JP4844505B2 - 放電灯点灯装置および照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯点灯装置および照明器具に関するものである。

従来、プリント配線板の半田面に実装された表面実装部品の放熱手段として、電子部品と金属製のケースとの間に発泡性の放熱用樹脂を充填し、当該充填樹脂を介して電子部品の発熱をケースに放熱させる方法があった（例えば特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された配線基板収容装置では、プリント配線板の半田面において、放熱が必要な表面実装部品の配置されている特定の範囲で、ケースの内面に配置された絶縁シートとの間に発泡性の放熱用樹脂を充填してあり、この放熱用樹脂を介して金属製のケースに放熱させていた。
特開２００４−２７４０１８号公報（段落［００２９］−［００３６］、及び、第１図〜第３図）

しかしながら、特許文献１に開示された上記の放熱手段を、環状蛍光灯が装着される器具本体に取着された放電灯点灯装置に適用した場合、この種の放電灯点灯装置は蛍光灯に近接して配置される場合が多く、蛍光灯の煽り熱の影響で放電灯点灯装置内部の温度が上昇する傾向があった。そのため、点灯装置内部の温度上昇を抑えるために、点灯装置の容積が増大する傾向があり、点灯装置の大型化に伴って、内部に収納されるプリント配線板の外形寸法が１００ｍｍ以上になると、プリント配線板の反りや撓みが発生するために、絶縁シートとケース内面との間に隙間ができて両者の密着度が低下し、期待する放熱効果が得られなくなる可能性があった。また、所望の放熱効果を確保するためには、絶縁シートとケース内面との密着度を向上させる必要があり、プリント配線板とケースとをビス等で機械的に固定することでプリント配線板の反りや撓みを抑制することが考えられるが、放電灯点灯装置の組立工数や部品の増加によってコスト高を招くという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、施工が簡単で且つ高い放熱性が得られる放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、環状蛍光灯を保持して天井面に取着される器具本体と、環状蛍光灯を覆うようにして器具本体の下面側に取着されるグローブとを備え、器具本体の下面にグローブを取り付けるために円周上に配置されたグローブ取付具に内接する内接円の中心と器具本体の中心とを一致させた照明器具に用いられる放電灯点灯装置であって、環状蛍光灯に点灯電力を供給する点灯回路が形成されたプリント配線板と、当該プリント配線板を収納する直方体状のケースとを備え、ケースの全長を内接円に接する寸法以下に形成するとともに、プリント配線板の短手方向の幅寸法を１００ｍｍ以上に形成し、プリント配線板は、使用状態における上側を半田面、下側を部品実装面として、端部をケースに保持させるとともに、プリント配線板の半田面には放熱が必要な表面実装部品を配置し、当該表面実装部品とケース内面との間に両者を熱的に結合する放熱用媒体を介装してあり、表面実装部品がプリント配線板の周縁部に実装されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、プリント配線板の部品実装面において巻線部品がプリント配線板の周縁部に実装されたことを特徴とする。

請求項３の発明は照明器具であって、請求項１又は２記載の放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、プリント配線板を収納するケースは、グローブ取付具に内接する内接円よりも内側に配設されるため、環状蛍光灯の発熱によってケース内部が高温になり、しかもプリント配線板の短手方向の幅寸法が１００ｍｍ以上に形成されているので、プリント配線板に反りや撓みが発生しやすくなるが、ケースに端部を保持されたプリント配線板の周縁部に放熱の必要な表面実装部品は実装されているので、プリント配線板に反りや撓みが発生したとしても、放熱用媒体と表面実装部品との間に隙間ができにくく、放熱効果の低下を抑制した放電灯点灯装置を実現できる。また表面実装部品の実装されたプリント配線板の周縁部には反りや撓みが発生しにくいので、半田にクラックなどが発生しにくく、電気的接続の信頼性を向上させることができ、また小型の表面実装部品にクラックが発生するのも防止することができる。さらに、放熱用媒体と表面実装部品との間に隙間ができないように、ビス等でプリント配線板を機械的に固定する必要がないから、組立工数や部品の増加によってコスト高を招くことがなく、施工が簡単で低コスト化を実現できるという効果もある。

