JP2010040472A - 電子機器および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
発熱部品からの熱を放熱させる放熱板を安価に形成可能であり、回路基板における発熱部品の実装面積を小さくすることができて、電子部品の実装密度を向上させることのできる電子機器およびこの電子機器を具備する照明器具を提供する。
【解決手段】
電子機器１は、半導体素子２と、底面部１０、側壁部１１、側壁部１１に開口下端１２ａが底面部１０と同一面上となるようにかつ開口下端１２ａの幅が半導体素子２の本体部６の幅Ｗ１よりも大きくなるように形成された開口部１２および半導体素子２の取付け孔９に対応して設けられた孔１３を有し、半導体素子２の本体部６の一端側６ａが開口下端１２ａの幅内に位置して開口部１２に接近しまたは開口部１２に侵入し、底面部１０に半導体素子２を固定している放熱板３と、放熱板３を固定し、半導体素子２のリード線７をはんだ付けしている回路基板４と、回路基板４を底板部１９に対向して配設し、側板部２０に放熱板３の側壁部１１を固定しているケース５とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子に発生した熱が放熱板を介して放熱される電子機器およびこの電子機器を配設している照明器具に関する。

例えば放電ランプ用点灯装置において、発熱部品であるスイッチング素子は、Ｌ形に折曲された放熱板に固定され、その放熱板およびその放熱板を取り付けているケースから放熱されている（例えば特許文献１参照。）。この放熱板構造において、スイッチング素子を固定している固定部は、ケースに取り付けられている取付部に対してＬ形に折曲されているので、固定部および取付部の境界部分は、Ｒ部（屈曲部）となっている。この結果、スイッチング素子を取付部に接触または接近して取り付けると、スイッチング素子は、Ｒ部（屈曲部）側に位置する部分が固定部より浮き上がるようになり、固定部との密接性（密着性）が低下し、放熱板への伝熱性（放熱性）が低下する。したがって、スイッチング素子は、取付部から離間した固定部の部位に取り付けられている。

また、発熱部品としての一対のトランジスタをＬ字形に折曲した放熱体（放熱板）の一片（固定部）の表面に取り付け、この一片をトランジスタとともに取付ねじによりプリント基板に取付け、他片（取付部）をケース本体の側板に切起しにより形成した弾性押圧片に弾接させている発熱部品の放熱構造が提案されている（特許文献２参照。）。この発熱部品の放熱構造は、例えば図１１に示すように、放熱体の一片および他片が直角となるように形成され、トランジスタを他片に接触させて一片に取り付けている。
実開平５−８９９０号明細書（第３−４頁、第２図、第４図） 特許第３４９３７７３号公報（第３頁、第１１図）

特許文献１の放熱板構造は、スイッチング素子が放熱板の取付部から離間して固定部に取り付けられるので、スイッチング素子のリード線も前記取付部から離間したプリント基板上に実装される。この結果、プリント基板におけるスイッチング素子の取付方向例えばプリント基板の短幅方向での他の電子部品の実装スペースが少なくなり、電子部品の高密度実装が阻害されて、プリント基板が大形化するという欠点を有する。

また、特許文献２の発熱部品の放熱構造は、放熱体の一片および他片がＬ字形に折曲されたのみでは直角に形成されるものではなく、直角形成のためには、例えば切削加工が必要である。この結果、放熱体は、その形成に手間を要し、コスト上昇するという欠点を有する。

本発明は、発熱部品からの熱を放熱させる放熱板を安価に形成可能であり、回路基板における発熱部品の実装面積を小さくすることができて、電子部品の実装密度を向上させることのできる電子機器およびこの電子機器を具備する照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の電子機器の発明は、本体部、この本体部の一端側に設けられた取付け孔および前記本体部の他端側から導出されたリード線を有する半導体素子と；底面部、この底面部の一端側を折り曲げられて形成された側壁部、この側壁部に開口下端が前記底面部と同一面上となるようにかつ前記開口下端の幅が前記半導体素子の本体部の幅よりも大きくなるように形成された開口部および前記底面部の一端側に前記半導体素子の取付け孔に対応して設けられた孔を有し、前記半導体素子の本体部の一端側が前記開口下端の幅内に位置して前記開口部に接近しまたは前記開口部に侵入し、前記半導体素子の取付け孔および前記孔を介して取付け部材により前記底面部に前記半導体素子を固定している放熱板と；この放熱板を固定し、前記半導体素子のリード線をはんだ付けしている回路基板と；底板部および側板部を有し、前記回路基板を前記底板部に対向して配設し、前記側板部に前記放熱板の側壁部を固定しているケースと；を具備していることを特徴とする。

