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Bezeichnunq: Gasentladunqsableiter
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Beschreibunq Die Erfindung betrifft einen Gasentladungsableiter der
im Oberbeqriff des Patentanspruches 1 umrissenen Gattunq.
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Solche Gasentladunqsableiter werden zum Schutz elektrischer Anlaqen
und insbesondere dann auch von elektronischen Schaltunqen qegen kurzzeitige Überspannungen
einqesetzt. Konventionell werden Ableiter als diskrete Bauelemente mit Anschlußdrähten
versehen in Leiterplatten eingelötet bzw.
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mit dementsprechend ausgebildeten Anschlüssen in Clips eingesetzt.
Sie sitzen also auf den Leiterplatten auf.
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Ausqehend vom im Vorausgehenden umrissenen Stand der Technik wird
nunmehr erfindungsgemäß vorgeschlagen, solche Gasentladungsableiter entsprechend
dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 in eine Träqerplatte zu integrieren.
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Daraus, daß die Trägerplatte selbst das Gehäuse bildet, resultiert
eine wünschenswert flache Bauweise, was sich insbesondere dann vorteilhaft auswirkt,
wenn die Träqerplatte qleichzeitiq der Träer
einer aefruckten
Schaltunq ist. Weitere Vorteile der erfindungscemäßen Ausgestaltung eines solchen
Gasentladungsableiters liegen in den weiter unten bpschrlebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten.
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Die einfachste Ausführunqsform des neuen Ableiters stellt der Zweielektrodenableiter
dar. Hierfür bedarf es ledilich einer sich durch die TrägerDlatte erstreckenden
Bohrung, die mit Edelgas befüllt beidseitiq durch die Elektroden verschlossen wird.
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Die neue Bauweise qestattet es darüber hinaus dann auch, in einfachster
Weise unter Rückgriff auf dasselbe Halbzeug, nämlich eine Trägerplatte und die erforderlichen
Elektrodenscheiben, Drei- und Fünfelektrodenableiter zu konziDieren. Dazu werden
von einer Seite der Trägerplatte ausgehend im Abstand voneinander zwei bzw. vier
Bohrungen so in die Trägerplatte einqebracht, daß sie auf der gegenüber lieqenden
Seite der Platte gemeinsam auslaufen.
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Die den qemeinsamen Ausqang abdeckende Elektrode bildet hierbei die
gemeinsame Erdungselektrode.
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In Ausgestaltung läßt sich ein Dreielektrodenableiter in der Weise
herstellen, daß einer von einer
flachen Metallscheibe qebildeten
Elektrode auf beiden Seiten eine Trägerplatte zuqeordnet wird, deren auf der von
dieser Elektrode abgekehrten Seite dur,ch Kondensationsräume bildend ausgeformte
Elektroden verschlossene, miteinander fluchtende Ausnehmungen durch die im Zentrum
der Ausnehmunqen mit einem Durchaanq versehene, die Erdunqselektrode bildende Mittelelektrode
unterteilt sind, die auf beiden Seiten mit Aktivierungsmasse beleqt ist.
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Die Elektroden können in an sich bekannter Weise Kondensationsräume
bildend ausqeformt sein. Kondensationsräume lasse sich bei dem Ableiter nach der
Erfinduna aber ach durch durch Ansenken der Bohrunqen gebildete Ringraums hervorrufen.
Beide Arten der Kondensationsraumbildunq Lassen sich im Bedarfsfall kombinieren.
Bei veraleichsweise dünnen Träerplatten emPfiehlt es sich, abweichend von der herkömmlichen
Konzeption die durch die Formgebung der Elektroden entstehenden Kondensationsräume
mit Bezuq auf die Trägerplatte erhaben auszubilden.
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Die nach der Erfindung Bestandteil des Ableiters bildende Trägerplatte
bietet sich weiterqehend in
vorteilhafter Weise dazu an, eine Mehrzahl
von Ableitern in einer dementsprechende Abmessungen aufweisenden Trägerplatte unterzubringen.
