JP7484234B2 - 電源装置および照明器具 - Google Patents

Description

本開示は、電源装置および照明器具に関する。

特許文献１には、ＬＬＣ共振コンバータが開示されている。このＬＬＣ共振コンバータは、一次巻線及び二次巻線を有するトランスを備える。トランスの一次側には共振コンデンサが接続される。また、ＬＬＣ共振コンバータは、トランス及び共振コンデンサへの通電を制御するスイッチング回路を備える。トランスの二次側には整流回路と、整流回路による整流後の電圧を平滑化する平滑コンデンサが設けられる。

特開２０１８－９８３９３号公報

特許文献１のようなトランスを備えた電源装置では、インダクタの発熱が大きくなるおそれがある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、効率よく放熱できる電源装置および照明器具を得ることを目的とする。

本開示に係る電源装置は、回路基板と、該回路基板の主面を覆うカバーと、該主面と該カバーとの間に設けられたトランスと、該トランスと該カバーとの間で、該トランスが有する１次巻き線に取り付けられた第１放熱部材と、２次巻き線に取り付けられた第２放熱部材と、を含む放熱部材と、を備える。

本開示に係る電源装置では、トランスの１次巻き線または２次巻き線に放熱部材が取り付けられる。従って、電源装置は効率よく放熱できる。

実施の形態１に係る電源装置の斜視図である。 実施の形態１に係るトランスの斜視図である。 実施の形態１に係るＬＬＣ共振回路の回路図である。 実施の形態１に係るトランスに第１放熱部材と第２放熱部材を設けた状態を示す図である。 電源装置から放熱用金具を取り外した状態を示す図である。 図５を別方向から見た図である。 電源装置から放熱用金具と絶縁部材を取り外した状態を示す図である。 実施の形態１に係る外郭ケースの斜視図である。

実施の形態に係る電源装置および照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電源装置１００の斜視図である。電源装置１００は、例えば照明器具の電源である。照明器具は、電源装置１００と、電源装置１００から電力を供給されて点灯する光源とを備える。光源は例えばＬＥＤ等の発光素子である。

電源装置１００は、回路基板１を備える。回路基板１は例えばプリント基板である。回路基板１には、例えばＬＬＣ共振回路が形成される。回路基板１の主面にはトランス４が実装されている。トランス４は、ＬＬＣ共振回路の一部である。回路基板１の主面は実装面とも呼ばれる。

回路基板１はケース２に収納されている。ケース２は例えば金属から形成される。ケース２は、回路基板１の主面と反対側の面と側面とを覆う。また、回路基板１の主面の一部は、放熱用金具５で覆われる。放熱用金具５は例えば金属から形成される。放熱用金具５は、回路基板１の主面を覆うカバーである。放熱用金具５はケース２に接続される。放熱用金具５は、ケース２にネジ等で取り付けられる。放熱用金具５はケース２の一部であっても良い。

放熱用金具５はトランス４を覆う。トランス４は、回路基板１の主面と放熱用金具５との間に設けられる。放熱用金具５は板材またはブロック状の部材である。放熱用金具５は、外気に放熱させること、あるいは、他の部材へ熱を伝導させることにより、トランス４の熱を放出させる。

図２は、実施の形態１に係るトランス４の斜視図である。トランス４は、ＬＬＣ共振トランスとも呼ばれる。トランス４は、１次巻き線１０と２次巻き線１１を有する。また、トランス４は、１次巻き線１０と２次巻き線１１が取り付けられたボビン１２を有する。また、トランス４は１次巻き線１０と２次巻き線１１が巻き付けられたコア１３を有する。

ボビン１２には、１次巻き線１０を露出させる第１開口部１２ａと、２次巻き線１１を露出させる第２開口部１２ｂとが形成される。つまり、ボビン１２には、１次巻き線１０と２次巻き線１１を囲う囲み部が形成される。ボビン１２は、１次巻き線１０の一部と２次巻き線１１の一部を、放熱用金具５側に露出させる。

ボビン１２は、第１開口部１２ａと第２開口部１２ｂの間に仕切り部１２ｃを有する。仕切り部１２ｃは、１次巻き線１０と２次巻き線１１を仕切る。

図３は、実施の形態１に係るＬＬＣ共振回路の回路図である。回路基板１に形成されるＬＬＣ共振回路では、１次巻き線１０と２次巻き線１１は、結合を弱めるようにコア１３に巻き付けられる。具体的には、１次巻き線１０と２次巻き線１１が仕切り部１２ｃにより分離されることで、結合が弱められる。これにより、漏れインダクタンス１４が発生する。ＬＬＣ共振回路では、漏れインダクタンス１４を共振インダクタとして利用する。