本発明および以下の発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。

半導体素子は、例えばサイリスタや電界効果トランジスタなどのスイッチング素子であり、動作による自己の発熱量が比較的大きい素子である。

半導体素子の本体部の幅は、本体部の一端側および他端側を結ぶ方向と直交する方向の幅を示す。

「接近」とは、半導体素子の本体部の一端側が放熱板の開口部の近傍または近距離に位置することの他、当該本体部の一端側が放熱板の側壁部に接触している状態も包含する。

放熱板に設けられた孔は、ねじが螺着されるねじ孔または挿通孔（貫通孔）を意味する。当該孔がねじ孔の場合、半導体素子の取付け孔を介して取付け部材としてのねじが放熱板のねじ孔に螺着されることにより、半導体素子は、放熱板に固定される。また、当該孔が挿通孔の場合、半導体素子の取付け孔および放熱板の挿通孔に挿通されたねじおよびこのねじ用のナットにより、半導体素子および放熱板が共締めされて固定される。ねじおよびナットは、取付け部材を構成している。

また、放熱板は、回路基板およびケースの側板部にそれぞれ固定されるものである。ここで、放熱板は、その底面部およびその側壁部にそれぞれねじ孔を形成し、回路基板に形成した孔を介して底面部に形成したねじ孔に取付けねじを螺着して回路基板に固定し、ケースの側板部に形成した孔を介して側壁部に形成したねじ孔に取付けねじを螺着してケースの側板部に固定してもよい。

また、放熱板は、その底面部およびその側壁部にそれぞれ孔を形成し、底面部および回路基板を、底面部に形成した孔および回路基板に形成した孔に挿通した取付けねじおよびナットにより共締めすることにより回路基板に固定し、側壁部およびケースの側板部を、側壁部に形成した孔およびケースの側板部に形成した孔に挿通した取付けねじおよびナットにより共締めすることによりケースの側板部に固定してもよい。

また、放熱板は、その底面部およびその側壁部を、回路基板およびケースの側板部にそれぞれ接着材により固定してもよい。

回路基板は、ケースの底板部や側板部に設けられた支持部や支持部材などに支持されて、ケースの底面部から離間して配設される。

本発明によれば、半導体素子は、その本体部が放熱板の開口部に接近しまたは開口部に侵入した状態で、放熱板の底面部に固定される。これにより、半導体素子のリード線が回路基板に実装され、かつ放熱板の底面部が回路基板に固定され、放熱板の側壁部がケースの側板部に固定されたときに、回路基板の半導体素子の取付方向における半導体素子の実装面積が小さくなる。その分、回路基板に電子部品の実装スペースが空くので、回路基板を大形化しなくても、当該実装スペースに他の電子部品を実装することができ、これにより、回路基板における電子部品の実装密度が向上される。

また、放熱板は、その側壁部を底面部の一端側を折り曲げ形成する前に、その開口部の開口下端が底面部および側壁部の境界となるように、かつ開口下端の幅が半導体素子の本体部の幅よりも大きくなるようにして、打ち抜きなどにより開口部を形成しておくと、側壁部を底面部の一端側を折り曲げ形成したときに、開口部の開口下端に底面部および側壁部の境界部分によるＲ部（屈曲部）が無く、その開口下端が底面部と同一面上となるように形成される。これにより、放熱板は、比較的に安価に形成可能である。

請求項２に記載の照明器具の発明は、放電ランプと；この放電ランプを点灯させるように構成された請求項１記載の電子機器と；前記放電ランプおよび前記電子機器を配設している器具本体と；を具備していることを特徴とする。

ケースは、例えばベースケースおよびカバーケースに形成される。そして、ベースケースに例えば長方形状の底板部が形成され、この底板部の長手方向の両側に一対の側板部が当該両側から上方に折り曲げられて形成される。そして、回路基板は、一対の側板間で底板部に対向して配設され、放熱板の側壁部は、一対の側板部の一方に固定される。

本発明によれば、請求項１記載の電子機器により放電ランプが点灯される放電ランプ用点灯装置が構成された照明器具が提供される。

請求項１の発明によれば、放熱板は、その開口部を有しても比較的安価に形成可能であり、その開口部の形成により、回路基板における半導体素子の実装面積を小さくすることができるので、回路基板に電子部品を高密度で実装させることができて、回路基板および電子機器の大形化やコスト上昇を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、大形化やコスト上昇が抑制される請求項１記載の電子機器を具備するので、電子機器の配設が容易であり、安価に形成可能な照明器具を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１および図２は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は電子機器であり、（ａ）は一部概略断面図、（ｂ）は一部概略上面図、図２は半導体素子を取り付けた放熱板の概略斜視図である。

