DE602004002344T2

DE602004002344T2 - Anschlussdose zum Anschliessen an ein Solarpaneel

Info

Publication number: DE602004002344T2
Application number: DE602004002344T
Authority: DE
Inventors: Günter Feldmeier; Heinz Scherer; Markus Strelow; Elke Werner; Andreas Woeber
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2024-07-03
Also published as: US20050054219A1; CN1578035A; ATE339775T1; EP1501133B1; DE20311184U1; JP2005045255A; CN100541949C; ES2273130T3; US7134883B2; EP1501133A1; DE602004002344D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsbox zur Verbindung mit einem Solarfeld gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Verbindungsboxen bzw. Anschlussdosen werden in einer breiten Vielfalt in technischen Gebieten verwendet, um elektrische Verbindungen zwischen elektrischen Leitungen und einer elektrischen Einrichtung herzustellen.
Solarfelder weisen eine große Anzahl von Solarzellen auf, die verwendet werden, um aus dem Sonnenlicht Energie zu gewinnen. Die elektrische Spannung, die durch die Solarzellen erzeugt wird, wird über elektrische Leitungen weiter geleitet, zum Beispiel an einen Gleichrichter, zur Zuführung in ein Wechselspannungsnetz oder an eine Batterie. Eine Verbindungsbox ist vorgesehen zur Weiterleitung und für eine elektrische Kontaktierung der Leitungen des Solarfelds.
Eine entsprechende Verbindungsbox ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 102 354 A2 bekannt. Die Verbindungsbox weist ein Gehäuse auf, wobei in deren Basisplatine eine Öffnung zur Einführung der elektrischen Leitungen des Solarfelds vorgesehen ist. Elektrische Kontakte zum Kontaktieren der elektrischen Leitungen sind in der Verbindungsbox vorgesehen. Die elektrischen Kontakte sind wiederum mit Anschlussstiften verbunden, die in einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet sind und die zur Verbindung von elektrischen Leitungen verwendet werden. Die verbundenen elektrischen Leitungen führen zu einem Gleichrichter oder der Batterie. Leiterschienen, die einen Kontaktbereich für eine entfernbare Verbindung eines Folienleiters des Solarfelds umfassen, sind in dem Gehäuse als die elektrischen Kontakte vorgesehen. Der Kontaktbereich umfasst eine Metallklemmfeder, an der der Folienkontakt sicher festgeklemmt werden kann. Zur Einführung des Folienkontakts wird die Klemmfeder in einem Klemmbereich mit Hilfe eines Werkzeugs geöffnet, dann wird der Folienkontakt in die Klemmfeder eingeführt, und dann wird das Werkzeug von der Klemmfeder entfernt, so dass sich die Klemmfeder in die Startposition zurückwickelt und in dem Prozess den Folienkontakt sicher klemmt.
Das U.S. Patent 6283769 B1 offenbart eine elektrische Verbindungsbox mit einer gedruckten Schaltungsplatine, wobei die Verbindungsbox einen Verbindungsblock umfasst, der in ein Harz eines Verbinders eines mit Stromschienen laminierten Körpers eingefügt ist. Der Verbindungsblock ist konfiguriert, um Verbindungsanschlüsse zu halten, indem eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen in dem Harzisolatorblock teilweise geformt werden. Die elektrische Verbindungsbox stellt eine Verbindungszuverlässigkeit zwischen einer gedruckten Schaltungsplatine und einem mit Stromschienen laminierten Körper bereit. Die elektrische Verbindungsbox umfasst ein mit Stromschienen laminierten Körper, der ein Stromschienen- und einem auf Isolierungen basierendem Material einschließt, eine gedruckte Schaltungsplatine, die dazwischen elektrisch verbunden ist, und ein Verbindungsblock. Der erste von jedem Verbindungsanschluss steht von dem Harzisolatorblock vor und ist mit einem Leiter auf einer Seite der gedruckten Schaltungsplatine verlötet. Das zweite Ende von jedem Verbindungsanschluss ist an einem Verbindungsgebiet auf einer Seite des mit Stromschienen laminierten Körpers befestigt.
