DE102011000736A1 - Electrical device for vehicle, has power supply, electrical function unit and protective device connected with each other and with conductors, where protective device is located in cavity that is enclosed by non-conducting grouting material - Google Patents

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Abstract

The device (1) has a power supply (12), an electrical function unit (13) e.g. LED lighting device, and a protective device (14) i.e. fuse, electrically connected with each other and with conductors (15, 15a) i.e. partial strip conductors, where the electrical device is grouted with electrically non-conducting grouting material (16) e.g. epoxy resin, such that the power supply, the protective device and the conductors are protected against moisture. The protective device is located in a cavity (17) that is partly enclosed by the non-conducting grouting material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Schutzeinrichtung, wobei die Schutzeinrichtung der elektrischen Einrichtung derart angeordnet ist, dass sie gegen äußere Einflüsse, wie zum Beispiel Feuchtigkeit, sicher geschützt ist und dass sie bei der Montage keiner mechanischen Belastung ausgesetzt ist.The present invention relates to an electrical device, in particular for a vehicle, with a protective device, wherein the protective device of the electrical device is arranged such that it is safely protected against external influences, such as moisture, and that they are not subject to mechanical stress during assembly is exposed.

Eindringende Feuchtigkeit bereitet generell bei elektrischen Einrichtungen, insbesondere elektrischen Einrichtungen mit Leiterplatten, erhebliche Probleme, wenn eine Versorgungsspannung anliegt. Dringt Feuchtigkeit ein, so kann es zu Kriechströmen mit oder ohne Funktionsstörungen kommen. Eine Leiterplatte einer elektrischen Einrichtung kann zusätzlich durch eine fortschreitende elektrochemische Korrosion zerstört werden. Die Kriechströme können hohe Werte annehmen. Ströme größer als 2 Ampere sind dabei möglich. Bei Strömen dieser Größenordnung kann es zu einem Abbrand der Leiterplatte oder sogar der kompletten elektrischen Einrichtung kommen.Incoming moisture generally causes considerable problems in electrical equipment, in particular electrical equipment with printed circuit boards, when a supply voltage is present. If moisture penetrates, creeping currents can occur with or without malfunctions. In addition, a printed circuit board of an electrical device may be destroyed by progressive electrochemical corrosion. The leakage currents can assume high values. Currents greater than 2 amps are possible. With currents of this magnitude, it can lead to a burn of the circuit board or even the complete electrical device.

Der Betriebsstrom einer elektrischen Einrichtung, in einem Fahrzeug zum Beispiel eine LED-Leuchteinrichtung, liegt häufig bedeutend niedriger, als der Strom der nötig ist, um einen Brand der elektrischen Einrichtung beziehungsweise ein Abbrennen einer Leiterplatte der elektrischen Einrichtung auszulösen. Es bietet sich daher vor Allem in diesen Fällen an, eine Schutzeinrichtung, zum Beispiel eine Schmelzsicherung, in der elektrischen Einrichtung oder der Stromzuführung zur elektrischen Einrichtung vorzusehen. Bei deutlicher Überschreitung des normalen Betriebsstromes kann der Stromkreis der elektrischen Einrichtung durch Auslösung der Schutzeinrichtung dauerhaft unterbrochen werden. Ein Brand der elektrischen Einrichtung und/oder ein Abbrennen einer Leiterplatte der elektrischen Einrichtung kann so sicher vermieden werden.The operating current of an electrical device, in a vehicle such as an LED lighting device, is often significantly lower than the current that is necessary to trigger a fire of the electrical device or a burning of a circuit board of the electrical device. It therefore lends itself, above all in these cases, to provide a protective device, for example a fuse, in the electrical device or the power supply to the electrical device. If the normal operating current is significantly exceeded, the circuit of the electrical device can be permanently interrupted by triggering the protective device. A fire of the electrical device and / or burning a circuit board of the electrical device can be safely avoided.

Die Schutzeinrichtung kann an verschiedenen Positionen im Stromkreis der elektrischen Einrichtung beziehungsweise bereits im Leitungsstrang zur elektrischen Einrichtung vorgesehen sein. Es ist zum Beispiel bekannt, die Schutzeinrichtung direkt im Leitungsstrang einzusetzen und so eine Stromzuführung bereits vor der elektrischen Einrichtung zu unterbrechen. Diese Implementierung ist jedoch mit hohen Material- und Fertigungskosten verbunden. Zudem muss jede Stromzuführung zu jeder elektrischen Einrichtung separat mit einer Schutzeinrichtung versehen werden. Dies erhöht die Anzahl der benötigten Schutzeinrichtungen deutlich. Ferner ist diese Positionierung der Schutzeinrichtung nicht immer möglich, da zum Beispiel mehrere elektrische Einrichtungen mit teils unterschiedlichen Leistungsaufnahmen an einen Leitungsstrang und damit an eine Schutzeinrichtung angeschlossen sind, wobei die einzelnen elektrischen Einrichtungen nicht zwangsläufig gleichzeitig zwangsabgeschaltet werden sollen.The protective device may be provided at various positions in the circuit of the electrical device or already in the wiring harness to the electrical device. It is known, for example, to use the protective device directly in the wiring harness and thus to interrupt a power supply already before the electrical device. However, this implementation involves high material and manufacturing costs. In addition, each power supply to each electrical device must be provided separately with a protective device. This significantly increases the number of protective devices required. Furthermore, this positioning of the protective device is not always possible because, for example, several electrical devices with partly different power consumption are connected to a wiring harness and thus to a protective device, the individual electrical devices are not necessarily forced off simultaneously.