請求項２の発明によれば、比較的重量の重い巻線部品をプリント配線板の周縁部に実装しているので、巻線部品の重量によってプリント配線板に反りや撓みが発生しにくくなり、放熱用媒体と表面実装部品との密着度が低下して放熱効果が低下するのを抑制することができる。また、プリント配線板に反りや撓みが発生するのを抑制することで、半田のクラックを防止して、電気的接続の信頼性を向上させることができ、また小型の表面実装部品のクラックも防止できるという効果がある。

請求項３の発明によれば、請求項１又は２の放電灯点灯装置を用いることで、プリント基板の半田面に実装された放熱を必要とする表面実装部品の発熱は、ケースを介して器具本体に放熱されるから、放熱板の面積を大きくして、放熱効果を向上させ、より信頼性の高い照明器具を実現することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本発明に係る放電灯点灯装置を用いた照明器具の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。

図２は、本実施形態の放電灯点灯装置１０を用いる照明器具Ａの下面図であり、環状蛍光灯Ｌａを保持して天井面に取着される金属製の円板状の器具本体１を備え、器具本体１の下面には放電灯点灯装置１０が配置されている。放電灯点灯装置１０には、環状蛍光灯Ｌａが着脱自在に装着されるソケット２がケーブル１６を介して接続され、ソケット２を介して環状蛍光灯Ｌａに点灯電力を供給する。また器具本体１の中央部には天井面に配設された引掛シーリングローゼットに接続されるアダプタ３が設けられ、アダプタ３を引掛シーリングローゼットに接続することによって、器具本体１が天井面に固定されるとともに、引掛シーリングローゼットから放電灯点灯装置１０に商用電源が供給される。また器具本体１の下面側には環状蛍光灯Ｌａを覆うようにしてドーム形のグローブ（図示せず）が取り付けられ、グローブを取着するためのグローブ取付具４が器具本体１の外周部において同一円周上に配置されている。ここで、グローブ取付具４の内側に接する内接円Ｃ１の中心は器具本体１の中心と一致しており、放電灯点灯装置１０は内接円Ｃ１の内側に配置されている。尚、放電灯点灯装置１０のケースは内接円Ｃ１の内側であればどの位置に配置しても良く、実装の都合により図２に示す状態から放電灯点灯装置１０のケースを回転させて、どの方向に配置しても良い。

図３は放電灯点灯装置１０の概略的な分解斜視図であり、放電灯点灯装置１０は、環状蛍光灯Ｌａに点灯電力を供給する点灯回路が形成された矩形のプリント配線板１１と、当該プリント配線板１１を収納する直方体状のケース１２とを備えている。

ケース１２は、矩形状の底壁１４ａの四周から側壁１４ｂが立設した金属製の底ケース１４と（図５及び図６参照）、上面が開口した略箱状であって底ケース１４の開口を塞ぐようにして底ケース１４に被着される金属製の蓋ケース１３とで構成されており（図１及び図３参照）、ケース１２の内部には、底ケース１４の内側面を覆う断面コ字形の絶縁シート１５が納装されている。また、底ケース１４の長手方向に沿った両側壁１４ｂの左右両端部には、略Ｅ形の切欠１４ｃ（図６（ｂ）の斜線部）を形成することによって、プリント配線板１１の端部を間に挟む各一対の保持爪１４ｄ，１４ｄを形成してある。尚、本実施形態では底ケース１４の四隅に各一対の保持爪１４ｄを設けているが、プリント配線板１１の大きさや重量によって保持爪１４ｄの個数を増減しても良い。

この放電灯点灯装置１０では、底ケース１４に絶縁シート１５を取り付け、プリント配線板１１の半田面を上向きにし、放熱が必要な表面実装部品２１の上側に放熱用媒体１８を配置した状態で、プリント配線板１１を底ケース１４内に挿入し、底ケース１４の側壁１４ｂに設けた各一対の保持爪１４ｄ，１４ｄを内側に折り曲げ、一対の保持爪１４ｄ，１４ｄの間にプリント配線板１１を挟むことによって、プリント配線板１１を底ケース１４に保持させる。その後、底ケース１４の下側から蓋ケース１３を被せて、ソケット２が接続されたケーブル１６を蓋ケース１３の側壁に設けた切欠部１３ａからケース１２の外部に導出して組立を完了する。この組立状態では底ケース１４の内面と表面実装部品２１との間に絶縁シート１５を介して放熱用媒体１８が介装され、金属製のケース１２（蓋ケース１３および底ケース１４からなる）と表面実装部品２１との間が放熱用媒体１８を介して熱的に結合されることになる。なお放熱用媒体１８としては、例えば底ケース１４と表面実装部品２１との間に充填された従来周知の放熱用樹脂や伝熱シートを用いれば良い。

