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Ein
Beleuchtungsgerät
zur Beleuchtung einer hochintensiven Entladungslampe, die als Scheinwerfer
eines Fahrzeugs verwendet wird, wurde beispielsweise in der JP-A-2003-318042 vorgeschlagen.
In dieser Bauart für
ein Beleuchtungsgerät
wird eine Batteriespannung durch einen Transformator, beispielsweise
einen Gleichspannungswandler (Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler) heraufgesetzt. Ein
als H-Brücken-Schaltung
(d.h. Vollbrücken-Schaltung)
ausgeführter
Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandler (DC-AC-Wandler) ändert die
heraufgesetzte Spannung, die eine Gleichspannung ist, in eine Wechselspannung.
Auf diese Weise wird die Entladungslampe durch die Wechselspannung
erleuchtet.
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Das
Beleuchtungsgerät
weist ein Metallgehäuse
und ein Sammelschienengehäuse
mit einer Sammelschiene und einem Anschluss auf. Eine gedruckte
Schaltungsplatine mit einem Feld (Anschlussfeld, pad) ist in dem
Metallgehäuse
untergebracht. Schaltungskomponenten mit dem Gleichstrom-Wandler sind in dem
Sammelschienengehäuse
untergebracht. Das Sammelschienengehäuse ist an dem Metallgehäuse angebracht,
und der Anschluss des Sammelschienengehäuses ist mit dem Feld der in
dem Metallgehäuse
untergebrachten gedruckten Schaltungsplatine verbunden. Auf diese Weise
sind die in dem Sammelschienengehäuse untergebrachten Schaltungskomponenten
elektrisch mit einer gedruckten Verdrahtung verbunden, die auf der
gedruckten Schaltungsplatine vorgesehen ist.
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Die
Temperatur des Gleichspannungswandlers steigt an, wenn der Gleichspannungswandler
die Batteriespannung heraufsetzt. Der Gleichspannungswandler ist
von den Schaltungskomponenten mit einer niedrigen Wärmewiderstandsfähigkeit
entfernt angeordnet, so dass verhindert werden kann, dass die von
dem Gleichspannungswandler erzeugte Wärme auf die Schaltungskomponenten übertragen wird.
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In
letzter Zeit wurde versucht, die Größe des Beleuchtungsgeräts für die Entladungslampe
zu verringern. Jedoch ist es aufgrund einer derartigen Auslegung,
dass der Gleichspannungswandler von den Schaltungskomponenten entfernt
angeordnet ist, schwierig, die Größe des Sammelschienengehäuses zu
verringern. Dementsprechend ist es schwierig, die Größe des Beleuchtungsgeräts zu verringern.
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Im
Hinblick auf das vorstehend beschriebene Problem liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Entladungslampen-Beleuchtungsgerät anzugeben,
bei dem verhindert wird, dass die durch den Transformator erzeugte
Wärme andere Schaltungskomponenten
beeinträchtigt,
obwohl der Transformator nahe an andere Schaltungskomponenten angeordnet
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Beleuchtungsgerät gemäß Patentanspruch 1, 12 oder
19 gelöst.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weist ein Entladungslampen-Beleuchtungsgerät eine Transformatoreinheit
mit einem Transformator zur Erzeugung einer hohen Spannung auf der
Grundlage einer aus einer Leistungsquelle zugeführten elektrischen Leistung,
ein Gehäuse
zur Unterbringung der Transformatoreinheit, eine mit dem Gehäuse verbundene
Schaltungsplatine in dem Gehäuse
und mit einer Komponente zur Ansteuerung der Entladungslampe auf
der Grundlage der von dem Transformator erzeugten hohen Spannung
auf. Die Transformatoreinheit ist an die Schaltungsplatine durch
ein wärmeleitendes
Teil mit einer Wärmeleitfähigkeit
befestigt, die wesentlich höher
als die von Luft ist.
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Wenn
der Transformator die hohe Spannung erzeugt, erzeugt die Transformatoreinheit
Wärme und
steigt die Temperatur der Transformatoreinheit an. Die Wärme wird
auf das Gehäuse
durch das wärmeleitende
Teil und die Schaltungsplatine übertragen.
Somit wird die Wärme
weitgehend über
das Gehäuse
freigegeben, so dass die Spitzentemperatur der Transformatoreinheit
verringert werden kann.
