DE102005022226A1

DE102005022226A1 - Anordnung zur Wärmeabfuhr in einem Gehäuse angeordneter elektronischer Bauelemente

Info

Publication number: DE102005022226A1
Application number: DE102005022226A
Authority: DE
Inventors: Alf-Tammo Gebhardt
Original assignee: Ml & S Manufacturing Logistics & Service; Ml&s Manufacturing Logistics & Services & Co KG GmbH
Current assignee: Ml & S Manufacturing Logistics & Service; Ml&s Manufacturing Logistics & Services & Co KG GmbH
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: DE102005022226B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Wärmeabfuhr von in einem Gehäuse (7) angeordneten elektronischen Bauelementen (1), wobei das Gehäuse (7) über eine Verschlussplatte, -scheibe oder einen -deckel (6) verfügt und mit einem Kühlkörper (8) versehen ist und das oder die wärmebelasteten Bauelemente (1) elastisch gegen den Kühlkörper (8) infolge einer auf das Bauelement (1) direkt oder indirekt wirkenden Kraft gepresst sind.

Description

Die Erfindung betrifft die Wärmeabfuhr der Verlustleistung von in einem Gehäuse angeordneten elektronischen Bauelementen, insbesondere von Dioden in der Anschlussdose eines Photovoltaikmoduls.

Bei Anschlussdosen für Photovoltaikmodule ist es bekannt, zur Wärmeabfuhr der Verlustleistung intern angeordneter elektronischer Bauelemente diese mit einem Kühlkörper zu versehen und so den Forderungen der Normen IEC 61215 zu entsprechen. Dabei handelt es sich bei dem Kühlkörper um ein Strangpressprofil aus Aluminium und bei dem Gehäuseunterteil um ein Spitzgussteil aus Kunststoff der Brandschutzklasse V0.

Zur Wärmeableitung der Verlustleistung hier vorhandener Dioden, werden diese mit dem Kühlkörper verschraubt. Diese Art der Anordnung erfordert jedoch besondere technisches Aufwendungen, um die elektrische Isolation zum Kühlkörper zu gewährleisten. Darüberhinaus ist das Verschrauben arbeitsintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf technologisch einfache Weise die Wärmeabfuhr von intern angeordneten elektronischen Bauelementen, insbesondere von Dioden, zu realisieren. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Anordnung zur Wärmeabfuhr von in einem Gehäuse angeordneten elektronischen Bauelementen vorgesehen, bei der das Gehäuse über eine Verschlussplatte, -scheibe oder einen -deckel verfügt und mit einem Kühlkörper versehen ist und bei der das oder die wärmebelasteten Bauelemente elastisch gegen den Kühlkörper infolge einer auf das Bauelement direkt oder indirekt wirkenden Kraft gepresst werden. Dabei sollte sich zwischen dem wärmebelasteten Bauelement und dem Kühlkörper eine Isolierschicht, vorzugsweise am Kühlkörper angeordnet, befinden.

Die Anpresskraft wird in einer bevorzugten Ausführung durch ein oder mehrere Federelemente erzeugt, die beim Verschließen des Gehäuses mittels der Verschlussplatte, -scheibe oder dem -deckel entsprechend elastisch verformt werden. Die Verschlussplatte, -scheibe oder der -deckel oder ein oder mehrere Teile davon können dabei gleichzeitig als Kühlkörper fungieren.

Eine derartige Anordnung vereint in sich zwei wesentliche Vorteile. Zum einen wird durch das Anpressen des Bauelementes an den Kühlkörper eine stabile Wärmeableitung gesichert. Zum anderen kann das Gehäuse mit den entsprechenden elektronischen Bauelementen bestückt werden und anschließend mit dem Verschließen des Deckels die Kühlung aktiviert werden. Das ist technologisch ausgesprochen günstig.

In einer vorteilhaften Ausführung, insbesondere dann, wenn das wärmebelastete elektronische Bauelement vorzugsweise eine Diode ist, wird diese in einem Halter gelagert, der sich auf seitlich und/oder unten angeordneten vorzugsweise schräg nach außen weisenden Federbeinen gegenüber dem Gehäuse abstützt.