Bedarf für solche, eine Mehrzahl von Ableitern zusammenfassenden Trägerplatten besteht
beispielsweise in der Telekommunikation, bei der bis zu 25 Leitungen qleichzeitiq
abgesichert werden müssen. Hierbei kommt dann auch in besonderem Maße die mit der
neuen Ableiterkonzeption verbundene Volumenreduktion zum Tragen.
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Zum als aus fertiqungstechnischen Gründen wird man insbesondere jeweils
auf einer Seite der Trägerplatte eine übereinstimmende Raumform aufweisende Elektroden
verwenden. Da man an sich mit einem Kondensationsraum 7e Ableiter auskommt, kann
eine der Elektroden von einer flachen Metallscheibe gebildet werden. Daraus resultiert
dann die Möglichkein, eine Mehrzahl von Erdungselektroden bzw.
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sämtliche Erdunqselektroden der in einer Trägerplatte untergebrachten
Ableiter in einem Blechzuschnitt zusammen zu fassen, der die entsprechenden Ausqänge
der Ableiterbohrunqen in der Träqerplatte abdeckt. Die erforderliche Aktivierungsmasse
läßt sich dem Lochbild aer Trägerplatte entsprechend
etwa in Siebdrucktechnik
auf dem Blechzuschnitt aufbringen.
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Ein die Erdunqselektroden zusammenfassendes Blech kann weiteraehend
die Funktion einer Gehäusewandunq erfüllen, darüber hinaus, zumal bei entsprechender
Auslequnq, die Funktion einer Kühlfahne.
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Die Bohrungen und das Umfeld der Bohrungen in Trägerplatten auf Keramikbasis
werden zur Erzielung der erforderlichen Gasdichtiakeit des Ableiters zweckmäßigerweise
beqlast. Die Maßnahme eröffnet dann auch die Möglichkeit, auch in Verbindung mit
Trägerplatten auf Keramikbasis Elektroden auf Kupferbasis zu verwenden.
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Die Metallisierunq für die Glas- bzw. Keramik-Metall-Verbindunqen
und die Zuleitunqen zu den individuellen Ableiterelektroden lassen sich arbeitssDarend
in Dickfilmtechnik auf clie Trägerplatte aufdrucken bzw.
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in die Träqerolatte einbrennen. Dabei ist darauf zu achten, daß die
Zuleitunqen bzw. Anschlüsse für die Störseite und für die Erdunq stärker auszulegen
sind als die zur zu schützenden Schaltung. Als besonders vorteilhaft macht sich
hierbei der Fortfall der bislang erforderlichen Verdrahtung bemerkbar.
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In Ausaestaltuna können zusätzliche elektrische Hauteile für Schutzschaltungen,
wie Löschwiderstände, Uberstromsicherunqen, Ubertemperatursicherunqen und derqleichen
ebenfalls in Dickfilmtechnik auf die Trägerplatte aufqedruckt bzw. in die Trägerplatte
eingebrannt werden. Solche zusätzlichen elektrischen Bauteile können der Trägerplatte
natürlich auch in Hybridtechnik zugeordnet werden.
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Zumal bei in Dickfilmtechnik auf die Trägerplatte aufgebrachten, auf
erhöhte Temperaturen ansprechenden zusätzlichen Bauelementen kann man sich mit Vorteil
die Wärmeleitfähiqkeit der Träqerplatte zur definierten WärmekopDlung des Ableiters
mit den ihm zugeordneten Sicherungselementen zunutze machen.
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Die Sicherungselemente können mit dem Ziel der Wärmekopplung dann
auch in die Trägerplatte eingebettet sein. Dabei bietet sich für Überstromsicherungen
in vorteilhafter Weise die Möglichkeit an, sie ebenfalls durch beidseitig mit einem
Sicherungsdeckel verschlossene Bohrungen in der Trägerplatte mit sich durch die
Bohrung erstreckendem Schmelzleiter auszubilden.
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Als Übertemperatursicherungen bieten sich insbesondere Thermistoren
an.
