CN103199135A - 一种高效散热太阳能光伏接线盒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效散热太阳能光伏接线盒，包括盒体和电路板，盒体底部结构包括散热窗口和通风槽，采用了高导热铝基板作为电路板，铝基板背部封盖在散热窗口上，形成与通风槽相通的散热空腔，输出连接端子焊接在二极管保护电路的两个输出端，水平镜像对称，输出连接端子的焊片端焊接在铝基板电路层，通过铝基板背侧金属基层将热量传递到盒体底部散热空腔，再由两个通风槽以对流方式散热，金属基层热量传递和通风槽对流方式结合，在提高散热性能的同时缩小接线盒体积，盒内容积只有23cm3，是普通接线盒的30%，从而节省密封用胶量，由于散热性能好，减少了因为高温对二极管的损坏，延长了二极管的使用寿命；采用水平插接端子结构安装电缆，降低了电缆的电阻，减低了材料消耗和人工成本，提高生了产效率。

Description

一种高效散热太阳能光伏接线盒

技术领域

     本发明涉及太阳能电池组件，特别涉及一种高效散热太阳能光伏接线盒，用于太阳能光伏电池组与充电控制装置之间的连接。

背景技术

     太阳能光伏接线盒作为太阳能电池组件的连接器，其主要作用是将太阳能电池模块产生的电能经电缆导出，由于太阳能电池使用条件的特殊性和本身的昂贵价值，太阳能光伏接线盒必须具备的特性包括：1、外壳有抗老化、耐紫外线能力；2、符合室外恶劣环境条件下的使用要求；3、有效的散热模式和合理的内腔容积满足散热要求；4、满足电气安全要求；5、良好的防水、防尘保护。

    目前，市场上太阳能光伏接线盒主要包括： 第一类：传统型：传统型接线盒结构为，壳体背部开口，壳体内设有电器端子（滑块），优点：夹紧式连接二极管，操作快捷、维修方便。缺点：由于电器端子的存在，接线盒的体积较大、散热性差。同时壳体上的电缆线孔会导致产品的防水性能下降；线接触连接，导电面积小，连接不够可靠。  

    针对传统接线盒存在的不足，本行业有厂家对传统接线盒进行了改进，改进型接线盒采取的措施包括：1、采用散热性好的金属端子代替电器端子，用锡焊连接方式增大接触面积，2、采用夹紧与螺钉的结合的固定连接二极管，增加连接的可靠性。 3、加散热片改善散热性能。4、采取了高密度的PCB板焊接方式 ，减小接触电阻。

然而仍未解决接线盒的体积较大、散热性差的问题，同时增加了材料消耗，加大了材料和人工成本，生产效率低的缺陷。

    第二类：封胶密封小巧型，采用薄片状金属端子锡焊方式，体积小巧，接触电阻减小，提高了散热性、稳定性。 缺点：仅依赖热传导方式散热仍有不足。

由于太阳能光伏接线盒发展方向是向体积小、节省材料节省、高电流承载能力、更加优良的散热性，所以，现有产品所采用的技术还有很大不足，还有改进和创新的空间。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对体积较大、散热性差的问题，提供一种高效散热太阳能光伏接线盒的设计方案，从结构上脱离传统接线盒和封胶密封小巧型接线盒的散热方式，特别是，接线盒的电路板采用高导热铝基板焊接贴片元件， 接线盒盒体与在铝基板背侧对应部位保留散热空腔结构，同时采用金属基层热量传递和通风口空气对流方式，满足散热要求，力求在缩小接线盒的体积的同时，大大提高散热性能，减少材料消耗，降低材料和人工成本，提高生产效率。

     本发明是通过这样的技术方案实现的：高效散热太阳能光伏接线盒，包括盒体和电路板，其特征在于，所述盒体底部结构包括散热窗口和通风槽，安装在盒体内的电路板采用高导热铝基板，高导热铝基板背部封盖在散热窗口上，在盒体底部形成一个散热空腔，散热空腔与通风槽相通；

    所述盒体内的高导热铝基板上包括二极管保护电路，输出连接端子焊接在二极管保护电路的两个输出端，输出连接端子水平镜像对称，采用插接端子结构；

    盒体包括盒底板，由盒底板与两个长侧壁、两个短侧板围成矩形内腔，矩形内腔内部又由隔板隔为前侧隔段、后侧隔段和中间隔段； 其中，前侧隔段、后侧隔段镜像对称，后侧隔段内有设有若干个输入孔； 中间隔段为安装高导热铝基板的基座；中间隔段底部为盒底板的一部分，中间隔段底部为一个矩形开口，矩形开口四周留有安置高导热铝基板的边框，以矩形开口作为散热窗口；