ケース１２の全長は、図２に示すように、内接円Ｃ１に接する寸法以下に形成されている。一方、ケース１２内部に収納されるプリント配線板１１は、図４に示すように、短手方向の幅寸法Ｗ１が１００ｍｍ以上に形成されており、その外形寸法は例えば２３７ｍｍ×１０６ｍｍに形成されている。尚、プリント配線板１１の短手方向の幅寸法Ｗ１は、長手方向の寸法Ｗ２、すなわちケース１２の全長（内接円Ｃ１に接する寸法以下）からケース１２の板厚を引いた寸法よりも小さい寸法に設定されている。

プリント配線板１１は、使用状態における上側（天井面側であって図１及び図３の上側）を半田面１１ａ、下側を部品実装面１１ｂとして、端部を保持爪１４ｂ，１４ｂの間に保持させた状態で、ケース１２内に収納されている。またプリント配線板１１の半田面１１ａには放熱が必要な表面実装部品２１が実装されており、放熱が必要な表面実装部品２１としては、商用電源を整流するためのダイオードや、高調波歪み対策用のスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴなど）とダイオードなどがある。これら表面実装部品２１と底ケース１４の内面との間は、絶縁シート１５を介して、熱伝導性を有する材料により矩形板状に形成された放熱用媒体１８が介装されているので、表面実装部品２１の発熱は放熱用媒体１８と絶縁シート１５とを介してケース１２に放熱されるようになっている。また本実施形態では、放熱の必要な表面実装部品２１を、プリント配線板１１の半田面１１ａにおいて、底ケース１４に保持される周縁部に寄せて実装してある。

ところで、プリント配線板１１には熱の影響によって反りや撓みが発生する可能性があり、特にプリント配線板１１が紙フェノール材料により形成されている場合、プリント配線板１１の長手方向を繊維方向（図４の方向Ｄ１）とすると、繊維方向Ｄ１と直交する方向（短手方向）において、はんだディップ時の温度変化や使用時の温度変化、或いは、部品面に実装された電子部品の重量によって反りや撓みを発生しやすくなっている。

一般的に、プリント配線板１１の平面形状が矩形状の場合は、一辺の長さが１００ｍｍ以上あり、且つ、長手方向を繊維方向とすることで、反りや撓みを防止できることが知られているが、短手方向の長さが１００ｍｍ以上あると、反りや撓みが発生しやすくなっており、矩形状のプリント配線板１１に限らず、多角形状のプリント配線板１１でも同様の傾向がある。

表１はプリント配線板１１の短手方向の寸法が１００ｍｍ以上の場合に反りや撓みが発生したことを確認したデータであり、４種類の大きさの紙フェノール製のプリント配線板１１を実際にはんだディップ槽に通して、フローはんだ付けを行った。

これらのプリント配線板１１では、長手方向を繊維方向と直角にして基板の反りを防止し、繊維方向と同方向になる短手方向がどの程度の寸法から反りが発生するのかを確認した。表１の結果より、短手寸法が１２２ｍｍ以上のプリント配線板１１の場合には、反りの発生する可能性が高く、反り防止の対策を講じる必要があることが判明した。本発明者らは、この結果より余裕を見て短手寸法が１００ｍｍ以上のプリント配線板１１の場合には反りが発生するものと判断した。尚、表１の例では、プリント配線板１１の中央に、長手方向と平行な方向に延びる反り防止バーを配置することで、反り防止を図っているが、部品点数が多く、高密度な実装をしたプリント配線板１１の場合には反り防止バーを入れるために実装部品をよけるスペースがない場合もあり、反り防止の対策をとれない場合も発生する。

