| 【発明の名称】 |
放熱構造を有するインバータ及び直下型バックライト |
| 【発明者】 |
【氏名】羽生 篤史
【住所又は居所】大阪府泉大津市河原町９番１号 オーツタイヤ株式会社内
|
| 【要約】 |
【課題】適切な放熱構造を有するインバータを提供して、ランプの雰囲気温度上昇を防止する。
【解決手段】回路基板１８にインバータ用回路素子１９を搭載してなるインバータ本体２０と、当該インバータ本体２０を包囲する包囲体２１と、を備え、当該包囲体２１は、包囲体２１内から包囲体２１外へ放熱するための放熱体２２によってインバータ本体２０を包囲する放熱範囲と、包囲体２１内から包囲体２１外へ放熱されるのを防ぐ断熱材２３によってインバータ本体２１を包囲する断熱範囲とを有している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】回路基板にインバータ用回路素子を搭載してなるインバータ本体と、当該インバータ本体を包囲する包囲体と、を備え、当該包囲体は、包囲体内から包囲体外へ放熱するための放熱体によってインバータ本体を包囲する放熱範囲と、包囲体内から包囲体外へ放熱されるのを防ぐ断熱材によってインバータ本体を包囲する断熱範囲とを有していることを特徴とする放熱構造を有するインバータ。
【請求項２】前記放熱体は、前記インバータ用回路素子のうち絶縁性を有する回路素子に当接して設けられていることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を有するインバータ。
【請求項３】前記放熱体は、前記インバータ用回路素子に非当接で近接して設けられていることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を有するインバータ。
【請求項４】前記放熱体は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記断熱材は、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放熱構造を有するインバータ。
【請求項５】底面と側壁を有するケーシング内部の前記底面にランプが設置された直下型バックライトであって、前記ケーシング側壁と前記ランプとの間に、当該ランプを点灯させるためのインバータが配置され、当該インバータは、回路基板にインバータ用回路素子を搭載してなるインバータ本体と、当該インバータ本体を包囲する包囲体と、を備え、当該包囲体は、包囲体内から包囲体外へ放熱するための放熱体によってインバータ本体を包囲する放熱範囲と、包囲体内から包囲体外へ放熱されるのを防ぐ断熱材によってインバータ本体を包囲する断熱範囲とを有し、前記放熱範囲は前記包囲体の前記ケーシングの側壁側に位置し、前記断熱範囲は前記包囲体の前記ランプ側に位置していることを特徴とする直下型バックライト。
【請求項６】前記インバータ本体は、前記インバータ用回路素子が前記ケーシングの側壁側に位置し、前記回路基板が前記ランプ側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項５記載の直下型バックライト。
【請求項７】前記ケーシングには、ケーシング内外に貫通した空気孔が形成され、当該空気孔近傍に前記放熱範囲が位置していることを特徴とする請求項５又は６記載の直下型バックライト。
【請求項８】前記放熱範囲が前記ケーシングの外表面の一部をなすように前記ケーシングに取り付けられていることを特徴とする請求項５又は６記載の直下型バックライト。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱構造を有するインバータ及び当該インバータを備えた直下型バックライトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、１５インチを超える大型の平面発光装置として、直下型のバックライトが多く用いられている。例えば、液晶表示装置用の直下型バックライトは発光面となる拡散板を有するケーシングの内部において拡散板の背後に位置するようにランプ（冷陰極管タイプの蛍光灯）を配して構成されている。
【０００３】直下型バックライトの場合、所望の輝度に応じてランプの数を変更することが容易であり、特に大型で高い輝度が要求される場合には、ランプの数を増やすことで容易に対応できるため、大型の場合には直下型のバックライトが適している。そして、背面照明としての直下型バックライトは、写真のネガを見るためのライトボックス、看板、Ｘ線写真をみるシャウカステン等として用いることもできる。
【０００４】ここで、ライトボックス、看板、シャウカステンのように直下型バックライト自身が最終製品になる等の場合には、ランプを点灯させるためのインバータが外部に露出しないように、インバータをケーシング内部に配置することが求められることがある。