    底板的两个短侧板外侧分别连接对应一侧的过渡结构件，两个过渡结构件分别连接一个输出插座；

底板的底面长向设有与底板上的矩形开口相通的两个通风槽；两个通风槽分置于矩形开口两短边，镜像对称；

矩形内腔的中间隔段内安装高导热铝基板，高导热铝基板的电路层焊接贴片二极管，高导热铝基板的金属基层和底板上的矩形开口位置相对应，高导热铝基板的金属基层与底板下平面之间存在间隙，通过两个通风槽，形成一个空气流动空间；

过渡结构件的内孔用于安装输出连接端子，输出连接端子的一端为焊片端51，另一端为端子芯杆；端子芯杆外径与过渡结构件的内孔紧密配合；

输出连接端子的焊片端焊接在高导热铝基板的电路层，端子芯杆安装在过渡结构件的内孔中，输出连接端子的端子芯杆一端延伸至输出插座孔内； 

通过高导热铝基板背侧金属基层将热量传递到盒体底部散热空腔，再由两个通风槽以空气对流散热，形成风冷与热传导结合的散热结构，盒体上为盒盖。

所述高效散热太阳能光伏接线盒的二极管保护电路的四个输入端与太阳能光伏电池板连接，二极管保护电路的两个输出端通过输出连接端子与连接器连接，通过连接器使若干个高效散热太阳能光伏接线盒之间连接，进而使若干个太阳能光伏电池板之间级联； 高效散热太阳能光伏接线盒的输出连接端子采用水平镜像对称插接结构，太阳能光伏电池板之间的电缆采用直线连接。 

    高效散热太阳能光伏接线盒采用高导热铝基板制作的印刷电路板焊接贴片元件，盒体底板的底面与在高导热铝基板背侧对应部位保留散热空腔结构，结合金属基层热量传递和通风口空气对流方式散热。

所述盒体的整体结构由工程塑料注塑成型。

所述盒体中安装高导热铝基板后，在中间隔段的空隙灌填硅胶密封。

本发明的有益效果是，功率器件表面贴装在高效散热铝基板电路层，器件运行时所产生的热量通过绝缘层快速传导到金属基层，然后由金属基层将热量传递出去，结合金属基层热量传递和通风口空气对流方式，满足散热要求，在缩小接线盒的体积的同时，大大提高散热性能， 盒内容积小，只有23cm3是普通接线盒的30%；节省用胶量；散热性能好；减少了因为高温对二极管的损坏，延长了二极管的使用寿命；安装电缆方便，降低了电缆的电阻，使发电量大大提高。减少材料消耗，降低材料和人工成本，提高生产效率。

附图说明

图1、为高效散热太阳能光伏接线盒爆炸图；

图2、为高效散热太阳能光伏接线盒盒体部分立体图；

图3、为盒体部分主视图；

图4、为盒体部分仰视图；

图5、为盒体部分俯视图；

图6、为图4 的A向视图。

图中：1. 盒体，2. 盒盖，3. 高导热铝基板 ，4. 二极管 ，5. 输出连接端子； 11. 底板，12. 长侧壁 ，13. 短侧板 ，14. 过渡结构件 ，15. 输入孔 ，16. 输出插座 ，17. 加强筋 ，18. 通风槽 ，51.焊片端，52.端子芯杆。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：

如图1至图6所示，高效散热太阳能光伏接线盒，盒体1底部结构包括散热窗口和通风槽，安装在盒体内的电路板采用高导热铝基板3，高导热铝基板3背部封盖在散热窗口上，在盒体1底部形成一个散热空腔，散热空腔与通风槽相通；

    所述盒体1内的高导热铝基板3上包括二极管保护电路，输出连接端子焊接在二极管保护电路的两个输出端，输出连接端子水平镜像对称，采用插接端子结构；

    盒体1包括盒底板11，由盒底板11与两个长侧壁12、两个短侧板3围成矩形内腔，矩形内腔内部又由隔板隔为前侧隔段、后侧隔段和中间隔段； 其中，前侧隔段、后侧隔段镜像对称，后侧隔段内有设有四个输入孔15； 中间隔段为安装高导热铝基板3的基座；中间隔段底部为盒底板11的一部分，中间隔段底部为一个矩形开口，矩形开口四周留有安置高导热铝基板3的边框，以矩形开口作为散热窗口；

