に示すように、灯体ハウジング５を備え、灯体ハウジング５に、ＨＩＤランプ２と、ＨＩＤランプ２を取り付けるソケット一体型イグナイタ４とが収納され、灯体ハウジング５の底部に、ＨＩＤランプ２へ電力を供給する電源装置３が取り付けられている。電源装置３は、灯体ハウジング５の外側に配置され、ハーネス４３によりソケット一体型イグナイタ４と接続される。

図３は、照明装置１のブロック図を示している。照明装置１には、直流電圧（例えば、１２Ｖ）を供給するバッテリからなる電源８がスイッチ９を介して接続されている。したがって、電源８からの電力はスイッチ９により入切される。ソケット一体型イグナイタ４は、ソケット４１の器体にイグナイタ４２を内蔵した構成であって、ソケット４１にＨＩＤランプ２が取り付けられる。この照明装置１は、電源装置３において電源回路部としてのインバータ３４を備える。したがって、電源８からスイッチ９を介して供給された直流電力は、インバータ３４によって電力変換がなされ、インバータ３４の出力がイグナイタ４２およびＨＩＤランプ２に供給される。

インバータ３４は、電源８から供給された直流電圧の電圧調節と交番電圧への変換とを行う。ＨＩＤランプ２の始動前には、インバータ３４は電源８からの直流電圧を昇圧し、イグナイタ４２に始動パルスを発生させる電圧を供給する。イグナイタ４１は、ソケット４１を介してＨＩＤランプ２に高電圧（例えば、２５ｋＶ）を印加し、ＨＩＤランプ２を始動させる。
電源装置３は、図４に示すように、回路を実装するための円板状の基板３１と、一面側に開口面３２１を有する有底円筒状に形成され基板３１が収納されるケースボディ３２と、ケースボディ３２の開口面３２１を覆う円板状のカバー３３とを備えている。ケースボディ３２は、例えば、アルミダイカストにより形成される。
基板３１上には、電源回路部となるインバータ３４と第１のコネクタ３５と第２のコネクタ３６とが実装される。第１のコネクタ３５と第２のコネクタ３６とには、電源８からの接続線（ハーネス）に設けたコネクタと、ソケット一体型イグナイタ４からのハーネス４３に設けたコネクタとがそれぞれ接続される。本実施形態では、第１のコネクタ３５と第２のコネクタ３６とは一体に形成されている。

図１に示すように、第１のコネクタ３５は、開口面３５１を有した矩形箱であるコネクタボディ３５０と、コネクタボディ３５０の開口面３５１の反対面を形成する底壁３５２に固定される端子３８を備える。第１のコネクタ３５は、コネクタボディ３５０の底壁３５２を基板３１と対向させ、端子３８を基板３１に挿入してはんだ付けすることにより、基板３１に実装される（図４参照）。