【０００５】ところが、直下型バックライトは、その構造上、ケーシング内部に熱がこもりやすく、インバータをケーシング内部に配置するとケーシング内部が高温となるという問題がある。すなわち、直下型バックライトは、ケーシング内部が中空構造であり、導光板等の樹脂で内部が満たされているサイドライト型バックライトに比べて、中空のケーシング内部に熱がこもりやすい構造となっている。
【０００６】しかも、大型の直下型バックライト場合、ランプを多数使用する必要があり、例えば、１５インチでは４本から８本、２０インチでは８本から１４本程度のランプが使用される。このように、インバータに接続されるランプ本数が多くなることからコンデンサ等のインバータを構成する回路素子部品点数が多くなり、発熱エリアが大きくなる。このように、バックライトが大型になるほど発熱の問題が大きくなる。
【０００７】そして、ケーシング内部が高温になってランプの雰囲気温度が５０℃を超える高温となると、ランプの発光効率が落ちて発光面が暗くなり、ランプ等のバックライトを構成する部品の寿命が短くなる等の問題を生じる。
【０００８】ここで、従来のインバータの放熱構造としては、インバータに放熱板を取り付けものや、放熱性を有するケーシングの中にインバータを入れたものがある（例えば、特開２００１−１９６５１５号公報、特開２０００−７６９２４号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の放熱構造を持つインバータを直下型バックライトのケーシング内部に配置しても、前述のような直下型バックライトにおける発熱問題の解決とはならない。すなわち、従来の放熱板や放熱性のケーシングは、「インバータ」自体の放熱性しか考慮されておらず、従来の放熱板又は放熱性ケーシングを有するインバータをケーシング内部に配置しても、放熱板又は放熱性ケーシングからの放熱によりケーシング内部の温度が上昇することには変わりなく、ランプ雰囲気温度の上昇によるランプの発光効率の低下等の問題が依然として生じる。
【００１０】また、ケーシング内部の温度上昇を防止するために、外気を取り入れるための空気孔をケーシングに設けることも考えられるが、空気孔を大きくするとケーシング内部にホコリ等の異物が進入して発光品位低下の原因となるので、あまり大きな空気孔を設けることは困難である。したがって、インバータの熱が外気によって冷却されるよりも、ランプ雰囲気温度が上昇し易くなり、特にランプ本数が多くなってインバータの発熱範囲が広がると外気による冷却効率が低下し、ランプ雰囲気温度が上昇し易くなる。
【００１１】本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、従来に比して適切な放熱構造を有するインバータを提供し、更に、そのインバータを用いることによって、ランプの雰囲気温度上昇を防止することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るインバータは、回路基板の一面にインバータ用回路素子が搭載されたインバータ本体と、当該インバータ本体を包囲する包囲体と、を備え、当該包囲体は、包囲体内から包囲体外へ放熱するための放熱体によってインバータ本体を包囲する放熱範囲と、包囲体内から包囲体外へ放熱されるのを防ぐ断熱材によってインバータ本体を包囲する断熱範囲とを有している。
【００１３】放熱範囲と断熱範囲を持つ包囲体によってインバータ本体を包囲することで、包囲体全体から放熱するのではなく、包囲体の放熱範囲から部分的に放熱が生じ、断熱範囲からは放熱がほとんど生じない。このように、包囲体の放熱範囲が部分的に存在するので、外気などによって冷却しやすい包囲体の箇所を放熱範囲とし、外気などによって冷却しにくい場所や高温となることを避けたい包囲体の箇所を断熱範囲にするというように、インバータが配置される環境に応じた放熱構造が得られる。
【００１４】前記放熱体は、前記インバータ用回路素子のうち絶縁性を有する回路素子（コンデンサ等）に当接して設けるか、前記インバータ用回路素子に非当接で近接して設けるのが好ましいく、この場合、回路素子からの発熱が効率的に放熱体に伝わる。また、前記放熱体は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記断熱材は、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるのが好ましい。