    底板11的两个短侧板13外侧分别连接对应一侧的过渡结构件14，两个过渡结构件14分别连接一个输出插座16；

底板11的底面长向设有与底板11上的矩形开口相通的两个通风槽18；两个通风槽18分置于矩形开口两短边，镜像对称；

矩形内腔的中间隔段内安装高导热铝基板3，高导热铝基板3的电路层焊接贴片二极管，高导热铝基板3的金属基层和底板11上的矩形开口位置相对应，高导热铝基板3的金属基层与底板11下平面之间存在间隙，通过两个通风槽18，形成一个空气流动空间；

过渡结构件14的内孔用于安装输出连接端子5，输出连接端子5的一端为焊片端51，一端为端子芯杆52；端子芯杆52外径与过渡结构件14的内孔紧密配合；

输出连接端子5的焊片端51焊接在高导热铝基板3的电路层，端子芯杆52安装在过渡结构件14的内孔中，输出连接端子5的端子芯杆52一端延伸至输出插座16孔内； 

通过高导热铝基板3背侧金属基层将热量传递到盒体1底部散热空腔，再由两个通风槽18以空气对流散热，形成风冷与热传导结合的散热结构，盒体1上为盒盖2。

所述高效散热太阳能光伏接线盒的二极管保护电路的四个输入端与太阳能光伏电池板连接，二极管保护电路的两个输出端通过输出连接端子5与连接器连接，通过连接器使若干个高效散热太阳能光伏接线盒之间连接，进而使若干个太阳能光伏电池板之间级联； 高效散热太阳能光伏接线盒的输出连接端子5采用水平镜像对称插接结构，太阳能光伏电池板之间的电缆采用直线连接。 

盒体1的整体结构由工程塑料注塑成型。盒内容积为23cm3。

盒体1中安装高导热铝基板3后，在中间隔段的空隙灌填硅胶密封。

高效散热太阳能光伏接线盒的电路板采用高导热铝基板焊接贴片元件，盒体底板11的底面与在高导热铝基板背侧对应部位保留散热空腔结构，结合金属基层热量传递和通风口空气对流方式散热。

本发明的特点包括:

体积小安装方便；节省材料，只把接线盒安装在背板上即可操作方便，可以和MC4连接头直接连接，解决了带线操作不方便的问题； 

盒内容积小，只有23cm3是普通接线盒的30%左右，节省用胶量；

散热性能好，采用外部散热，具备接线盒产生的热量和电池板在阳光下产生的热量之间的散热功能。

对二极管有很好的散热作用，减少了因为高温对二极管的损坏，延长了二极管的使用寿命。

电缆由电站系统设计来确定电缆的长度，降低成本同时也降低了电缆的电阻，使发电量大大提高。

本实施例采用散热性好的高导热铝基板材料制作PCB板，代替电器端子连接二极管，提高电子元器件散热功能，可用机器安装电子元器件,提高了电路的质量,大大提高了产量节省人工。避免人工在安装过程中带来的各种问题。

高导热铝基板是铝基板行业中高端导热系数的铝基板，目前在全球有5～10家厂家在生产制造。

本实施例采用的高导热铝基板的导热参数为 ：

铜箔：Copder foil 1OZ 电解铜；

导热胶： 60um 热阻0.8℃/W；

铝板：Aluminum sheet 1．5MM±10% 1060系列；

产品特性： 

热阻： 0.175℃/W（低热阻）；（热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了 1W热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。）

导热系数： 2.5-3.0 1.0 W/m.k；（导热系数用λ表示，单位为瓦/米·度，w/m·k）。

耐浸焊性 ：秒 288℃， 120秒不分层、不起泡， 288℃ 120秒；

击穿电压： 4.6KV-6KV 4.6KV 。

采用贴片二极管使二极管在运行中产生热量由高导热铝基板材料PCB板导出盒外,延长了二极管的使用寿命，弥补了传统的二极管在盒内运行中产生的温度升高使二极管使用寿命缩短问题。

采用了贴片二极管，避免了传统的人工在安装二极管的过程中出现的二极管以连接端子连接点不稳定性,使电阻增高温度升高造成二极管损坏和接线盒的烧毁，避免传统二极管在加工过程的出现质量问题。