図１において、電子機器１は、放電ランプ用点灯装置であり、半導体素子としての電界効果トランジスタ２、放熱板３、回路基板４および金属製のケース５を有して構成されている。電界効果トランジスタ２は、オンオフ動作することにより発熱し、その発熱量が比較的大きい発熱部品である。電界効果トランジスタ２に発生した熱は、放熱板３に伝熱され、さらにケース５に伝熱され、放熱板３およびケース５から放熱される。

電界効果トランジスタ２は、図２に示すように、本体部６およびリード線７を有して形成されている。本体部６は、その外側が例えばエポキシ樹脂からなり、一端側が取付け部６ａ、他端側が収納部６ｂに形成されている。取付け部６ａおよび収納部６ｂは、それぞれの高さが異なり、段差を有している。

そして、取付け部６ａには、取付け部材としての取付けねじ８が挿通される取付け孔９が設けられている。収納部６ｂは、回路素子を収納し、端面６ｂｂから３本のリード線７を導出している。リード線７は、例えば錫メッキされた銅（Ｃｕ）からなり、回路基板４にはんだ付けされる。

放熱板３は、例えば１枚の肉厚の大きい金属製の平板を折曲するなどして形成したものであり、底面部１０、側壁部１１、開口部１２および孔としてのねじ孔１３（図１（ａ）に示す。）を有して構成されている。その肉厚は、例えば４〜１０ｍｍであり、その金属材料は、例えばアルミニウム（Ａｌ）である。

底面部１０は、逆凸形に形成されているとともに、電界効果トランジスタ２を設置可能な大きさに形成されている。そして、一端側１０ａの両側に一対のねじ孔１４，１４が形成されている。このねじ孔１４，１４は、回路基板４に放熱板３を固定するためのものである。

側壁部１１は、底面部１０の一端側１０ａから上方にほぼ直角となるように折り曲げられて形成されたものであり、長方形に形成されている。その長手寸法は、底面部１０の幅よりも大きいものである。そして、長手方向の両側に一対のねじ孔１５，１５が形成されている。このねじ孔１５，１５は、ケース５に放熱板３を連結（固定）するためのものである。

開口部１２は、その開口下端１２ａが底面部１０および側壁部１１の境界となるようにして、側壁部１１の中央部に長方形に形成されたものである。そして、その開口下端１２ａの幅（長さ）は、電界効果トランジスタ２の本体部６の幅Ｗ１よりも大きくなるようにしている。また、開口部１２の高さ寸法は、本体部６の取付け部６ａの高さ寸法よりも大きくなるようにしている。すなわち、開口部１２は、本体部６の取付け部６ａの一部を挿入可能な大きさに形成されている。なお、取付け部６ａを開口部１２に挿入しないものであるときには、開口部１２の高さ寸法を取付け部６ａの高さ寸法よりも大きくしなくてもよい。

そして、開口部１２は、側壁部１１を底面部１０から折り曲げて形成する前に、打ち抜きなどにより形成する。これにより、側壁部１１を折り曲げ形成した後の開口部１２の開口下端１２ａには、底面部１０および側壁部１１の境界部分に形成されるＲ部（屈曲部）が無く、開口下端１２ａは、底面部１０と同一面上となっている。この結果、電界効果トランジスタ２の本体部６の取付け部６ａが開口下端１２ａの幅（長さ）内に位置して開口部１２に接近し、または取付け部６ａの一部が開口部１２に侵入しても、電界効果トランジスタ２の本体部６は、底面部１０から浮き上がることが無く、底面部１０に密接（密着）することができるものである。

ねじ孔１３は、電界効果トランジスタ２に設けられた取付け孔９に挿通される取付けねじ８を螺着するものであり、底面部１０の一端側１０ａの中央部に前記取付け孔９に対応して設けられたものである。すなわち、ねじ孔１３は、電界効果トランジスタ２の本体部６の取付け部６ａが開口部１２の開口下端１２ａの幅（長さ）内に位置するようにして、開口部１２に接近することができるように、または取付け部６ａの一部が開口部１２に侵入することができるように設けられている。

そして、電界効果トランジスタ２の取付け孔９に挿通された取付けねじ８がねじ孔１３に完全に螺着されることにより、底面部１０に電界効果トランジスタ２が密接して固定される。なお、取付けねじ８は、図１（ａ）に示すように、その先端がねじ孔１３内に位置し、放熱板３から突出しないものである。こうして、放熱板３は、半導体素子としての電界効果トランジスタ２を固定している。そして、放熱板３は、電界効果トランジスタ２を固定した後、回路基板４に固定（実装）される。