Unter einem Druck von oben auf den Halter spreizen sich die Federbeine nach außen elastisch ab und pressen die im Halter angeordnete Diode zusammen mit dem Halter entgegen der Druckkraft nach oben. Der Druck von oben auf den Halter mit dem elektronischen Bauelement entsteht beim Verschließen des als Deckel ausgebildeten Kühlkörpers, wenn die Höhe des Halters mit dem eingelagerten Bauelement größer ist als der lichte Abstand innen zwischen dem Gehäuse und dem verschlossenem Deckel, gegebenenfalls unter Einbeziehung der Dicke der Isolationsschicht.

Die Federbeine des Halters sollten gegenüber dem Gehäuse geführt gelagert sein, so dass ein selbsttätiges Herausfallen des Halters bei der Bewegung des geöffneten Gehäuses in keine Richtung möglich ist.

Ebenso hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das im Halter angeordnete Bauelement in Form einer Diode vom Halter bis auf die Andrückfläche an den Kühlkörper und den Klemmenausgang in Form einer Aufnahme umschlossen ist und zwischen der Diode und der Aufnahme eine lösbare form- oder/und kraftschlüssige Verbindung besteht.

Eine derartige kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung lässt sich durch jeweils eine Rastzunge mit Rastnase ausbilden, die über oder partiell über die Ausgangsklemme der Diode greifen.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1: die geöffnete Anschlussdose perspektivisch,
2: den Diodenhalter mit Diode perspektivisch und
3: den Diodenhalter mit Diode im Schnitt.
Die in 1 dargestellte Anschlussdose für einen Photovoltaik- Modul ist zur Wärmeabfuhr der Verlustleistung intern angeordneter elektronischer Bauelemente 1 mit einem Kühlkörper 8 versehen und entspricht somit den Forderungen der Normen IEC61215. Dabei handelt es sich bei dem Kühlkörper 8 um ein Strangpressprofil aus Aluminium und bei dem Gehäuseunterteil 7 um ein Spritzgussteil aus Kunststoff der Brandschutzklasse V0.
Wesentlicher Bestandteil der Anschlussdose ist der Halter 2 der Dioden, der eine mechanische Befestigung der jeweiligen Diode 1, in diesem Fall handelt es sich um ein TO220-Gehäuse, vermeidet und stattdessen die Kinematik zur Gewährleistung der Funktion nutzt.
Der Halter 2 der Dioden ist so konzipiert, dass er die jeweilige Diode 1 formumschließend fixiert und durch die konstruktive Gestalt der Diodenhalterung mit der nicht isolierten Seite der Diode 1 gegen den Kühlkörper 8 bzw. die auf dem Kühlkörper 8 befindliche Isolationsfolie drückt.
Die konstruktive Gestalt der Halterung bezüglich des Anpressens ist gekennzeichnet durch Federbeine 3, die gleichzeitig ein planes Anliegen der Diode 1 an den Kühlkörper 8 bzw. die auf dem Kühlkörper 8 befindliche Isolationsfolie gewährleisten. Dabei sind die Federbeine 3 derart gestaltet, dass sie plan auf dem Gehäuseboden anliegen, sich in zu erwartender Richtung verschieben können und dass ein Herausfallen der Diodenhalterung aus der vorgesehenen Position verhindert wird. Die Sicherung gegen das Herausfallen geschieht primär durch einen Anschlag und sekundär durch zwei weitere Führungen und eine Unterschneidung, die dem primären Anschlag gegenüber angeordnet ist.
Die Höhe des Anpressdruckes wird durch die Festlegung des Federweges bestimmt.
Das Diodengehäuse selbst wird in fünf Richtungen fixiert, nur in Richtung Kühlkörper 8 ist die Diode 1 frei von der Ummantelung aus Kunststoff.
Die Diode 1 selbst ist konstruktiv gegen Herausfallen geschützt, wobei das Einsetzen und das Herausnehmen der Diode 1 aus bzw. in die Diodenhalterung in vollem Umfang gewährleistet wird.
Die 2 und 3 zeigen im Detail den Halter 2 für jeweils eine Diode 1.
Das wärmebelastete elektronische Bauelement 1 in Form einer Diode 1 wird im Halter 2 gelagert, der sich auf seitlich und unten, angeordneten schräg nach außen weisenden Federbeinen 3 gegenüber dem Gehäuse 7 abstützt, so dass die Federbeine 3 unter Druck von oben auf den Halter 2 bzw. die Diode 1 und damit auf den Halter 2 sich nach außen elastisch abspreizen und das im Halter 2 angeordnete Bauelement 1 zusammen mit dem Halter 2 entgegen der Druckkraft nach oben pressen.
Der Druck von oben auf den Halter 2 mit der Diode 1 entsteht beim Verschließen des als Deckel 6 ausgebildeten Kühlkörpers 8, da die Höhe des Halters 2 mit der eingelagerten Diode 1 größer ist als der lichte Abstand innen zwischen dem Gehäuse 7 und dem verschlossenem Deckel 6.
Die Federbeine 3 sind auf dem Gehäuse 7 geführt gelagert, so dass ein selbsttätiges Herausfallen des Halters 2 in keine Richtung möglich ist.
Ebenfalls dargestellt ist, dass die im Halter 2 angeordnete Diode 1, vom Halter 2 bis auf die Andrückfläche an den Kühlkörper 8 und den Klemmenausgang in Form einer Aufnahme 4 umschlossen ist.
Dabei besteht zwischen der Diode 1 und der Aufnahme 4 eine lösbare form- und kraftschlüssige Verbindung.
Die kraftschlüssige Verbindung wird durch jeweils eine Rastzunge 5 mit Rastnase gebildet, die über oder partiell über die Ausgangsklemme 6 der Diode 1 greifen.

