CN108353495B - 用于电路的系统以及将壳体固定在电路板上的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电路的系统以及将壳体固定在电路板上的方法，该系统包含电路板(1)和壳体(5)，该电路板(1)包括布置在该电路板(1)的平坦顶侧(11)上并且与该电路板(1)机械连接的固定架(2)；以及至少部分布置在固定架(2)的下方的通孔(3)；其中，通孔(3)具有至少一个缩窄部(31)，并且其中，用于保护电路板(1)的壳体(5)能够借助固定架(2)和缩窄部(31)被机械固定。固定架(2)借助钎焊连接(21)布置在电路板(1)上。本发明还涉及用于用来操作发光装置的电路的系统以及将壳体(5)固定在电路板(1)上的方法。

Description

用于电路的系统以及将壳体固定在电路板上的方法

技术领域

本发明涉及优选用于用来操作发光装置的电路(例如驱动器电路、镇流器或电子镇流器(EVG))的电路板以及由电路板和壳体构成的系统。在此，本发明尤其涉及壳体与电路板之间的固定连接的优化。

背景技术

用于操作至少一个发光装置(例如发光二极管(LED)或气体放电灯)的电路优选布置在电路板上。为了保护该电路免于外界影响(如污垢、机械损伤、湿气或电磁辐射)以及为了保护人类和环境免受例如因接触电路的电压导通部分或因电路所发出的电磁辐射造成的电路影响，电路板配设有壳体。在此，该壳体可以除了电路板外还容纳有附加元件。

例如，如果壳体由金属材料构成，则出于安全技术原因还要保证电压源的接地电位与该壳体相连。

通常，壳体与电路板之间的机械固定连接(尤其是夹紧连接)通过壳体的固定件来实现。该固定件延伸穿过电路板的通孔并且借助固定架被机械固定。在此，壳体的固定件不具有与电路板的通孔内壁的物理接触或与之物理接触不足。通过这种方式，固定连接在电路板机械受力的情况下(例如在测试电路板时或在导电接触时或在将电路安装在照明系统中时)可能被显著削弱。

壳体通常因此可能仅不充分地被机械固定在电路板上。如果机械固定连接不稳定，则无法保证充分保护电路板免于外界影响，或者无法保证保护环境免于电路板的影响。

此外，因为通孔与壳体的固定件之间的物理接触不足，所以可能出现该固定件的保持力或夹紧力的减弱，这导致机械固定的附加削弱。削弱的机械固定尤其可能造成壳体与电路板之间的接地电位连接的削弱，并且尤其在电路测试或投入使用时造成发光装置出故障或失效。

发明内容

本发明的任务是提供一种电路板，该电路板可以借助壳体被可靠地保护，其中壳体在电路板上的机械固定连接可以被显著改善。尤其是，还可以形成电连接以在壳体与电路板之间加载接地电位，以改善与壳体相关的安全性。此时应注意，以批量产品形式制造的用于发光装置的电子电路不具有更高的制造成本并且还保证简单的制造。

根据本发明的第一方面，提供了一种优选用于用来操作发光装置的电路的电路板。所述发光装置优选是至少一个LED。该电路板具有固定架，该固定架布置在电路板的平坦顶侧上并且与该电路板机械连接。因此，设有固定架，其固定布置在电路板上。该固定架的机械连接例如是可分离的固定(如通过钎焊、螺钉连接或夹紧来实现)，或者是不可分离的固定(例如通过粘接或铆接)。因此该固定架被设置成将壳体固定在电路板上，以对电路板提供保护。

此外，电路板具有通孔，该通孔至少部分布置在固定架下方。此时，通孔被形成为从电路板的顶侧至电路板的相反的底侧。

根据本发明，通孔具有至少一个结构性缩窄部。该缩窄部明显限制了壳体固定件在通孔内的运动自由度。通过该缩窄部，尤其保证了固定件与通孔物理接触。该缩窄部例如是通孔内的凸起或收缩结构。该缩窄部局部减小通孔的内径。