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In der Zeichnunq ist die Erfindung anhand von in qanz schematischer
Weise dargestellten Ausführungsbeispielen weiterqehend erläutert. Es zeigen: Figur
1 einen Lanqsschnitt durch zwei erfindunqsqemäß in eine Trägerplatte inteqrierte
Zweielektrodenableiter, Figur 2 einen Lanqsschnitt durch einen entsprechenden Dreielektrodenableiter,
Figur 3 einen Länqsschnitt durch eine abqewandelte Ausführungsform eines Drei-Ikrodenableiters
nach der Erfindung, Figur 4 die Draufsicht auf einen Fünfelektrodenablliter, nach
der Erfindung, Figur 5 die Rückseite des Ableiters in Figur 4, Figur 6 die Draufsicht
auf ein drei Zweielektrodenableiter enthaltende Trägerplatte, Figur 7 die Rückseite
der Trägerplatte in Figur 6, Figur 8 die Draufsicht auf eine einen abgesicherten
Zweielektrodenableiter aufweisende Trägerplatte, Figur 9 das Schaltbild der Bestandteil
der Träaerplatte in Figur 8 bildenden Schaltunq.
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In Figur 1 ist ein Länqsschnitt durch eine abgebrochene Träqerplatte
11 erkennbar. In dem dargestellten Bereich der Trägerplatte 11 sind im Abstand voneinander
zwei Bohrungen 12 und 12' vorqesehen, die in Verbindung mit den die Bohrungen abdeckenden
Elektroden 13 bzw. 14 zwei Standardableiter bilden.
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Jeweils eine der Elektroden, nämlich die Elektrode 14 ist einen Kondensationsraum
141 bildend ausgeformt, mit der gleichen Zielsetzung sind die Bohrunqen, zum BeisDiel
12, angesenkt (121). Die Gegenelektrode 13 wird von einer flachen Metallscheibe
bildet.
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Zur Erzieluna einer einwandfreien Verbindung zwischen der Trägerplatte
11 und den Elektroden 13,14 sind die Anlagebereiche der Elektroden 13,14 gegen die
Trägerplatte 11 in an sich bekannter Weise metallisiert (16). Mit 17 ist die noch
erforderliche, auf die Innenseite der Elektroden 13,14 aufgetragene Aktivierunqsmasse
bezeichnet.
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Figur 2 qibt einen Ausschnitt aus einer Trägerplatte 21 wieder, die
einen Dreielektrodenableiter beinhaltet.
Hierbei sind in die Trägerplatte
21 von der Seite 211 ausqehend im Abstand voneinander zwei Bohrungen 22 und 22'
so eingebracht, daß sie zur anderen Seite 212 der Trägerplatte 21 hin zusammenlaufen
(22''). Die individuellen Eingänge der Bohrungen 22 und 22' auf der Seite 211 der
Trägerplatte 21 werden durch jeweils eine einen Kondensationsraum bildend ausgeformte
Elektrode 23 bzw. 23' verschlossen, der gemeinsame Ausgang Suf der Seite 212 der
Trägerplatte 21 durch die gemeinsame Erdunqselektrode 24.
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Figur 3 stellt eine abgewandelte Ausführungsform eines Dreielektrodenableiters
unter Rückgriff auf die neue Ableiterkonzeption dar. Hierbei sind unter Einfügung
eines Blechzuschnittes 34 zwei Trägerplatten 31 und 31' so zusammengefügt, daß in
Ihnen vorgesehene Bohrungen 32 und 32' fluchten. Auf den Trägerplatten 31 und 31'
sind jeweils einen Kondensationsraum bildend ausgeformte Elektroden 33 und 33' die
Bohrungen 32 und 32' verschließend angeordnet. Der die gemeinsame Erdungselektrode
34 bildende, zwischen die Trägerplatten 31 und 31 eingefügte Blechzuschnitt ist
mit einer die Verbindunq zwischen den Ableiterräumen 32 und 32' herstellenden
Bohrung
341 versehen, die wesentlich kleiner ist als der freie Querschnitt der Ableiterräume
32 und 32.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen die Draufsicht auf einen Fünfelektrodenableiter
nach der Erfindung sowie die Ansicht der Rückseite dieses Ableiters. Hierbei sind
in regelmäßigem Abstand voneinander von der Sichtseite 411 der Trägerplatte 41 ausgehend
vier Bohrungen 42, 42', 42'' und 42''' so in die Trägerplatte 41 eingebracht, daß
sie gemeinsam auf der abgekehrten Seite 412 der Trägerplatte 41 münden (42IV). Die
Eingänqe der Bohrungen 42, 42 §, 42 8' und 42 ''' sind durch Kondensationsräume
bildend ausgeformte Elektroden 43, 43', 43'' und 43''' abgedeckt, der gemein-IV
same Ausgang 41 I durch die gemeinsame Erdungselektrode 44 (Figur 5). Mit 46, 46',
46'' und 46"' sind die Leiterbahnen bezeichnet, die von den Elektroden 43, 43',
43'' und 43''' zu den auf die Trägerplatte 41 aufgedruckten Anschlüssen 47, 47',
47'' und 47''' für Lötkämme am Rand der Platte hinführen. Die Erdungselektrode 44
(Figur 5) ist Bestandteil einer sich über die Rückseite 412 der Trägerplatte 41
bis zum Rand hin erstreckenden Leiterbahn 48, die zu den auf die Trägerplatte 41
aufgedruckten Anschlüssen
49 und 49' hinführt.