Das U.S. Patent US 6307515 B1 offenbart eine Kontakteinrichtung für ein elektrisches funktionales Element, das auf einem Fenster angeordnet ist. Die Kontakteinrichtung umfasst ein Gehäuse, das auf dem Fenster befestigt ist, und elektrische Komponenten, wie beispielsweise einen Verstärker, mit einer Eingangsverbindung zwischen dem Gehäuse und dem elektrischen funktionalen Element. Das funktionale Element ist ebenfalls mit an dem Fenster befestigt und umfasst Ausgangsstrecken. Zusätzlich ist eine Eingangsverbindung in zwei unterschiedlichen Varianten angeordnet, jeweils umgeben durch eine Klebeschicht, unabhängig von deren Anordnung in dem elektrischen Kontakt. In einer der Varianten ist sie außerhalb des Gehäuses angeordnet, und in der anderen Variante wird sie von dem Gehäuse überlagert. Der elektrische Kontakt des funktionalen Elements wird während oder nach einem Bonden des Gehäuses und jeweiligen Eingabeverbindung durchgeführt, vorzugsweise durch einen Lötvorgang, um so eine besonders zuverlässige Anordnung in einem Kontakt sicherzustellen. Die Kontakteinrichtung umfasst eine offene untere Seite eines Gehäuses zur Zuführung von elektrischen Leitungen. Die Kontakteinrichtung umfasst auch Komponenten, die mit Kontakten der Einrichtung verbunden sind, wobei diese Komponenten auf einer gedruckten Schaltungsplatine angeordnet sind, die in dem Gehäuse gehalten wird.
Das U.S. Patent US 5513075 offenbart eine Verbindungsbox zur Verbindung mit einem Solarfeld, umfassend ein Gehäuse, in dem eine Öffnung zur Zuführung von elektrischen Leitungen des Solarfelds vorgesehen ist, umfassend Kontaktelemente zur Verbindung mit den elektrischen Leitungen, umfassend elektrische Komponenten, die mit den Kontaktelementen verbunden sind, wobei die Komponenten unter der gedruckten Schaltungsplatine angeordnet sind und die gedruckte Schaltungsplatine in dem Gehäuse gehalten wird.
Die bekannte Verbindungsbox weist den Nachteil auf dass Komponenten, die mit den elektrischen Kontaktelementen der Verbindungsbox verbunden sind, relativ komplex im Zusammenbau sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Verbindungsbox.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Verbindungsbox gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in dem anhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Verbindungsbox gemäß Anspruch 1 weist den Vorteil auf, dass eine gedruckte Schaltungsplatine vorgesehen ist, auf der die Komponenten angeordnet sind, und die gedruckte Schaltungsplatine in dem Gehäuse gehalten wird. Ein einfacher Zusammenbau und eine einfache Zerlegung einer Vielzahl von Komponenten ist als Folge der Anordnung der gedruckten Schaltungsplatine gleichzeitig möglich. Zusätzlich kann die Wärme, die durch die Komponenten erzeugt wird, als Folge der gedruckten Schaltungsplatine besser abgeleitet werden.
Die Kontaktelemente der Verbindungsbox weisen eine Abdeckung auf, die konfiguriert ist zum Haltern und Tragen der gedruckten Schaltungsplatine. Eine Lagerung mit einer relativ großen Fläche der gedruckten Schaltungsplatine ist wegen der Halterung der gedruckten Schaltungsplatine auf der Lagerungsoberfläche der Abdeckungen möglich.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die gedruckte Schaltungsplatine in Halteausnehmungen der Kontaktelemente eingefügt und gehalten. Es ist deshalb nicht erforderlich neue Halteausnehmungen, zum Beispiel in dem Gehäuse der Verbindungsbox, bereitzustellen. Die gedruckte Schaltungsplatine umfasst geeignete Halteelemente für Haltezwecke.
In einer bevorzugten Ausführungsform. wird die gedruckte Schaltungsplatine in der Verbindungsbox durch eine Klebeschicht gehalten. Die Verwendung der Klebeschicht stellt eine einfache und sichere Verbindungstechnik zwischen der gedruckten Schaltungsplatine und der Verbindungsbox bereit.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Klebeschicht aus einem wärmeleitenden Material gebildet. Die Wärme, die durch die Komponenten erzeugt wird, kann deshalb über die gedruckte Schaltungsplatine und die Klebeschicht an die Verbindungsbox oder die Abdeckung der Verbindungsbox geliefert werden. Eine verbesserte Wärmesituation ist somit möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Klebeschicht als eine wärmeleitende Klebefolie konstruiert. Die Verwendung einer wärmeleitenden Klebefolie erlaubt eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Verbindung der gedruckten Schaltungsplatine mit der Verbindungsbox.