因此，壳体可以借助固定架和缩窄部被更好地机械固定以保护电路板。由于固定件没有运动自由度或其运动自由度极其有限，因此壳体很紧地定位在电路板上并且可以在电路板承受物理载荷时不会相对于壳体松脱。此外，通过明显减至最低的运动自由度，保证了固定连接在电路按规定使用(测试、接线等)时长期都保持稳定，因此不用担心壳体脱离电路板。通过这种方式，壳体因在通孔内的机械固定不足而出现的松动连接(如摇晃)得以避免。该缩窄部保证了壳体或壳体固定件在通孔内的紧密定位，由此，例如用于在照明系统启动时测试驱动器电路或电路接线的电路板随后承受载荷不会造成壳体脱离电路板以及因此有可能无法保证防电磁辐射、湿气或污垢的保护。

通过缩窄部对壳体的运动自由度的这种限制已经在将壳体加装在电路板上时起到有利作用，因为壳体的运动自由度受到限制。因此在加装时不会出现壳体固的定件的分离，并因此也没有因电路板在壳体中的相对移动而出现的机械固定连接的松动。

在一个优选实施方式中，固定架与接地电位导电连接。因此，缩窄部完成双重功能，因为壳体现在一方面可以与电路板机械固定在一起，并且此外还同时建立壳体与电路板之间的可靠电连接。

用于电子镇流器的壳体优选由金属构成，以便例如保证机械稳定以及相对于电磁辐射的屏蔽。壳体借助接地电位的接地具有以下目的，建立限定的参考电位或电位平衡，借此可以将错误出现在壳体上的电压短路。根据建筑技术的标准规定，金属壳体需设置接地电位。

通过改善机械固定连接，也改善了壳体与电路板之间的电连接。松动的固定连接导致弱的或有时中断的电连接。因此，这种电路板的安全性以及功能被显著提升。固定架作为接地线的形成使得能够高效制造用于操作发光装置的电路，因为利用连接可靠地产生双重功能。尤其是具有缩窄部的通孔的设计确保了接地线始终与壳体接触(即夹紧)，使得即使在测试电路板上的电路时或者在安装在照明系统中时也能确保相应的电连接和机械连接。

在一个优选实施方式中，通孔在电路板的俯视图中是长孔，其中，该长孔的纵向侧以大于0度、优选大于10度、更优选大于30度的角度在固定架下方延伸。

在电路板顶侧的俯视图中，通孔与固定架以大于0度的角度相交。通过增大所述纵向侧与固定架之间的角度，保持力被增大，因为固定件现在相对于固定架不是纵向取向而是横向取向，并且固定件与固定架之间的距离被缩小。

长孔在此是长形通孔。其窄横向侧优选由直径对应于长孔宽度的半圆封闭。长孔的纵向侧优选相互平行延伸。通过将长孔用作通孔确保能够使用具有较大尺寸的固定件，由此可以使用实心的壳体或者能够实现较大的保持力。

如果现在使用壳体的固定件，该固定件例如具有两个固定夹板和一个居中延伸的缝，则该固定件可以如此布置在该长孔内，使得每个固定夹板通过固定架和缩窄部被夹紧。

在一个优选实施方式中，通孔在电路板的俯视图中是长孔，其中，在通孔的对置的纵向侧设有至少两个缩窄部。通过这种方式，壳体被更好地保持在通孔内，因为现在两个对置的缩窄部和固定架将壳体机械固定在电路板的通孔内。缩窄部例如布置在长孔的半圆附近。

在一个优选实施方式中，所述至少一个缩窄部被形成为梯形，其中，缩窄部的变窄侧平行于通孔的纵向侧延伸。缩窄部的梯形设计可以轻易形成并且还能够实现通孔与固定件之间的较大重叠区域。通过这种方式，可以使壳体固定件的较大面积与通孔物理接触，从而实现增强的机械固定。通过这种方式，壳体更好地布置在电路板上。