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In
dem Beleuchtungsgerät
kann, obwohl die Transformatoreinheit relativ nahe an andere Schaltungskomponenten
angeordnet ist, verhindert werden, dass die von der Transformatoreinheit
erzeugte Wärme
die anderen Schaltungskomponenten beeinträchtigt. Daher kann die Größe des Beleuchtungsgeräts verringert
werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Entladungslampen-Beleuchtungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
Draufsicht eines Gehäuses
des Beleuchtungsgeräts
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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3 eine
Draufsicht eines Sammelschienengehäuses des Beleuchtungsgeräts gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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4 eine
Draufsicht des Beleuchtungsgeräts,
in dem das Gehäuse
gemäß 2 und
das Sammelschienengehäuse
gemäß 3 eingebaut sind,
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5 eine
perspektivische Darstellung des Gehäuses gemäß 2 und des
Sammelschienengehäuses
gemäß 3,
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6 eine
perspektivische Darstellung gemäß 4,
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7 eine
Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, an dem eine Transformatoreinheit
an eine Leistungsschaltungsplatine des Beleuchtungsgeräts gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
befestigt ist,
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8 eine
Querschnittsdarstellung des Abschnitts, an dem eine Transformatoreinheit
an eine Leistungsschaltungsplatine eines Entladungslampen-Beleuchtungsgeräts gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung befestigt ist,
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9A eine
Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, an dem eine Transformatoreinheit
an eine Leistungsschaltungsplatine eines Entladungslampen-Beleuchtungsgeräts gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung befestigt ist, wobei 9B eine
schematische vergrößerte Darstellung
eines Bereichs eines Kreises IXB in 9A zeigt,
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10 eine
Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, an dem eine Transformatoreinheit
an eine Leistungsschaltungsplatine eines Entladungslampen-Beleuchtungsgeräts gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung befestigt ist,
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11 eine
Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, an dem eine Transformatoreinheit
an eine Leistungsschaltungsplatine eines Entladungslampen-Beleuchtungsgeräts gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung befestigt ist,
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12 eine
Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, an dem eine Transformatoreinheit
an eine Leistungsschaltungsplatine eines Entladungslampen-Beleuchtungsgeräts gemäß einer
Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels
gemäß 8 befestigt
ist, und
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13 eine
Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, an dem eine Transformatoreinheit
an eine Leistungsschaltungsplatine eines Entladungslampen-Beleuchtungsgeräts gemäß einer
weiteren Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 8 befestigt
ist.
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Die
Erfinder haben eine Prototyp für
ein Beleuchtungsgerät
entwickelt, dessen Größe verringert werden
kann. In diesem Prototyp ist ein aus Harz hergestellter Schutzfilm
auf eine gedruckte Schaltungsplatine angeordnet, und ist eine Transformatoreinheit auf
der gedruckten Schaltungsplatine durch den Schutzfilm angebracht.
In einem derartigen Ansatz überlappen
sich die gedruckte Schaltungsplatine und die Transformatoreinheit,
so dass die Größe des Beleuchtungsgeräts verringert
werden kann.
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In
dem Prototyp ist die Transformatoreinheit von der Schaltungsplatine
durch den Schutzfilm getrennt. Wenn jedoch die Transformatoreinheit
Wärme erzeugt
und die Temperatur der Transformatoreinheit ansteigt, kann die Wärme auf
andere Schaltungskomponenten durch die Luft übertragen werden. Als Ergebnis
kann die übertragene
Wärme die
anderen Schaltungskomponenten beschädigen.
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Als
erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend ein Entladungslampen-Beleuchtungsgerät zur Beleuchtung
einer Entladungslampe unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben.
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1 zeigt
ein vereinfachtes Blockschaltbild des Beleuchtungsgeräts. In dem
Beleuchtungsgerät setzt
ein als Transformator (Überträger) dienender Gleichspannungswandler 2 eine
aus einer Batterie 1 zugeführte Spannung herauf, und ändert eine
als H-Brückenschaltung
aufgebaute Umrichterschaltung (Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung) 3 die
heraufgesetzte Spannung, die eine Gleichspannung ist, in eine Wechselspannung
um. Die Wechselspannung wird an eine Entladungslampe 4 angelegt,
wodurch die Entladungslampe 4 erleuchtet wird. Da die Entladungslampe 4 beim
Starten eine höhere
Spannung benötigt,
weist das Beleuchtungsgerät
eine Starterschaltung 5 zum Anheben der an die Entladungslampe 4 angelegten
Wechselspannung auf.
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Die
Starterschaltung 5 weist einen Startertransformator 13,
einen Kondensator 14 und einen Thyristor 15 auf.
In der Starterschaltung 5 beginnt der Kondensator 14 beim
Starten der Entladungslampe 4 sich aufzuladen. Dann, wenn
der Thyristor 15 eingeschaltet wird, beginnt der Kondensator 14,
sich zu entladen. Auf diese Weise wird die höhere Spannung durch den Startertransformator 13 an
die Entladungslampe 4 angelegt und tritt ein elektrischer Durchschlag
zwischen den Elektroden der Entladungslampe 4 auf. Als
Ergebnis des Durchschlags wird die Entladungslampe 4 erleuchtet.
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Nach
dem Starten der Entladungslampe 4 führt eine Lichtsteuerungsschaltung 6 eine
Regelung der an die Entladungslampe 4 angelegten Spannung und
des durch die Entladungslampe 4 fließenden Stroms durch, so dass
die Entladungslampe 4 stabil erleuchtet bleiben kann.
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Wie
es in 2 bis 6 gezeigt ist, ist das Beleuchtungsgerät in einem
Körper
untergebracht, das mit einem Gehäuse 10,
einem Sammelschienengehäuse 11 und
einer (nicht gezeigten) Gehäuseabdeckung
aufgebaut ist. der Körper
ermöglicht,
dass das Beleuchtungsgerät
beispielsweise in einem Fahrzeug untergebracht werden kann, so dass
das Beleuchtungsgerät
für einen
Scheinwerfer des Fahrzeugs verwendet werden kann.