【００１５】さらに、本発明に係る直下型バックライトは、底面と側壁を有するケーシング内部の前記底面にランプが設置された直下型バックライトであって、前記ケーシング側壁と前記ランプとの間に、当該ランプを点灯させるためのインバータが配置され、当該インバータは、回路基板にインバータ用回路素子を搭載してなるインバータ本体と、当該インバータ本体を包囲する包囲体と、を備え、当該包囲体は、包囲体内から包囲体外へ放熱するための放熱体によってインバータ本体を包囲する放熱範囲と、包囲体内から包囲体外へ放熱されるのを防ぐ断熱材によってインバータ本体を包囲する断熱範囲とを有し、前記放熱範囲は前記包囲体の前記ケーシングの側壁側に位置し、前記断熱範囲は前記包囲体の前記ランプ側に位置している。
【００１６】この直下型バックライトによると、放熱範囲と断熱範囲を持つ包囲体によってインバータ本体が包囲され、さらに放熱範囲がケーシングの側壁側に位置し、断熱範囲がランプ側に位置しているので、ケーシングに近い放熱範囲は効率的に冷却される一方、ランプに近い断熱範囲ではほとんど発熱が生じない。したがって、ランプ雰囲気温度の上昇を避けることができる。
【００１７】また、前記インバータ本体は、前記インバータ用回路素子が前記ケーシングの側壁側に位置し、前記回路基板が前記ランプ側に位置するように配置されているのが好ましい。インバータ用回路素子から発熱が生じるため、高温となるインバータ用回路素子を冷却効率の良いケーシングの側壁側に位置させ、比較的低温の回路基板をランプ側に位置させることで、効率の良い冷却とランプ雰囲気温度の上昇を避けることができる。
【００１８】さらに、前記ケーシングには、ケーシング内外に貫通した空気孔が形成され、当該空気孔近傍に前記放熱範囲が位置していれば、放熱範囲が外気により効率的に冷却される。あるいは、前記放熱範囲が前記ケーシングの外表面の一部をなすように前記ケーシングに取り付けられている場合にも、放熱範囲が外気により効率的に冷却される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、直下型バックライトの一例としてＸ線写真などを観察するためのシャウカステンを挙げて説明する。図１〜図４は第１実施形態に係るシャウカステン１を示している。このシャウカステン１は、厚みが６０ｍｍ以下の薄い箱状に形成されたケーシング２を有しており、このケーシング２には、発光面部となる拡散板３を備えている。このケーシング２内部には、ランプ４と、ランプを高周波（７０ｋＨｚ程度）で点灯させるためのインバータ５が設けられている。
【００２０】ケーシング２は、金属製であり、下ケーシングとなる第１ケーシング体７と、上ケーシングとなる第２ケーシング体８とを備えている。第１ケーシング体７は、矩形状の底面７ａと底面７ａの周縁から立設された側壁７ｂとを有し、上部開口状に形成されている。第１ケーシング体７の長辺側の側壁７ｂ−１，７ｂ−１には、ケーシング内外に貫通した空気孔７ｃが形成されており、これらの空気孔７ｃからケーシング２内に外気を導入することができる。第２ケーシング体８は、枠状の上面８ａと、上面８ａの外周縁から垂下して設けられた側壁８ｂとを有し、第１ケーシング体７の上部から外嵌状に装着され、ネジで固定される。
【００２１】図２に示すように、第２ケーシング体８の枠内周部８ｃには、矩形状の拡散板３が取り付けられ、図１に示すように拡散板３の周囲において額縁状に第２ケーシング体８が位置する。拡散板３は白色透明のアクリル板によって形成されており、ランプ４からの光を拡散させて均一な発光面を形成する。また、矩形枠状の第２ケーシング体上面８ａの一方の長辺部８ａ−１（図１において上側の長辺部）には、Ｘ線写真を固定するためのクリップ部１１が設けられており、クリップ部１１と拡散板３との間にＸ線写真を差し込んで挟み込ませることによってＸ線写真をシャウカステン１に固定することができる。
【００２２】第１ケーシング体７の底面７ａには、ランプ４からの光を反射するための反射板１３が配置されている。反射板１３は、効率よくかつ均一に光を反射させるために白色塗装された金属板によって構成されている。反射板１３は、大陸サイズのＸ線写真と略同じ大きさに形成されており、４枚（複数枚）が横方向に並設されている。各反射体１３の四隅は、ネジ１５によってそれぞれ第１ケーシング体７に対して取り外し自在に取り付けられている。
【００２３】ランプ４は、前記反射板１３が背後に位置するように、第１ケーシング体７の底面７ａに配置されており、各反射板１３の上に、それぞれランプ４が６本（複数本）ずつ設けられ、シャウカステン１全体で計２４本（６本×４）のランプ４が備わっている。ランプ４としては、冷陰極管タイプの蛍光ランプが用いられており、ランプの長手方向両端からは図示しないコードが延設され、コード先端にはインバータ５に接続するためのコネクタ（図示省略）が設けられている。なお、ランプ４の管径φは２〜６ｍｍである。