在另一优选实施方式中，固定架借助钎焊连接布置在电路板上。通过这种方式，固定架可以通过简化制造机械连接在电路板上。因此，电路板就像电路板上的电路的所有电路元件那样被装配上固定架，由此不需要附加的制造过程来使固定架与电路板相连接。固定架可以被形成为非绝缘的金属丝，例如铜丝、镍丝或铁丝。固定架可以被电镀，例如镀上锡、银或贵金属。固定架可以被形成为拱形凸起。

在一个优选实施方式中，用于操作发光装置的电路的电路元件被布置在电路板的与顶侧相反的底侧上。通过这种方式，壳体保护该壳体下方的电路，其中，该壳体穿插过电路板并固定在通孔内。

在一个另选实施方式中，用于操作发光装置的电路的电路元件被布置在电路板的顶侧上。因此无需电路板的双面组装来建立壳体与电路板之间的一方面的机械固定连接以及另一方面的可靠的电连接。通过固定件借助缩窄部和固定架的夹紧，能够实现电路板的单面组装。而且，固定架于是不是在电路板的顶侧上的凸起。由于固定架现在布置在电路元件侧并且固定架的高度低于电路元件的高度，因此实现了电路的微型化。

在一个优选实施方式中，固定架布置在电路板内，尤其在电路板的顶侧与相反的底侧之间。由此，固定架被集成到电路板中并且不是在电路板的顶侧或底侧上的凸起。因此能够实现电路板的微型化。

在一个优选实施方式中，通孔借助缩窄部缩窄至少10％、优选15％、更优选20％。这些不同的缩窄程度能够实现不同的夹紧程度。缩窄程度越大，壳体与电路板之间的固定连接的保持力越大。

根据本发明的另一方面，提出一种用于用来操作至少一个发光装置的电路的系统，该系统由根据前述类型的电路板和壳体组成。该壳体用于保护布置在电路板上的电路免于外界影响(如湿气、污垢等)以及电磁屏蔽。

壳体也还可以担负散热件的功能。也可行的是，额外将一塑料盖安放在壳体下方，以便将壳体与系统环境电屏蔽。

根据一个优选实施方式，壳体具有至少一个固定件，该固定件被安放在通孔中，以便借助固定架和缩窄部将该壳体机械固定在电路板上。例如在矩形电路板的情况下在电路板的角或边缘区域附加设有四个开口，根据本发明，壳体的四个定位件可被安放在所述开口中，以建立壳体和电路板之间的机械连接和或许电连接。另外，在电路板中例如设有一个或两个通孔，根据本发明，壳体的一个或两个固定件可以被安放在所述通孔中，以建立壳体与电路板之间的机械连接和或许电连接。

固定件优选是来自壳体的撕裂支脚(Hochriss)。撕裂支脚在下文中是指借助加工方法形成的固定件。在此，例如冲切掉壳体的一部分并且冲切口的内部区域被相应弯曲。因此出现固定件，其由与壳体相同的材料构成并且通过简单的材料加工获得。

该固定件优选具有至少两个固定夹板，其中，所述固定夹板优选具有相同的结构。在夹板之间的中央有一个缝，该缝例如在冲切或切割过程中制成。如果现在将这样的壳体固定件固定在通孔中，则固定夹板与固定架分开。出现下述形式的夹紧，即每个固定夹板借助通孔的缩窄部和固定架被夹紧。

该固定件优选利用第一固定夹板机械固定在固定架和第一缩窄部上。此外，第二固定夹板借助固定架和第二缩窄部机械固定。通过这种方式来实现固定件的夹紧，其中，固定架穿过固定夹板之间的缝。现在，缩窄部被设置成分别使固定夹板的一侧直接物理接触通孔内部。通过这种方式，在将壳体加装在电路板上之后，固定件在通孔中不再具有运动自由度并且被夹紧。因此，固定件的固定夹板可以在加装时不超出规定程度地分开，从而即便电路板相对于壳体物理受力，所述机械固定连接也不会松脱，进而电连接必然也不会解除。

