CN103858226A - 二极管单元模块 - Google Patents

Abstract

用于光伏系统内的二极管单元模块，其包含导线架，导线架包含从第一输出端子延伸的第一导线、与该第一导线间隔开的第二导线、从该第二导线延伸的第二输出端子，以及二极管。在一些实例中，第一导线包括连接至该第一输出端子的基座部分，及从该基座部分延伸，横截于该第一输出端子的二极管部分。在一些实例中，第二导线可包括一基座部分及从该基座部分延伸的二极管部分，该些二极管部分实质上平行于该第一导线的二极管部分。在一些实例中，二极管可与该第一导线的二极管部分及与该第二导线的二极管部分有电性接触。在一些实例中，该些第一导线及第二导线可具导热性。在一些实例中，二极管可包括实质上与导线的二极管部分完全相互接合的裸芯界面。

Description

二极管单元模块

相关申请的交叉参考

本申请主张2012年9月20日提出的同时待审美国专利申请第13623390号的优先权，该同时待审美国专利申请主张2011年10月11日提出的美国临时专利申请第61/627,363号优先权，在此将该申请援引入本案供所有目的的参考。

技术领域

本公开大体涉及二极管单元模块，其设计为用于光伏发电系统的旁路结构。

背景技术

本公开大体涉及旁路二极管单元（bypass diode cells），尤其涉及被构造为形成旁路二极管单元模块的旁路二极管单元，这些旁路二极管单元模块可用于导引电流远离光伏面板（photovoltaic panels）的受遮蔽部分，以抑制或防止面板故障。此外，还描述了具改良散热特性的全集成（fully integrated）旁路二极管单元模块。

用于光伏系统中的许多已知旁路电路无法令人满意。举例而言，当太阳能光伏模块的面板在正常运行期间因受到遮蔽，而使旁路电路被占用时，许多现有电路所包含的肖特基二极管（Schottky diode）并不适合处理这些二极管所经常曝露的电流等级及热等级。许多传统的肖特基二极管包含轴向引线型（axial-leaded）封装或跳线为主的封装，这些封装包含多条细线，这些细线经常以焊接方式连接至二极管端子其中之一者或两者。这些细线连接至二极管裸芯处的焊接接点，可定义出在连接这些细线时所形成的「焊点气泡（solder voids）」。当对一相应裸芯施加电流时，这些焊点气泡可能会妨碍二极管裸芯的散热。

此外，由于所用细线的端部很小，这些细线端部只会被焊接到二极管裸芯相当小的面积上，而形成极少的直接接触。这种设计并不足以承受运行期间通常会流过旁路二极管的电流等级。再者，这种最低程度的接触也降低了这些细线将热从裸芯导离的能力。

传统旁路二极管电路设计的这些缺点及其它缺点造成旁路二极管在运行期间产生及留存过多的热。这在许多传统旁路电路中可能造成极为严重的设备故障。设备故障会导致昂贵的维护、修理、零件更换及停机时间。

即使不考虑传统旁路二极管的热调节措施不够充分，大部分旁路电路（或容置这些电路的接线箱）也几乎没有采取任何方式促进旁路二极管或旁路电路的散热。许多传统旁路电路所包含的二极管是在一塑料接线箱（junction box）中电性连接至光伏面板，该塑料接线箱是为了保护二极管不受环境损害，但其塑料外壳也阻止了旁路电路有效散热，从而将热留存在旁路电路内。旁路二极管的结构缺失加上旁路电路设计的缺失迫使旁路二极管必须在无法接受的高温水平下运行，如此一来，不是减损旁路二极管及旁路电路的可靠度，就是导致灾难性故障。

事实上，在许多传统的旁路电路中，二极管仅单纯安置于接线箱内的一封闭空间。通常并没有对该接线箱或该电路的实体设计采取额外措施，以调节二极管的操作温度。因此，许多传统的旁路电路并未包含调节热度及避免故障的适当实体结构。

因此，对于二极管电路及包含二极管电路的模块而言，存在着改善及提升已知二极管电路设计的需求。下文将讨论与本发明所述技术领域的需求有关的新颖有用的二极管单元模块的实例。

将于以下的详细说明中提供用于处理一个或多个确定的现有需求的揭露。与光伏旁路系统相关的参考实例包含美国专利第7291036号。在此将前述专利的完整揭露援引入本案供所有目的的参考。

发明内容

本公开涉及针对光伏系统内所用的二极管单元模块，该些模块包含导线架，该些导线架包含从第一输出端子（outlet terminal）延伸出的第一导线、与该些第一导线间隔开的第二导线、从该些第二导线延伸出的第二输出端子，以及二极管。在一些实例中，第一导线设有连接至该第一输出端子的基座部分，以及从该些基座部分延伸，横截于该第一输出端子的二极管部分。在一些实例中，第二导线可设有一基座部分及多个二极管部分，该些二极管部分从该基座部分延伸，实质上平行于该第一导线的二极管部分。在一些实例中，二极管可与该第一导线的二极管部分有电性接触，以及与该第二导线的二极管部分有电性接触。在一些实例中，该些第一导线及第二导线可具导热性。在一些实例中，二极管可设有实质上与导线的二极管部分完全相互接合的裸芯界面。

附图说明

图1为一二极管单元模块的第一实例的立体图。

图2为包含图1所示二极管单元模块的一电路在电性上连接至一光伏面板的示意图。

图3为图1所示二极管单元模块的分解图。

图4为图1所示二极管单元模块中所包含的一二极管的分解图。

图5为容纳图1所示二极管单元模块的一接线箱支承在一光伏面板上的立体图。

图6为图5所示接线箱开启时的立体图。

图7为沿着7-7线所绘的剖视图，其呈现图1所示二极管单元模块与一光伏面板相互接合。

图8为图1所示的二极管单元模块所包含的一导线架的立体图。

图9为一二极管单元模块的第二实例的底部剖视图。

图10为可用于本公开所述各种二极管单元模块实例的一导线架的一实例的立体图。

具体实施方式

经由以下详细说明并搭配所附图式，将可更加理解本公开所揭露的二极管单元模块。该些详细说明及图式仅提供本说明书所述各种发明的范例。本领域技术人员均了解，本发明所揭露的范例可加以变化、修改及更动，而不会脱离本说明书所述该些发明的范围。许多变化是为了不同的应用及设计考虑而设想，但为行文简洁起见，所设想的一切变化不会在以下详细说明中一一描述。