【００２４】ランプ４は、長手方向両端部４ａと第１ケーシング体７の長辺側の側壁７ｂ−１との間に間隔が存在するように配置されており、ランプ４を点灯するためのインバータ５は、ランプ４長手方向端部４ａと第１ケーシング体７の長辺側の側壁７ｂ−１との間に配置されている。インバータ５は、第１ケーシング体７内に４個（複数個）設けられている。これらのインバータ５はケーシング２外に露出していないので外観上優れている。また、インバータ５の数は反射体１３の数に対応している。図１に示すように、インバータ５は、ランプ４の長手方向一方側の側壁７ｂ−１と他方側の側壁７ｂ−１とに分散して配置され、いずれのインバータ５もランプ４の長手方向端部４ａと第１ケーシング体７の側壁７ｂとの間に位置している。
【００２５】インバータ５は、回路基板（プリント基板）１８にインバータ用回路素子１９を搭載してなるインバータ本体２０と、当該インバータ本体２０を包囲する包囲体２１とを備えている。図３に示すように、インバータ本２０のインバータ用回路素子１９としては、コンデンサ１９ａ、トランス１９ｂ、コイル１９ｃなどが備わっている。
【００２６】包囲体２１は、中空直方体形状であり、放熱体２２と断熱材２３との組合せによって構成されている。この包囲体２１は、細長いインバータ本体２０の形状に応じて細長い直方体である。包囲体２１の表面のうち放熱体２２からなる範囲は、インバータ本体２１（特にコンデンサ等の回路素子１９）から発生する熱を包囲体２１外部へ放熱する放熱範囲となる。一方、包囲体２１の表面のうち断熱材２２からなる範囲は、インバータ本体２１から発生する熱が外部に伝わらないように断熱して、熱を放熱範囲２２から集中的に効率よく放熱させる断熱範囲である。
【００２７】放熱体２２としては、熱伝導率が高く放熱性の良い材料を用い、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料とするのが好ましい。具体的には、放熱性の良いアルミニウム、銅若しくは真鍮等の金属、合金からなる板材を採用できる。また、放熱体２２としては、非金属の放熱シートでもよい。非金属の放熱シートとしては、信越シリコン株式会社製の放熱シート、又は３Ｍ社製の放熱シート（例：放熱シート５５０７）を採用できる。また、放熱体２２は、単なる板状ではなく、放熱性を高めるために凹凸又はフィンを備えることができる。
【００２８】第１実施形態では、インバータ本体２０の回路素子１９に対して当接して放熱体２２が取り付けられている。具体的には、コンデンサ１９ａ等の発熱が大きく絶縁性を有する素子１９に接着剤等を介して取り付けられている。放熱体２２を発熱の大きい回路素子１９に取り付けることで効率良く放熱をすることができる。また、放熱体２２をコンデンサ等の絶縁性素子１９ａに取り付けることで、放熱体２２が導電性であっても、放熱体２２を介した漏電を防止できる。なお、放熱体２２を、回路素子１９を介さずに基板１８に設けた放熱体取付具を介してインバータ本体２０に取り付けても良い。
【００２９】断熱材２３としては、熱伝導率が低く断熱性の良い材料を用い、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材料とするのが好ましい。具体的には、筒中プラスチック工業株式会社製絶縁用難燃フィルムであるサンロイドバリア（商品名）を採用できる。放熱体２２及び断熱材２３をともに絶縁材で構成することで、包囲体２１でインバータから金属製ケーシング２への漏電を防止できる。なお、本発明の断熱材２３としては、断熱材として一般に用いられている材料の他、断熱材に準ずる断熱性を有する材料でもよい。
【００３０】図４にも示すように、断熱材２３は、一面が開口した中空直方体形状に形成されており、断熱材２３の開口を閉じるように前記放熱体２２を当該断熱材２３に取り付けて包囲体２１が構成され、包囲体２１の内部にインバータ本体２０が位置する。
【００３１】包囲体２１には、図示しない配線用の孔や各種部品用の孔、切り込みなどが必要に応じて形成されており、包囲体２１が完全な密封状にインバータ本体２１を囲む必要はない。また、実施形態では、包囲体２１は６面体であり、放熱と断熱を効率良く行うために６面すべての面でインバータ本体２０を囲んでいるが、所望の放熱機能及び断熱機能が得られれば、包囲体２１は３〜５面でインバータ本体２１を部分的に囲んでいてもよい。さらに、包囲体２１の形状は、直方体に限られず、例えば中空円筒体でもよい。
【００３２】インバータ本体２０が包囲体２１によって囲まれてなるインバータ５は、枠状第２ケーシング体８（第１ケーシング上面８ａ）の背後に配置されており、ケーシング２内部にインバータ５を配置しても発光面部である拡散板３からはインバータ５は見えないようにされている。
【００３３】このインバータ５は、包囲体２１の放熱範囲２２が第１ケーシング体７の空気孔７ｃを有する側壁７ｂ−１の近傍で当該側壁７ｂ−１に対向するように配置されている。かかる配置により、インバータ本体２０は、放熱体２２に取り付けられている回路素子１９が第１ケーシング体７の側壁７ｂ側に位置し、回路基板１８がランプ４側に位置する。