図４は、実施の形態１に係るトランス４に第１放熱部材６と第２放熱部材７を設けた状態を示す図である。電源装置１００は、トランス４の巻き線に取り付けられた放熱部材を備える。放熱部材は、１次巻き線１０に取り付けられた第１放熱部材６と、２次巻き線１１に取り付けられた第２放熱部材７とを含む。第２放熱部材７は、仕切り部１２ｃにより第１放熱部材６と隔てられる。放熱部材は、トランス４と放熱用金具５との間に設けられる。放熱部材は放熱パッドとも呼ばれる。

放熱部材は、トランス４の巻き線のうちボビン１２から露出している部分に装着される。第１放熱部材６は、１次巻き線１０のボビン１２から露出した部分に設けられる。第２放熱部材７は、２次巻き線１１のボビン１２から露出した部分に設けられる。第１放熱部材６と第２放熱部材７は、例えば１次巻き線１０と２次巻き線１１に貼り付けられる。第１放熱部材６は１次巻き線１０と接触する。第２放熱部材７は２次巻き線１１と接触する。

第１放熱部材６は、第１開口部１２ａの内側に設けられる。第２放熱部材７は、第２開口部１２ｂの内側に設けられる。このため、第１放熱部材６と第２放熱部材７は接触しない。

図５は、電源装置１００から放熱用金具５を取り外した状態を示す図である。図６は、図５を別方向から見た図である。図７は、電源装置１００から放熱用金具５と絶縁部材３を取り外した状態を示す図である。

電源装置１００は、第１放熱部材６および第２放熱部材７と、放熱用金具５とを隔てる絶縁部材３を備える。絶縁部材３は板状である。絶縁部材３は、第１放熱部材６および第２放熱部材７と放熱用金具５との間から、回路基板１の主面と反対側に延びる。絶縁部材３は、回路基板１の主面と反対側の面を覆う。絶縁部材３は、回路基板１の主面と反対側の面と、ケース２とを隔てる。

絶縁部材３は、トランス４を覆う第１部分と、回路基板１の主面と反対側の面を覆う第２部分を有する。さらに絶縁部材３は、第１部分と第２部分を繋ぐ第３部分を有する。絶縁部材３の第３部分は、回路基板１の主面と主直に延びる。絶縁部材３の第３部分は、回路基板１に実装された部品とケース２を隔てる。

このように、絶縁部材３により、トランス４と放熱用金具５の絶縁性を確保できる。また、回路基板１とケース２の絶縁性を確保できる。従って、１つの絶縁部材３により、トランス４と放熱用金具５間および回路基板１とケース２間の両方を絶縁できる。また、絶縁部材３を一体型の構造とすることで、組立性及び安定性を向上できる。

第１放熱部材６および第２放熱部材７と、絶縁部材３とは接触していても良く離れていても良い。また、絶縁部材３と放熱用金具５は接触していても良く離れていても良い。

図８は、実施の形態１に係る外郭ケース８の斜視図である。電源装置１００は、外郭ケース８に収納される。

トランス４は、図３に示されるように１次巻き線１０と２次巻き線１１間の電力伝送の機能と、共振用のインダクタとしての機能とを担う。このため、トランス４の発熱が大きくなることが考えられる。発熱への対策として、意図して漏れインダクタンスを発生させないことが考えられる。つまり、伝送用のインダクタと共振用のインダクタを別個に形成する。これにより、熱源を分散させて発熱を抑制できる。また、トランス４のサイズを大きくして発熱を抑制することが考えられる。また、トランス４の周囲を全面ポッティングして放熱することが考えられる。しかし、何れの対策も、製造コストの増大および電源装置１００の大型化のおそれがある。

これに対し、本実施の形態に係る電源装置１００では、トランス４の１次巻き線１０および２次巻き線１１に直接、放熱部材が取り付けられる。従って、トランス４を効率よく放熱させることができる。本実施の形態では、トランス４の巻き線から、放熱部材および絶縁部材３を介して放熱用金具５に放熱できる。さらに、放熱用金具５からケース２に放熱できる。

また、本実施の形態では、図２、４に示されるようにボビン１２により１次巻き線１０と２次巻き線１１が分離されている構造を利用して、それぞれの巻き線から直接、放熱用金具５へ放熱することができる。