Ferner ist bekannt, die Schutzeinrichtung direkt innerhalb der elektrischen Einrichtung zu platzieren. Um die elektrische Einrichtung insbesondere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen, ist es bekannt, spannungsführende Teile der elektrischen Einrichtung, insbesondere eine Leiterplatte, zumindest teilweise mit einem nichtleitenden Vergussmaterial zu vergießen. Bei der Positionierung der Schutzeinrichtung innerhalb der elektrischen Einrichtung kann die Schutzeinrichtung sowohl innerhalb als auch außerhalb des vergossenen Bereiches platziert werden. Bei einer Platzierung außerhalb des vergossenen Bereiches kann ein unerwünschter Stromfluss durch Kriechströme bei Feuchtigkeit bereits vor der Schutzeinrichtung auftreten, zum Beispiel nahe der Stromzuführung der elektrischen Einrichtung. Die Schutzeinrichtung kann in diesem Fall ihre Wirkung nicht entfalten. Dieses Problem kann dadurch umgangen werden, dass die Schutzeinrichtung im vergossenen Bereich der elektrischen Einrichtung platziert ist. Damit ist auch die Schutzeinrichtung von der Vergussmasse umschlossen und somit gegen Feuchtigkeit geschützt. Jedoch können durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien (u. a. Leiterplatte, Vergussmasse, Schutzeinrichtung) beim Aushärten der Vergussmasse Kräfte auftreten, durch die umschlossene elektronische Bauteile, zum Beispiel die Schutzeinrichtung, abgeschert, und somit zerstört werden können.It is also known to place the protection device directly inside the electrical device. In order to protect the electrical device in particular against the ingress of moisture, it is known to cast live parts of the electrical device, in particular a printed circuit board, at least partially with a non-conductive potting material. When positioning the protective device within the electrical device, the protective device can be placed both inside and outside the potted area. When placed outside the potted area, unwanted current flow through creepage currents in the presence of moisture may already occur before the protection device, for example near the power supply of the electrical device. The protective device can not unfold their effect in this case. This problem can be avoided by placing the protective device in the potted area of the electrical device. Thus, the protective device is enclosed by the potting compound and thus protected against moisture. However, different coefficients of expansion of the materials used (inter alia, printed circuit board, potting compound, protective device) can cause forces during hardening of the potting compound to be sheared off by the enclosed electronic components, for example the protective device, and thus destroyed.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend genannten Nachteile der bekannten elektrischen Einrichtungen zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise sicherzustellen, dass die elektrische Einrichtung durch eine feuchtigkeitsgeschützte Platzierung einer Schutzeinrichtung sicher gegen zu hohe Ströme geschützt werden kann, wobei die Schutzeinrichtung bei der Herstellung keiner unzulässigen mechanischen Belastung ausgesetzt wird.It is an object of the present invention to remedy the above-mentioned disadvantages of the known electrical devices. In particular, it is an object of the present invention to ensure in a cost effective and simple manner that the electrical device can be safely protected by a moisture-protected placement of a protective device against excessive currents, the protective device is exposed during manufacture no undue mechanical stress.

Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Einrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich unter Anderem aus den an den unabhängigen Anspruch 1 anschließenden Unteransprüchen. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich ebenfalls aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.The above object is achieved by an electrical device with the features of independent claim 1. Advantageous embodiments result, inter alia, from the subsequent to the independent claim 1 subclaims. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine elektrische Einrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, gelöst, wobei die elektrische Einrichtung ein Gehäuse, zumindest eine Leiterplatte, zumindest eine Stromzuführung, zumindest eine elektrische Funktionseinheit und zumindest eine Schutzeinrichtung aufweist. Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung sind dabei die zumindest eine Stromzuführung, die zumindest eine elektrische Funktionseinheit und die zumindest eine Schutzeinrichtung mit Leitungen elektrisch leitend miteinander verbunden, wobei die elektrische Einrichtung wenigstens teilweise mit einem elektrisch nicht leitenden Vergussmaterial derart vergossen ist, dass die zumindest eine Stromzuführung, die zumindest eine Schutzeinrichtung und die dazwischenliegenden Leitungen geschützt, insbesondere vor Feuchtigkeit geschützt, sind. Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung vorgesehen, dass sich die zumindest eine Schutzeinrichtung in einem Hohlraum befindet, wobei der Hohlraum zumindest teilweise durch das nicht leitende Vergussmaterial umschlossen ist. Durch das Vergießen der Hohlräume mit dem elektrisch nicht leitenden Vergussmaterial kann sichergestellt werden, dass sowohl die zumindest eine Stromzuführung, die zumindest eine Schutzeinrichtung und insbesondere auch die dazwischenliegenden Leitungen sicher vor Feuchtigkeit geschützt sind. Feuchtigkeitseintritte in die elektrische Einrichtung können unter Anderem nach einer äußeren mechanischen Beschädigung der elektrischen Einrichtung auftreten. Im Falle eines Feuchtigkeitseintrittes können Leitungen der elektrischen Einrichtungen durch die Feuchtigkeit miteinander verbunden werden, wodurch zum Beispiel ein Kurzschluss entstehen kann, bei dem sehr hohe Ströme auftreten. In einem solchen Fall kann die Leiterplatte der elektrischen Einrichtung abbrennen oder die gesamte elektrische Einrichtung durch Brand zerstört werden. Die zumindest eine Schutzeinrichtung ist für diesen Fall vorgesehen, um bei einem Auftreten von zu hohen Strömen durch Auslösung der Schutzeinrichtung den Stromkreis dauerhaft zu unterbrechen. Durch die Platzierung der Schutzeinrichtung in einem Hohlraum, wobei der Hohlraum zumindest teilweise durch das nicht leitende Vergussmaterial umschlossen ist, kann sichergestellt werden, dass beim Aushärten des Vergussmaterials keine mechanischen Kräfte auf die Schutzeinrichtung wirken. Ein Abscheren der Schutzeinrichtung von der Leiterplatte und eine damit einhergehende Zerstörung der Schutzeinrichtung kann somit sicher vermieden werden. Durch eine erfindungsgemäße elektrische Einrichtung wird demnach eine elektrische Einrichtung bereitgestellt, bei der kostengünstig das Schutzelement während des Bestückvorganges der Bauteile auf einer Leiterplatte platziert werden und ein anschließendes Vergießen ohne mechanische Belastung der Schutzeinrichtung durchgeführt werden kann. Somit können bestehende und bekannte Fertigungsprozesse weiterhin verwendet werden, wodurch Kosten eingespart werden. Durch die Platzierung der Schutzeinrichtung auf der Leiterplatte entfällt die Notwendigkeit einer aufwändigen Absicherung schon vor der elektrischen Einrichtung im Leitungsstrang. Auch ist eine Auswechslung gegen eine weitere elektrische Einrichtung, die andere Anforderungen an die Stromstärke stellt, jederzeit möglich, da die Schutzeinrichtung sich in der elektrischen Einrichtung auf der Leiterplatte befindet. Eine Manipulation der Schutzeinrichtung der elektrischen Einrichtung ist durch die Positionierung der Schutzeinrichtung auf der Leiterplatte ebenso wenig möglich, wie ein Versäumnis einer Absicherung durch eine externe Schutzeinrichtung bei der Montage. Ferner wird durch die Platzierung der Schutzeinrichtung in dem Hohlraum ebenfalls vermieden, dass sich die Auslösekennlinie der Schutzeinrichtung durch einen Kontakt zum Vergussmaterial verändert, ein bestimmungsgemäßer Gebrauch der Schutzeinrichtung wird somit sichergestellt.The object of the invention is achieved by an electrical device, in particular for a vehicle, wherein the electrical device a housing, at least one printed circuit board, at least one power supply, at least one electrical functional unit and at least one protective device. In the case of the electrical device according to the invention, the at least one power supply, the at least one electrical functional unit and the at least one protective device are electrically conductively connected to each other by lines, wherein the electrical device is at least partially encapsulated with an electrically non-conductive potting material such that the at least one power supply , which are protected at least one protective device and the intervening lines, in particular protected from moisture, are. In particular, it is provided in the electrical device according to the invention that the at least one protective device is located in a cavity, wherein the cavity is at least partially enclosed by the non-conductive potting material. By casting the cavities with the electrically non-conductive potting material can be ensured that both the at least one power supply, the at least one protection device and in particular the intervening lines are securely protected from moisture. Moisture entering the electrical device may occur, inter alia, after external mechanical damage to the electrical device. In the event of ingress of moisture, lines of the electrical equipment can be connected to each other by the moisture, which may, for example, cause a short circuit in which very high currents occur. In such a case, the printed circuit board of the electrical device may burn off or the entire electrical device may be destroyed by fire. The at least one protective device is provided for this case in order to permanently interrupt the circuit when high currents occur due to triggering of the protective device. By placing the protective device in a cavity, wherein the cavity is at least partially enclosed by the non-conductive potting material, it can be ensured that no mechanical forces act on the protective device during curing of the potting material. A shearing of the protective device of the circuit board and an associated destruction of the protective device can thus be safely avoided. An electrical device according to the invention accordingly provides an electrical device in which the protective element is inexpensively placed on a printed circuit board during the placement process of the components, and subsequent casting can be carried out without mechanical stress on the protective device. Thus, existing and known manufacturing processes can continue to be used, thereby saving costs. The placement of the protective device on the circuit board eliminates the need for extensive protection even before the electrical device in the wiring harness. Also, replacement with another electrical device, which places different demands on the current level, is possible at any time since the protective device is located in the electrical device on the printed circuit board. A manipulation of the protective device of the electrical device is as little possible by the positioning of the protective device on the circuit board, as a failure to hedge by an external protection device during assembly. Furthermore, the placement of the protective device in the cavity also prevents the tripping characteristic of the protective device from being changed by contact with the potting material, thus ensuring the intended use of the protective device.