回路基板４は、例えばガラスエポキシ材や紙フェノール材などからなり、長方形状に形成されている。そして、回路基板４は、その短幅方向（長手方向と直交する方向）に電界効果トランジスタ２が配設されるように、放熱板３を固定している。すなわち、放熱板３の側壁部１１の長手方向と回路基板４の長手方向が平行となるようにして、かつ側壁部１１が回路基板４の長手方向の縁部から幾分突出するようにして、放熱板３の底面部１０が回路基板４に固定されている。

回路基板４は、電界効果トランジスタ２の３本のリード線７がそれぞれ挿入されて挿通される３個の貫通孔１６がリード線７に対応して形成され、また、放熱板３の底面部１０に形成された一対のねじ孔１４，１４に対応して２個の貫通孔１７が形成されている。

電界効果トランジスタ２の３本のリード線７は、貫通孔１６に挿通されて、回路基板４の裏面４ｂではんだ付けされる。この後、リード線７は、幾分折り曲げられて、放熱板３の底面部１０が回路基板４の表面４ａに設置され、底面部１０に形成されたねじ孔１４と回路基板４に形成された貫通孔１７が正対される。そして、貫通孔１７に回路基板４の裏面４ｂ側から固定ねじ１８が挿入され、固定ねじ１８は、放熱板３のねじ孔１４に完全に螺着される。

こうして、回路基板４は、放熱板３の側壁部１１が外方側となるように底面部１０を固定し、内方側で電界効果トランジスタ２のリード線７をはんだ付けして、放熱板３および電界効果トランジスタ２を実装している。また、放電ランプ用点灯装置を構成するその他の電子部品や部材を実装している。そして、回路基板２は、ケース５に収納されている。

ケース５は、ベースケースであり、カバーケースが被嵌されるものである。ケース５は、例えば１枚の金属製の平板を折り曲げて、底板部１９および一対の側板部２０，２０に形成されている。金属としては、例えば鋼板である。すなわち、底板部１９は、細長い長方形状に形成されている。一対の側板部２０，２０は、底板部１９の長手方向に沿う両側から上方に折り曲げられ、底板部１９とほぼ直交し互いに対向している。なお、図１においては、底板部１９の一端側１９ａから上方に折り曲げて形成された一方の側板部２０のみを示している。

回路基板４は、その裏面４ｂが底板部１９に対向するようにして、一対の側板部２０，２０間に収納され、一対の側板部２０，２０にそれぞれ形成された基板支持段部（図示しない。）に支持されている。すなわち、ケース５は、回路基板４およびケース５の底板部１９が所定の絶縁距離を有するように、回路基板４を底板部１９と離間させて配設している。

そして、ケース５の側板部２０には、図１（ｂ）に示すように、放熱板３の側壁部１１に形成された一対のねじ孔１５，１５に正対する一対の取付け孔２１，２１が形成されている。そして、一対の取付け孔２１，２１を介して一対の取付けねじ２２，２２がそれぞれ側壁部１１のねじ孔１５，１５に完全に螺着されている。

こうして、ケース５は、その側板部２０に放熱板３の側壁部１１を固定するとともに、その側板部２０と放熱板３の側壁部１１とを密接させている。電界効果トランジスタ２に発生した熱は、主として、放熱板３の底面部１０に伝熱され、放熱板３の側壁部１１からケース５の側板部２０に伝熱されて、ケース５から外気に放出される。

次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。

放熱板３は、側壁部１１に開口部１２を有し、この開口部１２の開口下端１２ａが底面部１０と同一面上となるように形成され、かつ開口下端１２ａの幅（長さ）が電界効果トランジスタ２の本体部６の幅Ｗ１よりも大きくなるように形成されている。すなわち、開口部１２の開口下端１２ａには、側壁部１１を底面部１０の一端側１０ａから上方にほぼ直角に折り曲げて形成したときのＲ部（屈曲部）が無いものである。

したがって、電界効果トランジスタ２の本体部６の取付け部６ａを開口部１２に接近させるようにして、または本体部６の取付け部６ａを開口部１２に挿入させるようにして、電界効果トランジスタ２を底面部１０に設置し固定しても、電界効果トランジスタ２の本体部６は、底面部１０に密接する。これにより、電界効果トランジスタ２に発生した熱は、迅速に放熱板３に伝熱され、放熱板３およびケース５から迅速に放熱される。