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Das
Gehäuse 10 kann
beispielsweise ein Metallgehäuse
mit einer unteren Wand und niedrigen Seitenwänden sein. Eine Steuerungsschaltungsplatine 16 und
eine Leistungsschaltungsplatine 17 sind in dem Gehäuse 10 derart
angeordnet, dass die Steuerungsschaltungsplatine 16 und
die Leistungsschaltungsplatine 17 physikalisch voneinander
getrennt sind und elektrisch miteinander über einen Verbindungsdraht
(Bonddraht) 21 verbunden sind. Die Steuerungsschaltungsplatine 16 und
die Leistungsschaltungsplatine 17 sind an die untere Wand
(Boden) des Gehäuses 10 durch
ein Klebeteil 40 gemäß 7 angebracht.
Das Gehäuse 10 weist
eine Befestigungsöffnung 12 an
einem Eckabschnitt auf. Die Befestigungsöffnung 12 ermöglicht,
dass das Beleuchtungsgerät
an einem Objekt befestigt wird.
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Die
Steuerungsschaltungsplatine 16 ist eine gedruckte Mehrschichtschaltungsplatine
mit einem keramischen Substrat als Grundsubstrat. Ein erstes Leitungsmuster
ist an einer vorderen Oberfläche
der Steuerungsschaltungsplatine 16 vorgesehen, und ein
zweites Leitungsmuster ist an einer hinteren Oberfläche der
Steuerungsschaltungsplatine 16 vorgesehen. Das erste Leitungsmuster
und das zweite Leitungsmuster sind miteinander durch eine in dem keramischen
Substrat vorgesehene Durchgangsöffnung
verbunden. Schaltungskomponenten wie monolytische integrierte Schaltungen
(MIC, monolythic integrated circuit) 18, 20, ein
Widerstand 19a, ein Kondensator 19b, ein Transistor 19c und
eine Diode 19d sind an der Steuerungsschaltungsplatine 16 durch
eine hochdichte Befestigungstechnik angebracht. Somit hat die Steuerungsschaltungsplatine 16 eine
sehr geringe Größe. Diese
an die Steuerungsschaltungsplatine 16 befestigten Komponenten werden
für einen
Steuerungsschaltungsabschnitt wie die in 1 gezeigte
Lichtsteuerungsschaltung 6 verwendet, die mit niedriger
Spannung arbeitet und nur geringe Wärme erzeugt.
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Die
Leistungsschaltungsplatine 17 ist eine gedruckte Einzelschicht-Schaltungsplatine
mit einem keramischen Substrat als Grundsubstrat. Ein Leitungsmuster 17a ist
auf einer Oberfläche
der Leistungsschaltungsplatine 17 vorgesehen. Schaltungskomponenten
wie ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Metalloxyd
(Halbleitertransistor (MOS-Transistor)), eine Diode 26 und
eine Transformatoreinheit mit dem Gleichspannungswandler 2 sind
an der Leistungsschaltungsplatine 17 angebracht. Diese
an die Leistungsschaltungsplatine 17 angebrachten Komponenten
weisen eine relativ große
Größe auf und
erzeugen Wärme.
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7 zeigt
eine Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, an dem die Transformatoreinheit 25 an
die Leistungsschaltungsplatine 17 angebracht ist. Wie aus 7 hervorgeht,
ist die Transformatoreinheit 25 an die Leistungsschaltungsplatine 17 über ein Klebeteil 41 derart
befestigt, dass die Transformatoreinheit 25 das Leitungsmuster 17a überlappt.
Alternativ dazu kann die Transformatoreinheit 25 das Leitungsmuster 17a nicht überlappen.
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Das
Klebeteil 41 ist aus einem Material hergestellt, das eine
Viskosität
von annähernd
10 bis 150 Pascal-Sekunden (Pa·s),
vorzugsweise 30 bis 90 Pa·s,
eine thermische Leitfähigkeit
von angenähert
mehr als 0,1 Watt pro Meter-Kelvin
(W/(m·k))
und eine elektrische Spannungsfestigkeit von angenähert mehr
als 0,5 Kilovolt pro Millimeter (kV/mm) nach Verfestigung aufweist.
Beispielsweise kann CY52-223 oder SE1714, die von der Firma Toray
in Japan hergestellte Produkte sind, als das Klebeteil 41 verwendet
werden.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist ein Elektrodenfeld (Elektrodenanschlussfeld,
Elektroden-Pad) 22 auf einer Oberfläche der Schaltungsplatine 17 angeordnet.
Wie es in 6 gezeigt ist, ist, wenn das Gehäuse 10 und
das Sammelschienengehäuse 11 in das
Beleuchtungsgerät
eingebaut sind, das Elektrodenfeld 22 mit einem Gehäuseanschluss 30 des Sammelschienengehäuses 11 über einen
Flachdraht 31 verbunden. Das Elektrodenfeld 22 ist
in einem relativ engen Bereich auf der Schaltungsplatine 17 angeordnet.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, weist das Sammelschienengehäuse 11 einen
ersten Raum auf, in dem keine Komponente angeordnet ist. Wie es
in 5 gezeigt ist, ist, wenn das Sammelschienengehäuse 11 in
das Gehäuse 10 eingesetzt
ist, das Elektrodenfeld 22 in dem ersten Raum des Sammelschienengehäuses 11 positioniert.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, weist das Gehäuse 10 einen zweiten
Raum benachbart zu der Steuerungsschaltungsplatine 16 und
der Leistungsschaltungsplatine 17 auf. Wie es in 5 gezeigt
ist, ist, wenn das Sammelschienengehäuse 11 in das Gehäuse 10 eingesetzt
ist, ein an dem Sammelschienengehäuse 11 angebrachter
Startertransformator 13 in dem zweiten Raum des Gehäuses 10 positioniert.