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektrische Funktionseinheit der elektrischen Einrichtung eine Leuchteinrichtung, insbesondere eine LED-Leuchteinrichtung, ist. Leuchteinrichtungen, insbesondere bei Fahrzeugen, befinden sich in Gehäusen, die gegen Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet sind. Jedoch können bei einer äußeren mechanischen Beschädigung des Gehäuses Feuchtigkeitseintritte in die Leuchteinrichtung nicht ausgeschlossen werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Leuchteinrichtung, insbesondere der LED-Leuchteinrichtung, kann ein Abbrand der Leiterplatte der Leuchteinrichtung beziehungsweise eine Zerstörung der kompletten Leuchteinrichtung durch Brand verhindert werden. Insbesondere auch eine zerstörerische Wirkung auf umliegende Teile des Fahrzeuges kann somit sicher vermieden werden.In a preferred embodiment of the invention it can be provided that the electrical functional unit of the electrical device is a lighting device, in particular an LED lighting device. Lighting devices, especially in vehicles, are housed in housings that are sealed against ingress of moisture. However, with an external mechanical damage of the housing, moisture ingress into the lighting device can not be excluded. Due to the inventive design of the lighting device, in particular the LED lighting device, burnup of the circuit board of the lighting device or destruction of the complete lighting device can be prevented by fire. In particular, a destructive effect on surrounding parts of the vehicle can thus be safely avoided.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass die Leitungen zumindest teilweise als Leiterbahnen auf der Leiterplatte ausgestaltet sind. Dies stellt eine sehr einfache und kostengünstige Methode dar, um Leitungen auf Leiterplatten zu realisieren. Da Leiterbahnen oftmals auf der Oberfläche der Leiterplatte angeordnet sind, ist bei dieser Ausgestaltung der Erfindung sicherzustellen, dass insbesondere die Leiterbahnen zwischen der zumindest einen Stromzuführung und der zumindest einen Schutzeinrichtung mit dem nicht leitenden Vergussmaterial bedeckt und damit gegen Feuchtigkeit geschützt sind. Insbesondere ist sicherzustellen, dass bei einer Kontaktierung auf die Rückseite der Leiterplatte, einer so genannten Durchkontaktierung, die Rückseite der Leiterplatte ebenfalls mit vergossen wird.In the case of the electrical device according to the invention, it can further be provided that the lines are at least partially designed as conductor tracks on the printed circuit board. This is a very simple and inexpensive method to realize lines on printed circuit boards. Since printed conductors are often arranged on the surface of the printed circuit board, it is to be ensured in this embodiment of the invention that in particular the printed conductors between the at least one power supply and the at least one protective device are covered with the non-conductive potting material and thus protected against moisture. In particular, it must be ensured that, when making contact with the rear side of the printed circuit board, a so-called through-connection, the rear side of the printed circuit board is also potted.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine elektrische Schutzeinrichtung eine Schmelzsicherung ist. Schmelzsicherungen sind einfach und kostengünstig herzustellen, sie sind als gängige Bauteile vorhanden. Sie können darüber hinaus für eine große Bandbreite von Grenzstromstärken eingesetzt werden. Alternativ sind auch andere Schutzeinrichtungen, wie zum Beispiel Magnetsicherungen denkbar.In a further advantageous embodiment of the electrical device according to the invention can be provided that the at least one electrical protection device is a fuse. Fuses are simple and inexpensive to manufacture, they are available as common components. They can also be used for a wide range of marginal currents. Alternatively, other protective devices, such as magnetic fuses are conceivable.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei der elektrischen Einrichtung vorgesehen sein, dass der Hohlraum, zumindest abschnittsweise, durch die Leiterplatte und/oder durch das Gehäuse der elektrischen Einrichtung gebildet ist. Der Hohlraum wird dabei zum Beispiel in das Gehäuse der elektrischen Einrichtung integriert, so dass nach dem Zusammenbau der einzelnen Teile der elektrischen Einrichtung durch den Verguss mit dem nicht elektrisch leitenden Vergussmaterial im letzten Arbeitsgang die elektrische Einrichtung komplettiert und abgedichtet wird. Dabei kann auch ein geeignetes Leiterplattenmaterial einen feuchtigkeitsdichten Umgebungsabschluss der Schutzeinrichtung darstellen, wie zum Beispiel eine Leiterplatte aus FR4-Material (Epoxidharz und Glasfasergewebe). Durch die Ausgestaltung des Hohlraums durch die Leiterplatte und/oder durch das Gehäuse der elektrischen Einrichtung wird keine mechanische Zusatzkomponente zur Abdeckung des Schutzelementes benötigt. Eine besonders kompakte Gestaltung des zu vergießenden Bereichs ist dadurch möglich.In a particularly preferred embodiment of the invention may be provided in the electrical device that the cavity, at least in sections, is formed by the circuit board and / or by the housing of the electrical device. The cavity is integrated, for example, in the housing of the electrical device, so that after assembly of the individual parts of the electrical device by encapsulation with the non-electrically conductive potting material in the last operation, the electrical device is completed and sealed. In this case, a suitable printed circuit board material may also constitute a moisture-proof environmental closure of the protective device, such as, for example, a printed circuit board made of FR4 material (epoxy resin and glass fiber fabric). Due to the configuration of the cavity through the printed circuit board and / or through the housing of the electrical device no additional mechanical component for covering the protective element is required. A particularly compact design of the area to be cast is possible.

