CN109906019B - 光变化器和用于组装光变化器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光变化器和用于组装光变化器的方法，该光变化器(1)包括壳体(2)和至少两个电子部件或电子部件组(4a、4b)，每个电子部件或电子部件组(4a、4b)设置有外部封装外壳(6)；包括以下步骤：将第一电子部件或电子部件组(4a)布置并固定在壳体(2)内，该第一电子部件或电子部件组(4a)是在供电时生成热量的部件或部件组；将第二电子部件或电子部件组(4b)布置在壳体(2)内，使得第一和第二部件或部件组(4a、4b)的外部封装外壳(6)彼此接触，并且使得所述第一和第二部件或部件组(4a、4b)形成电子部件或电子部件组的堆叠体；将所述第二电子部件或电子部件组(4b)固定在壳体(2)内。

Description

光变化器和用于组装光变化器的方法

技术领域

本发明涉及光变化器领域，意在例如在建筑物上配备电气和照明设备。

更确切地说，本发明关于一种用于组装光变化器的方法。

本发明还涉及一种光变化器，该光变化器包括壳体和布置在壳体内的至少两个电子部件或电子部件组。

背景技术

已知光变化器的一些电子部件，诸如特别是电流切换构件，生成电功率损耗，其中主要有切换损耗和焦耳效应损耗。这些损耗导致电能中部件所接收的部分转换成热量。通过变化器的保护壳体来耗散该损耗功率的能力定义了本领域技术人员通过术语最大耗散负载功率所得知的内容。

为了将热量排放到变化器的外部，并从而防止部件过热，已知使用变化器内的一个或多个热耗散器的解决方案。这种通常由铝制成的热耗散器布置在变化器中，以便与产生热量的电子部件接触。然而，组装这种变化器通常是复杂的，并且与热耗散器的存在相关的成本导致额外的制造成本。此外，变化器壳体的大小越小，经由耗散器的热量耗散的问题就越关键。这是因为，在小型光变化器的情况下，用于热交换器的表面减小，可用于插入耗散器的体积较小，并且各种电子部件之间的电隔离干扰了热耗散。

其他已知的解决方案包含使用水冷却器、空气泵或珀尔帖模块。然而，这种解决方案昂贵且实施起来复杂，并且在诸如光变化器的产品的情况下，特别是当其大小较小时，不被证明是合适的。

因此，存在真实需要一种用于组装光变化器的方法，以克服现有技术的这些缺陷、缺点和障碍，特别是用于简化组装方法，允许可靠地进行热耗散，而无论变化器的大小如何，并且不需要使用热耗散器，同时可以降低生产成本。

发明内容

为了解决上述缺点中的一个或多个，本发明的第一方面涉及一种用于组装光变化器的方法，该光变化器包括壳体和至少两个电子部件或电子部件组，每个电子部件或电子部件组设置有外部封装外壳；该方法包括以下步骤：

·将第一电子部件或电子部件组布置并固定在壳体内，该第一电子部件或电子部件组是在(被)供电时生成热量的部件或部件组；

·将第二电子部件或电子部件组布置在壳体内，使得第一和第二部件或部件组的外部封装外壳彼此接触，并且使得所述第一和第二部件或部件组在壳体内形成电子部件或电子部件组的堆叠体；

·将所述第二电子部件或电子部件组固定在壳体内。

本发明的一个技术效果是在变化器中获得可靠的热耗散，而无论其大小如何，并且不需要使用热耗散器。这是因为，通过将第一和第二部件或部件组以堆叠体的形式置于壳体内，确保了第一和第二部件或部件组的外部封装外壳彼此接触，总耗散表面面积增大，使其可以增加热耗散量。因此，可以省去热耗散器并使用回收的体积来接纳比现有技术的系统中体积更大的部件封装外壳，相应地改善功率耗散能力。在耗散功率方面预期的性能在2W至15W之间，取决于变化器的样式和尺寸，并且变化器中的额定电流为1A，对于分配给变化器的负载功率为200W。与使用热耗散器的解决方案相比，这大大简化了变化器组装方法并且提供了成本的节省。