本实施例采用高导热铝基板材料制作PCB板，从盒外散热，缩小盒体节省材料。改变了传统大盒大空间内散热的问题。采取了输入端子的焊接方式降低了电阻提高了导电性能，避免了传统的夹紧式在长时间高温下使用卡簧的松动使连接点接触不良电阻增高电能下降温度增高烧毁接线盒。

本实施例采用了导热胶封闭电路，散热，防尘，防水功能。避免传统密封圈在高温下长期使用使密封圈老化变形而失去了密封功能，导致电子元器件的损坏使电池板无法使用。

采用了盒体两端输出端子连接。使太阳能发电系统电池板以电池板之间形成直线连接，节省了电缆和电缆中间的连接器。改变了传统的电池板以电池板的U型带连接器连接而造成电缆过长、电阻大，使系统电路性能降低。

采用了接线盒两端输出连接。解决了传统接线盒在带线安装不方便的问题。此接线盒也可以用流水线机器安装，提高生产量，节省人工。

根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (4)

1.一种高效散热太阳能光伏接线盒，包括盒体（1）和电路板，其特征在于，所述盒体（1）底部结构包括散热窗口和通风槽，安装在盒体内的电路板采用高导热铝基板（3），高导热铝基板（3）背部封盖在散热窗口上，在盒体（1）底部形成一个散热空腔，散热空腔与通风槽相通；

    所述盒体（1）内的高导热铝基板（3）上包括二极管保护电路，输出连接端子焊接在二极管保护电路的两个输出端，输出连接端子水平镜像对称，采用插接端子结构；

    盒体（1）包括盒底板（11），由盒底板（11）与两个长侧壁（12）、两个短侧板（3）围成矩形内腔，矩形内腔内部又由隔板隔为前侧隔段、后侧隔段和中间隔段； 其中，前侧隔段、后侧隔段镜像对称，后侧隔段内有设有若干个输入孔（15）； 中间隔段为安装高导热铝基板（3）的基座；中间隔段底部为盒底板（11）的一部分，中间隔段底部为一个矩形开口，矩形开口四周留有安置高导热铝基板（3）的边框，以矩形开口作为散热窗口；

    底板（11）的两个短侧板（13）外侧分别连接对应一侧的过渡结构件（14），两个过渡结构件（14）分别连接一个输出插座（16）；

底板（11）的底面长向设有与底板（11）上的矩形开口相通的两个通风槽（18）；两个通风槽（18）分置于矩形开口两短边，镜像对称；

矩形内腔的中间隔段内安装高导热铝基板（3），高导热铝基板（3）的电路层焊接贴片二极管，高导热铝基板（3）的金属基层和底板（11）上的矩形开口位置相对应，高导热铝基板（3）的金属基层与底板（11）下平面之间存在间隙，通过两个通风槽（18），形成一个空气流动空间；

过渡结构件（14）的内孔用于安装输出连接端子（5），输出连接端子（5）的一端为焊片端（51），一端为端子芯杆（52）；端子芯杆（52）外径与过渡结构件（14）的内孔紧密配合；

输出连接端子（5）的焊片端（51）焊接在高导热铝基板（3）的电路层，端子芯杆（52）安装在过渡结构件（14）的内孔中，输出连接端子（5）的端子芯杆（52）一端延伸至输出插座（16）孔内； 

通过高导热铝基板（3）背侧金属基层将热量传递到盒体（1）底部散热空腔，再由两个通风槽（18）以空气对流散热，形成风冷与热传导结合的散热结构，盒体（1）上为盒盖（2）；

所述高效散热太阳能光伏接线盒的二极管保护电路的四个输入端与太阳能光伏电池板连接，二极管保护电路的两个输出端通过输出连接端子（5）与连接器连接，通过连接器使若干个高效散热太阳能光伏接线盒之间连接，进而使若干个太阳能光伏电池板之间级联；高效散热太阳能光伏接线盒的输出连接端子（5）采用水平镜像对称插接结构，太阳能光伏电池板之间的电缆采用直线连接。

2.如权利要求1所述的一种高效散热太阳能光伏接线盒，其特征在于，盒体（1）的整体结构由工程塑料注塑成型，盒内容积为23cm3。

3.如权利要求1或权利要求2所述的一种高效散热太阳能光伏接线盒，其特征在于，盒体（1）中安装高导热铝基板（3）后，在中间隔段的空隙灌填硅胶密封。

4.如权利要求1或权利要求2所述的一种高效散热太阳能光伏接线盒，其特征在于，后侧隔段内有设有四个输入孔（15）。

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