そして、電界効果トランジスタ２の本体部６の取付け部６ａが放熱板３の開口部１２に接近し、または開口部１２に侵入した状態で、電界効果トランジスタ２の本体部６が放熱板３の底面部１０に固定され、電界効果トランジスタ２のリード線７が回路基板４にはんだ付け（実装）されると、回路基板４の短幅方向（電界効果トランジスタ２の取付方向）における電界効果トランジスタ２の実装面積が小さくなる。その分、回路基板４の短幅方向に他の電子部品などを実装するスペースが空く。したがって、回路基板４を大形化しなくても、当該スペースに他の電子部品を実装することができ、配線パターンを形成することができる。これにより、回路基板４に電子部品を高密度で実装させることができて、回路基板４および電子機器１の大形化やコスト上昇を抑制することができる。

そして、放熱板３は、側壁部１１が底面部１０の一端側１０ａから上方に折り曲げて形成される前に、打ち抜きなどにより開口部１２を形成するものである。開口部１２は、その開口下端１２ａが底面部１０と同一面となるように、かつその開口下端１２ａの幅（長さ）が電界効果トランジスタ２の本体部６の幅Ｗ１よりも大きくなるようにして形成されるので、その開口下端１２ａに側壁部１１が底面部１０の一端側１０ａから上方に折り曲げて形成されたときの底面部１０および側壁部１１の境界部分によるＲ部（屈曲部）が無い。すなわち、放熱板３は、開口部１２を有しても、上述したように、打ち抜きなどにより開口部１２を形成することにより、比較的に安価に形成される。したがって、放熱板３および電子機器１のコスト上昇を抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について述べる。

図３は、本発明の第２の実施形態を示す照明器具の概略斜視図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図３に示す照明器具２３は、天井面等に直付けされる直付け照明器具であり、略枠状の器具本体２４の両端に一対のランプソケット２５，２５が設けられている。そして、ランプソケット２５，２５に放電ランプとしての直管形蛍光ランプ２６を装着している。また、器具本体２４は、蛍光ランプ２６と対向して断面略皿状の反射板２７を取り付けている。反射板２７の表面は、反射面２７ａに形成されている。

また、器具本体２４は、反射板２７の内側で、図１に示す電子機器としての放電ランプ用点灯装置１を図示しないねじにより固定している。そして、放電ランプ用点灯装置１が給電されることにより、蛍光ランプ２６が点灯する。

照明器具２３は、放電ランプ用点灯装置１の大形化やコスト上昇が抑制されているので、放電ランプ用点灯装置１の配設スペースを容易に確保することができるとともに、安価に形成することができる。

本発明の第１の実施形態を示す電子機器であり、（ａ）は一部概略断面図、（ｂ）は一部概略上面図。 同じく、半導体素子を取り付けた放熱板の概略斜視図。 本発明の第２の実施形態を示す照明器具の概略斜視図。

符号の説明

１…電子機器としての放電ランプ用点灯装置
２…半導体素子としての電界効果トランジスタ
３…放熱板
４…回路基板
５…ケース
６…本体部
７…リード線
８…取付け部材としての取付けねじ
１０…底面部
１１…側壁部
１２…開口部
１３…孔としてのねじ孔
１９…底板部
２０…側板部
２３…照明器具
２４…器具本体
２６…放電ランプとしての直管形蛍光ランプ

Claims (2)

1. 本体部、この本体部の一端側に設けられた取付け孔および前記本体部の他端側から導出されたリード線を有する半導体素子と；
   底面部、この底面部の一端側を折り曲げられて形成された側壁部、この側壁部に開口下端が前記底面部と同一面上となるようにかつ前記開口下端の幅が前記半導体素子の本体部の幅よりも大きくなるように形成された開口部および前記底面部の一端側に前記半導体素子の取付け孔に対応して設けられた孔を有し、前記半導体素子の本体部の一端側が前記開口下端の幅内に位置して前記開口部に接近しまたは前記開口部に侵入し、前記半導体素子の取付け孔および前記孔を介して取付け部材により前記底面部に前記半導体素子を固定している放熱板と；
   この放熱板を固定し、前記半導体素子のリード線をはんだ付けしている回路基板と；
   底板部および側板部を有し、前記回路基板を前記底板部に対向して配設し、前記側板部に前記放熱板の側壁部を固定しているケースと；
   を具備していることを特徴とする電子機器。
2. 放電ランプと；
   この放電ランプを点灯させるように構成された請求項１記載の電子機器と；
   前記放電ランプおよび前記電子機器を配設している器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

Images