Die Klebeschicht ist vorzugsweise zwischen der gedruckten Schaltungsplatine und dem Gehäuse angeordnet, insbesondere einem Deckel der Verbindungsbox. Die Wärme der Komponenten wird somit über das Gehäuse an die Umgebung weitergeleitet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Klebeschicht zwischen der gedruckten Schaltungsplatine und den Kontaktelementen angeordnet. Da die Kontaktelemente aus einem Metallmaterial hergestellt sind wird eine besonders gute Wärmeableitung über die Kontaktelemente möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Komponenten zwischen den Kontaktelementen auf der unteren Seite der gedruckten Schaltungsplatine angeordnet. Eine kompakte Anordnung der Komponenten wird somit erzielt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Ansicht einer Verbindungsbox ohne einem Deckel,
2 eine Ansicht der Verbindungsbox mit einem Deckel und mit einer gedruckten Schaltungsplatine,
3 einen Querschnitt zwischen der gedruckten Schaltungsplatine und den Kontaktelementen,
4 eine erste Ausführungsform der gedruckten Schaltungsplatine,
5 eine Leiterschiene,
6 eine gedruckte Schaltungsplatine, die an dem Deckel befestigt ist, und
7 einen Querschnitt durch eine Verbindungsbox.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Gehäuse 1 einer Verbindungsbox ohne einen Deckel. Das Gehäuse 1 umfasst eine Umfangskante 2 und eine Basisplatte 3. Eine Öffnung 5 ist in die Basisplatte 3 so eingefügt, dass sie einen hinteren Kantenabschnitt 4 erreicht. Sechs Leiterschienen 6 sind auf der Basisplatte 3 angeordnet. Zwei bis sechs Leiterschienen 6 können in Abhängigkeit von der Konstruktion angeordnet werden. Eine jeweilige Abdeckung 7 ist auf fünf Leiterschienen 6 vorgesehen. Eine Leiterschiene 6, die am nächsten zu der rechtsseitigen Seitenwand 8 angeordnet ist, ist mit der Abdeckung 7 gezeigt. Eine Leiterschiene 6 umfasst ein erstes Kontaktelement 9 und gegenüberliegend ein zweites Kontaktelement 10. Die ersten Kontaktelemente 9 der Leiterschienen 6 gehören zu einer Verbindungsseite 11 des Gehäuses 1. Die zweiten Kontaktelemente 10 der Leiterschienen 6 gehören zu der Öffnung 5. Die Leiterschienen 6 sind parallel und Seite-an-Seite angeordnet. Die Kontaktanschlüsse 12 werden auf der Verbindungsseite 11 des Gehäuses 1 angeordnet. Die Kontaktanschlüsse 12 werden entweder als Kontaktverbinder oder als Kontaktdosen konstruiert. Die zwei Kontaktanschlüsse 12 werden jeweils direkt elektrisch mit den ersten Kontaktelementen 9 der äußeren Leiterschienen 6 verbunden.
Die zweiten Kontaktelemente 10 sind durch einen Kontaktkäfig 13 umgeben. Die zweiten Kontaktelemente 10 gehören zu Öffnungen einer Wand 14, die zum Zuführen von elektrischen Leitungen des Solarfelds verwendet werden. Die Wand 14 wird so geführt, dass sie an die Öffnung 5 über der gesamten Breite des Gehäuses 1 angrenzt.
Halteeinrichtungen 15, in die die Leiterschienen 6 eingefügt werden, sind auf der Basisplatine 3 vorgesehen. Die Halteeinrichtungen 15 werden ebenfalls verwendet, um die Abdeckungen 7 und die Kontaktkäfige 13 zu halten.
Die Kontaktkäfige 13 weisen Einfügungsöffnungen 16 auf, die auf die Leiterschienen 6 gerichtet sind und in die die zweiten Kontaktelemente 10 in dem Kontaktkäfig 13 eingefügt werden.
Jede Abdeckung 7 weist eine obere Seite 17 auf, die im Wesentlichen rechteckförmig in der Konstruktion ist und entlang der Längsrichtung der Leiterschiene 6 angeordnet ist. Die obere Seite 17 weist Seitenwände 18 auf, die angeordnet sind, um an der Seite nach unten angewinkelt zu sein, und die in die Halteeinrichtungen 15 eingefügt sind. Kontaktöffnungen 19 sind auf der oberen Seite 17 angeordnet. Die Kontaktöffnungen 19 sind über Kontaktbereichen der Leiterschienen 6 angeordnet und können deshalb durch die Abdeckung 7 kontaktiert werden. Die obere Seite 17 ist im Wesentlichen als eine flache Stirnfläche konstruiert. Die oberen Seiten der Abdeckungen 7 sind vorzugsweise auf ungefähr der gleichen Ebene angeordnet. Die oberen Seiten 17 bilden deshalb eine relativ große Gesamtlagerungsoberfläche für eine gedruckte Schaltungsplatine 20 (2).