在一个优选实施方式中，固定件的至少一个夹板通过缩窄部和固定架被机械固定在通孔中。

在一个优选实施方式中，固定件的至少一个固定夹板具有一纵向侧，其中固定夹板的该纵向侧至少达到25％地贴靠缩窄部。通过这种方式，固定夹板通过通孔的大部分与电路板物理接触并且尤其通过固定架和缩窄部被机械固定。通过这种方式获得了很稳固的固定连接和可靠的接地。

在本发明的另一方面，提供一种用于将壳体固定在电路板上的方法。该方法包括以下方法步骤：在通孔上方将固定架布置在电路板的顶侧上，其中，该通孔具有至少一个缩窄部；将壳体的固定件安放在通孔内，其中，该固定件具有至少两个固定夹板和一个缝；并且其中，固定架穿过所述缝，使得固定件通过固定架和缩窄部被机械固定。

附图说明

下面将结合附图来详细描述本发明或本发明的其它实施方式和优点，其中附图仅描绘本发明的实施例。附图中的相同的组成部分具有相同的附图标记。附图不应被视为准确按比例，附图的若干元件被夸大或简化示出，其中：

图1示出了根据本发明的系统的第一实施例；

图2a示出了根据本发明的电路板的第一实施例；

图2b示出了根据本发明的系统的第二实施例；

图3a示出了根据本发明的系统的第三实施例；

图3b示出了根据本发明的系统的第四实施例；

图4示出了根据本发明的系统的第五实施例；

图5示出了根据本发明的电路板的第二实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的系统的第一实施例。在此示出了呈平板状的电路板1的横截面。电路板1具有固定架2。固定架2以在电路板1上方的拱形凸起形式利用作为钎焊连接的两个焊点21与电路板1相连接。固定架2因此可机械地拆卸并固定到所连接的电路板1。代替焊点21，也可以选择焊接点、螺纹连接、粘接或其它机械固定方式。固定架2可以被形成为非绝缘金属丝，例如铜丝、镍丝或铁丝。固定架2可以被电镀，例如镀上锡、银或贵金属。

电路板1还具有通孔3，该通孔至少部分位于固定架2的下方。通孔3此时被形成为从电路板1的第一顶侧11至电路板1的底侧12。通孔3尤其被形成为长孔。

根据图1，设有壳体5，该壳体具有至少一个固定件4。该固定件4被形成为撕裂支脚。该撕裂支脚是壳体5的一部分，其在冲切和弯曲过程中获得。根据图1的固定件4具有两个固定夹板41，这两个固定夹板具有相同的结构并且在中央通过缝42被分开。该缝42此时可以通过冲切或切割来获得。

现在为了将壳体5机械固定在电路板1上，固定件4从底侧12穿过电路板1。在位于电路板1的顶侧11上的固定架2上，使固定夹板41张开，使得缝42至少在将壳体加装到电路板1上时暂时扩大。固定架2在加装壳体5之后位于固定件4的缝42的区域中。

图1未示出通孔3具有缩窄部31。借助该缩窄部31和固定架2，固定件4在通孔3中被如此机械固定，使得固定夹板41抵靠缩窄部31并因此与通孔3的内壁形成物理接触。通过这种方式实现了固定件4在缩窄部31与固定架2之间被夹紧。固定件4在通孔3中的运动自由度因此被显著减小或不再存在，使得尤其当在测试过程中电路板1相对于壳体承受机械载荷时或者当在安装入照明系统中的情况下电路板1上的电路投入使用时，固定连接不会被轻易解除，也不会被不小心削弱，尤其是其稳定性未丧失或松动。

此外还规定固定架2还具有至接地电位的电连接。通过这种方式，固定架2还是接地线。例如当在壳体5由金属材料构成的情况下借助壳体5与电路板1之间的连接还须提供电连接时，接地线是有意义的。通过这种方式获得壳体5的接地和同时机械固定在电路板1上。

图2a示出了根据本发明的电路板1的第一实施例的顶侧11的俯视图。在这里示出了俯视图。能看到形成有呈长孔形式的通孔3，其在此在形式上以四角形示出。垂直于纵向侧32的横向侧例如也可以形成为半圆形。长孔3在相对的纵向侧32具有两个缩窄部31。通孔3的纵向侧32被布置成相对于固定架2的纵向取向呈大于0度的角度。通过改变该角度α，可以调节机械固定的保持力。