以下的详细说明提供不同二极管单元模块的实例。在该些实例中，相关的部件在不同实例中可为完全相同、相似，或不相似。为行文简洁起见，相关部件不会在各实例中重复解释。而是使用相关部件的名称提示读者，具有某一相关部件名称的该部件，可能类似于前文所述某一实例中的相关部件。特定于某一给定实例的特征将于该特定实例中说明。读者应了解，某一给定特征并无必要与任何给定图式或实例中一相关部件的特定描写相同或类似。

兹参照图1～9对二极管单元模块的第一实例，模块100进行说明。如图3所示，模块100包含一导线架110、一第一二极管180、一第二二极管192、一第三二极管193、一封装外壳170、一封装材料176，以及一散热构件178。模块100包含一电路，该电路包含多个二极管，所述多个二极管经由具导电性的导线架110形成电连接。

模块100适用于例如光伏面板的旁路电路中。如图3所呈现，模块100具有紧凑的巧设计，并包含让模块100相较于许多现有旁路电路更能有效散热的部件。举例而言，模块100使用一个或多个导热部件将热导离二极管，以使热从这些二极管散出。

模块100可作为连接至一光伏系统的旁路电路使用。举例而言，可将模块100连接至光伏面板50，以作为一旁路电路，如图2所示意。如图2所示，面板50包含三串光伏电池，第一电池串52、第二电池串54，以及第三电池串56。如图2所示，每一电池串包含一正极及一负极，且每串电池被构造为在曝露于光线下时，会产生从该负极导向该正极的电流。该三个电池串以串联方式连接；举例而言，第一电池串52的负极连接至第二电池串54正极，且第二电池串54的负极连接至第三电池串56的正极。当曝露于光线下时，该串联电池串通常会产生从第三电池串56的负极流向第一电池串52的正极的电流。

如图2所示，面板导线从每一面板的末端伸出。举例而言，一第一面板导线58从第一电池串52的正极伸出，一第二面板导线60从第一电池串52与第二电池串54间的连接处伸出，一第三面板导线62从第二电池串54与第三电池串56间的连接处伸出，以及一第四面板导线64从第三电池串56的负极伸出。图6呈现这些导线的一实体实施范例，其中，这些导线穿过面板50的背面。如图6所示，这些面板导线可让模块100连接至面板50的电路系统。

当曝露于光线下时，每一光伏电池主要作为被导向相联正极的电流源，如图2所呈现。然而，当受到遮蔽时，每一光伏电池可作为与一反向偏压二极管并联的开路。此一状况可能产生导致前述电池或电池串故障或损坏的逆向电流（backflow current）。

这些导线让旁路二极管得以连接在这些面板的外部。旁路二极管可让逆向电流绕过这些面板电池串当中的一个或多个，并将逆向电流按路线导向一输出端（在此例中是指与第四面板导线64电连接）。在典型的情况下，可经由使第一二极管180、第二二极管192及第三二极管193当中每一个二极管以并联方式与相应的一光伏电池串连接，而将模块100连接至面板50。每一二极管为受遮蔽的电池而导致的逆向电流提供一绕行路线，如此可避免更多电池发生故障或损坏。

在某些情况下，可将模块100安装在接线箱75内，并将接线箱75连接至面板50，以此方式将模块100连接至面板50。如图5所示，接线箱75包含一第一系统线缆77、一第二系统线缆79、一接线箱壳体81，以及一接线箱盖83。如图6所呈现，接线箱75另外包含一第一外部线缆导线85、一第二外部线缆导线87，以及四个面板导线开口，即，面板导线开口83i、面板导线开口83ii、面板导线开口83iii，以及面板导线开口83iv。在某些情况下，接线箱可在朝向面板的一侧包含一单一开放空间，所有这些面板导线的路线均穿过该空间。

接线箱75围成一不受外界环境影响的封闭空间82，在该封闭空间内，模块100可与面板50电性交接，而较不易蒙受来自诸如降雨等外界环境危害的风险。如图5所呈现，接线箱75可于靠近该面板的导线处附加在面板50的背面（这些曝露的光伏电池的相反面）。在一些实例中，可通过在接线箱75的周边涂覆一种与环境有关的粘着剂（environmentally tight adhesive），并将接线箱75黏着于一光伏面板的背面，以安装接线箱75。接线箱盖83可以可拆方式固定于封闭空间82上方，以使封闭空间82相反于面板50的一侧同样被封住，但又可开启便于维修。

第一系统线缆77及第二系统线缆79可连接至外部的电子系统。这些线缆可用于，举例而言，将面板50产生的电流输出至外部的负载及电力系统，例如该面板所有人的自用或外部电力系统。如图6所呈现，第一外部线缆导线85及第二外部线缆导线87可用于将第一系统线缆77及第二系统线缆79连接至封闭空间82内的模块100的电路系统。在一些实例中，第一系统线缆77可将面板50产生的电流导向外部负载。

在一些实例中，接线箱壳体81及接线箱盖83可包含具导热性的材料，例如金属，以将热从封闭空间82散出。在一些实例中，可额外地或替代性地使用一种导热粘着剂将接线箱75接合至面板50，以使接线箱75得以经由面板50的金属结构物将热散出。

如图6所示，每一面板导线开口，即面板导线开口83i、面板导线开口83ii、面板导线开口83iii及面板导线开口83iv，各被构造为接入相应的一面板导线，各面板导线然后再连接至封闭空间82内的模块100。

如图3所示，模块100包含由导线架110所支承的三个旁路二极管，即第一二极管180、第二二极管192，及第三二极管193。如图2所示，每一旁路二极管可以并联方式连接至一光伏电池串，以为逆向电流提供绕过受遮蔽电池的路径，从而降低旁路二极管的相应面板故障或受损的可能性。

