DE1928270A1

DE1928270A1 - Einrichtung zur Ableitung der Verlustwaerme bei elektronischen Steuergeraeten,insbesondere Helligkeitssteuergeraeten

Info

Publication number: DE1928270A1
Application number: DE19691928270
Authority: DE
Inventors: Karl Happe; Heinrich Stumpf; Manfred Urban
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1969-06-03
Publication date: 1970-12-10
Also published as: DE1928270B2; DK127150B; SE370589B; CH509728A; NL7008012A

Description

BBC

BROWN BOVERI

Mp-Nr. 866/69 30. Mai I969

BROWN, BOVERI & CIE ■ AKTIENGESELLSCHAFT MANNHEIM BROWN BOVERI

Einrichtung zur Ableitung der Verlustwärme bei elektronischen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ableitung der Verlustwärme von wärmeerzeugenden Elementen, wie Thyristor, Drossel und dgl. eines in einen Hohlraum, z.B. Unterputzdose, eingesetzten elektronischen Steuergerätes mit Abdeckung, insbesondere Helligkeitssteuergerätes, bei dem wenigstens eines der Elemente mit einem Kühlkörperteil unmittelbar verbunden 1st.

Derartige Steuergeräte werden insbesondere als Helligkeitssteuergeräte ausgebildet und in Dosen, vor allem Unterputzdosen, zur stufenlosen Einstellung der Helligkeit von Glüh- und Leuchtstoff- ; lampen eingesetzt. Zur Ermöglichung einer elektronischen Hellig- \ keitssteuerung werden elektronische Elemente verwendet, wie Thyj ristoren, und zur Funkentstörung entsprechende Mittel, wie z.B. . Drosseln, die beide im Betrieb Wärme erzeugen, welche zur Vermeidung von Geräteschäden abgeführt werden muß.

: Die bekannten Einrichtungen weisen zur Wärmeabfuhr zwar Kühlkörper auf, doch hat sich herausgestellt, daß die Wärmeableitung in

[ noch nicht genügendem Maße, erfolgt.

: Bei einer bekannten Einrichtung ist die Drossel in einem Kühlkörper untergebracht, welcher aus einem Druckgußgehause besteht und an^eformte Rippen zur Ausstrahlung der Wärme besitzt. Da dieser Kühlkörper unterhalb des Gehäuses liegt, welches die übrigen Geräteteile, Insbeisondere elektronischen Bauteile, aufnimmt,

• kommt es zu Wärmestauungen, die insbesondere bei einem eingebauten Gerät kaum abgeführt werden können. Das macht sich um so

[ nachteiliger bemerkbar, wenn ein Gerät in einer Wand aus Holz oder styropor mit sehr schlechter Wärmeleitung eingesetzt ist.

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Auch reicht die Ableitung der in dem Thyristor erzeugten Wärme noch nicht aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verlustwärme der wärmeerzeugenden Elemente bei größtmöglicher Anschlußleistung zu verteilen und mit geringstmoglichem Widerstand zur Abdeckplatte des Gerätes zu leiten, wo sie an die Umgebung abgeführt wird, daß kein Bauteil unzulässig erwärmt wird.

I Die Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Kühlkörperteil für den I Thyristor als eine parallel zur Stirnfläche des Gerätes angeordnete großflächige Metallplatte ausgebildet und gegen eine metallejne, zur Wärmeableitung dienende Prontplatte durch eine dünne Trennwand elektrisch isoliert ist, und daß die Drossel unter Zwischen-■lage eines dünnwandigen Isolierdeckels auf einem Metallboden ruht, J der durch Wärmeleitstege mit der Prontplatte verbunden, insbesonj dere verschweißt ist. Auf diese Weise läßt sich die Verlustwärme : ^!der hinten eingebauten Drossel unmittelbar nach vorne zur Dose oder Wandöffnung hinleiten, so daß das Gerät selbst durch Stauwärme nicht mehr beeinträchtigt wird.

Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß der Kühlkörperteil einen aus der Platte herausgedrückten Durchzug besitzt, dessen Kragen den Thyristor eng umfasst. Durch , die unmittelbare Anformung des den Thyristor aufnehmenden Kragens an den Kühlkörper besteht eine ungehinderte Wärmeableitung vom Thyristor zum Kühlkörper.

Eine vorteilhafte Anordnung des Kühlkörpers wird weiterhin dadurch erreicht, daß derselbe auf einem Bund der Steuerachsführung gelagert ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß dem Metallboden die Wärmeleitstege angeformt und diese mit dem Metallboden insbesondere als Blechstanzteil hergestellt sind. Diese Ausbildung trägt insbesondere zur Verbilligung der Kühleinrichtung bei.