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Das
Sammelschienengehäuse 11 kann
beispielsweise aus einem synthetischen Harz hergestellt sein und
in einer rechteckigen Form geformt sein, die ermöglicht, dass das Sammelschienengehäuse 11 in
das Gehäuse 10 eingesetzt
werden kann. Wenn das Sammelschienengehäuse 11 in das Gehäuse 10 eingesetzt
ist, ist der erste Raum des Sammelschienengehäuses 11 über die
an dem Gehäuse 10 angebrachte
Leistungsschaltungsplatine 17 derart positioniert, dass
das Elektrodenfeld 22 in dem ersten Raum des Sammelschienengehäuses 11 positioniert
werden kann.
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Der
Gehäuseanschluss 30 springt
von einer inneren Wand des Sammelschienengehäuses 11 derart vor,
dass der Gehäuseanschluss 30 in
dem ersten Raum positioniert ist, in dem die Leistungsschaltungsplatine 17 positioniert
ist, wenn das Sammelschienengehäuse 11 in
das Gehäuse 10 eingesetzt
ist. In dem ersten Raum ist der Gehäuseanschluss 30 mit
dem Elektrodenfeld 22 über
den Flachdraht 31 beispielsweise durch Laserschweißen verbunden.
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Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, ist, wenn das Sammelschienengehäuse 11 in
das Gehäuse 10 eingesetzt
ist, der Startertransformator 13 des Sammelschienengehäuses 11 in
dem zweiten Raum des Gehäuses 10 positioniert.
In dem Sammelschienengehäuse 11 sind
ein Hochspannungskabel 36 und ein Niedrigspannungskabel 37 eingebaut. Das
Hochspannungskabel 36 ist entlang eines inneren Umlaufs
des Sammelschienengehäuses 11 eingebaut.
Ein Ende des Hochspannungskabels 36 ist mit dem Startertransformator 13 verbunden,
und das andere Ende verläuft
nach außerhalb
des Sammelschienengehäuses 11.
Ein Ende des Niedrigspannungskabels 37 ist mit einer Ausgangsinduktivität 33 verbunden,
und das andere Ende verläuft
nach außerhalb
des Sammelschienengehäuses 11.
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Ein
Kanal zum Einbau des Hochspannungskabels 36 darin ist an
dem inneren Umlauf des Sammelschienengehäuses 11 vorgesehen.
Hohlabschnitte sind um den inneren Umlauf des Sammelschienengehäuses 11 vorgesehen.
Eine Eingangsinduktivität 32,
die Ausgangsinduktivität 33,
elektrolytische Kondensatoren 14, 34, 35 und
ein Thyristor 15 sind in den jeweiligen Hohlabschnitten
des Sammelschienengehäuses 11 angeordnet.
Anschlüsse
der Eingangsinduktivität 32,
der Ausgangsinduktivität 33, der
elektrolytischen Kondensatoren 14, 34 und 35 sowie
des Thyristors 15 sind mit der Sammelschiene des Sammelschienengehäuses 11 verbunden.
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Somit
ist das Beleuchtungsgerät
der Entladungslampe vorgesehen.
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Wenn
das Beleuchtungsgerät
in einer Produktionslinie zusammengebaut wird, werden die Steuerungsschaltungsplatine 16 und
die Leistungsschaltungsplatine 17, auf die die Schaltungskomponenten
wie die Transformator 25 vorab angebracht sind, vorbereitet.
In dem Gehäuse
werden die Steuerungsschaltungsplatine 16 und die Leistungsschaltungsplatine 17 miteinander
durch den Bonddraht 21 verbunden, nachdem sie auf einen
vorbestimmten Abschnitt des Bodens des Gehäuses 10 befestigt sind.
In dem Sammelschienengehäuse 11 werden der
Startertransformator 13, das Hochspannungskabel 36,
das Niedrigspannungskabel 37, die Eingangsinduktivität 32,
die Ausgangsinduktivität 33,
die elektrolytischen Kondensatoren 14, 34 und 35 sowie der
Thyristor 15 in dem Kanal und den Hohlabschnitten angeordnet,
wie es vorstehend beschrieben worden ist. Das Hochspannungskabel 36 und
das Niedrigspannungskabel 37 werden jeweils mit dem Startertransformator 13 und
der Ausgangsinduktivität 33 verbunden.
Die Anschlüsse
der Eingangsinduktivität 32,
der Ausgangsinduktivität 33,
der elektrolytischen Kondensatoren 14, 34 und 35 sowie
des Thyristors 15 werden mit der Sammelschiene verbunden.
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Dann
wird das Sammelschienengehäuse 11 in
das Gehäuse 10 eingesetzt,
und werden das Elektrodenfeld 22 der Steuerungsschaltungsplatine 16 mit
dem Gehäuseanschluss 30 des
Sammelschienengehäuses 11 über den
Flachdraht 31 beispielsweise durch Laserschweißen verbunden.
