(57)【要約】【課題】大型のヒートシンク及び冷却ファンが不要となり、装置自体を小型化することができる放電灯点灯装置とそれを用いた投影装置を提供する。【解決手段】放電灯１３を点灯駆動するための半導体素子７を含むと電気部品を実装した回路基板２を有し、回路基板２の両面に導体パターン４が形成されると共に、両面の導体パターン４と絶縁基板３を貫通してスルーホールが形成される。スルーホール内にハンダが充填されて両面の導体パターン４が接続され、回路基板２の一面の導体パターン４上に半導体素子７を含む電気部品が取着され、回路基板２の他面に放熱用金属板１０が取着される。電気部品の熱を導体パターン４及びスルーホールハンダ５を通して放熱用金属板１０に放熱させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯を点灯駆動するための半導体素子を含む電気部品を実装した回路基板を有し、該回路基板の両面に導体パターンが形成されると共に、該両面の導体パターンと絶縁基板を貫通してスルーホールが形成されてなる放電灯点灯装置であって、
該スルーホール内にハンダが充填されて該両面の導体パターンが接続され、該回路基板の一面の導体パターン上に半導体素子を含む電気部品が取着され、該回路基板の他面に放熱用金属板が取着され、該電気部品の熱を該導体パターン及びスルーホールハンダを通して該放熱用金属板に放熱させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記放熱用金属板は、前記回路基板の他面の導体パターン上に実装された回路素子及びスルーホールを通して嵌挿された前記電気部品の端子部との干渉を避けるために、該回路基板側に凹部を設けて形成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。
【請求項３】
前記回路基板上に取着された半導体素子を覆って放熱用金属カバー板が取り付けられ、該放熱用金属カバー板の取付脚部が該回路基板のスルーホールを通して他面側に嵌挿されハンダ付け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。
【請求項４】
前記請求項１の放電灯点灯装置がケース内に装着され、該放電灯点灯装置によって放電灯を点灯して画像を投影する投影装置であって、
該ケースの金属部分に前記請求項１の回路基板に取り付けた前記放熱用金属板が固定されていることを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯を点灯駆動する放電灯点灯装置とその装置を用いた投影装置に関し、特に放電灯を点灯させる点灯回路に使用される電気部品の熱を効率よく放熱する放電灯点灯装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、メタルハライドランプ、ナトリウムランプなどの高圧蒸気圧型放電灯などの放電灯を使用する画像投影用の投影装置（プロジェクタ）には、放電灯の点灯回路が内蔵されるが、その点灯回路には、例えばＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチング制御するパワートランジスタが使用されるため、トランジスタからかなりの熱量の発熱が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このために、点灯回路の駆動用のトランジスタには、一般に、図６に示すように、ヒートシンク３０が取り付けられ、ヒートシンク３０によりトランジスタ３１の熱を放熱するようにしている。しかしながら、近年、高輝度の放電灯の使用により、高出力の点灯回路が使用される傾向にあって、トランジスタ３１の発熱が大きく、ヒートシンク３０の形状が大型化し、それによって、回路素子を実装する回路基板が大形となって、放電灯点灯装置自体の形状も大型化する問題があった。
【０００４】
また、点灯回路は通常、投影装置のケースで覆われるため、ケース内には点灯回路専用の冷却ファンを設けて、ヒートシンク、トランジスタなどの発熱体から生じた熱を空冷するようにしているが、投影装置内には、一般に放電灯用の冷却ファンに加えて液晶フィルタ用の冷却ファンが設けられることが多いため、複数の冷却ファンの駆動によって、そこから発生する騒音が問題となっていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、大型のヒートシンク及び冷却ファンが不要となり、装置自体を小型化することができる放電灯点灯装置とそれを用いた投影装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の放電灯点灯装置は、放電灯を点灯駆動するための半導体素子を含む電気部品を実装した回路基板を有し、回路基板の両面に導体パターンが形成されると共に、両面の導体パターンと絶縁基板を貫通してスルーホールが形成されてなる放電灯点灯装置であって、スルーホール内にハンダが充填されて両面の導体パターンが接続され、回路基板の一面の導体パターン上に半導体素子を含む電気部品が取着され、回路基板の他面に放熱用金属板が取着され、電気部品の熱を導体パターン及びスルーホールハンダを通して放熱用金属板に放熱させることを特徴とする。
【０００７】