2 zeigt die Verbindungsbox der 1, die eine gedruckte Schaltungsplatine 20 und einen Deckel 21 umfasst. Die gedruckte Schaltungsplatine 20 umfasst Komponenten 22, die auf der gedruckten Schaltungsplatine 20 zusammengebaut sind und mit elektrischen Anschlüssen mit Leiterpfaden 23 der gedruckten Schaltungsplatine 20 verbunden sind. Die Leiterpfade 23 erzeugen eine elektrische Verbindung zwischen den Komponenten 20 und Anschlussstiften 24, die auf der unteren Seite der gedruckten Schaltungsplatine 20 angeordnet sind und somit in 2 nicht sichtbar sind. Die Anschlussstifte 24 werden durch die Kontaktöffnungen 19 in den Kontaktbereichen der Leiterschienen 6 geführt und erzeugen deshalb eine elektrische Bindung zwischen den Leiterschienen 6 und den Komponenten 22. Dioden werden vorzugsweise als Komponenten 22 verwendet, die in Abhängigkeit von der Ausführungsform und der Verbindung der Leiterschienen mit positiven oder negativen Leitungen eines Solarfelds verbunden sind und die Leiterschienen 6 miteinander in einer gewünschten elektrischen Funktion verbinden. Die drei rechtsseitigen Leiterschienen sind in diesem Beispiel mit elektrischen Leitungen des Solarfelds verbunden, die eine positive Spannung führen. Die drei linksseitigen Leiterschienen sind in dieser Ausführungsform mit elektrischen Leitungen des Solarfelds verbunden, die eine negative Spannung führen.
Die Anschlussstifte 24 sind auf der unteren Seite der gedruckten Schaltungsplatine angeordnet und sind elektrisch mit den Leiterpfaden 23 über Durchverbindungen 25 verbunden. In dieser Ausführungsform weist die gedruckte Schaltungsplatine 20 Verbinderelemente 26 auf, die von der gedruckten Schaltungsplatine 20 an einer Längsseite davon herausgeführt sind und in Einfügungsöffnungen 16 der Kontaktkäfige 13 eingefügt sind. Die Breite der Verbinderelemente 26 ist auf die Breite der Einführungsöffnungen 16 so ausgelegt, dass eine mit Federn vorgespannte Verbindung zwischen der gedruckten Schaltungsplatine 20 und den Kontaktkäfigen 13 erzeugt wird. Zusätzlich ist die gedruckte Schaltungsplatine 20 auf den oberen Seiten 17 der Abdeckungen 7 angeordnet. Komponenten, die zum Beispiel per Oberflächenanbringung (SMD) angebracht werden können, werden für die Komponenten 22 verwendet.
Im Gegensatz zu dem Gehäuse 1 in 1 umfasst das Gehäuse 1 der 2 Kabelöffnungen 28, über die das elektrische Kabel mit den Leiterschienen 6 verbunden werden kann.
Anstelle der Anschlussstifte 24 können auch elektrische Leitungen bereitgestellt werden.
3 zeigt einen Querschnitt durch Leiterschienen 6 und die gedruckte Schaltungsplatine 20. Die Klebeschicht 27 in der Form einer kontinuierlichen Klebeschicht ist zwischen der gedruckten Schaltungsplatine 20 und den Abdeckungen 7 konstruiert. Die gedruckte Schaltungsplatine 20 klebt somit an den Abdeckungen 7, die wiederum starr mit dem Gehäuse 1 über die Halteeinrichtungen 15 verbunden sind. Die Klebeschicht 27 ist vorzugsweise nur in dem Bereich der oberen Seiten 17 angeordnet. Die Klebeschicht 27 kann als eine wärmeleitende Schicht konstruiert werden, in Abhängigkeit von der Ausführungsform. In einer weiteren Ausführungsform wird die Klebeschicht 27 durch eine vorzugsweise wärmeleitende Klebefolie erzeugt.
4 zeigt die gedruckte Schaltungsplatine der 2, wobei die Klebeschicht 27 auf der unteren Seite der gedruckten Schaltungsplatine 20 vorgesehen ist, auf der die Anschlussstifte 24 ebenfalls angeordnet sind, mit denen eine elektrische Verbindung zwischen den Komponenten 22 der gedruckten Schaltungsplatine 20 und den Leiterschienen 6 hergestellt wird. In dem Prozess werden die Anschlussstifte 24 durch die Kontaktöffnungen 17 der Abdeckungen 7 in Kontaktbereichen 30 der Leiterschienen 6 eingefügt.