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Perner ist gemäß der Erfindung an der dem Metallboden abgewandten Seite der Drossel eine zwischen ihr und einer mit den Elementen elektrisch verbundenen Leiterplatte warmedämmende, elastische Isolierscheibe angeordnet., welche Drossel und Kühlkörper satt auf Metallboden und Trennwand bzw. Frontplatte drücken. Auch hierdurch wird eine gezielte großflächige Wärmeableitung erreicht.

Gemäß der Erfindung erhält noch die Trennwand eine derartige günstige Gestaltung, daß sie als ein zum Metallboden hin offenes Gehäuse ausgebildet ist, um die Einbauteile des Gerätes aufzunehmen.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß Metallboden, Wärmeleitsteg und Frontplatte einen Käfig bilden, in den das Gehäuse eingesetzt ist.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel In vergrößertem Maßstab dargestellt. ^:

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Helligkeitssteuergerät ohne Abdeckung und Einbaudose nach der Schnittlinie I-I der Fig. 3*

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Helligkeitssteuergerät in eingebautem Zustand mit Einbaudose und Abdeckung gem. der Schnittlinie H-II der Fig. 3,

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Gerät bei abgenommener Ab- ; deckung, und

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gerätes, ebenfalls bei abgenommener Abdeckung und ohne Einbaudose, jedoch in natürlicher Größe.

Das als Beispiel angeführte Helligkeitssteuergerät besteht aus

verschiedenen Bauteilen und elektronischen Elementen, die in einem Isolierstoffgehäuse 1 untergebrächt sind. Die meisten Teile sind auf einer Leiterplatte 2 angeordnet, welche auch zur elektrischen Verbindung der einzelnen Bauteile und Elemente dient. Die Leiterplatte unterteilt das Gehäuse in einen oberen und unteren Raum la

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und Ib, wobei der obere Raum la insbesondere den Thyristor 3 und das Potentiometer 4 aufnimmt. In dem unteren Raum Ib ist die Drossel 5 angeordnet. Der Thyristor 3, dessen Zuleitungen Ja zur . Leiterplatte 2 führen, ist unmittelbar mit dem Kühlkörperteil 6 verbunden, der einen Durchzug 6a besitzt, dessen Kragen 6b den Thyristor J eng umschließt. Hierdurch besitzt der Thyristor eine großflächige Anlage, und durch die zusätzliche Verlötung des Thyristors mit dem Kühlkörperteil wird eine gute Wärmeableitung in den Kühlkörperteil gewährleistet. Da außerdem der Kühlkörperteil aus einem gut leitfähigen Metall, vorteilhafterweise Kupfer, besteht und dieser noch als Platte eine große Fläche aufweist, ist hierdurch für weitere Kühlmöglichkeiten gesorgt. Der Kühlkörperteil 6 liegt satt an dem Isolierboden.la des Isolierstoffgehäuses 1 an und erstreckt sich somit parallel zu dem Isolierboden. Der Kühlkörperteil 6 ist ferner auf dem Bund 4a der Steuerachsführung gelagert, wodurch er eine günstige Abstützung erfährt. Der Isolierboden Ic isoliert den ebenfalls unter Spannung stehenden Thyristor J5 und somit den Kühlkörperteil 6 gegen die aus Metall bestehende Prontplatte 7, welche zur Wärmeableitung nach außen dient. Der Isolierboden la ist äußerst dünn gehalten, wobei die Querschnittsbemessung die zulässige Stärke jedoch nicht unterschreitet. Bei dem Isolierstoffgehäuse 1 handelt es sich um ein Thermoplastspritzteil, dessen Boden Ic eine geeignete Durchtrittsfläche für die abzuleitende Wärme bildet.

In dem unteren Raum Ib ist die Funkentstördrossel 5 angeordnet. Sie liegt auf einem Metallboden 8 unter Zwischenfügung eines dünnwandigen"Isolierdeckels 9 auf, der seinerseits die elektrische Isolierung zwischen der Drossel 5 und dem Metallboden 8 bildet. Auch hier ist infolge der Verwendung eines Thermoplastspritzteiles mit geringer Wandstärke eine gute Durchtrittsmöglichkeit der Wärme zum Metallboden 8 hin gewährleistet. Der Metallboden 8 ist ein Blechstanzteil, dem mehrere Wärmeleitstege 8a, im vorliegenden Fall vier, angeformt sind. Die Wärmeleitstege 8a führen an der Außenwand des Isolierstoffgehäuses 1 entlang bis zur Frontplatte 7, mit der sie mittels der abgewinkelten lappen 8b vorteilhafterweise verschweißt sind. Hierdurch entsteht eine käfigartige Wärmeabl'eitungseinrichtung, wobei der Käfig das Isolierstoffgehäuse 1 mit

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den Bauteilen und Elementen aufnimmt und der Metallboden das zu dem Metallboden hin offene Gehäuse abdeckt (siehe Pig. 4).