ここで、請求項２のように、上記放熱用金属板は、回路基板の他面の導体パターン上に実装された回路素子及びスルーホールを通して嵌挿された電気部品の端子部との干渉を避けるために、回路基板側に凹部を設けて形成することができる。
【０００８】
また、請求項３のように、上記回路基板上に取着された半導体素子を覆って放熱用金属カバー板を取り付け、その放熱用金属カバー板の取付脚部は、回路基板のスルーホールを通して他面側に嵌挿されてハンダ付けされるように構成することができる。
【０００９】
また、本発明の請求項４の投影装置は、上記請求項１の放電灯点灯装置がケース内に装着され、放電灯点灯装置によって放電灯を点灯して画像を投影する投影装置であって、ケースの金属部分に請求項１の回路基板に取り付けた放熱用金属板が固定されていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
上記構成の放電灯点灯装置では、放電灯の点灯駆動動作によって、回路基板の取り付けた半導体素子を含む電気部品に熱が発生するが、この回路基板上の電気部品に発生した熱は、導体パターンからスルーホールハンダを通り、回路基板の他面に取り付けられた放熱用金属板に放熱される。
【００１１】
したがって、回路基板上に大形のヒートシンクを取り付けてヒートシンクにより放熱を行なわなくても、半導体素子を含む電気部品の熱をスルーホールハンダを通して裏面側の放熱用金属板から効率よく放熱することができる。このため、大形のヒートシンクが不要となって、放電灯点灯装置自体の形状を小型化できる。
【００１２】
また、この放電灯点灯装置をケース内に配設した投影装置にあっては、回路基板の裏面側の放熱用金属板をそのケースの金属部分に固定することにより、放熱用金属板の熱を外部に効率よく放熱することができ、回路基板用の冷却ファンを不要として、冷却ファンの騒音を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は放電灯点灯装置１の概略斜視図を示している。放電灯点灯装置１は、パワートランジスタのスイッチングにより電流を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を放電灯に供給する点灯駆動回路、及び点灯駆動回路側の電圧を検出し、その電圧に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータの例えばパルス幅を制御して、出力電流が所定値に安定するように制御する安定制御回路を備えて構成される。これらの回路及び電気部品は、回路基板２上に装着され、又は表面実装される。
【００１４】
回路基板２は、基本的には、図２、図３の拡大断面図に示すように、例えばエポキシ樹脂含侵ガラスクロス積層体或いはセラミック樹脂などで形成された絶縁基板３の両面に、導体パターン４をパターン形成すると共に、必要な箇所にスルーホールを形成して構成される。また、回路基板２上には、パワーＭＯＳトランジスタ、ダイオードなどの半導体素子７、高圧コイル９、ＤＣ／ＤＣトランス８などの電気部品が装着され、これらの電気部品は、基板に穿設したスルーホールへ端子部を挿入し、それらの端子部を裏面のランド部へハンダ付けにより固定し回路接続される。また、回路基板２の裏面には表面実装回路部品１２が表面実装されている。
【００１５】
さらに、この回路基板２においては、図３に示すように、スルーホール内に流入させ充填させたスルーホールバンダ５によって、回路基板２の上面と裏面の導体パターン４、４が接続され、そのスルーホールハンダ５を通して、導体パターン４上に実装された電気部品（パワートランジスタ、ダイオードなどの半導体素子７、高圧コイル９、ＤＣ／ＤＣトランス８など）の熱を、裏面側に放熱するようにしている。スルーホール内のスルーホールハンダ５は、リフローハンダ付け工程などにより、容易にスルーホール内に充填することができる。
【００１６】
そして、回路基板２の裏面側には、絶縁層６を介して、放熱用金属板１０が取着される。この放熱用金属板１０は、回路基板２の裏面に絶縁層６を介してその固定部１０ａを密着させ、その固定部１０ａに固定ねじ１１をねじ込み、締め付け固定される。なお、放熱用金属板１０は回路基板２の裏面の導体パターン４に対し、電気的絶縁を確保するために、絶縁層６を介して固定されるが、この絶縁層６は非常に薄く熱の伝導性を阻害することはない。
【００１７】
一方、固定ねじ１１で締め付け固定する固定部以外の部分は、回路基板２の裏面との間にスペースを設けるようにその固定部の周囲を曲げて凹部１０ａを形成している。その凹部１０ａによるスペースによって、回路基板２の裏面に表面実装される表面実装回路部品１２、或いは回路基板２の上面に装着された電気部品の端子部、つまりスルーホールを通して裏面側に突出した端子部が、放熱用金属板１０に干渉しないようにしている。
【００１８】
このように構成された放電灯点灯装置１は、電気部品（パワートランジスタ、ダイオードなどの半導体素子７、高圧コイル９、ＤＣ／ＤＣトランス８など）が回路基板２上に装着されるが、それらの電気部品における発熱の大きい半導体素子７などは、従来のような大形のヒートシンクに固定されるのではなく、回路基板２上にそのまま固定されるため、特に回路基板２上の高さを抑制して、放電灯点灯装置１全体を従来より小型化することができる。
【００１９】