図１、図５、図６を参照するとわかるように、端子３８は、板状のコンタクト部３８１、棒状のリード部３８３、コンタクト部３８１とリード部３８３との間を連結する棒状の連結部３８２を連続一体に備える。すなわち、板状のコンタクト部３８１の一端に棒状の連結部３８２の一端が連続し、さらに連結部３８２の他端に棒状のリード部３８３の一端が連続する。また、コンタクト部３８１とリード部３８３とは、連結部３８２の延長方向に交差する方向に延長され、かつ連結部３８２に対して互いに逆向きに延長されている。コンタクト部３８１の基部（連結部３８２寄りの一端部）には、コンタクト部３８１の他の部位よりも広幅に形成された結合部３８８が形成される。さらに、コンタクト部３８１の基部における結合部３８８の近傍には、コンタクト部３８１から圧入部３８４が突設される。
図１（ｂ）に示すように、コンタクト部３８１は、コネクタボディ３５０の底壁３５２に開口する固定用孔３５３に外側から挿入される。図７に示すように、固定用孔３５３は、底壁３５２の外面側から内側に向かって、広幅の結合部挿入孔３５６と狭幅の固定部挿入孔３５７とが連続して形成される。すなわち、結合部挿入孔３５６と固定部挿入孔３５７との境界には段差が形成される。この固定用孔３５３にコンタクト部３８１を挿入すると、コンタクト部３８１の基部に設けた圧入部３８４が固定部挿入孔３５７に圧入され、さらに、結合部３８８が結合部挿入孔３５６に挿入される。結合部３８８は広幅に形成されているから、上述した段差に結合部３８８の一端縁が当接し、コネクタボディ３５０への端子３８の位置決めがなされる。また、端子３８は、圧入部３８４を設けた固定部が固定部挿入孔３５７に圧入され、圧入部３８４が固定部挿入孔３５７の内面に食い込むことによりコネクタボディ３５０に固定される。端子３８をコネクタボディ３５０に固定された状態において、連結部３８２は底壁３５２に沿って配置され、リード部３８３は底壁３５２から離れる向きに突出する。ここに、連結部３８２は、底壁３５２に設けられたリード配置台３５５上に配置される。
第２のコネクタ３６も、第１のコネクタ３５と同様の構成を有している。なお、図において、第２のコネクタ３６のコネクタボディ３６０の各部位は、第１のコネクタ３５のコネクタボディ３５０の各部位を示す符号のうちの左２文字を３５から３６に読み替える。
図１に示すように、本実施形態の第１のコネクタ３５のコネクタボディ３５０と第２のコネクタ３６のコネクタボディ３６０とは、連結部材３７により一体に結合されている。また、連結部材３７の中央部には貫通孔３７１が形成されている。

第１のコネクタ３５および第２のコネクタ３６を基板３１に実装するには、図８に示すように、端子３８のリード部３８３を基板３１に設けた孔に挿通し、基板３１の反対面からはんだ付けを行う。さらに、第１のコネクタ３５および第２のコネクタ３６を基板３１に実装した後、連結部材３７の貫通孔３７１および基板３１に設けた貫通孔（図示せず）に固定ねじ３７２を挿通し、ケースボディ３２のねじ止め孔３２１に固定ねじ３７２を螺合させると、基板３１がケースボディ３２に固定される。その後、ケースボディ３２にシリコン樹脂のような充填材が充填され、基板３１がポッティングされる。充填材の硬化後には、ケースボディ３２の開口面３２１にカバー３３を配置する。さらに、カバー３３に設けた貫通孔３３１に固定ねじ３３２を挿通して、ケースボディ３２に設けたねじ止め孔３２２に螺合することにより、カバー３３がケースボディ３２に固定される。この状態において、図９に示すように、カバー３３に設けた第１の開口窓３３３および第２の開口窓３３４からは、第１のコネクタ３５および第２のコネクタ３６の一部がそれぞれ突出する。

本実施形態の電源装置３では、温度環境が変化した場合などに、基板３１、コネクタボディ３５０，３６０、充填材などの線膨張係数の違いによって生じる各部分の膨張収縮の差が生じて端子３８に外力が作用することがある。また、コネクタ３５，３６が基板３１と接触せずに基板３１から浮いた状態でコネクタ３５，３６がはんだ付けされている場合、固定ねじ３７２のねじ止めによって、端子３８に外力が作用することがある。本実施形態では、これらの外力を連結部３８２の撓みによって吸収することができるから、リード部３８３のはんだ付け部分に生じる応力を緩和することになる。また、端子３８に連結部３８２が設けられていることによって、リード部３８３のはんだ付け部分からコネクタボディ３５０，３６０までの距離が従来構成よりも長くなっている。したがって、はんだ修正時などに、リード部３８３からコネクタボディ３５０，３６０への熱が伝わりにくくなり、コネクタボディ３５０，３６０が熱により変形するのを防止できる。