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Die Fiquren 6 und 7 zeigen noch einmal das Prinzip der neuen Ableiterkonzeption
anhand einer drei Zweielektrodenableiter aufweisenden Träqerplatte 61.
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Figur 6 zeiqt hierbei die Draufsicht auf die Trägerplatte 61. Die
die Ableiterräume bildenden Bohrungen 62, 62 und 62'' (Fiqur 7) werden einerseits
abqedeckt durch die Elnzeleiektroden 63, 63' und 63'', von denen Leiterbahnen 66,
66' und 66' ausqehen, die am Rand der Träserplatte 61 in auf die Platte aufgedruckten
Anschlussen 67, 67' und 67'' für Lötkämme enden. Auf der Rückseite figur 7) sind
die Ableiterräume 62, 62' und 62'' durch eine gemeinsame von einem sämtliche Bohrungen
62, 62' und 62' überdeckenden Blechzuschnitt 64 qebildete Erdungselektrode abgedeckt,
wobei dieser Blechzuschnitt 64 am Rand der Trägerplatte 61 ebenfalls in einem auf
die Platte aufgedruckten Anschluß 68 endet.
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Figur 8 zeiqt eine Schutzschaltunq in Dickfilm-Hybridtechnik mit einem
inteqrierten Zweielektrodenableiter nach der Erfindung, der von einer in die Trägerplatte
81 eingebrachten Bohrung 82 sowie den die Bohrung 82 verschließenden Elektroden
83 und 84, letztere qestrichelt anaedeutet, qebildet wird.
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In diesem Fall stellt das von der Elektrode 82 ausgehende Stück 861
der auf die Trägerplatte 81 aufgedruckten Leiterbahn 86 den Anschluß der Elektrode
83 an die abzusichernde Leitung dar, die bei 87 und 87' in die Leitunq eingelötet
wird. In die Leiterbahn 86 ist in definiertem Abstand zum Ableiter 82/83/84 eine
Sicherung 89 eingefügt, die auf erhöhte Temperaturen des Ableiters anspricht.
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Die Gegenelektrode des Ableiters, also die Erdungselektrode, ist mit
84 bezeichnet. Sie ist als sich bis zum Rand der Trägerplatte 81 erstreckender Blechzuschnitt
ausgebildet, der in den auf die Träqerplatte 81 aufgedruckten Anschluß 88 ausläuft.
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Ergänzend ist in diesem Fall ein Fein schutz in Gestalt eines Diodenoaares
91 vorgesehen, wobei in der Leiterbahn 86 zwischen dem Diodenpaar 91 und der Elektrode
82 des Ableiters ein Widerstand 92 eingefügt ist, der den Aufbau der notwendigen
Zündspannung am Ableiter bewirkt. die dargestellte gedruckte Schaltuna verdeutlicht
anschaulich den sich aus der Erfindung ergebenden Vorteil der flachen und kompakten
Bauweise auch DCI komplizierteren Schaltungen.
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