また、本実施の形態では、枠を有するボビン１２において、ボビン１２の開口部に放熱部材を貼り付ける。これにより、放熱部材を固定し易くでき、組み立て性を向上できる。

本実施の形態によれば、トランス４の巻き線から直接外部へ放熱することで、放熱性を向上できる。これにより、伝送用のインダクタと共振用のインダクタを別個に形成する必要がなくなり、一体型のＬＬＣトランスを使用できる。従って、トランス４の実装スペースを縮小でき、低コスト化及び小型化が可能になる。

また、絶縁部材３により、放熱性と絶縁性を兼ね備えた構造を実現できる。

本実施の形態の変形例として、放熱部材は、トランス４と放熱用金具５との間で、１次巻き線１０または２次巻き線１１の少なくとも一方に取り付けられていれば良い。放熱部材は、１次巻き線１０または２次巻き線１１の少なくとも一方と接触するように設けられれば良い。この場合も、巻き線から直接外部へ放熱することで、放熱性を向上できる。

また、トランス４の構造は、図２に示されるものに限らない。トランス４は、放熱部材を巻き線に取り付け可能な構造を有すれば良い。

また、回路基板１に形成される回路は、ＬＬＣ共振回路に限らず、トランスを有する回路であれば良い。例えば、回路基板１に形成される回路は、伝送用のインダクタと共振用のインダクタが別個に形成された回路であっても良い。この場合、トランス４は、仕切り部１２ｃを有さなくても良い。

また、トランス４から第１放熱部材６および第２放熱部材７を介して、外郭ケース８に放熱されるものとしても良い。この場合、外郭ケース８が、回路基板１の主面を覆うカバーに該当する。この場合、放熱用金具５は設けられなくても良い。

また、本実施の形態ではトランス４の上面において１次巻き線１０および２次巻き線１１がボビン１２から露出した。これに限らず、１次巻き線１０および２次巻き線１１は、トランス４の側面において、ボビン１２から露出しても良い。この場合、放熱部材はトランス４の側面に設けられてもよい。この場合も、巻き線から直接ケース２へ放熱することで、放熱性を向上できる。

なお、本実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１ 回路基板、２ ケース、３ 絶縁部材、４ トランス、５ 放熱用金具、６ 第１放熱部材、７ 第２放熱部材、８ 外郭ケース、１０ １次巻き線、１１ ２次巻き線、１２ ボビン、１２ａ 第１開口部、１２ｂ 第２開口部、１２ｃ 仕切り部、１３ コア、１４ 漏れインダクタンス、１００ 電源装置

Claims (10)

1. 回路基板と、
   前記回路基板の主面を覆うカバーと、
   前記主面と前記カバーとの間に設けられたトランスと、
   前記トランスと前記カバーとの間で、前記トランスが有する１次巻き線に取り付けられた第１放熱部材と、２次巻き線に取り付けられた第２放熱部材と、を含む放熱部材と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記放熱部材は、前記第１放熱部材が前記１次巻き線と接触し、前記第２放熱部材が前記２次巻き線と接触することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記トランスは、前記１次巻き線と前記２次巻き線とを仕切る仕切り部を有し、
   前記第２放熱部材は、前記仕切り部により前記第１放熱部材と隔てられることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記トランスは、前記１次巻き線と前記２次巻き線とが取り付けられたボビンを有し、
   前記ボビンは、前記１次巻き線と前記２次巻き線を露出させ、
   前記第１放熱部材は、前記１次巻き線の前記ボビンから露出した部分に設けられ、
   前記第２放熱部材は、前記２次巻き線の前記ボビンから露出した部分に設けられることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電源装置。
5. 前記ボビンには、前記１次巻き線を露出させる第１開口部と、前記２次巻き線を露出させる第２開口部と、が形成され、
   前記第１放熱部材は、前記第１開口部の内側に設けられ、
   前記第２放熱部材は、前記第２開口部の内側に設けられることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 前記トランスは、ＬＬＣ共振回路の一部であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電源装置。
7. 前記回路基板を収納するケースを備え、
   前記カバーは前記ケースに接続されることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の電源装置。
8. 前記放熱部材と前記カバーとを隔てる絶縁部材を備えることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の電源装置。
9. 前記絶縁部材は、前記放熱部材と前記カバーとの間から前記回路基板の前記主面と反対側に延び、前記回路基板の前記主面と反対側の面を覆うことを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
10. 請求項１から請求項９の何れか１項に記載の電源装置と、
    前記電源装置から電力を供給されて点灯する光源と、
    を備えることを特徴とする照明器具。

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