从热的观点来看，第二电子部件或电子部件组实现用于第一部件或部件组的热耗散器的作用，因为其封装外壳具有一定的热耗散能力。

根据本发明的特定技术特征，变化器还包括印刷电路；该方法还包括包含以下或由以下组成的步骤：将印刷电路布置并固定在壳体内；第一电子部件或电子部件组安置在印刷电路上；印刷电路、第一部件或部件组以及第二部件或部件组形成按此顺序安置、按此顺序彼此接触的部件或部件组的堆叠体。

因此，印刷电路也参与变化器中的热耗散，特别是因为其所包括的铜层和金属孔。因此，变化器中的热耗散主要归因于印刷电路和第二电子部件或电子部件组。

根据本发明的另一特定技术特征，变化器包括两个印刷电路；该方法还包括包含以下或由以下组成的步骤：将第一印刷电路布置并固定在壳体内，第一电子部件或电子部件组安置在第一印刷电路上；以及包含以下或由以下组成的步骤：将第二印刷电路布置在壳体内，使得第二印刷电路安置在第二电子部件或电子部件组上，并且与该部件或部件组的外部封装外壳接触。

在这种情况下，变化器中的热耗散主要是由于两个印刷电路。第二印刷电路用于改善位于堆叠体一端的第二电子部件或电子部件组的温度耗散。

有利地，所述第一和第二电子部件或电子部件组中的每个设置有至少一个定位和固定凸耳，并且所述第一和第二部件或部件组借助于定位和固定凸耳通过连接到印刷电路固定在壳体内。

这促进将第一和第二部件或部件组固定在壳体内。此外，这种定位和固定凸耳进一步改善了变化器中的热耗散。

根据本发明的特定技术特征，第一电子部件或电子部件组通过焊接(软焊，锡焊)或钎焊(硬焊，铜焊)固定到印刷电路。第一电子部件或电子部件组可以例如是表面安装的部件，也称为SMD部件(来自英语“芯片安装表面”)，或分立部件。

有利地，该方法还包括包含以下或由以下组成的步骤：在壳体的至少一个内壁与所述电子部件或电子部件组中的至少一个之间注入导热材料。

这进一步改善了变化器中的热耗散。这是因为作为不良温度导体的空气被良好的导热材料取代，其不会占据变化器中的任何额外空间。

根据本发明的特定技术特征，导热材料选自由以下组成的组：导热胶和脂(膏)。

根据本发明的另一特定技术特征，光变化器包括至少三个电子部件或电子部件组；该方法包括包含以下或由以下组成的步骤：在壳体内形成所述至少三个部件或部件组的堆叠体，所述部件或部件组的封装外壳成对接触。

有利地，该方法还包括包含以下或由以下组成的步骤：在堆叠体中，在热生成部件或部件组与热耗散部件或部件组之间交替。

该特定的交替配置避免了结构中出现热点，特别是在基本上位于堆叠体中心的竖直轴线周围。该配置证明特别很好地适合于现代光负载，诸如例如发光二极管，因为其可以集成这种负载的峰值功率。

本发明的第二方面关于一种光变化器，该光变化器包括壳体和布置在壳体内的至少两个电子部件或电子部件组，每个电子部件或电子部件组设置有外部封装外壳，所述电子部件或电子部件组中的至少一个是在供电时生成热量的部件或部件组，

其中所述至少两个部件或部件组安置在壳体内，以便形成电子部件或电子部件组的堆叠体，所述至少两个部件或部件组的外部封装外壳成对接触。

根据本发明的特定技术特征，所述电子部件或电子部件组中的至少一个是电流切换构件。

根据本发明的另一特定技术特征，所述电流切换构件是晶体管。

根据本发明的另一特定技术特征，所述两个电子部件或电子部件组中的至少一个是二极管电桥。

附图说明

根据阅读仅通过示例给出的以下描述并参照附图，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1示出了根据本发明的第一实施方式的光变化器；