缩窄部31缩窄通孔3。因此，通孔3在固定架2较高处的横向尺寸x大于在缩窄部31区域中的横向尺寸y。缩窄部31例如被形成为梯形凸起。凸起31的梯形设计结构能够实现固定件4在通孔3的纵向侧32的相对较大区域中与通孔3的内壁物理接触。因此，壳体5在电路板1上的机械固定被显著改善。

图2b示出了根据本发明的系统的第二实施例。在此，图2a中所示的电路板1被示出具有壳体5或壳体5的固定件4。固定件4例如根据图1形成并且具有两个固定夹板41、41‘，所述固定夹板安放在通孔3内。固定架2在缝42区域中分开固定夹板41、41‘。由于缩窄部31的变窄侧z延伸经过夹板41的纵向侧的相当大的一部分，因此实现了固定件4在长孔3的两侧被机械固定并与该通孔建立物理接触。固定夹板41、41‘此时借助缩窄部31和固定架2被夹紧。这导致不会出现固定件4的固定夹板41的张开，因为固定夹板41在通孔3内的运动自由度明显受限，因此，即便电路板1相对于壳体5移动，也不会出现壳体5松脱。

壳体5的形成为接地撕裂支脚的固定件4因此相比没有凸起31时被更强力地夹紧，并将壳体5长久固定在电路板1上。通过这种方式，也可以获得长久可靠的接地。

图3a示出了根据本发明的系统的第三实施例。在这里，在电路板1上，至少两个固定架2在顶侧11布置在电路板1的角部。壳体5具有至少两个固定件4，它们与图1或图2b相对应地被机械固定在固定架2上。此外在图3a和图3b中示出了在电路板1的底侧12上布置有电路元件6、6‘，这些电路元件可以构成用于操作发光装置的电路。这些电路元件6、6‘例如是整流器、定时变换器、变压器、作为次级电压源的电池以及输入接口和输出接口。为了保护电路元件6、6‘免受外界影响，规定壳体5被机械固定地布置在电路板1上。该壳体5例如由铝制造并且必须接地。为此，固定件4与固定架2之间的连接也是与接地电位的电接触。

图3b示出了根据本发明的系统的第四实施例。不同于图3a，其规定固定架2在与电路元件6、6‘相同的一侧形成。根据图3b，这是电路板1的顶侧11。借助固定架2和缩窄部31的机械固定不比根据图3a的情况差，但此时可以放弃电路板1的双面组装。这降低了制造难度并减小了系统的结构高度，因为固定架2的高度小于电路元件6、6‘的高度。

图4示出了根据本发明的系统的第五实施例。不同于图1，固定架2布置在电路板1内，即布置在顶侧11与底侧12之间。这减小了系统的结构高度并改善了固定架2与电路板1的连接的机械稳定性。

图5以俯视图示出了电路板1的第二实施例。不同于图2a，另选地形成有凸起31。根据左侧的凸起31‘，在通孔3内设有半圆形隆起。与此不同，右侧凸起31被设计成三角形。电路板1的如图5所示的实施方式表明只需如此设计缩窄部31，使得它限制或完全地将固定件4或相应的固定夹板41,41‘夹紧在通孔3的运动半径中。

在本发明范围内，所有的所述的和/或所示出的和/或所要求保护的元件可以任意相互组合。

附图标记列表

1 电路板

11 顶侧

12 底侧

2 固定架，接地线

21 焊点

3 通孔，长孔

31 缩窄部，凸起

32 纵向侧

4 固定件

41,41‘ 固定夹板

42 缝

5 壳体

6、6‘ 电路元件

x 固定架下方的横向尺寸

y 缩窄部区域中的横向尺寸

z 缩窄部的变窄侧

α 固定架与通孔之间的角度

Claims (15)