1: Bauelement, Diode
2: Halter
3: Federbeine
4: Aufnahme
5: Rastzunge
6: Verschlussplatte, -scheibe, -deckel
7: Gehäuse
8: Kühlkörper

Claims

Anordnung zur Wärmeabfuhr von in einem Gehäuse (7) angeordneten elektronischen Bauelementen (1), wobei das Gehäuse (7) über eine Verschlussplatte, -scheibe oder einen -deckel (6) verfügt und mit einem Kühlkörper (8) versehen ist und das oder die wärmebelasteten Bauelemente (1) elastisch gegen den Kühlkörper (8) infolge einer auf das Bauelement (1) direkt oder indirekt wirkenden Kraft gepresst sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wärmebelasteten Bauelement (1) und dem Kühlkörper (8) eine Isolierschicht, vorzugsweise am Kühlkörper (8), angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft durch ein oder mehrere Federelemente (3) erzeugt ist, die beim Verschließen des Gehäuses (7) mittels der Verschlussplatte, -scheibe oder dem -deckel (6) entsprechend elastisch verformt werden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verschlussplatte, -scheibe oder der -decket (6) oder ein oder mehrere Teile davon den Kühlkörper (8) bilden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmebelastete elektronische Bauelement (1), vorzugsweise eine Diode (1), in einem Halter (2) gelagert ist, der sich auf seitlich und/oder unten, angeordneten vorzugsweise schräg nach außen weisenden Federbeinen (3) gegenüber dem Gehäuse (7) abstützt, so dass die Federbeine (3) unter Druck von oben auf den Halter (2) sich nach außen elastisch abspreizen und das im Halter (2) angeordnete Bauelement (1) zusammen mit dem Halter (2) entgegen der Druckkraft nach oben pressen.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck von oben auf den Halter (2) mit dem elektronischen Bauelement (1) beim Verschließen des als Deckel (6) ausgebildeten Kühlkörpers (8) entsteht, da die Höhe des Halters (2) mit dem eingelagerten Bauelement (1) größer ist als der lichte Abstand innen zwischen dem Gehäuse (7) und dem verschlossenem Deckel (6).
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeine (3) auf dem Gehäuse (7) geführt gelagert sind, so dass ein selbsttätiges Herausfallen des Halters (2) in keine Richtung möglich ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das im Halter (2) angeordnete Bauelement (1) eine Diode (1) ist, die vom Halter (2) bis auf die Andrückfläche an den Kühlkörper (8) und den Klemmenausgang in Form einer Aufnahme (4) umschlossen ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem elektronischen Bauelement (1) und der Aufnahme (4) eine lösbare form oder/und kraftschlüssige Verbindung besteht.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung durch jeweils eine Rastzunge (5) mit Rastnase gebildet ist, die über oder partiell über die Ausgangsklemme (6) der Diode (1) greifen.