そして、上記のように回路基板２上に電気部品を装着してなる放電灯点灯装置１は、投影装置のケース１４内に、図４のように取り付けられる。このとき、放電灯点灯装置１の回路基板２は、その裏面の放熱用金属板１０がケース１４の金属部分に接するように、固定ねじ１１を用いて固定される。ケース１４のフレームが金属製の場合にはそのフレームに放熱用金属板１０を固定することができ、ケース全体が金属製の場合は、側壁や底壁に放熱用金属板１０を固定することもできる。そして、点灯駆動回路の出力側にリード線を介して放電灯１３が接続される。
【００２０】
従来のこの種の投影装置のケース内には、放電灯点灯装置の空冷のために、冷却ファンが配設されていたが、この放電灯点灯装置１の回路基板２には、放熱効果の高い放熱用金属板１０が取り付けられているため、冷却ファンを配設しなくても、良好に放熱して回路基板２の温度上昇を抑えることができ、冷却ファンを不要とすることができる。
【００２１】
点灯駆動回路の出力側に接続された放電灯１３は、投影装置のケース１４内に配設され、放電灯１３から放射される光の光路上には、図示を省略したレンズ、ミラー、液晶フィルタなどがケース１４内に配設される。
【００２２】
放電灯点灯装置１の電源を投入すると、回路基板２上のＤＣ／ＤＣコンバータ等の点灯回路が動作し、パワーＭＯＳトランジスタのスイッチングにより電流が出力され、その電流が点灯駆動回路に送られて放電灯１３が点灯駆動される。
【００２３】
放電灯１３の点灯駆動により、回路基板２上の半導体素子７（パワーＭＯＳトランジスタ、ダイオード等）、ＤＣ／ＤＣトランス８、或いは高圧コイル９から熱が発生するが、これらの回路基板２上の電気部品などから発生する熱は、スルーホールハンダ５を通して、回路基板２の裏面に伝達され、裏面に取着された放熱用金属板１０に伝達される。そして、放熱用金属板１０の熱はケース１４へと伝達され、ケース１４を通して外部へと放熱される。したがって、放電灯点灯装置用の冷却ファンを設けなくても、回路基板２上の温度上昇を抑え、放電灯点灯装置１の点灯動作を良好に行うことができる。
【００２４】
図５は、他の実施形態の放電灯点灯装置の断面図を示している。この例では、放電灯点灯装置の回路基板２２上に、別の放熱用金属カバー板２０が半導体素子７を上から覆うように配設される。なお、そのほかの部分は上記実施形態と同様であり、上記と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００２５】
この放熱用金属カバー板２０は、断面をコ字状に形成され、その両側の下部に設けた取付脚部２０ａを、回路基板２２上に穿設したスルーホールに差し込み、裏面の導体パターン４にハンダ付けして固定される。
【００２６】
このように、半導体素子７を上から覆うように、放熱用金属カバー板２０を回路基板２２上に取り付け、その取付脚部２０ａを回路基板２２の導体パターン４にハンダ付けすることにより、さらに、半導体素子７の熱を導体パターン４から放熱用金属カバー板２０を通して放熱させることができ、さらに、効果的に回路基板２２上の電気部品の熱を放熱し、半導体素子７などの温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態の放熱用金属板１０は、回路基板の裏面に実装される表面実装回路部品のために、又は回路基板上に装着されスルーホールを通してその裏面に突出する端子部のために、凹部１０ａを設け、回路基板の裏面との間にスペースを形成したが、このような表面実装回路部品や端子部の裏面への突出がない場合には、必ずしも凹部１０ａを放熱用金属板１０に設ける必要はなく、平板状の金属板を使用することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放電灯点灯装置によれば、回路基板上の電気部品に発生した熱は、導体パターンからスルーホールハンダを通り、回路基板の他面に取り付けられた放熱用金属板に放熱されるから、回路基板上に大形のヒートシンクを取り付けてヒートシンクにより放熱を行なわなくても、半導体素子を含む電気部品の熱を、スルーホールハンダを通して裏面側の放熱用金属板から効率よく放熱することができる。このため、大形のヒートシンクが不要となって、放電灯点灯装置自体の形状を小型化できる。また、この放電灯点灯装置をケース内に配設した投影装置にあっては、回路基板の裏面側の放熱用金属板をそのケースの金属部分に固定することにより、放熱用金属板の熱を外部に効率よく放熱することができ、回路基板用の冷却ファンを不要として、冷却ファンの騒音を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す放電灯点灯装置の斜視図である。
【図２】同放電灯点灯装置の断面図である。
【図３】同放電灯点灯装置の部分拡大断面図である。
【図４】放電灯点灯装置を内蔵した投影装置の部分断面図である。
【図５】他の実施形態を示す放電灯点灯装置の部分拡大断面図である。
【図６】従来の半導体素子のヒートシンクによる冷却構造を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１−放電灯点灯装置
２−回路基板
３−絶縁基板
４−導体パターン
５−スルーホールハンダ
７−半導体素子
１０−放熱用金属板
１３−放電灯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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