如图3所示，第一二极管180包含多个部件，这些部件可增加该二极管引导电流及将所产生的热从二极管裸芯散去的效能。第一二极管180设有一肖特基二极管，该肖特基二极管包含有助于其传热能力的部件。

如图4所示，第一二极管180包含一底部裸芯（die）界面190、一裸芯186、一顶部裸芯界面184，以及一硅层182。第一二极管180包含多个特征，与许多传统二极管设计相较，这些部件提供更佳的电流流动及传热。举例而言，第一二极管180经由底部裸芯界面190及顶部裸芯界面184提供更大的导电表面积，可供第一二极管180连接至外部电路系统。这让第一二极管180较许多传统二极管的细线（wire）得以在更大表面积上获得连接，从而得以有更大的电流容量及对裸芯186有更佳的散热。

如图4所呈现，底部裸芯界面190设有与裸芯186有电性连通（electricalcommunication）、具导电性的镀银铜锭（slug）。底部裸芯界面190定义一底部表面区189，其实质上为平面，以让底部表面区189横越其实质上的整个表面区皆有电性连通，从而使底部裸芯界面190得以较许多现有二极管设计（例如轴向导线二极管设计或跳接线为主的二极管设计）在显著更大的表面积上与外部主体（external bodies）有电性连通及热连通。此外，如图4所示，裸芯186设有一底部裸芯区185，该底部裸芯区185小于顶部表面区191，且当第一二极管180在已组装的结构下时，该底部裸芯区185的实质上整个表面区与顶部表面区191皆有实质的电性连通。由于裸芯186能够在其实质上整个表面区与底部裸芯界面190有电性连通，因此，底部裸芯界面190使裸芯186与外部主体间的导热性及导电性得以大于某些传统二极管设计所能提供的导热性及导电性。在一些实例中，裸芯186可焊接至底部裸芯界面190，但这点并非必须。

如图4所示，在已组装的结构下，裸芯186被构造为安装于顶部裸芯界面184与底部裸芯界面190之间。如图4所示，裸芯186限定出一顶部裸芯区突起部187，该突起部设有环绕一顶部裸芯区188的玻璃环状部。如图4所示，裸芯186亦设有相反于顶部裸芯区188的底部裸芯区185。裸芯186设有经玻璃钝化（glass-passivated）的肖特基二极管裸芯，其具有邻近底部裸芯区185的一阳极及邻近顶部裸芯区188的一阴极。由于底部裸芯界面190与底部裸芯区185有电性连通，因此底部裸芯界面190能够在裸芯186的阳极与外部主体间传导电流及热。

如图4所示，顶部裸芯界面184限定出大致为矩形的金属锭，其构造为安装于顶部裸芯区突起部187内。如图4所示，顶部裸芯界面184设有一底部表面区183及一顶部表面区181。如图4所示，底部表面区183安装于顶部裸芯区突起部187内，以与实质上整个顶部裸芯区188产生电性连通。在一些实例中，裸芯186可焊接至顶部裸芯界面184，但这点并非必须。同样地，如图4所示，顶部表面区181在尺寸上类似于顶部裸芯区188。由于顶部裸芯界面184具导电性及导热性，因此，相较于某些其它传统二极管设计中类似的连接器，顶部裸芯界面184能够在裸芯186的阴极与外部电路间更有效地传导电流。

如图4所示，硅层182环绕底部裸芯界面190、裸芯186及顶部裸芯界面184而安装，以对这些组件提供额外保护。当第一二极管180由导线架110所支撑时，硅层182亦可为模块100提供应力保护。

通过增加外部电路系统可藉以连接至裸芯186的阳极及阴极的表面积，第一二极管180能够较某些现有二极管设计更有效地传导电流。举例而言，某些传统轴向导线设计是以两条导线连接，每一条导线焊接至一裸芯。其它传统二极管实例，例如TO-220封装二极管，则包含将该二极管的阳极连接至外部电路系统的跳线。在前述各设计中，相较于相应裸芯的截面积，这些细线的微小截面积实质上降低了裸芯传导电流及使热从这些裸芯散去的有用面积。这些设计缺陷，即本发明揭露的模块所克服的缺陷，可能导致二极管因裸芯过热而发生严重故障。

第二二极管192及第三二极管193与第一二极管180有实质上类似的设计，读者应参考上文关于第一二极管180的讨论，以查照第二二极管192及第三二极管193的设计细节。

如图3所示，导线架110为第一二极管180、第二二极管192及第三二极管193提供支撑，并使这些二极管彼此电连接。导线架110额外提供了端子，其可用于将面板50的电路系统（例如经由面板导线）及外部电路（例如经由系统线缆）连接至模块100的电路系统。如图8所示，导线架110包含一第一输出端子（outlet terminal）112、一第二输出端子126、一第三输出端子140、一第四输出端子154、一第一导线114、一第二导线128、一第三导线142，以及一第四导线156。

如图8所示，第一输出端子112定义出具金属性、刚性及导电性的一导体。当模块100为已组装时，第一输出端子112由电路空间172内的一第一端延伸至电路空间172外的一第二端。如图6所示，第一输出端子112可经由第一外部线缆导线85与第一系统线缆77连接而有电性连通，以将模块100及面板50连接至外部系统。如图6所示，第一输出端子112还可与第一面板导线58连接而有电性连通。虽然并非在所有实例中皆为必要，但导线架110的这些二极管单元、导线及输出端子是以焊料连接。在一些实例中，连接导线架所用的焊料可定义出一熔融温度，其低于构造这些二极管所用焊料的熔融温度。

如图6所示，一双叉夹199i可安装在第一输出端子112上，以将第一输出端子112连接至第一外部线缆导线85及第一面板导线58。双叉夹199i具导电性，且构造为以滑动方式接入第一面板导线58及第一外部线缆导线85。双叉夹199i可限定出一双头快接（fast-on）连接器，但这点并非必须。