Ferner kann vorteilhafterweise bei der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung vorgesehen sein, dass der Hohlraum zumindest teilweise durch eine Schutzhaube gebildet ist. Diese Schutzhaube kann zusätzlich kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Leiterplatte der elektrischen Einrichtung verbunden sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schutzhaube mit der Leiterplatte verrastbar ausgestaltet ist. Durch die separate Gestaltung des Hohlraumes durch eine Schutzhaube ist eine sehr flexible Gestaltung des Aufbaus der Leiterplatte möglich. Einschränkungen, die sich für die Position der Schutzeinrichtung ergeben, können so vermieden werden und damit die Leiterplatte nur nach Gesichtspunkten der Kostenersparnis und der Einfachheit bei der Montage und der Bestückung ausgestaltet werden.Furthermore, it may be advantageously provided in the electrical device according to the invention that the cavity is at least partially formed by a protective hood. This protective cover may additionally be connected to the printed circuit board of the electrical device in a non-positive and / or materially bonded manner. In particular, it can be provided that the protective hood is configured lockable with the circuit board. Due to the separate design of the cavity through a protective cover a very flexible design of the construction of the circuit board is possible. Restrictions that arise for the position of the protective device can be avoided and thus the circuit board designed only from the viewpoint of cost savings and ease of assembly and assembly.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial ein Harz, insbesondere ein Epoxidharz, umfasst. Epoxidharze zeichnen sich durch hohe Festigkeit und chemische Beständigkeit aus. Ferner ist es mit Epoxidharzen möglich, sie in ihrer (zäh-)flüssigen Form an jede beliebige Leiterplattengeometrie anzupassen, die sie nach dem Aushärten zuverlässig gegen Feuchtigkeit abdichten.In a further particularly preferred embodiment of the electrical device according to the invention it can be provided that the potting material comprises a resin, in particular an epoxy resin. Epoxy resins are characterized by high strength and chemical resistance. Furthermore, it is possible with epoxy resins to adapt them in their (viscous) liquid form to any board geometry, which reliably seal them from moisture after curing.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which embodiments of the invention are described in detail with reference to the figures. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. They show schematically:

1 einen Aufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung in einer ersten Ausführungsform, 1 a structure of an electrical device according to the invention in a first embodiment,

2 eine Ansicht von oben einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 2 a top view of a second embodiment of the invention,

3 eine erste Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 2 der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung, 3 a first side view of the embodiment according to 2 the electrical device according to the invention,

4 eine zweite Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 2 der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung. 4 a second side view of the embodiment according to 2 the electrical device according to the invention.

1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung 1. Die elektrische Einrichtung 1 basiert auf einer Leiterplatte 11. Die elektrische Einrichtung 1 kann durch die Stromzuführungen 12 mit elektrischem Strom versorgt werden. Für den bestimmungsgemäßen Betrieb der elektrischen Einrichtung 1 ist eine elektrische Funktionseinheit 13 der elektrischen Einrichtung über Leitungen 15, 15a mit den Stromzuführungen 12 verbunden. Ebenfalls im Stromkreis befindet sich eine Schutzeinrichtung 14. Die Schutzeinrichtung 14 ist mit einer Leitung 15a mit der Stromzuführung 12 verbunden. Die Stromzuführungen 12, die Schutzeinrichtung 14 und die dazwischenliegende Leitung 15a sind mit einem elektrisch nicht leitenden Vergussmaterial 16 vergossen, wobei sich die Schutzeinrichtung 14 in einem Hohlraum 17 befindet. Durch diesen Hohlraum 17 wird verhindert, dass beim Aushärten des Vergussmaterials 16 mechanische Kräfte auf die Schutzeinrichtung 14 wirken, die ein Abscheren der Schutzeinrichtung 14 von der Leiterplatte 11 bewirken können. Durch das Vergussmaterial 16 wird ein Eindringen von Feuchtigkeit zu der Stromzuführung 12, der Schutzeinrichtung 14 und der dazwischen liegenden Leitung 15a sicher verhindert. 1 shows schematically the structure of an electrical device according to the invention 1 , The electrical device 1 based on a circuit board 11 , The electrical device 1 can through the power supplies 12 be supplied with electrical power. For the intended operation of the electrical device 1 is an electrical functional unit 13 the electrical device via lines 15 . 15a with the power supply lines 12 connected. Also in the circuit is a protective device 14 , The protective device 14 is with a lead 15a with the power supply 12 connected. The power supply lines 12 , the protective device 14 and the intervening line 15a are with an electrically non-conductive potting material 16 potted, with the protective device 14 in a cavity 17 located. Through this cavity 17 prevents hardening of the potting material 16 mechanical forces on the protective device 14 act, which is a shearing off of the protective device 14 from the circuit board 11 can effect. Through the potting material 16 is a penetration of moisture to the power supply 12 , the protective device 14 and the line between them 15a safely prevented.

Im Normalzustand fließt durch die elektrische Einrichtung 1 ein Normstrom 20, angedeutet durch einen Pfeil. Im Falle eines Feuchtigkeitseintrittes in die elektrische Einrichtung 1 kann durch die Feuchtigkeit zwischen den Leitungen ein Feuchtigkeitswiderstand 22 entstehen, durch den ein Fehlerstrom 21 (Pfeil) fließen kann. Dieser Fehlerstrom 21 kann deutlich höher sein als der Normstrom 20. Wenn der Fehlerstrom 21 höher ist als die Auslöseschwelle der Schutzeinrichtung 14, wird diese den Stromkreis unterbrechen, und ein mögliches Abbrennen der Leiterplatte 11 zuverlässig verhindern.In the normal state flows through the electrical device 1 a standard current 20 , indicated by an arrow. In case of moisture in the electrical device 1 Moisture resistance can be caused by the moisture between the lines 22 caused by a fault current 21 (Arrow) can flow. This fault current 21 can be significantly higher than the standard current 20 , If the fault current 21 higher than the tripping threshold of the protective device 14 , this will break the circuit, and possible burning off of the circuit board 11 reliably prevent.

In den 2 bis 4 sind schematische Auf- beziehungsweise Seitenansichten einer weiteren. Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Leiterplatte 11 der elektrischen Einrichtung 1 befindet sich dabei in einem Gehäuse 10. Die Stromzuführung 12 erstreckt sich von der Leiterplatte 11 bis zur Außenseite des Gehäuses 10, um eine Kontaktierung der elektrischen Einrichtung 1 mit einem externen Stromnetz zu ermöglichen. Die Schutzeinrichtung 14 befindet sich in einem Hohlraum 17, der sich im Vergussmaterial 16 befindet. Die Leitungen (nicht dargestellt) zwischen der Stromzuführung 12 und der Schutzeinrichtung 14 sind ebenfalls durch das Vergussmaterial 16 vor Feuchtigkeit geschützt. Ein sicheres Auslösen der Schutzeinrichtung 14 bei Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse 10 und einem darauf folgenden Kurzschluss der elektrischen Einrichtung 1 kann so sichergestellt werden. Durch die Positionierung der Schutzeinrichtung 14 im Hohlraum 17 kann ebenfalls sichergestellt werden, dass bei der Montage und dem darauf folgenden Aushärten des Vergussmaterials 16 keine mechanischen Kräfte auf die Schutzeinrichtung 14 wirken, die ein Abscheren von der Leiterplatte 11 und eine damit verbundene Zerstörung der Schutzeinrichtung 14 bewirken könnten.In the 2 to 4 are schematic top and side views of another. Embodiment of the invention shown. The circuit board 11 the electrical device 1 is located in a housing 10 , The power supply 12 extends from the circuit board 11 to the outside of the housing 10 to make contact with the electrical device 1 to enable with an external power grid. The protective device 14 is located in a cavity 17 that is in the potting material 16 located. The lines (not shown) between the power supply 12 and the protective device 14 are also due to the potting material 16 protected from moisture. Safe release of the protective device 14 when moisture enters the housing 10 and a subsequent short circuit of the electrical device 1 can be ensured. Due to the positioning of the protective device 14 in the cavity 17 can also be ensured that during assembly and the subsequent curing of the potting material 16 no mechanical forces on the protective device 14 act, which is a shearing off of the circuit board 11 and an associated destruction of the protective device 14 could cause.