【００３４】回路素子１９と放熱範囲２２とが外気に面する第１ケーシング体７（ケーシング２）の近傍に位置していることで効率的に冷却が行われる。しかも、外気が流入する空気孔７ｃの近傍に放熱範囲２２があることで、外気が直接放熱範囲２２に当たり一層効率的に冷却が行われる。また、インバータ本体２０のランプ４側には発熱の少ない基板１８が位置しているので、インバータ本体２０のランプ４側の温度は低く、ランプ雰囲気温度の上昇が防止されている。
【００３５】しかも、包囲体２１の第１ケーシング体側壁７ｂ側には放熱範囲２２が位置しているのに対し、包囲体２１のランプ４側には断熱範囲２３が位置しているので、インバータ本体２０から発熱があっても包囲体２１のランプ４側は温度が高くならない。したがって、ランプ雰囲気温度の上昇がより一層防止されている。このように、本実施形態では、冷陰極管ランプ４の雰囲気温度が防止されているので、冷陰極管ランプ４を長時間発光させても雰囲気温度上昇による明るさの低下がさほどなく、ランプ４等の部品の長寿命化も図ることができる。また、ケーシング内部が効率的に冷却されることから、ケーシング自体の温度上昇も防止できる。
【００３６】図５及び図６は、第２実施形態に係るシャウカステン１を示している。第２実施形態は、以下に説明する点以外は、第１実施形態と同様の構成を備えている。第２実施形態において、シャウカステン１の第１ケーシング体側壁７ｂ−１には、空気孔７ｃの代わりに放熱体２２装着孔２５が形成されている。この装着孔２５は、放熱体２２を内嵌できるように放熱体２２とほぼ同程度の大きさに形成されている。図５に示すように、装着孔２５にインバータ５の放熱体２２を装着すると、放熱体（放熱範囲）２２の表面が第１ケーシング体側壁７ｂ（ケーシング２）の外表面の一部をなすように第１ケーシング体側壁７ｂに対して面一となる。この第２実施形態では、放熱体２２が外気に直接触れるので冷却効率が高く、しかも、ケーシング内部にある包囲体２２表面は断熱範囲だけなので、ケーシング内部の温度上昇、ひいてはランプ雰囲気温度の上昇がより一層抑えられる。
【００３７】図７は、第３実施形態に係るシャウカステン１を示している。第３実施形態も、以下に説明する点以外は、第１実施形態と同様の構成を備えている。第３実施形態において、インバータ５の放熱体２２と回路素子１９とは非当接で配置されている。放熱体２２と回路素子１９とが非当接であることで、放熱体２２が導電性材料であっても放熱体２２を介した漏電を防止できる。
【００３８】なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で様々な変更が可能である。例えば、上記シャウカステンと同様の構成を液晶表示装置用のバックライトその他のバックライトに採用することもできる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の放熱構造を有するインバータによれば、包囲体の放熱範囲から部分的に放熱が生じ、断熱範囲からは放熱がほとんど生じないため、外気などによって冷却しやすい包囲体の箇所を放熱範囲とし、外気などによって冷却しにくい場所や高温となることを避けたい包囲体の箇所を断熱範囲にする等、インバータが配置される環境に応じた放熱構造が得られる。
【００４０】また、本発明の直下型バックライトによれば、放熱範囲と断熱範囲を持つ包囲体によってインバータ本体が包囲され、さらに放熱範囲がケーシングの側壁側に位置し、断熱範囲がランプ側に位置しているので、ケーシングに近い放熱範囲は効率的に冷却される一方、ランプに近い断熱範囲ではほとんど発熱がなく、ランプ雰囲気温度の上昇を避けることができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０３５１８
【氏名又は名称】オーツタイヤ株式会社
【住所又は居所】大阪府泉大津市河原町９番１号
|
| 【出願日】 |
平成１４年２月２０日（２００２．２．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２７０５
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 隆文 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００３−２４２８３０（Ｐ２００３−２４２８３０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月２９日（２００３．８．２９） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−４３５５４（Ｐ２００２−４３５５４） |
|