5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Leiterschiene 6, die ein erstes und ein zweites Kontaktelement 9, 10 umfasst. Die Leiterschiene 6 weist vier Kontaktbereiche 30 auf, die zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement 9, 10 angeordnet sind. Zwei jeweilige Kontaktbereiche 30 sind mit dem ersten oder zweiten Kontaktelement 9, 10 assoziiert. Ein Kontaktbereich 30 ist in der Ausführungsform mit einem Federclip gezeigt.
6 zeigt Einzelheiten einer weiteren Ausführungsform einer gedruckten Schaltungsplatine 20, bei der die Komponenten 22 auf der unteren Seite der gedruckten Schaltungsplatine 20, wie den Stiftkontakten 29, angeordnet sind. Eine Klebeschicht 27, mit der die gedruckte Schaltungsplatine 20 an den Deckel 21 in dem zusammengebauten Zustand angeklebt ist, ist auf der oberen Seite der gedruckten Schaltungsplatine 20 in dieser Ausführungsform konstruiert.
7 zeigt einen Querschnitt durch das Gehäuse 1 der gedruckten Schaltungsplatine 20 der 6, zusammengebaut in der Verbindungsbox. In dieser Ausführungsform sind die Komponenten 22 zwischen den Abdeckungen 7 angeordnet. Die Stiftkontakte 29 werden durch die Kontaktaufnahme 19 der Abdeckungen 7 in die Kontaktbereiche 30 geführt. Die Klebeschicht 27, die an den Deckel 21 geklebt ist, ist auf der oberen Seite der gedruckten Schaltungsplatine 20 gebildet.
Die gedruckte Schaltungsplatine 20 kann als eine starre oder flexible gedruckte Schaltungsplatine konstruiert werden, in Abhängigkeit von der Ausführungsform. Die gedruckte Schaltungsplatine kann für Haltezwecke eingeklinkt, geschraubt oder verstemmt sein.

Claims

Verbindungsbox zur Verbindung mit einem Solarfeld, umfassend ein Gehäuse (1), in dem eine Öffnung (5) zur Zuführung von elektrischen Leitungen des Solarfelds vorgesehen ist, umfassend Kontaktelemente (6) zur Verbindung mit den elektrischen Leitungen, umfassend elektrische Komponenten (22), die mit den Kontaktelementen (6) verbunden sind, wobei die Komponenten (22) auf einer gedruckten Schaltungsplatine (20) angeordnet sind und die gedruckte Schaltungsplatine (20) in dem Gehäuse (1) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Kontaktelementen (6) Seite-an-Seite angeordnet sind, dass die Kontaktelemente (6) durch eine Abdeckung (7) abgedeckt werden, dass die Abdeckung (7) eine Öffnung (19) zum Kontaktieren der Kontaktelemente (6) umfasst, dass die Abdeckung (7) eine Lagerungsoberfläche (17) zum Tragen der gedruckten Schaltungsplatine (20) umfasst, und dass Leitungen (24) der gedruckten Schaltungsplatine (20) durch die Öffnung (19) der Abdeckung (7) zu den Kontaktelementen (6) geführt sind.
Verbindungsbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktelement (613) eine Halteausnehmung (16) umfasst, dass die gedruckte Schaltungsplatine (20) ein Halteelement (26) umfasst, dass das Halteelement (26) in die Halteausnehmung (16) eingefügt ist und die gedruckte Schaltungsplatine (20) hält.
Verbindungsbox nach entweder Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Schaltungsplatine (20) in der Verbindungsbox durch eine Klebeschicht (27) gehalten wird.
Verbindungsbox nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (27) wärmeleitend ist.
Verbindungsbox nach entweder Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebefolie als Klebeschicht (27) angeordnet ist.
Verbindungsbox nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (27) zwischen der gedruckten Schaltungsplatine (20) und dem Gehäuse (21) angeordnet ist.
Verbindungsbox nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (27) zwischen der gedruckten Schaltungsplatine (20) und den Kontaktelementen (6) angeordnet ist.
Verbindungsbox nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Schaltungsplatine (20) auf der Lagerungsoberfläche (17) der Abdeckung (7) ruht.
Verbindungsbox nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (22) auf der unteren Seite der gedruckten Schaltungsplatine (20) angeordnet sind, und dass die Komponenten (22) zwischen den Kontaktelementen (6) angeordnet sind.