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Dann
wird das Gehäuse 10 mit
einem (nicht gezeigten) Silikon-Gel zum Schützen des inneren des Gehäuses 10 gegenüber einer
Wasserbeschädigung
gefüllt
und in die (nicht gezeigte) Gehäuseabdeckung
eingeschlossen. Daher ist das Innere des Gehäuses 10 abgedichtet.
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Auf
diese Weise werden das Gehäuse 10 und
das Sammelschienengehäuse 11 in
das Beleuchtungsgerät
eingebaut.
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In
dem Beleuchtungsgerät
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ist die Transformatoreinheit 25 an die Leistungsschaltungsplatine 17 über das Klebeteil 41 befestigt.
Da das Klebeteil 41 aus dem Material mit der thermischen
Leitfähigkeit
von mehr als 0,1 W/(m·k)
hergestellt ist, kann das Klebeteil 41 als Wärmeleitungsteil
dienen.
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In
dem herkömmlichen
Leitungsgerät
für die Entladungslampe
ist der Gleichspannungswandler als der Transformator an die Sammelschiene
derart befestigt, dass der Gleichspannungswandler in Luft ausgesetzt
bleibt. Daher wird die von dem Gleichspannungswandler erzeugte Wärme in die
Luft freigegeben, da lediglich Luft zwischen dem Gleichspannungswandler
und dem Gehäuse
vorhanden ist. Da Luft eine sehr niedrige thermische Leitfähigkeit
von 0,024 W/(m·k)
aufweist, kann die Wärmefreigebung inadäquat sein.
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Im
Gegensatz dazu wird in dem Beleuchtungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die
von der Transformatoreinheit 25 erzeugte Wärme auf
die Leistungsschaltungsplatine 17 durch das Klebeteil 41 mit
der thermischen Leitfähigkeit
von mehr als 0,1 W/(m·k) übertragen,
die wesentlich größer als die
von Luft ist. Dann wird die übertragene
Wärme durch
das Klebeteil 40 auf das aus Metall hergestellte Gehäuse 10 übertragen.
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Auf
diese Weise kann das Beleuchtungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
die Wärme
weitgehend durch das Gehäuse 10 freigeben, wodurch
die Spitzentemperatur der Transformatoreinheit 25 verringert
wird.
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Daher
kann, selbst falls die Transformatoreinheit 25 relativ
nahe an andere Komponenten angeordnet ist, verhindert werden, dass
die von der Transformatoreinheit 25 erzeugte Wärme die
anderen Schaltungskomponenten beeinträchtigt.
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Weiterhin
kann der Wärmeaustausch
zwischen den zwei Platinen verringert werden, da die Steuerungsschaltungsplatine 16 physikalisch
von der Leistungsschaltungsplatine 17 getrennt ist. Dadurch ist
es durch Verringerung der Spitzentemperatur der Transformatoreinheit 25 möglich, zu
verhindern, dass die Wärme
Schaltungskomponenten beeinträchtigt, die
an der Steuerungsschaltungsplatine 16 angebracht sind.
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In
dem herkömmlichen
Leitungsgerät,
in dem die Wärme
in die Luft freigegeben wird, erreicht die Spitzentemperatur des
Gleichspannungswandlers angenähert
200°C.
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Im
Gegensatz dazu wird in dem Beleuchtungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel
die Spitzentemperatur der Transformatoreinheit 25 auf angenähert 150°C verringert,
so dass verhindert werden kann, dass die Wärme die anderen Komponenten
beeinträchtigt.
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Daher
kann in dem Beleuchtungsgerät
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
die Transformatoreinheit 25 relativ nahe an die anderen
Komponenten angeordnet werden, so dass die Größe des Beleuchtungsgeräts verringert
werden kann.
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Die
Transformatoreinheit 25 ist an die Leistungsschaltungsplatine 17 über das
Klebeteil 41 befestigt, das eine Viskosität von 10
bis 150 Pa·s,
vorzugsweise 30 bis 90 Pa·s
nach Aushärtung
aufweist. Das Klebeteil kann die Widerstandsfähigkeit der Transformatoreinheit 25 gegenüber Vibrationen
gegenüber
der Leistungsschaltungsplatine 17 erhöhen.
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In
dem herkömmlichen
Beleuchtungsgerät ist
lediglich Luft oder Luft und eine kleine Menge von dem Silikon-Gel
zwischen dem Gleichspannungswandler und dem Gehäuse vorhanden, da der Gleichspannungswandler
in Luft ausgesetzt verbleibt. Daher ist der Gleichspannungswandler
nicht sicher an dem Gehäuse
befestigt und hat eine unzureichende Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Vibrationen des Gehäuses.
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In
diesem Fall kann das Silikon-Gel, das zwischen dem Gleichspannungswandler
und dem Gehäuse
vorhanden ist, die Widerstandsfähigkeit
des Gleichspannungswandlers gegenüber Vibrationen des Gehäuses 10 erhöhen. Da
jedoch das Silikon-Gel
eine sehr niedrige Viskosität
von 0,9 bis 1,5 Pa·s
aufweist, kann die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Vibrationen unzureichend sein.
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Im
Gegensatz dazu wird in dem Beleuchtungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel
die Viskosität
des Klebeteils 41 hoch genug, um die Transformatoreinheit 25 sicher
an die Leistungsschaltungsplatine 17 zu befestigen, nachdem
das Klebeteil 41 ausgehärtet
ist. Somit erhöht
das Klebeteil 41 die Widerstandsfähigkeit der Transformatoreinheit 25 gegenüber Vibrationen
der Leistungsschaltungsplatine 17, so dass die Transformatoreinheit 25 sicher
an das Gehäuse 10 befestigt
werden kann.