-图2示出了根据本发明的第二实施方式的光变化器；以及

-图3是示出根据本发明的用于组装光变化器的方法的步骤的流程图。

应该考虑到，图片是通过示例给出的，并不是对本发明的限制。它们构成了概述的示意图，意在促进对本发明的理解，并不一定是实际应用的比例。

具体实施方式

在说明书的余下部分中，“热产生部件或部件组”是指能够不论通过切换损耗、焦耳效应或任何其他已知物理现象从所接收的电功率中生成热量的任何部件或部件组。

同样，“热耗散部件或部件组”是指具有经由其封装外壳耗散热量的能力的任何部件或部件组。该热耗散能力是相对的，并且此外不防止所述部件或部件组可能并行地具有小于其耗散能力的剩余热生成能力。

本发明涉及一种光变化器1和一种用于组装这种光变化器1的方法。光变化器1，如图1和图2所示，包括壳体2和布置在壳体2内的至少两个电子部件或电子部件组4a、4b。电子部件或电子部件组4a、4b中的至少一个是在供电时生成热量的部件或部件组。每个电子部件或电子部件组4a、4b设置有外部封装外壳6。

至少两个部件或部件组4a、4b安置在壳体2内，以便形成电子部件或电子部件组的堆叠体，至少两个部件或部件组4a、4b的外部封装外壳6成对接触。这有利地使得可以省去光变化器1中的热耗散器。在现有技术的光变化器中使用热耗散器是常见的，并且通常被接受为常规实践。因此，在光变化器中省去这种热耗散器存在很大的偏见。通过选择部件或部件组4a、4b，其中封装外壳6的尺寸相对较大，可以在壳体2内获得部件或部件组的堆叠体，其封装外壳6成对接触。这使得可以相应地改善该系统的热耗散能力。

根据第一实施方式，光变化器1还包括印刷电路8。根据该第一实施方式的一种变型，第一部件或部件组4a安置在印刷电路8上，并且第二部件或部件组4b安置在第一部件或部件组4a上。印刷电路8、第一部件或部件组4a以及第二部件或部件组4b因此形成按此顺序安置、按此顺序彼此接触的部件或部件组的堆叠体。

第一部件或部件组4a是生成热量的部件或部件组。第一部件或部件组4a例如通过焊接或钎焊固定到印刷电路8。第一部件或部件组4a可以例如是表面安装的部件SMD或分立部件。

第一部件或部件组4a的封装外壳6通常至少部分地由塑料材料例如聚环氧化物制造。在一种变型中，第一部件或部件组4a的封装外壳6可以由陶瓷材料制造。第一部件或部件组4a例如是电流切换构件，通常是晶体管，在供电时生成切换损耗。根据特定示例实施方式，晶体管4a的封装外壳6包括形成外壳的一个表面的金属舌状物，外壳6的其余部分由聚环氧化物制成。金属舌状物例如电连接到部件4a的内部电路。在这种情况下，封装外壳6不是电隔离的。该特性为第一部件4a提供相对于外部更好的热阻，因为电导体通常也是良好的导热体。将未电隔离的封装外壳6放置成与电隔离的第二部件或部件组4b的封装外壳接触是允许的，因为在变化器1中不存在短路的风险，并且然后热阻是最佳的。

第二部件或部件组4b，其布置在第一部件或部件组4a上，并且其封装外壳6与第一部件或部件组接触，第二部件或部件组通常是所谓的贯穿部件。第二部件或部件组4b经由其封装外壳6具有预定的热耗散能力。该热耗散能力是相对的，并且此外不防止第二部件或部件组4b可选地并行地具有小于其耗散能力的剩余热生成能力。

第二部件或部件组4b的封装外壳6通常至少部分地由塑料材料例如聚环氧化物制造。在一种变型中，第二部件或部件组4b的封装外壳6可以由陶瓷材料制造。根据特定示例实施方式，第二部件或部件组4b是二极管电桥。