上述の構成例では、端子３８の連結部３８２を棒状に形成しているが、図１０に示すように、連結部３８２を結合部３８８と同幅の板状に形成するとともに、応力緩和孔３８５を貫設してもよい。図示例では、リード部３８３も連結部３８２と同幅の板状に形成してある。また、連結部３８２を棒状に形成している場合であっても、図１１に示すように、応力緩和孔３８５を貫設することができる。図１１（ａ）はスリット状に形成した応力緩和孔３８５を示しており、図１１（ｂ）はスリット状の応力緩和孔３８５を押し広げた形状を示している。応力緩和孔３８２は、コネクタボディ３５０，３６０の底壁３５２，３６２における基板３１との対向面に交差する方向に貫設される。上述のように、連結部３８２に応力緩和孔３８５を形成することにより、充填材が膨張収縮したときに応力緩和孔３８５により充填材を逃がすことができ、端子３８にかかる応力を緩和できる。
さらに、図１２に示すように、第１のコネクタ３５のコネクタボディ３５０における基板３１との対向面の略全周に亘って突設されている底周壁３５４には、厚み方向に貫通した切欠溝３５６を設けることが望ましい。また、切欠溝３５６は複数個設けることがより望ましい。切欠溝３５６を設けることにより、充填材を充填するときに底周壁３５４の内部において空気が溜まることを防止でき、膨張収縮の影響を受けやすい気体存在域を除去することができる。同様に、第２のコネクタ３６の底周壁３６４にも、切欠溝（図示せず）を設けてもよい。
（実施形態２）
実施形態１においては、第１のコネクタ３５および第２のコネクタ３６を基板３１に実装する際に、端子３８のリード部３８３を基板３１に設けた孔に挿通し、基板３１の裏面からはんだ付けを行っている。これに対して、本実施形態では、図１３に示すように、リード部３８３の先端にコネクタボディ３５０，３６０の底壁３５２，３６２と平行な方向に延びる面実装部３８６を形成してある（図１４参照）。したがって、本実施形態では、第１のコネクタ３５および第２のコネクタ３６を基板３１に実装する際に、端子３８の面実装部３８６を基板３１における表面（図１３の上面）にはんだ付けすることになる。すなわち、本実施形態では、第１のコネクタ３５および第２のコネクタ３６を基板３１に表面実装する。この構成において、図１５に示すように、連結部３８２の中間部にＶ字状に屈曲した屈曲部３８７を設けることが望ましい。この構成により、はんだ付け部分にかかる応力をさらに緩和できる。他の構成および機能は実施形態１と同様である。

３１ 基板
３４ インバータ（電源回路部）
３５ 第１のコネクタ（コネクタ）
３６ 第２のコネクタ（コネクタ）
３５０，３６０ コネクタボディ
３５３，３６３ 固定用孔
３５４，３６４ 底周壁
３５６ 切欠溝
３８ 端子
３８１ コンタクト部（固定部）
３８２ 連結部
３８３ リード部
３８４ 圧入部
３８５ 応力緩和孔
３８６ 面実装部

Claims (6)

1. 外部から電力が供給される電源回路部が実装された基板と、前記基板に実装され外部回路が接続されるコネクタとを備え、前記コネクタは、相手側コネクタが結合されるコネクタボディと、前記基板に接続される端子とを備えており、前記端子は、その一端部であり前記コネクタボディに固定される固定部と、他端部であり前記基板にはんだ付けされるリード部と、前記固定部および前記リード部と交差する方向に延び前記固定部と前記リード部とを連結する連結部とにより構成されることを特徴とする電源装置。
2. 前記端子の前記固定部は板状であって、前記コネクタボディは前記固定部が挿入される固定用孔を備えており、前記固定部には前記固定部から突出した圧入部が設けられ、前記端子は、前記圧入部が前記固定用孔に圧入されることにより、前記コネクタボディに固定されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記端子の前記連結部における中間部には、前記リード部の延びる方向に応力緩和孔が貫通していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
4. 前記コネクタボディは、前記基板との対向面にその周端縁から突出する底周壁を備えており、前記底周壁には、前記底周壁の厚み方向に貫通した切欠溝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１項に記載の電源装置。
5. 前記端子の前記リード部は、前記コネクタボディにおける前記基板との対向面に沿う方向に延びる面実装部を先端部に備えており、この面実装部が、前記基板の前記コネクタボディとの対向面にはんだ付けされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置。
6. 請求項１〜５に記載のいずれか１項に記載の電源装置と、前記電源装置から電力が供給される光源とを備えることを特徴とする照明装置。

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