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Wenn
weiterhin die Transformatoreinheit 25 an die Leistungsschaltungsplatine 17 durch
das Klebeteil 41 befestigt ist, ist das Leitungsmuster 17a der Leistungsschaltungsplatine 17 elektrisch
von der Transformatoreinheit 25 isoliert. Somit kann das
Klebeteil 41 die Isolationszuverlässigkeit zwischen der Transformatoreinheit 25 und
dem Leitungsmuster 17a der Leistungsschaltungsplatine 17 erhöhen.
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Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel die Transformatoreinheit 25 an
die Leistungsschaltungsplatine 17 derart befestigt werden,
dass die Transformatoreinheit 25 und das Leitungsmuster 17a sich
gegenseitig überlappen.
In diesem Fall kann, wenn die Transformatoreinheit 25 (d.h.,
der Gleichspannungswandler 2) die Hochspannung erzeugt,
eine Spannung von mehr als 300 V (beispielsweise angenähert 400
V) zwischen der Transformatoreinheit 25 und dem Leitungsmuster 17a angelegt
werden, das unterhalb der Transformatoreinheit 25 positioniert
ist. Daher ist eine hohe Zuverlässigkeit
der Isolierung zwischen der Transformatoreinheit 25 und
dem Leitungsmuster 17a erforderlich. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Transformatoreinheit 25 an die Leistungsschaltungsplatine 17 über das
Klebeteil 41 befestigt, so dass eine hohe Zuverlässigkeit
der Isolierung erzielt werden kann.
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Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wie es in 8 dargestellt
ist, weist die Leistungsschaltungsplatine 17 einen Öffnungsabschnitt
auf, an dem ein Gehäuse 10 freiliegt.
Die Transformatoreinheit 25 ist an das Gehäuse 10 durch
das Klebeteil 41 in dem Öffnungsabschnitt befestigt.
Auf diese Weise ist die Transformatoreinheit 25 von der
Leistungsschaltungsplatine 17 physikalisch getrennt.
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Das
Klebeteil 41 ist aus einem Material hergestellt, das eine
Viskosität
von 10 bis 150 Pa·s,
vorzugsweise 30 bis 90 Pa·s,
eine thermische Leitfähigkeit
von mehr als 0,1 W/(m·k)
und eine elektrische Spannungsfestigkeit von mehr als 0,5 kV/mm
nach Aushärtung
aufweist.
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Die
von der Transformatoreinheit 25 erzeugte Wärme wird
auf das Gehäuse 10 durch
das Klebeteil 41 übertragen
und dann durch das Gehäuse 10 freigegeben.
Auf diese Weise kann die Spitzentemperatur der Transformatoreinheit 25 verringert
werden.
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Die
Steuerungsschaltungsplatine 16 und die Leistungsschaltungsplatine 17 sind
als unterschiedliche Platinen vorgesehen, d.h., physikalisch voneinander
getrennt. Alternativ dazu kann die Steuerungsplatine 16 und die
Leistungsschaltungsplatine 17 als eine einzelne Platine
vorgesehen sein.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist die Transformatoreinheit 25 physikalisch von der Leistungsschaltungsplatine 17 getrennt.
In einem derartigen Ansatz kann verhindert werden, dass die von
der Transformatoreinheit 25 erzeugte Wärme von der Leistungsschaltungsplatine 17 auf
die Steuerungsschaltungsplatine 16, auf der Schaltungskomponenten
mit einer niedrigen Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Wärme angebracht
sind, übertragen
wird, selbst falls die Steuerungsschaltungsplatine 16 und die
Leistungsschaltungsplatine 17 auf die einzelne Platine
vorgesehen sind.
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Gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung weist eine Leistungsschaltungsplatine 17 eine
Durchgangsöffnung 17b auf,
wie es in 9A und 9B gezeigt
ist.
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9A zeigt
eine Querschnittsdarstellung eines Abschnitts, an dem die Transformatoreinheit 25 an
die Leistungsschaltungsplatine 17 befestigt ist, wobei 9B eine
schematische vergrößerte Darstellung
eines Bereichs eines Kreises IXB in 9A darstellt.
Wie es aus 9B hervorgeht, ist die Durchgangsöffnung 17b dort
positioniert, wo die Transformatoreinheit 25 an die Leistungsschaltungsplatine 17 befestigt
ist. Ein Leitungsmuster 17a ist auf der Leistungsschaltungsplatine 17 derart
vorgesehen, dass das Leitungsmuster 17a durch die Durchgangsöffnung 17b gelangt.
Die Durchgangsöffnung 17b ist
mit einem Füllteil 17c mit
einer höheren
thermischen Leitfähigkeit
als Luft gefüllt.
Das Füllteil 17c kann beispielsweise
ein Metallpulver oder ein Klebematerial sein. Alternativ dazu kann
die Durchgangsöffnung 17b mit
keinem Füllteil 17c gefüllt sein.