本実施形態ではプリント配線板１１の半田面側に実装されている表面実装部品２１と底ケース１４との間に放熱用媒体１８と絶縁シート１５とを介装してあり、表面実装部品２１の発熱は放熱用媒体１８と絶縁シート１５とを介して金属製の底ケース１４に放熱され、さらにケース１２が取着された金属製の器具本体１へ放熱されるのであるが、プリント配線板１１の短手方向の長さが１００ｍｍ以上の場合はプリント配線板１１に反りや撓みが発生する可能性が高く、図７（ｂ）に示すようにプリント配線板１１の半田面１１ａにおいて、底ケース１４に保持された端部から遠いプリント配線板１１の中央部（図７（ｂ）の点線で囲んだ領域）に表面実装部品２１を実装した場合は、プリント配線板１１の反りや撓みによって表面実装部品２１と放熱用媒体１８との間に隙間ができ、両者の密着度が低下することで、所望の放熱効果が得られなくなる。また、プリント配線板１１の反りや撓みは、半田部のクラックによる電気的接続の信頼性の低下や小型の表面実装部品のクラック等を招く可能性がある。

そこで、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、プリント配線板１１の周縁部（図７（ａ）の点線で囲んだ領域）であって、底ケース１４に保持されている箇所の近傍に表面実装部品２１を実装してあり、プリント配線板１１に反りや撓みが発生したとしても、反りや撓みによって放熱用媒体１８との間に隙間ができにくい場所に表面実装部品２１を実装しているので、放熱性能の低下を抑制することができる。したがって、プリント配線板１１の反りや撓みを抑制するために、プリント配線板１１をケース１２に対してビス等で固定する必要が無く、プリント配線板１１は底ケース１４に設けた保持爪１４ｄによって保持されているだけなので、組立工数や部品の増加によってコスト高を招くことがなく、施工が簡単で低コスト化を実現でき、且つ、高い放熱性が得られる放電灯点灯装置を提供することができる。また、表面実装部品２１はプリント配線板１１の周縁部に実装されているので、半田にクラックなどが発生しにくく、電気的接続の信頼性を向上させることができ、また小型の表面実装部品２１にクラックが発生するのも防止することができる。

なお、図８に示すように、プリント配線板１１の半田面１１ａにおいて、放熱が必要な表面実装部品２１は、プリント配線板１１の端部を保持する底ケース１４の保持爪１４ｄから、半径ａの範囲内に実装することがより望ましい。本発明者らは半径ａを変化させて実験を行った結果、半径ａが３０ｍｍを越えると、表面実装部品２１の温度が徐々に上昇し、半径ａ＝５０ｍｍでは平均で５℃上昇しているのに対して、半径ａが３０ｍｍ以内であれば、所望の放熱効果を得ることが確認できた。

また、本実施形態の照明器具Ａでは、放熱が必要な表面実装部品２１の発熱は、放熱用媒体１８と絶縁シート１５とを介して金属製のケース１２に放熱されるとともに、さらにケース１２から金属製の器具本体１に放熱されるので、放熱板の面積を大きくして、放熱効果を向上させ、より信頼性の高い照明器具Ａを実現することができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２を図９及び図１０に基づいて説明する。図９は本発明に係る放電灯点灯装置１０を用いた照明器具Ａの要部断面図であり、実施形態１で説明した照明器具Ａに用いる放電灯点灯装置１０において、プリント配線板１１の部品実装面１１ｂに実装された巻線部品２２を、底ケース１４に端部が保持されるプリント配線板１１の周縁部に寄せて実装してある。尚、巻線部品２２の配置以外は実施形態１で説明した放電灯点灯装置１０および照明器具Ａと同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

実施形態１で説明したようにプリント配線板１１は端部で底ケース１４に保持されており、プリント配線板１１の中央部に重量の重い巻線部品２２が実装されている場合は、巻線部品２２の重みによってプリント配線板１１の中央部が撓み、半田面側に配置された表面実装部品２１と放熱用媒体１８との間の隙間が大きくなって、放熱効果が十分に得られなくなる可能性がある。また、プリント配線板１１の撓みによって、半田にクラックが発生して電気的接続の信頼性が低下したり、小さな表面実装部品２１のクラックなどを招く可能性もある。