根据本发明第一实施方式的该变型，变化器1中的热耗散主要由印刷电路8和第二部件或部件组4b实现。

根据该第一实施方式的另一变型(图中未示出)，第一部件或部件组4a的封装外壳6不与印刷电路8接触。第一部件或部件组4a固定在壳体2内并且经由一个或多个定位和固定凸耳10连接到印刷电路8，其将在下文中更详细地描述。

根据图2所示的第二实施方式，光变化器1包括两个印刷电路8、16。在该第二实施方式中，与参照图1描述的第一实施方式的那些类似的元件用相同的附图标记指定，且因此将不再进一步详细描述。

第一印刷电路8与第一实施方式的印刷电路的性质相同。第一部件或部件组4a安置在第一印刷电路8上，并且例如通过焊接或钎焊固定到第一印刷电路8。第一部件或部件组4a可以例如是表面安装的部件SMD或分立部件。第二部件或部件组4b安置在第一部件或部件组4a上，并且通常是所谓的贯穿部件。

第二印刷电路16安置在第二电子部件或电子部件组4b上。如图2中的说明性示例所示，第二印刷电路16通常可支持一个或多个部件或部件组18。第二部件或部件组4b以及部件或部件组18可以例如是表面安装的部件SMD或分立部件。当第二部件或部件组4b以及部件或部件组18是表面安装的部件SMD时，它们例如通过焊接固定到第二印刷电路16。

根据本发明的该第二实施方式，变化器1中的热耗散主要通过两个印刷电路8、16实现。第二印刷电路16使得可以改善第二部件或部件组4b中的热量的提取。

优选地，第一和第二电子部件或电子部件组4a、4b中的每个设置有至少一个定位和固定凸耳10。在图1和图2的说明性示例中，第一和第二电子部件或电子部件组4a、4b中的每个包括多个定位和固定凸耳10，尽管在图中仅示出了一个凸耳。定位和固定凸耳10通过连接到印刷电路8将部件或部件组4a、4b固定到壳体2内，如下文将要详述的。

又优选地，光变化器1包括导热材料12，该导热材料布置在壳体2的至少一个内壁14与电子部件或电子部件组4a、4b、18中的至少一个之间。在图1和图2的说明性示例中，导热材料12布置在壳体2的顶部和侧部内壁14，与位于堆叠体的一端的部件或部件组4b、18之间。导热材料12例如是导热粘合剂或脂。在未示出的一种变型中，导热材料12也可以单独布置在部件或部件组4a、4b、18之间。

根据图中未示出的另一实施方式，第二部件或部件组4b可以固定到不同于印刷电路8的印刷电路。例如，第二部件或部件组4b可以固定到第二印刷电路16，例如经由定位和固定凸耳10，和/或通过焊接或钎焊。在该配置中，两个印刷电路8、16，其各自承载部件或部件组4a、4b中的一个，在光变化器1中彼此面对地布置，使得部件或部件组4a、4b的封装外壳6彼此接触。

根据图中未示出的又一实施方式，变化器1除了第一热生成部件或部件组4a之外，还包括形成堆叠体的多个部件或部件组4b。部件或部件组4a、4b的封装外壳6成对接触。以该方式，安置在第一部件或部件组4a上的部件或部件组4b中的所有或一些实现用于第一部件或部件组4a的热耗散器的作用。在该实施方式中，变化器1还可包括一个或两个印刷电路。在后者的情况下，第二印刷电路16安置在位于堆叠体的一端的部件或部件组4b上，并与该部件或部件组4b的外部封装外壳6接触。根据特定示例实施方式，部件或部件组4b布置在堆叠体中，以便获得热生成部件与热耗散部件之间的交替。

图3示出了根据本发明的用于组装光变化器的方法的步骤。为了简化，假设光变化器1仅包括两个电子部件或电子部件组4a、4b，虽然，如前所述，这在本发明的上下文中决不是限制性的，并且其可以包括它们中的更多个。

当光变化器1包括印刷电路8时，该方法可以包括将印刷电路8布置并固定在壳体2中的初始步骤22。参照图1和图2进行说明，对于变化器1的第一和第二实施方式特别是如此。在图中未示出的一些实施方式中，将印刷电路8布置并固定在壳体2中的步骤可以是该方法的最后步骤。