如图8所示，第一导线114定义出具金属性、导热及导电性的金属体，该金属体连接至第一输出端子112而有电性连通。如图7所示，第一导线114可局部或全部位于电路空间172内。如图8所示，第一导线114设有一基座部分115、一第一二极管部分116，以及一第二二极管部分118。如图8所示，第一二极管部分116从基座部分115朝第四导线156延伸，且第二二极管部分118从第二导线128朝第二导线128延伸，实质上横截于第一二极管部分116。如图9所示，基座部分115在结构上让第一导线114得以符合封装外壳170的矩形设计。

如图8所示，第二二极管部分118设有一二极管表面119，其与第一二极管180的实质上整个顶部表面区181相互接合。如图8所示，基座部分115、第一二极管部分116，以及第二二极管部分118三者皆限定出在其顶部彼此对齐的表面。由于这些表面彼此对齐，因此，当导线架110局部位于电路空间172内时，这些表面可同时实质上与电绝缘层173相互接合，如图7所示。第一导线114的可与电绝缘层173相互接合的此部分设有一散热部分113。由于第一导线114具导热性，因此能够将热从第一二极管180带走，引导热通过具导热性的电绝缘层173，之后将热卸载于散热构件178上。第一导线114将热引导至电绝缘层173及散热构件178的效果，大于较邻近的散热部分113将热引导至电绝缘层173的效果。散热部分113可与电绝缘层173相互接合，但并非必须。

如图8所示，导线架110包含第二导线128，该第二导线128为与第一导线114间隔开的具金属性、导电性及导热性的导体。如图8所示，第二导线128设有一基座部分129、一第一二极管部分130、一第二二极管部分132、一第一连接部分138，以及一第二连接部分139。如图8所示，第一二极管部分130设有一第一二极管表面131，其在垂直方向上与二极管表面119间隔开，以限定出尺寸合乎第一二极管180的一二极管空间121。第一导线114及第二导线128被构造为使第一二极管180保持在二极管空间121内，且实质上整个顶部表面区181与第一二极管表面131电连接式的接合，以及整个底部表面区189与二极管表面119接合。在一些实例中，可使用焊料或导热及导电的粘着剂将第一二极管180与第一导线114及第二导线128接合。

如图8所示，第一导线114的二极管表面119及第二导线128的第一二极管表面131可限定出表面区域，表面区域实质上类似或大于由放置于二极管空间121内的二极管的多个接点所限定出的表面区域。举例而言，二极管表面119所限定出的表面区域大于底部表面区189，这让底部表面区189得以实质上与二极管表面119完全相互接合。

如图8所示，第二导线128设有在垂直方向上与第一二极管部分130间隔开的一基座部分129。因此，第一连接部分138以一角度延伸，以将第一二极管部分130与基座部分129连接而有电性连通及热连通。第一连接部分138从第一二极管部分130延伸的精确角度可加以调整，以使基座部分129的尺寸达到最大（从而使可供接合电绝缘层173的表面积及将热导离第二导线128的表面积达到最大）。如图8所示，第一连接部分138以90度的角度从第一二极管部分130延伸。在一些实例中，多个连接部分可定义出多个角度；在其它实例中，多个连接部分可沿其长度采取非线性的路径。如图8所示，基座部分129在垂直方向上被安置成与电绝缘层173相互接合，并额外地或替代性地与散热部分113相互接合。因此，基座部分129可额外地或替代性地包含于导线架的散热部分。其它基座部分或额外或替代导线的其它部分，可与第一导线114及基座部分129对齐，以额外地与电绝缘层173相互接合。举例而言，第三导线142实质上与第一导线114对准，且第四导线156设有与基座部分129对齐的一基座部分。

如图8所示，第二二极管部分132经由第二连接部分139而连接至基座部分129，实质上类似于第一二极管部分130的连接。如图8所示，第二二极管部分132实质上横截于第一二极管部分130而延伸。如图8所示，第二二极管部分132设有一第二二极管表面133，其被构造为接合第二二极管192的底部金属锭的底部表面区，或第二二极管192的顶部金属锭的顶部表面区。

如图8所示，第二输出端子126从电路空间172内的第二导线128延伸至电路空间172外的第二端，实质上类似于第一输出端子112的情况。然而，如图8所示，与第一输出端子112相较，第二输出端子126在纵向上旋转了90度。如图6所示，第二输出端子126可与第二面板导线60连接而有电性连通。如图6进一步所示，被构造为以滑动方式接入第二面板导线60的导线耦合器198i可附加至第二输出端子126。导线耦合器198i可设有一快接母端子（female fast-on terminal），但这点并非必须。

如图8所示，第三导线142为与第二导线128间隔开的具金属性、导电性及导热性的导体。第三导线142实质上类似于第一导线114，但是以镜像组构方式排列。如图8所示，第三导线142包含一第一二极管部分144，其设有一第一二极管表面145，这点实质上类似于第一二极管部分116。另如图8所示，第三导线142包含一第二二极管部分148，其设有一第二二极管表面149。

如图8所示，第二导线128的第二二极管表面133及第三导线142的第一二极管表面145被构造为使第二二极管192保持在一第二二极管空间135内，这点实质上类似于二极管空间121内的第一二极管180。第二二极管192的连接为：其底部裸芯界面的底部表面区与第三导线142的第一二极管表面145相互接合，及其顶部裸芯界面的顶部表面区与第二导线128的第二二极管表面133相互接合。

如图8所示，第三输出端子140从电路空间172内的第三导线142延伸至电路空间172外的第二端，实质上类似于第二输出端子126的情况。如图6所示，第三输出端子140可连接至第三面板导线62而有电性连通。如图6进一步所示，被构造为以滑动方式接入第三面板导线62的一导线耦合器198ii可附加至第三输出端子140。导线耦合器198ii可设有一快接母端子，但这点并非必须。