Allgemein betrachtet wird durch den vorteilhaften mechanischen Aufbau des Eingangsbereichs der elektrischen Einrichtung bezüglich der elektrischen Kontaktierung und die Verwendung eines mechanisch geschützten, aber nicht direkt vergossenen Bereichs für die Schutzeinrichtung, z. B. eine Sicherung, erreicht, dass durch die Verwendung eines Vergussmaterials nach Aushärtung keine Feuchtigkeit in diesen Bereich eindringen kann und trotzdem eine vom Verguss umschlossene aber in einem Hohlraum befindliche Schutzeinrichtung sicher platziert ist, die bei eindringender Feuchtigkeit in die elektrische Einrichtung den verbliebenen, nicht gänzlich vor Feuchtigkeit schätzbaren Elektronikbereich vor Abbrand notfalls durch dauerhafte Auslösung schützt. Die Schutzeinrichtung ist durch den Hohlraum, der prinzipiell wie eine Taucherglocke fungiert, zudem vor den unvermeidbaren Abscherkräften einer Vergussmasse geschützt. Einen der feuchtigkeitsdichten Umgebungsabschlüsse der Schutzeinrichtung kann ein geeignetes Leiterplattenmaterial darstellen. So wäre z. B. ein FR4-Leiterplattenmaterial geeignet. Vorteilhafterweise ist der Hohlraum in eines der Gehäuseelemente der elektrischen Einrichtung integriert, sodass nach dem Zusammenbau der einzelnen Geräteteile durch den Verguss im letzten Arbeitsgang die elektrische Einrichtung komplettiert und abgedichtet wird. Dadurch wird keine mechanische Zusatzkomponente zur Abdeckung der Schutzeinrichtung benötigt. Der Bereich der Kontaktierung der Leiterplatte, der Sicherung, des Stromanschlusses der Elektronik ist kompakt aufgebaut. An keiner Stelle kann durch die Gehäuse-Vergusskombination Feuchtigkeit eindringen.Generally speaking, the advantageous mechanical structure of the input area of the electrical device with respect to the electrical contacting and the use of a mechanically protected, but not directly potted area for the protective device, for. As a backup, achieved by the use of a potting material after curing no moisture can penetrate into this area and yet an enclosed encapsulation but located in a cavity protection device is placed securely, the remaining when entering moisture in the electrical equipment, not If necessary, it protects against moisture that can be etched by moisture before long-term tripping. The protective device is protected by the cavity, which basically acts like a diving bell, also protected from the inevitable shearing forces of a potting compound. One of the moisture-proof environmental seals of the guard may be a suitable printed circuit board material. So z. B. a FR4 printed circuit board material suitable. Advantageously, the cavity is integrated in one of the housing elements of the electrical device, so that after assembly of the individual device parts by the casting in the last operation, the electrical device is completed and sealed. As a result, no mechanical additional component is required to cover the protective device. The area of contacting the circuit board, the fuse, the power connector of the electronics is compact. At no point moisture can penetrate through the housing potting combination.

Eine erfindungsgemäße elektrische Einrichtung hat unter Anderem folgende Vorteile:

  • – Kostengünstige Verwendung der Schutzeinrichtung auf der Leiterplatte, die während des Bestückvorganges der Bauteile auf der Leiterplatte mit platziert werden kann.
  • – Keine zusätzlichen mechanischen Komponenten im Fertigungsprozess notwendig. Bestehende Fertigungsprozesse werden genutzt.
  • – Keine kundenunfreundliche und teure Absicherung in einem Leitungsstrang notwendig.
  • – Kein Nachrüstungszwang für die Schutzeinrichtung/Sicherung im Kabelbaum eines Fahrzeugs beim Austausch von Leuchten. z. B. einer Glühlampenleuchte gegen eine LED-Leuchte, erforderlich.
  • – Reduzierung des Aufwands im Kabelstrang, bei Mehrfunktionsleuchten, bei denen jede Stromzuführung einzeln abgesichert werden muss.
  • – Eine herstellerdefinierte Schutzfunktion für die elektrische Einrichtung ist möglich. Diese kann nicht manipuliert werden.
  • – Eine mögliche unterlassene Absicherung des Kunden bei der Montage entgegen einer Herstellervorgabe entfällt.
  • – Die Auslösekennlinie der Schutzeinrichtung/Sicherung wird nicht durch eine kontaktierende Vergussmasse verfälscht („Kühlung”).
  • – Eindeutige und dauerhafte Funktionsabschaltung nach Ansprechen der Schutzeinrichtung hat zur Folge, dass das Gerät getauscht werden muss.
An electrical device according to the invention has, inter alia, the following advantages:
  • - Cost effective use of the protective device on the circuit board, which can be placed during the placement of the components on the circuit board with.
  • - No additional mechanical components necessary in the manufacturing process. Existing manufacturing processes are used.
  • - No customer-unfriendly and expensive protection in a wiring harness necessary.
  • - No retrofitting compulsion for the protective device / fuse in the wiring harness of a vehicle when replacing lights. z. As an incandescent lamp against an LED light required.
  • - Reduction of the effort in the wiring harness, multi-function lights, where each power supply must be individually secured.
  • - A manufacturer-defined protection function for the electrical device is possible. This can not be manipulated.
  • - A possible failure to secure the customer during assembly contrary to a manufacturer's specification is eliminated.
  • - The tripping characteristic of the protective device / fuse is not distorted by a contacting potting compound ("cooling").
  • - Unambiguous and permanent function shutdown after the protective device has responded means that the device must be replaced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Elektrische EinrichtungElectrical device
1010
Gehäusecasing
1111
Leiterplattecircuit board
1212
Stromzuführungpower supply
1313
Elektrische FunktionseinheitElectric functional unit
1414
Schutzeinrichtungguard
15, 15a15, 15a
Leitungencables
1616
Vergussmaterialgrout
1717
Hohlraumcavity
2020
Normstromstandard current
2121
Fehlerstromfault current
2222
Feuchtigkeitswiderstandmoisture resistance