1.一种用于电路的系统，所述电路用于操作至少一个发光装置，并且所述系统包含电路板(1)和壳体(5)，其中，所述电路板(1)具有：

-固定架(2)，所述固定架(2)布置在所述电路板(1)的平坦顶侧(11)上并且与所述电路板(1)机械连接；以及

-通孔(3)，所述通孔(3)至少部分布置在所述固定架(2)的下方；

其中，所述通孔(3)在所述电路板(1)的俯视图中是长孔，并且所述通孔的纵向侧(32)相对于所述固定架(2)的纵向取向以大于0度的角度(α)在所述固定架(2)的下方延伸，

其中，所述通孔(3)具有至少一个缩窄部(31)，

其中，用于保护所述电路板(1)的所述壳体(5)借助所述固定架(2)和所述缩窄部(31)被机械固定，并且

其中，所述固定架(2)借助钎焊连接(21)布置在所述电路板(1)上，

其中，所述壳体(5)具有至少一个固定件(4)，所述固定件安放在所述通孔(3)中，以便借助所述固定架(2)和所述缩窄部(31)将所述壳体(5)机械固定在所述电路板(1)上，

其中，所述固定件(4)是来自所述壳体(5)的撕裂支脚，或者所述固定件(4)包括至少两个固定夹板(41)和布置在所述固定夹板(41)之间的缝(42)，其中，所述电路板(1)的所述固定架(2)在将所述壳体(5)机械固定在所述电路板(1)上时穿过所述缝(42)，从而在俯视图中各有一个固定夹板(41)布置在所述固定架(2)的一侧。

2.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述固定架(2)与接地电位导电相连。

3.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述长孔的纵向侧(32)相对于所述固定架(2)的纵向取向以大于10度的角度(α)在所述固定架(2)的下方延伸。

4.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述长孔的纵向侧(32)相对于所述固定架(2)的纵向取向以大于30度的角度(α)在所述固定架(2)的下方延伸。

5.根据权利要求1所述的系统，

其中，在所述通孔(3)的相对的纵向侧(32)上布置至少两个缩窄部(31)。

6.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述至少一个缩窄部(31)被形成为梯形；并且

其中，所述缩窄部(31)的变窄侧(z)平行于所述通孔(3)的纵向侧(32)延伸。

7.根据权利要求1所述的系统，

其中，用于操作发光装置的电路的电路元件(6、6‘)布置在所述电路板(1)的与所述顶侧(11)相反的底侧(12)上。

8.根据权利要求1所述的系统，

其中，用于操作发光装置的电路的电路元件(6、6‘)布置在所述电路板(1)的所述顶侧(11)上。

9.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述固定架(2)布置在所述电路板(1)内。

10.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述通孔(3)借助所述缩窄部(31)被缩窄至少10％。

11.根据权利要求10所述的系统，

其中，所述通孔(3)借助所述缩窄部(31)被缩窄至少15％。

12.根据权利要求10所述的系统，

其中，所述通孔(3)借助所述缩窄部(31)被缩窄至少20％。

13.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述固定件(4)的每个固定夹板(41)通过所述缩窄部(31)和所述固定架(2)被机械固定在所述通孔(3)中。

14.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述固定件(4)的所述至少一个固定夹板(41)具有纵向侧(32)，并且所述固定夹板(41)的所述纵向侧(32)至少25％贴靠所述缩窄部(31)的变窄侧(z)。

15.一种用于将壳体(5)机械固定在电路板(1)上的方法，该方法具有以下方法步骤：

借助钎焊连接(21)，在通孔(3)的上方将固定架(2)布置在电路板(1)的顶侧(11)上，其中，所述通孔(3)在所述电路板(1)的俯视图中是长孔，并且所述通孔的纵向侧(32)相对于所述固定架(2)的纵向取向以大于0度的角度(α)在所述固定架(2)的下方延伸，并且其中，所述通孔(3)具有至少一个缩窄部(31)；

将所述壳体(5)的固定件(4)安放在所述通孔(3)内；

其中，所述固定件(4)具有至少两个固定夹板(41)和一个缝(42)；并且

其中，所述固定架(2)穿过所述缝(42)，使得所述固定件(4)通过所述固定架(2)和所述缩窄部(31)被机械固定。

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