如图8所示，第四导线156设有与第三导线142间隔开的具金属性、导电性及导热性的导体。第四导线156实质上类似于第二导线128，但是以镜像组构方式排列。如图8所示，第四导线156包含一第一二极管部分160及一第二二极管部分157，第一二极管部分160设有一第一二极管表面161，第一二极管部分160实质上类似于第二导线128的第一二极管部分130，第二二极管部分157实质上类似于第二导线128的第二二极管部分132。

如图8所示，第三导线142的第二二极管表面133及第四导线156的第一二极管表面145被构造为使第三二极管193保持在一第三二极管空间149内，这点实质上类似于二极管空间121内的第一二极管180。第三二极管193的连接为：其底部金属锭的底部表面区与第四导线156的第一二极管表面161相互接合，及其顶部金属锭的顶部表面区与第三导线142的第二二极管表面149接合。

如图8所示，在第一导线114的第一二极管部分116与第四导线156的第二二极管部分157间的空间内，导线架110并未支承电路组件（例如二极管）。但在一些实例中，也可将电路组件，例如一额外二极管或集成电路，安置于该空间内。

如图1所示，模块100限定出穿过封装外壳170及其中所含组件的一内孔（bore）105。在一些实例中，可将一紧固件，例如一螺丝，穿过该内孔，以使模块100与外部主体保持相互接合。这有助于，举例而言，将模块100固定至能够接收模块100所散出的热的主体，例如散热件、光伏面板结构物，以及其它导热体。

如图3所示，封装外壳170实质上为矩形。如图3所示，封装外壳170在封装外壳170的第一纵向侧边局部围成了一散热空间171，并在相反于该第一纵向侧边的封装外壳170的第二纵向侧边局部成了一电路空间172。如图3所示，封装外壳170在散热空间171与电路空间172两者间设有一电绝缘层173。如图3所示，封装外壳170被构造为保持散热构件178及导线架110的位置彼此靠近。

如图3所示，当模块100已被组装时，导线架110可被安置成使导线架的这些导线的散热部分当中一个或多个与电绝缘层173相互接合。封装材料176可沉积在电路空间172内并围绕导线架110所包含的部分，以使导线架110邻近电绝缘层173。在一些实例中，在经高温永久固化前，封装材料176可沉积在围绕着一导线架中一经封装的部分。举例而言，图3以一移出剖面图（removed section）呈现封装材料176，该图描绘出当模块100已被组装时，导线架110中经封装的部分的所在位置。

在一些实例中，封装材料176可设有一种液态且具抗电性（electricresistant）的热固材料（thermosetting material）。封装材料176可额外地或替代性地设有一种成型环氧树脂（molding epoxy，其亦可具有液态及抗电的特性）。在一些实例中，使用环氧树脂可提供优于使用不良热导体的其它某些封装材料（例如硅）的好处。虽然本发明考虑到体现本发明主题的各类实例可包括含有或定义出硅的封装材料，但本发明兹此指出，相较于使用硅封装材料的实例，使用含有环氧树脂的封装材料的实例可提供更佳的导热特性。

电绝缘层173限定出具导热性的一电绝缘层，其延伸跨越封装外壳170，涵盖电路空间172与散热空间171间之截面面积。散热构件178限定出实质上填满散热空间171的由氧化铝制成的导热体。

如图7所示，导线架110、电绝缘层173，以及散热构件178可各自限定出多层的热传导路径102，该热传导途径让热得以从导线架110的电路系统散出。举例而言，热传导路径102可将邻近第一二极管180、第二二极管192及第三二极管193当中一个或多个的一第一端附近的热，分散至邻近散热构件178的周围空间内的一第二端。举例而言，导线架110具导热性，因此可让模块100的二极管将热经由导线架110散出。导线架110与电绝缘层173的邻近，让导线架110得以将热分散至散热构件178，同时将所有电流导离电绝缘层173，并导向导线架110的输出端子。在一些实例中，封装材料176可设有电绝缘但具导热性的一种材料，例如环氧树脂，其可提升模块100将热从导线架110及这些二极管散出的效果。在额外或替代性的实例中，封装材料可设有这样的热绝缘材料，其将从导线架110散出的较大比例的热有效引导至电绝缘层173。

如图7所示，热传导路径102可与外部的散热结构相互接合。举例而言，可通过将散热构件178接合至面板50的导热部分，而使热传导途径102与面板50的结构相互接合。这点在例如面板50的某些部分包含诸如金属的导热材料时尤其有用。本发明兹此指出将该热传导路径连接至有大量表面积曝露于周围空间中的散热结构（例如玻璃或金属）的好处。这样例如允许模块100得以将面板50作为一外部散热件（heat sink）使用，从而让模块100得以将第一二极管180、第二二极管192及第三二极管193所产生的热分散至面板50周围环境。在一些实例中，散热结构可包含外部散热件的其它范例，例如独立式散热件（standalone heat sinks），其在一些实例中可包含一设计，该设计包括有为增加曝露表面积而设计的一个或多个突起部。举例而言，如图5所示，面板50包含设有一开孔49的一金属架51。在一些实例中，可利用穿过内孔105及开孔49的一紧固件将模块100固定至金属架51。

图9呈现一二极管单元模块的第二实例，模块200。模块200包含与模块100类似或完全相同，以独特而显明的方式组合的许多部件。因此，为行文简洁起见，不再赘述模块200的每一部件。但下文将详细说明模块200与模块100间的重要区别，关于这两个二极管单元模块间实质上类似的部件的讨论，读者应参照上文。

如图9所示，由模块100加以体现的许多部件并不受限于任何特定形状或组构。图9呈现一导线架210的俯视图，该导线架以封装材料276支撑于封装外壳270内，这点实质上类似于模块100的结构。如同导线架110，模块200亦包含线形导线架210，其被构造为具有引导电流通过模块200的四个导线，包含第一导线214、第二导线228、第三导线242，以及第四导线256。如图9所示，线形导线架210的内部导线被构造为使电流按路线穿越三个二极管，这点类似于导线架110。

在图9中应注意模块200与模块100间的差异。从图9可看出，导线架210具有一线形结构，且模块200的电路系统实体上形成了实质为线形的路径，这点有异于导线架110所采用的矩形路径。但每一种结构在电性上是实质相同的。因此，模块200表明了本说明书所揭露的部件不必受限于任何特定形状。