在初始或随后的步骤24期间，第一部件或部件组4a布置或固定在壳体2内。在图1和图2所示的实施方式中，第一部件或部件组4a安置在印刷电路8上并固定在其上。第一部件或部件组4a在印刷电路8上的固定例如通过焊接或钎焊实现。在未示出的一种变型中，第一部件或部件组4a可以单独固定在壳体2内，而其封装外壳6不被放置与印刷电路8进行接触。此外，在特定的示例性实施方式中，根据其的第一部件或部件组4a设置有至少一个定位和固定凸耳10，后者连接到印刷电路8，并因此有助于固定第一部件或部件组4a。

在随后的步骤26期间，第二部件或部件组4b布置在壳体2内。如图1和图2所示，第二部件或部件组4b布置在壳体2内，使得第一和第二部件或部件组4a、4b的外部封装外壳6彼此接触，并且使得第一和第二部件或部件组4a、4b在壳体2中形成电子部件或电子部件组的堆叠体。因此，第二部件或部件组4b安置在第一部件或部件组4a上。

在随后的步骤28期间，第二部件或部件组4b固定在壳体2内。在图1和图2所示的第一和第二实施方式中，第二部件或部件组4b在壳体2内的固定例如通过借助于定位和固定凸耳10而连接到印刷电路8来完成。在这种情况下，凸耳10使得可以将第二部件或部件组4b固定到印刷电路8并提供面对面印刷电路8的电连接二者。

在图2所示的第二实施方式中，该方法包括后续步骤30：将第二印刷电路16布置在壳体2内。完成在壳体2内部布置第二印刷电路16，使得第二印刷电路16安置在第二电子部件或电子部件组4b上，并与后者的外部封装外壳6接触。

优选地，该方法包括后续步骤32：在壳体2的至少一个内壁14与电子部件或电子部件组4a、4b、18中的至少一个之间注入导热材料12。在图1和图2示出的示例实施方式中，在壳体2的顶部和侧部内壁14，与位于堆叠体的一端处的部件或部件组4b、18之间注入导热材料12。

在最后的步骤34期间，壳体被密封地闭合。然后组装光变化器1。

在该实施方式中，根据其的变化器1除了生成热量的第一部件或部件组4a之外，还包括多个部件或部件组4b，步骤26被由包含以下或由以下组成的步骤取代：在壳体2内形成部件或部件组4a、4b的堆叠体。部件或部件组4a、4b的封装外壳6成对接触。优选地，在该步骤期间，部件或部件组4b布置在堆叠体中，以便获得热生成部件与热耗散部件之间的交替。

已经在附图和以上描述中详细说明和描述了本发明。这必须被认为是说明性的并且是通过示例给出的，而不是仅仅将本发明限制于本描述。许多变型实施方式都是可能的。

例如，尽管已经参考作为第一电子部件4a的晶体管给出了描述，但是本领域技术人员显然将理解，生成热量的任何电子部件或电子部件组都可以用作第一部件或部件组4a，无论其是有源还是无源部件或部件组。同样，尽管已经参考作为第二电子部件4b的二极管电桥给出了描述，但是本领域技术人员将理解，设置有封装元件的任何有源或无源电子部件或电子部件组都可以用作第二部件或部件组4b。

Claims (13)

1.用于组装光变化器(1)的方法，所述光变化器(1)包括壳体(2)和至少两个电子部件或电子部件组，每个电子部件或电子部件组设置有外部封装外壳(6)；所述方法包括以下步骤：

将第一电子部件或电子部件组(4a)布置并固定(24)在所述壳体(2)内，所述第一电子部件或电子部件组(4a)是在供电时生成热量的部件或部件组；

将第二电子部件或电子部件组(4b)布置(26)在所述壳体(2)内，使得所述第一电子部件或电子部件组(4a)和所述第二电子部件或电子部件组(4b)的所述外部封装外壳(6)彼此接触，并且使得所述第一电子部件或电子部件组(4a)和所述第二电子部件或电子部件组(4b)在所述壳体(2)内形成电子部件或电子部件组的堆叠体；