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In
diesem Fall wird die von der Transformatoreinheit 25 erzeugte
Wärme auf
das Gehäuse 10 über sowohl
einem ersten Wärmefreigebungspfad, der
durch eine gestrichelte Linie B in 9B angegeben
ist, als auch einen zweiten Wärmefreigebungspfad
ausgetauscht, der durch eine gestrichelte Linie C in 9B angegeben
ist. In dem ersten Wärmefreigebungspfad
verläuft
die Wärme
von der Transformatoreinheit 25 zu dem Gehäuse 10 durch
das Leitungsmuster 17a. In dem zweiten Wärmefreigebungspfad
verläuft
die Wärme
von der Transformatoreinheit 25 zu dem Gehäuse 10 über das
Füllteil 17c.
Ein derartiger Ansatz ermöglicht,
dass die Wärme
leicht freikommt, so dass das Beleuchtungsgerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
die Wärme effektiver
freigeben kann. Somit kann das Beleuchtungsgerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die
Wärme effektiv
freigeben.
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Gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung weist eine Leistungsschaltungsplatine 17 eine
Durchdringungsöffnung 17d auf,
an der ein Gehäuse 10 freiliegt,
wie es in 10 gezeigt ist. Die Transformatoreinheit 25 ist
an dem Gehäuse 10 über das
Klebeteil 41 in der Durchdringungsöffnung 17d befestigt.
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Das
Klebeteil 41 ist aus einem Material hergestellt, das eine
Viskosität
von 10 bis 150 Pa·s,
vorzugsweise 30 bis 90 Pa·s,
eine thermische Leitfähigkeit
von mehr als 0,1 W/(m·k)
und eine elektrische Spannungsfestigkeit von mehr als 0,5 kV/mm
nach Aushärtung
aufweist.
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Die
von der Transformatoreinheit 25 erzeugte Wärme wird
auf das Gehäuse 10 durch
das Klebeteil 41 übertragen
und dann durch das Gehäuse 10 freigegeben.
Auf diese Weise kann die Spitzentemperatur der Transformatoreinheit 25 verringert
werden.
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Gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung weist eine Leistungsschaltungsplatine 17 einen Öffnungsabschnitt
auf, an dem ein Gehäuse 10 freiliegt,
wie es in 11 gezeigt ist. Die Transformatoreinheit 25 ist
an dem Gehäuse 10 durch
ein Wärmefreigebungsblatt
(Wäremefreigungsfolie,
Wärmefreigebungsblech) 42 in dem Öffnungsabschnitt
befestigt. Das Wärmefreigebungsblatt 42 ist
nicht nur zwischen der Transformatoreinheit 25 und dem
Gehäuse 10,
sondern ebenfalls an beiden Seiten der Transformatoreinheit 25 angeordnet.
Eine Metallplatte 43 ist an beiden Seiten der Transformatoreinheit 25 derart
angeordnet, dass die Transformatoreinheit 25 zwischen die
Metallplatte 43 durch das Wärmefreigebungsblatt 42 (sandwichartig)
eingelegt ist. Die Metallplatte 43 ist an dem Gehäuse 10 durch
eine Schraube 44 befestigt.
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In
diesem Fall wird die von der Transformatoreinheit 25 erzeugte
Wärme auf
das Gehäuse 10 über einen
dritten Wärmefreigebungspfad,
der durch eine gestrichelte Linie D in 11 angegeben
ist, und einen vierten Wärmefreigebungspfad übertragen,
der durch eine gestrichelte Linie E in 11 angegeben
ist. In dem dritten Wärmefreigebungspfad verläuft die
Wärme aus
der Transformatoreinheit 25 zu dem Gehäuse 10 durch das Wärmefreigebungsblatt 42 in
dem Öffnungsabschnitt.
In dem vierten Wärmefreigebungspfad
verläuft
die Wärme
aus der Transformatoreinheit 25 zu dem Gehäuse 10 über das
Wärmefreigebungsblatt 42,
die Metallplatte 43 und die Schraube 44 in dieser
Reihenfolge. Ein derartiger Ansatz ermöglicht, dass die Wärme leicht
entweichen kann, so dass das Beleuchtungsgerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
die Wärme
effektiver freigeben kann.
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Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
können
in verschiedenerlei Weise modifiziert werden. Beispielsweise sind
gemäß einer
Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels
gemäß 8 eine
Metallplatte 43 und eine Schraube 44 angeordnet,
wie es in 12 gezeigt ist.
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Die
Metallplatte 43 ist an die obere Oberfläche der Transformatoreinheit 25 angebracht,
ist gemäß der Darstellung
in 12 abwärts
gebogen (d.h. zu dem Gehäuse 10 hin)
und dann entlang der Oberfläche
des Gehäuses 10 gebogen.
Auf diese Weise weist die Metallplatte 43 eine angenäherte Z-Form
auf.
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In
diesem Fall wird die von der Transformatoreinheit 25 erzeugte
Wärme auf
das Gehäuse 10 über sowohl
einen fünften
Wärmefreigebungspfad, der
durch eine gestrichelte Linie F in 12 angegeben
ist, und einen sechsten Wärmefreigebungspfad übertragen,
der durch eine gestrichelte Linie G in 12 angegeben
ist. In dem fünften
Wärmefreigebungspfad
verläuft
die Wärme
aus der Transformatoreinheit 25 über das Klebeteil 41 zu
dem Gehäuse 10.
In dem sechsten Wärmefreigebungspfad
verläuft die
Wärme aus
der Transformatoreinheit 25 durch die Metallplatte 43 und
die Schraube 44 in dieser Reihenfolge zu dem Gehäuse 10.