此外，如图9所示，模块200连接至面板导线的结构稍微不同。如图8所示，线形导线架210包含从第一导线214延伸的一第一系统输出端子212，以及从第四导线256延伸的一第二系统输出端子254。另如图9所示，线形导线架210额外包含四个面板输出端子，第一面板输出端子280从第一导线214延伸，第一面板输出端子280与第一系统输出端子212间隔开并朝实质上相反于第一系统输出端子212的方向延伸；第二面板输出端子282从第二导线228延伸；第三面板输出端子284从第三导线242延伸；以及第四面板输出端子286从第四导线256延伸，第四面板输出端子286与第二系统输出端子254间隔开并朝实质上相反于第一输出端子254的方向延伸。这些输出端子的每一个皆被构造为连到系统线缆，但每一面板输出端子则被构造为连接至从一相关面板延伸出的面板导线。如图9所示，第一输出端子214及第二输出端子254各自连接至与相应的面板导线分隔的内部电路系统。这样便可以附加的一面板及接线箱内的连接将模块200简化。虽然许多二极管单元模块实例包含四个输出端子，例如模块100，但本发明亦同样设想到使用更多或更少的输出端子，如图9的实例所呈现。

此外，这些实例可具有更多或更少的二极管。举例而言，许多结构可具有一个或两个二极管；这对较小的光伏发电设备特别有用。在此等实例中，输出端子通常会连接至每一个二极管的阳极及阴极。

图10呈现一导线架的额外或替代性实例，导线架310。导线架310包含与导线架110类似或完全相同，以独特而显明的方式组合的许多部件。因此，为行文简洁起见，不再赘述导线架310的每一部件。但下文将详细说明导线架310与导线架110间的重要区别，关于这两个导线架间实质上类似的部件的讨论，读者应参照上文。

如图10所示，导线架310实质上类似于导线架110。然而，如图10所示，导线架310包含两个额外的输出端子：第一辅助输出端子307，其连接至导线架310的第一导线314并与第一输出端子312间隔开，以及第二辅助输出端子308，其连接至导线架310的第四导线356并与第四输出端子354间隔开。导线架310的这些辅助输出端子让系统线缆及面板导线得以连接至导线架310的第一及第四导线，而无需使用双叉夹199i或其它类似的电性分叉（electrical splitting）装置。虽然在电性方面完全相同，但此一特点可使用较少的个别零件而使设计更简洁。因此，导线架310的设计在使用期间发生故障的可能性较模块100更低。

上文所揭露者涵盖了具独立实用性的多个不同发明。虽然这些发明各以一特定形式加以揭露，但并不能因而认定上文所揭露及呈现的特定实施例具限制性，因为许多变化例是有可能的。这些发明的主题包含上文所揭露及对熟习本发明所属技术领域者而言为固有的各种组件、特点、功能及/或特性的所有新颖及非显而易知的组合及次组合。当本说明书或后文所提出的权利要求书列举「一个」组件、「一第一」组件，或此等任何此等相当用语时，本说明书或申请专利范围应理解为包括一个或多个此等组件，既非规定要有，亦非排除两个或更多此等组件。

申请人兹保留就其认定为新颖及非显而易知的所揭露发明的组合及次组合提出权利要求书的权利。经由前揭特点、功能、组件及/或特性的其它组合及次组合而体现的发明，可透过在本申请案或一相关申请案中修改这些权利要求或提出新的权利要求而予以主张。此等经修改或新提出的权利要求书范围，不论是否针对相同发明或不同发明，亦不论相较于原本申请专利范围为有异、更广泛、更狭窄或相等，均认定为落入本说明书所述发明的主题内。

工业实用性

本申请中记载的发明可通过各种工业生产方法获得，包括各种机械组装技术或电子制造技术。此外，在此记载的发明可应用于包括例如电力工业应用的工业环境中，诸如光伏发电系统的旁路电路中的应用。

根据以下非限制性的实施例，以上描述的发明可被选择性的记载。

在包含一光伏面板的光伏系统内所用的一种二极管单元模块的第一实施例中，该模块可包括具导电性的一导线架及一二极管。在一些实施例中，该导线架可包含：一第一输出端子；一第一导线，其从该第一输出端子延伸，一第二导线，其与该第一导线间隔开，及一第二输出端子。在第一实施例中，该第一导线可包括：一基座部分，其连接至该第一输出端子；以及一二极管部分，其从该基座部分延伸，横截于该第一输出端子。在第一实施例中，第二导线可包括：一基座部分；以及一二极管部分，其从该基座部分延伸，实质上平行于该第一导线的二极管部分。在第一实施例中，第二输出端子可从该第二导线的基座部分延伸。在第一实施例的一些示例中，二极管可与该第一导线的二极管部分及该第二导线的二极管部分电性接触。

在第一实施例的一些示例中，该二极管可包括一第一二极管，该第二导线的二极管部分可包括该第二导线的一第一二极管部分；以及该第二导线可包括一第二二极管部分，该第二二极管部分从该基座部分延伸，实质上横截于该第二导线的第一二极管部分。在第一实施例的一些示例中，导向架可额外的或选择性的包括一第三导线，其与该第二导线间隔开，该第三导线包括一基座部分，以及一二极管部分，其从该第三导线的基座部分延伸，实质上平行于该第二导线的第二二极管部分。在第一实施例的具有第三导线的一些示例中，可额外的或选择性的包括：一第三输出端子，其从该第三导线的基座部分延伸；以及一第二二极管，其与该第三导线的二极管部分及该第二导线的第二二极管部分接合。

在第一实施例的一些示例中，该光伏面板可包含：一第一光伏电池串，其包括一正极端及一负极端；及一第二光伏电池串，其包括一正极端及一负极端。在光伏面板包含第一光伏电池串和第二光伏电池串的第一实施例的一些示例中，该光伏面板可额外的或选择性的包括：一第一面板导线，其与该第一电池串的正极端及该第一输出端子电连接；一第二面板导线，其与该第一电池串的负极端、该第二电池串的正极端，以及该第二输出端子电连接；以及一第三面板导线，其与该第二电池串的负极端及该第三输出端子电连接。