将所述第二电子部件或电子部件组(4b)固定(28)在所述壳体(2)内，

其中，所述第一电子部件或电子部件组(4a)的所述外部封装外壳(6)包括形成所述第一电子部件或电子部件组(4a)的所述外部封装外壳(6)的一个表面的金属舌状物，并且所述第一电子部件或电子部件组(4a)的所述外部封装外壳(6)的除了所述金属舌状物之外的其余部分由聚环氧化物来制成。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变化器(1)还包括印刷电路(8)；所述方法还包括以下步骤(22)：将所述印刷电路(8)布置并固定在所述壳体(2)内；所述第一电子部件或电子部件组(4a)安置在所述印刷电路(8)上；所述印刷电路(8)、所述第一电子部件或电子部件组(4a)以及所述第二电子部件或电子部件组(4b)形成按照所述印刷电路(8)、所述第一电子部件或电子部件组(4a)以及所述第二电子部件或电子部件组(4b)的顺序安置并且彼此接触的部件或部件组的堆叠体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变化器(1)包括两个印刷电路；所述方法还包括以下步骤(22)：将所述两个印刷电路中的第一印刷电路布置并固定在所述壳体(2)内，所述第一电子部件或电子部件组(4a)安置在所述第一印刷电路上；以及所述方法还包括以下步骤(30)：将所述两个印刷电路中的第二印刷电路布置在所述壳体(2)内，使得所述第二电子部件或电子部件组(4b)安置在所述第二印刷电路上，并且与所述第二电子部件或电子部件组(4b)的所述外部封装外壳(6)接触。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一电子部件或电子部件组(4a)和第二电子部件或电子部件组(4b)中的每个设置有至少一个定位和固定凸耳(10)，并且其中所述第一电子部件或电子部件组(4a)和所述第二电子部件或电子部件组(4b)借助于所述定位和固定凸耳(10)通过连接到所述第一印刷电路而固定在所述壳体(2)内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述第一电子部件或电子部件组(4a)通过焊接或钎焊固定到印刷电路(8)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括步骤(32)：在所述壳体(2)的至少一个内壁(14)与所述第一电子部件或电子部件组(4a)和所述第二电子部件或电子部件组(4b)中的至少一个之间注入导热材料(12)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述导热材料(12)选自由以下组成的组：导热胶和脂。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述光变化器(1)包括至少三个电子部件或电子部件组；所述方法包括以下步骤：在所述壳体内形成所述至少三个电子部件或电子部件组的堆叠体，所述电子部件或电子部件组的所述封装外壳成对地进行接触。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：在所述至少三个电子部件或电子部件组的的所述堆叠体中使热生成部件或部件组与热耗散部件或部件组以交替的方式布置。

10.光变化器(1)，包括壳体(2)和布置在所述壳体(2)内的至少两个电子部件或电子部件组，每个电子部件或电子部件组设置有外部封装外壳(6)，所述电子部件或电子部件组中的至少一个是在供电时生成热量的部件或部件组，

其中所述至少两个电子部件或电子部件组安置在所述壳体(2)内，以便形成电子部件或电子部件组的堆叠体，所述至少两个电子部件或电子部件组的所述外部封装外壳(6)成对地进行接触，其中，所述至少两个电子部件或电子部件组中的第一电子部件或电子部件组(4a)的所述外部封装外壳(6)包括形成所述第一电子部件或电子部件组(4a)的所述外部封装外壳(6)的一个表面的金属舌状物，所述第一电子部件或电子部件组(4a)的所述外部封装外壳(6)的除了所述金属舌状物之外的其余部分由聚环氧化物制成。

11.根据权利要求10所述的光变化器，其中，所述电子部件或电子部件组中的至少一个是电流切换构件。

12.根据权利要求11所述的光变化器，其中，所述电流切换构件是晶体管。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的光变化器，其中，所述两个电子部件或电子部件组中的至少一个是二极管电桥。