Ein derartiger Ansatz ermöglicht,
dass die Wärme
leicht entweichen kann, so dass das Beleuchtungsgerät gemäß dieser
Modifikation die Wärme
effektiver freigeben kann.
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Gemäß einer
anderen Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 8 weist
ein Gehäuse 10 einen
Hohlabschnitt 10a auf, wie es in 13A gezeigt
ist. Ein Gel-Teil 45 ist in dem Hohlabschnitt 10a angeordnet,
und die Transformatoreinheit 25 ist in dem Hohlabschnitt 10a über das
Gel-Teil 45 angeordnet. Obwohl es sein kann, dass das Gel-Teil 45 keine
sichere Befestigung zwischen der Transformatoreinheit 25 und
dem Gehäuse 10 bereitstellt,
hält die
Metallplatte 23 die Transformatoreinheit 25 unten
auf dem Hohlabschnitt 10a des Gehäuses 10. Somit kann
die Transformatoreinheit 25 sicher an dem Gehäuse 10 befestigt
werden.
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In
diesem Fall wird die von der Transformatoreinheit 25 erzeugte
Wärme auf
das Gehäuse 10 sowohl über einen
fünften
Wärmefreigebungspfad, der
durch eine gestrichelte Linie F in 13 angegeben
ist, als auch einen sechsten Wärmefreigebungspfad übertragen,
der durch eine gestrichelte Linie G in 13 angegeben
ist. In dem fünften
Wärmefreigebungspfad
verläuft
die Wärme
aus der Transformatoreinheit 25 durch das Gel-Teil 45 zu
dem Gehäuse 10.
In dem sechsten Wärmefreigebungspfad
verläuft
die Wärme
aus der Transformatoreinheit 25 zu dem Gehäuse 10 über die
Metallplatte 43 und die Schraube 44 in dieser
Reihenfolge zu dem Gehäuse 10.
Ein derartiger Ansatz ermöglicht,
dass die Wärme leicht
entweicht, so dass das Beleuchtungsgerät gemäß dieser Modifikation die Wärme effektiver
freigeben kann.
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Anstelle
des Klebeteils 41 können
verschiedene Bauarten von Wärmeleitungsteilen
wie das Wärmefreigebungsblatt 42 zum
Austausch von Wärme
aus der Transformatoreinheit 25 zu dem Gehäuse 10 verwendet
werden. Anstelle der auf Keramik beruhenden Schaltungsplatine können verschiedene Bauarten
von Schaltungsplatinen wie eine aus Harz hergestellte gedruckte
Schaltungsplatine für
die Steuerungsschaltungsplatine 16 und die Leistungsschaltungsplatine 17 verwendet
werden.
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Das
Gehäuse 10 kann
aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von beispielsweise
mehr als 5 W/(m·k),
vorzugsweise mehr als 20 W/(m·k),
hergestellt sein. Beispielsweise kann das Gehäuse 10 aus Metall,
Keramiken, Harz, Kohlenfaser oder Zusammensetzung von zumindest
zwei dieser Materialien hergestellt sein.
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Alternativ
dazu kann das Gehäuse 10 aus
einer Kombination von zwei Abschnitten aufgebaut sein, in dem der
erste Abschnitt eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist und der zweite
Abschnitt eine niedrige thermische Leitfähigkeit aufweist. Beispielsweise
kann das Gehäuse 10 derart
aufgebaut sein, dass eine Metallplatte als der erste Abschnitt in einen
Harzkörper
als den zweiten Abschnitt umgespritzt (durch Insert-Technik hergestellt,
insert molded) wird. In diesem Fall kann der erste Abschnitt des Gehäuses 10 derart
angeordnet sein, dass er einer wärmeerzeugenden
Komponente wie der Transformatoreinheit 25 zugewandt ist.
Der erste Abschnitt des Gehäuses 10 kann
eine thermische Leitfähigkeit von
beispielsweise mehr als 5 W/(m·k),
vorzugsweise mehr als 20 W/(m·k)
aufweisen.
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Derartige Änderungen
und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Erfindung enthaltend zu verstehen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist.
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Ein
Entladungslampen-Beleuchtungsgerät weist
eine Transformatoreinheit 25, ein Gehäuse 10 zur Unterbringung
der Transformatoreinheit 25 und eine Schaltungsplatine 16, 17 mit
Schaltungskomponenten auf. In dem Gehäuse 10 ist die Schaltungsplatine 16, 17 mit
dem Gehäuse 10 verbunden,
und ist die Transformatoreinheit 25 an die Schaltungsplatine 16, 17 über ein
wärmeleitendes
Teil 41, 42, 45 befestigt, das eine thermische
Leitfähigkeit
von mehr als 0,1 W/(m·k)
aufweist. Von der Transformatoreinheit 25 erzeugte Wärme wird
auf das Gehäuse 10 über das
wärmeleitende
Teil 41, 42, 45 übertragen und durch das Gehäuse 10 effektiv
freigegeben. In dem Beleuchtungsgerät kann daher, obwohl die Transformatoreinheit 25 relativ
nahe an die anderen Schaltungskomponenten angeordnet ist, verhindert werden,
dass die Wärme
die Schaltungskomponenten beeinträchtigt.