Über der Drossel 5» zwischen ihr und der Leiterplatte 2, ist noch eine wärmedämmende, elastische Isolierscheibe Ij5 angeordnet, welche einmal die Wärmeableitung zu der Leiterplatte hin verhindert und die außerdem infolge ihrer Elastizität einen derartigen Toleranzausgleich bildet, daß sowohl über die Leiterplatte ein satter ' An-druck des Kühlkörperteils 6 gegen den Isolierboden la wie auch ein solcher der Drossel 5 gegen den Metallboden 8 erfolgt« Der. Querschnitt der Wärmeleitstege ist so abgestimmt, daß die beiden Hauptwärmequellen (Thyristor und Drossel) ihre Wärme selbst bei ; ungünstigem Einbau des Gerätes, z.B. in eine Styroporwand 10, und ; bei höchster Anschlußleistung und bei dann höchster Betriebs- ! temperatur noch vorteilhaft ableiten. Die aus Zellkautschuk be- j

■ stehende Isolierscheibe Ij5 schützt außerdem die Leiterplatte 2 vorI zu hoher Erwärmung durch die Drossel 5 und weist somit der Wärme |

;den Weg zu dem Metallküfig 7, 8, 8a. Die den Abschluß des Käfigs bildende Prontplatte ¹J ist an der Vorderseite des Gerätes a-nge-

■ "ordnet und ermöglicht eine großflächige Wärmeableitung nach vorn in Richtung zur Abdeckung 11 hin. Hier wird die Wärme von der Außenluft aufgenommen.

Die Einrichtung bewirkt eine bestmögliche Wärmeverteilung, sowie ihre Ableitung von den wärmeempfindlichen Bauteilen und Elementen unter geringstmöglichem Widerstand aus dem Isolierstoffgehäuse 1 und der Einbaudose 12 heraus hin zu der Prontplatte 7» da außerdem die Thermoplastspritzteile für die Isolierung und die Blechbiege- und -stanzteile für den Käfig und den Kühlkörper kostenverbilligend gegenüber bisherigen Einrichtungen sind, wirkt sich die erfindungsgemäße EinrichtungVnur schonend auf das Gerät sondern auch verbilligend auf die Herstellungskostei aus.

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Claims

P_a_t_e_n t_a_n_s ρ r ü c h e :

1.) Einrichtung zur Ableitung der Verlustwärme von wärmeerzeugenden Elementen, wie Thyristor, Drossel und dgl., eines in einen Hohlraum z.B. Unterputzdose eingesetzten elektronischen Steuergerätes mit Abdeckung, insbesondere Helligkeitssteuergerätes, bei dem wenigstens eines der Elemente mit einem Kühlkörperteil unmittelbar verbunden ist, dadurch_gekennzeichnet, daß der ^; Kühlkörperteil (6) für den Thyristor (3) als eine parallel zur Stirnfläche des Gerätes angeordnete Metallplatte ausgebildet und gegen eine metallene zur Wärmeableitung dienende Frontplatte (7) durch eine dünne Trennwand (ic) elektrisch isoliert ist und daß die Drossel (5) unter Zwischenlage eines dünnwandigen Isolierdeckels (9) auf einem Metallboden (8) ruht, der durch Wärmeleitstege (8a) mit der Frontplatte (7) verbunden, insbesondere verschweißt ist. ;

2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch^gekennzeichnet, daß der ί

Kühlkörperteil (6) einen aus der Platte herausgedrückten ;

Durchzug (6a) besitzt, dessen Kragen (6b) den Thyristor (3) ■

eng^vumfaßt» !

3.) Einrichtung nach¹ Anspruch 1 und 2, dadurch^gekennzeichnet, [ daß der Kühlkörperteil (6) auf einem Bund (4a) der Steuer- ! achsfUhrung gelagert ist. '

4.) Einrichtung naah Anspruch 1, dadurch^gekennzeichnet, daß dem Metallboden (8) die Wärmeleitstege (8a) angeformt sind und diese mit dem Metallboden insbesondere als Blechstanzteile hergestellt sind.

5.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch_gekennzeichnet, daß an der dem Metallboden (8) abgewandten Seite der Drossel (5) eine zwischen ihr und einer mit den Elementen elektrisch verbundenen Leiterplatte (2) wärmedämmende, elastische Isolierscheibe (13) angeordnet ist, welche Drossel (5) und KUhI-körperteil (6) satt auf Metallboden (8) und Trennwand (Ic) bzw. Frontplatte (7) drücken.

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6.) Einrichtung nach Anspruch 1, 4 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (Lc) die Stirnfläche eines zum Metallboden (8) hin offenen Isolierstoffgehäuses (l) bildet und die Einbauteile und Elemente des Steuergerätes aufnimmt.

7.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 4-6, dadurch_gekennzeichnet, daß Metallboden (8), Wärmeleitstege (8a) und Frontplatte (7) einen Käfig bilden, in dem das Gehäuse (1) eingesetzt ist.

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