そこで、本実施形態ではプリント配線板１１の部品実装面１１ｂにおいて、プリント配線板１１の周縁部に重量の重い巻線部品２２を実装してあり、底ケース１４に保持される部位の近傍に巻線部品２２を配置することによって、プリント配線板１１の撓みを抑制している。図１０はプリント配線板１１の具体例を示し、この実施例では比較的重量の重い巻線部品２２として、フェライトコアを用いたコモンモードフィルタ２２ａや、高周波チョークコイル２２ｂ，２２ｃや、高周波トランス２２ｄ，２２ｅがある。これらの部品の重量は、例えばコモンモードフィルタ２２ａが約２０ｇ、高周波チョークコイル２２ｂ，２２ｃが約５０ｇ、高周波トランス２２ｄが約２５ｇ、高周波トランス２２ｅが約１５ｇであり、これらの巻線部品２２ａ〜２２ｅをプリント配線板１１の周縁部に実装することで、プリント配線板１１の撓みを低減して、表面実装部品２１と放熱用媒体１８との密着度が低下するのを抑制することができる。また、上記の巻線部品２２ａ〜２２ｅは、プリント配線板１１の周縁部であって、底ケース１４の保持爪１４ｄに保持される部位の近傍、すなわち底ケース１４の保持爪１４ｄで保持される部位から半径ａの範囲内に配置するのが好ましく、巻線部品２２ａ〜２２ｅの重量でプリント配線板１１が撓むのをさらに抑制することができ、具体的には上記の半径ａを４０ｍｍ以内とするのがより望ましい。

上述のように本実施形態では巻線部品２２を、底ケース１４に保持されるプリント配線板１１の周縁部に配置することによって、ビス等でプリント配線板１１を機械的に固定しなくても、プリント配線板１１の撓みを抑制して、放熱用媒体１８と表面実装部品２１との間にできる隙間を低減できるから、放熱効果の低下を抑制できるとともに、半田のクラックを防止して、電気的接続の信頼性を向上させ、また小型の表面実装部品２１のクラックを防止することもできる。また、ビス等でプリント配線板１１を機械的に固定しなくても良いから、施工が簡単で低コスト化を実現することができる。

また、放熱が必要な表面実装部品２１の発熱は、放熱用媒体１８と絶縁シート１５とを介して金属製のケース１２に放熱されるとともに、さらにケース１２から金属製の器具本体１に放熱されるから、放熱板の面積を大きくして、放熱効果を向上させ、より信頼性の高い照明器具Ａを実現することができる。

なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。

実施形態１の照明器具の要部の断面図である。 同上の照明器具を示し、グローブを外した状態の下面図である。 同上に用いる放電灯点灯装置の分解斜視図である。 同上に用いる放電灯点灯装置の平面図である。 同上に用いる放電灯点灯装置の底ケースを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は右側面図である。 同上に用いる放電灯点灯装置の底ケースを示し、（ａ）はプリント配線板の保持部を示す要部拡大斜視図、（ｂ）は要部拡大側面図である。 （ａ）（ｂ）は同上に用いるプリント配線板の部品配置を説明する説明図である。 同上に用いるプリント配線板の部品配置を説明する説明図である。 実施形態２の照明器具の要部の断面図である。 同上に用いる放電灯点灯装置のプリント配線板の平面図である。

符号の説明

１ 器具本体
４ グローブ取付具
１１ プリント配線板
１２ ケース
１３ 蓋ケース
１４ 底ケース
１５ 絶縁シート
１８ 放熱用媒体
２１ 表面実装部品
Ａ 照明器具
Ｌａ 環状蛍光灯

Claims (3)

1. 環状蛍光灯を保持して天井面に取着される器具本体と、環状蛍光灯を覆うようにして器具本体の下面側に取着されるグローブとを備え、器具本体の下面に前記グローブを取り付けるために円周上に配置されたグローブ取付具に内接する内接円の中心と器具本体の中心とを一致させた照明器具に用いられる放電灯点灯装置であって、
   環状蛍光灯に点灯電力を供給する点灯回路が形成されたプリント配線板と、当該プリント配線板を収納する直方体状のケースとを備え、
   前記ケースの全長を前記内接円に接する寸法以下に形成するとともに、前記プリント配線板の短手方向の幅寸法を１００ｍｍ以上に形成し、前記プリント配線板は、使用状態における上側を半田面、下側を部品実装面として、端部をケースに保持させるとともに、プリント配線板の半田面には放熱が必要な表面実装部品を配置し、当該表面実装部品とケース内面との間に両者を熱的に結合する放熱用媒体を介装してあり、前記表面実装部品が前記プリント配線板の周縁部に実装されたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記プリント配線板の部品実装面において巻線部品がプリント配線板の周縁部に実装されたことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 請求項１又は２記載の放電灯点灯装置を具備した照明器具。

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