Claims (8)

Elektrische Einrichtung (1), insbesondere für ein Fahrzeug, wobei die elektrische Einrichtung (1) ein Gehäuse (10), zumindest eine Leiterplatte (11), zumindest eine Stromzuführung (12), zumindest eine elektrische Funktionseinheit (13) und zumindest eine Schutzeinrichtung (14) aufweist, wobei die zumindest eine Stromzuführung (12), die zumindest eine elektrische Funktionseinheit (13) und die zumindest eine Schutzeinrichtung (14) mit Leitungen (15, 15a) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die elektrische Einrichtung, (1) wenigstens teilweise mit einem elektrisch nicht leitenden Vergussmaterial (16) derart vergossen ist, dass die zumindest eine Stromzuführung (12), die zumindest eine Schutzeinrichtung (1) und die dazwischenliegenden Leitungen (15, 15a) geschützt, insbesondere vor Feuchtigkeit geschützt, sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zumindest eine Schutzeinrichtung (14) in einem Hohlraum (17) befindet, wobei der Hohlraum (17) zumindest teilweise durch das nicht leitende Vergussmaterial (16) umschlossen ist.Electrical device ( 1 ), in particular for a vehicle, wherein the electrical device ( 1 ) a housing ( 10 ), at least one printed circuit board ( 11 ), at least one power supply ( 12 ), at least one electrical functional unit ( 13 ) and at least one protective device ( 14 ), wherein the at least one power supply ( 12 ) comprising at least one electrical functional unit ( 13 ) and the at least one protective device ( 14 ) with lines ( 15 . 15a ) are electrically connected to each other, wherein the electrical device, ( 1 ) at least partially with an electrically non-conductive potting material ( 16 ) is potted so that the at least one power supply ( 12 ), the at least one protective device ( 1 ) and the intervening lines ( 15 . 15a ), in particular protected from moisture, are, characterized in that the at least one protective device ( 14 ) in a cavity ( 17 ), wherein the cavity ( 17 ) at least partially by the non-conductive potting material ( 16 ) is enclosed. Elektrische Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Funktionseinheit (13) eine Leuchteinrichtung, insbesondere eine LED-Leuchteinrichtung, ist.Electrical device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the electrical functional unit ( 13 ) is a lighting device, in particular an LED lighting device is. Elektrische Einrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (15, 15a) zumindest teilweise Leiterbahnen auf der Leiterplatte (11) sind.Electrical device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the lines ( 15 . 15a ) at least partially traces on the circuit board ( 11 ) are. Elektrische Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine elektrische Schutzeinrichtung (14) eine Schmelzsicherung ist.Electrical device ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one electrical protective device ( 14 ) is a fuse. Elektrische Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (17) zumindest abschnittsweise durch die Leiterplatte (17) und/oder durch das Gehäuse (10) der elektrischen Einrichtung (1) gebildet ist.Electrical device ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cavity ( 17 ) at least in sections through the printed circuit board ( 17 ) and / or through the housing ( 10 ) of the electrical device ( 1 ) is formed. Elektrische Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (17) zumindest teilweise durch eine Schutzhaube gebildet ist.Electrical device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cavity ( 17 ) is at least partially formed by a protective hood. Elektrische Einrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhaube mit der Leiterplatte (11) kraft- und/oder stoffschlüssig, insbesondere verrastbar, ausgestaltet ist.Electrical device ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the protective hood with the printed circuit board ( 11 ) force and / or material fit, in particular latched, is configured. Elektrische Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (16) ein Harz, insbesondere ein Epoxidharz, umfasst.Electrical device ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the casting material ( 16 ) comprises a resin, in particular an epoxy resin.
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