在第一实施例的一些示例中，该二极管可包括：一裸芯，其定义出一底部裸芯区及围住一顶部裸芯区的一顶部裸芯区突起部；具导电性的一顶部裸芯界面，其实质上安装在该顶部裸芯区突起部之内；以及具导电性的一底部裸芯界面，其与实质上整个该底部裸芯区相互接合，具导电性的该底部裸芯界面在该裸芯的远侧定义出一底部表面区。在第一实施例的包含具有底部裸芯界面的二极管的一些示例中，该第一导线的二极管部分或该第二导线的二极管部分的其中之一与该底部裸芯界面的底部表面区的大部分接合。

在第一实施例的一些示例中，可额外的或选择性的包括一封装外壳，该封装外壳围成一电路空间，该电路空间至少局部围住该二极管、该第一导线，以及该第二导线。在包括具有电路空间的封装外壳的一些实施例中，封装材料，其配置在该电路空间中，可额外的或选择性的包括一封装材料，其配置在该电路空间中，该封装材料包括围绕着该导线架的一封装部分而成型的一种液态且具抗电性的热固材料。在包括封装材料的一些实施例中，该封装材料可为一种成型环氧树脂。

在第一实施例的包括封装外壳的一些示例中，该封装外壳可包括：一绝缘层，其紧靠该电路空间；以及一散热空间，其在该电路空间的远侧且紧靠该绝缘层。在一些实施例中，可额外的或选择性的包括配置在该散热空间内，具导热性的一散热构件。第二实施例为包含一光伏面板的光伏发电系统内所用的一种二极管单元模块，该模块可包括一导线架及一二极管。在一些实施例中，导线架可包含具导热性及导电性的一第一导线，该第一导线包括：一基座部分；以及一二极管部分，其从该基座部分延伸。

在第二实施例的一些示例中，导线架可包含具导热性及导电性的一第二导线，该第二导线包括：一二极管部分，其与该第一导线的二极管部分间隔开；一连接部分，其从该第二导线的二极管部分延伸；以及一基座部分，其在该第二导线的二极管表面的远侧连接至该连接部分，该基座部分在垂直方向上与该第一导线的基座部分对齐。

在第二实施例的一些示例中，二极管可与该第一导线的二极管部分及该第二导线的二极管部分电性接触。

在第二实施例的一些示例中，导线架可包含一连接部分，连接部分可呈一角度，以实质上使该基座部分的表面积达到最大。

在第二实施例的一些示例中，可额外的或选择性的包括一热传导路径，该热传导路径从邻近该二极管的一第一端延伸至与该二极管间隔开的一第二端，该热传导路径被构造为使热经由一个或多个导热层散出。

第二实施例的一些示例为包括热传导路径，其中，该第一导线可与该热传导路径的第一端相互接合。在包含热传导路径的一些实施例中，该热传导路径的一层包含一金属散热构件。在包含金属散热构件的一些实施例中，该金属散热构件可与一外部散热结构相互接合。

在第二实施例的一些示例中，该热传导路径包含电性绝缘且导热绝缘的层。

在第二实施例的一些示例中，该导线架可包含：一第三导线，其与该第二导线间隔开；一第二二极管，其连接在该第二导线与该第三导线间；一第四导线，其与该第三导线间隔开；以及一第三二极管，其连接在该第三导线与该第四导线间。

第二实施例的一些示例包含热传导路径、第三导线及第四导线，其中，该热传导路径可与该第一导线的至少一部分、该第二导线的至少一部分、该第三导线的至少一部分，以及该第四导线的至少一部分相互接合。

在第二实施例的包含热传导路径的一些示例中，该光伏面板可包括一热传导表面，以及该热传导路径可与该面板的热传导表面相互接合。

第三实施例为包含一光伏面板的光伏发电系统内所用的一种二极管单元模块，该模块可包括一二极管及一导线架。在第三实施例中，二极管包含：一顶部裸芯界面；一底部裸芯界面，其定义出一底部表面区；以及一裸芯，其定义出一底部裸芯区，其中该底部裸芯区的大部分与该底部裸芯界面相互接合。在第三实施例中，导线架可包含：一第一输出端子；具导电性的一第一导线，其从该第一输出端子延伸，该第一导线包括一二极管部分，该二极管部分包括一二极管表面，该二极管表面的表面积大于该底部表面区；具导电性的一第二导线，其与该第一导线间隔开，该第二导线包括一二极管部分，该二极管部分与该顶部裸芯界面电连接；以及一第二输出端子，其从该第二导线延伸。在一些实施例中，该二极管可连接在该第一导线的二极管表面与该第二导线的二极管表面间，且实质上整个该底部表面区与该第一导线的二极管表面相互接合。

在二极管包含裸芯的一些实施例中，该裸芯可定义出一顶部裸芯区；其中该顶部裸芯界面与该顶部裸芯区的大部分相互接合；以及定义出一顶部表面区。在二极管定义出一顶部表面区的一些实施例中，实质上整个该顶部表面区可与该第二导线相互接合。

在二极管定义出一底部表面区的一些实施例中，该底部裸芯界面的底部表面区实质上可类似于或大于该底部裸芯区。

Claims (20)

1.包含一光伏面板的光伏系统内所用的一种二极管单元模块，该模块包括：

具导电性的一导线架，该导线架包含：

一第一输出端子；

一第一导线，其从该第一输出端子延伸，该第一导线包括：

一基座部分，其连接至该第一输出端子；以及

一二极管部分，其从该基座部分延伸，横截于该第一输出端子；

一第二导线，其与该第一导线间隔开，该第二导线包括：

一基座部分；以及

一二极管部分，其从该基座部分延伸，实质上平行于该第一导

线的二极管部分；以及

一第二输出端子，其从该第二导线的基座部分延伸；以及

一二极管，其与该第一导线的二极管部分及该第二导线的二极管部分电性接触。

2.如权利要求1的二极管单元模块，其中：

该二极管包括一第一二极管；

该第二导线的二极管部分包括该第二导线的一第一二极管部分；以及

该第二导线包括一第二二极管部分，该第二二极管部分从该基座部分延伸，实质上横截于该第二导线的第一二极管部分；以及

其更包括：

一第三导线，其与该第二导线间隔开，该第三导线包括：

一基座部分；以及

一二极管部分，其从该第三导线的基座部分延伸，实质上平行

于该第二导线的第二二极管部分；

一第三输出端子，其从该第三导线的基座部分延伸；以及

一第二二极管，其与该第三导线的二极管部分及该第二导线的第二二极管部分接合。

3.如权利要求2的二极管单元模块，其中该光伏面板包含：

一第一光伏电池串，其包括一正极端及一负极端；

一第二光伏电池串，其包括一正极端及一负极端；

一第一面板导线，其与该第一电池串的正极端及该第一输出端子电连接；

一第二面板导线，其与该第一电池串的负极端、该第二电池串的正极端，以及该第二输出端子电连接；以及

一第三面板导线，其与该第二电池串的负极端及该第三输出端子电连接。

4.如权利要求1的二极管单元模块，其中：

该二极管包括：

一裸芯，其定义出一底部裸芯区及围住一顶部裸芯区的一顶部裸芯区突起部；

具导电性的一顶部裸芯界面，其实质上安装在该顶部裸芯区突起部之内；以及

具导电性的一底部裸芯界面，其与实质上整个该底部裸芯区相互接合，具导电性的该底部裸芯界面在该裸芯的远侧定义出一底部表面区；

以及

其中该第一导线的二极管部分或该第二导线的二极管部分的其中之一与该底部裸芯界面的底部表面区的大部分接合。

5.如权利要求1的二极管单元模块，其还包括：

一封装外壳，该封装外壳围成一电路空间，该电路空间至少局部围住该二极管、该第一导线，以及该第二导线；以及

一封装材料，其配置在该电路空间中，该封装材料包括围绕着该导线架的一封装部分而成型的一种液态且具抗电性的热固材料。

6.如权利要求5的二极管单元模块，其中该封装材料为一种成型环氧树脂。

7.如权利要求5的二极管单元模块，其中该封装外壳包括：

一绝缘层，其紧靠该电路空间；以及

一散热空间，其在该电路空间的远侧且紧靠该绝缘层。

8.如权利要求0的二极管单元模块，其还包括配置在该散热空间内，具导热性的一散热构件。

9.包含一光伏面板的光伏发电系统内所用的一种二极管单元模块，该模块包括：

一导线架，其包含：

具导热性及导电性的一第一导线，该第一导线包括：

一基座部分；以及

一二极管部分，其从该基座部分延伸；

具导热性及导电性的一第二导线，该第二导线包括：

一二极管部分，其与该第一导线的二极管部分间隔开；

一连接部分，其从该第二导线的二极管部分延伸；以及

一基座部分，其在该第二导线的二极管表面的远侧连接至该连

接部分，该基座部分在垂直方向上与该第一导线的基座部分对齐；

以及

一二极管，其与该第一导线的二极管部分及该第二导线的二极管部分电性接触。

10.如权利要求9的二极管单元模块，其中该连接部分呈一角度，以实质上使该基座部分的表面积达到最大。

11.如权利要求9的二极管单元模块，其还包括一热传导路径，该热传导路径从邻近该二极管的一第一端延伸至与该二极管间隔开的一第二端，该热传导路径被构造为使热经由一个或多个导热层散出。

12.如权利要求11的二极管单元模块，其中该第一导线与该热传导路径的第一端相互接合。

13.如权利要求11的二极管单元模块，其中该热传导路径的一层包含一金属散热构件。

14.如权利要求13的二极管单元模块，其中该金属散热构件与一外部散热结构相互接合。

15.如权利要求11的二极管单元模块，其中该热传导路径包含电性绝缘且导热绝缘的层。

16.如权利要求11的二极管单元模块，其中该导线架包含：

一第三导线，其与该第二导线间隔开；

一第二二极管，其连接在该第二导线与该第三导线间；

一第四导线，其与该第三导线间隔开；以及

一第三二极管，其连接在该第三导线与该第四导线间；以及

其中该热传导路径与该第一导线的至少一部分、该第二导线的至少一部分、该第三导线的至少一部分，以及该第四导线的至少一部分相互接合。

17.如权利要求11的二极管单元模块，其中：

该光伏面板包括一热传导表面；以及

该热传导路径与该面板的热传导表面相互接合。

18.包含一光伏面板的光伏发电系统内所用的一种二极管单元模块，该模块包括：

一二极管，其包含：

一顶部裸芯界面；

一底部裸芯界面，其定义出一底部表面区；以及

一裸芯，其定义出一底部裸芯区，其中该底部裸芯区的大部分与该底部裸芯界面相互接合；

一导线架，其包含：

一第一输出端子；

具导电性的一第一导线，其从该第一输出端子延伸，该第一导线包括一二极管部分，该二极管部分包括一二极管表面，该二极管表面的表面积大于该底部表面区；

具导电性的一第二导线，其与该第一导线间隔开，该第二导线包括一二极管部分，该二极管部分与该顶部裸芯界面电连接；以及

一第二输出端子，其从该第二导线延伸；以及

其中该二极管连接在该第一导线的二极管表面与该第二导线的二极管表面间，且实质上整个该底部表面区与该第一导线的二极管表面相互接合。

19.如权利要求18的二极管单元模块，其中：

该裸芯定义出一顶部裸芯区；

其中该顶部裸芯界面：

与该顶部裸芯区的大部分相互接合；以及

定义出一顶部表面区，其中实质上整个该顶部表面区与该第二导线相互接合。

20.如权利要求18的二极管单元模块，其中该底部裸芯界面的底部表面区实质上类似于或大于该底部裸芯区。

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