WO1999048345A1 - Anordnung elektrischer bauelemente auf einer schaltungsplatine - Google Patents

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WO1999048345A1
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Felix Franck
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Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
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Definitions

  • the invention relates to the arrangement of electrical components on a circuit board according to the preamble of claim 1.
  • circuit arrangements for operating electrical lamps e.g. Discharge lamps, in particular fluorescent lamps and high pressure lamps as well as for operating incandescent lamps, e.g. Low voltage halogen light bulbs.
  • Circuit arrangements for the operation of discharge lamps are generally referred to as electronic ballasts (EVG), while the term electronic transformer or electronic converter is common for the operation of low-voltage halogen incandescent lamps. Both types of circuit arrangements are summarized under the term “electronic operating devices”.
  • the term "component” refers to the component body including connections. Furthermore, for the sake of clarity, the components are divided into two groups.
  • the first group comprises radially wired components, ie component bodies with connecting wires, which are arranged exclusively on one side of the component body are, in particular, film capacitors and large discrete semiconductor components, for example transistors, thyristors, power diodes, diacs, triacs, etc.
  • the second group comprises axial components, ie elongated - 2 -
  • the second group includes both wired axial components and axial SMD (Surface Mounted Device) components.
  • the components of the two groups are arranged at a mutual distance from one another. It is known (see FIG. 1) not to insert components of the first group into the circuit board as far as their body, but to leave the connecting wires long and bend them in such a way that the body of this component (1) is directly above and in contact is arranged with the body of a component (2) of the second group.
  • the space directly below the components of the first group is not optimally used, since the bodies of the components are arranged one above the other on the circuit board (3). This is disadvantageous because generally more compact and in particular flatter electrical assemblies are sought.
  • the basic idea of the invention is to arrange at least one component of the second group under at least one component of the first group and directly next to its connecting wires. In this way, the space under a component of the first group is optimally used.
  • connection of the component of the first group and the respectively closest connection of the component of the second group have the same electrical potential.
  • the connections of the same potential are positioned and contacted in close proximity to one another.
  • the body of the component of the second group can even be selected to be shorter than would actually be required for isolation from all connections of the component of the first group. This again saves space on the circuit board.
  • a further reduction in the overall height can be achieved if the connecting wires are bent over in such a way that the body of the component of the first group is arranged directly next to the body of the component of the second group and also essentially on the circuit board. This bending of the connecting wires of the components of the first group can also take place either after assembly or in a preparation step.
  • the circuit board is only provided with conductor tracks on its soldering side, only those component types from the second group are suitable whose connections consist of connecting wires. Is the circuit board on both sides, i.e. Also provided with conductor tracks on the component side, the components from the second group that are implemented using SMD (Surface Mounted Device) technology are also suitable. In this case, the connection surfaces of the SMD component serve as connections.
  • SMD Surface Mounted Device
  • FIG. 1a shows an arrangement according to the invention of a cup capacitor and two diodes in a side view
  • FIG. 2 shows an arrangement of a component from the first and one from the second group according to the prior art
  • FIG. 3 shows an arrangement according to the invention of a transistor and a diode in side view, - 5 -
  • FIG. 4a shows a further arrangement according to the invention of a transistor and a diode in side view
  • FIG. 4b like FIG. 4a, but in a top view
  • FIG. 5 shows a variant of FIG. 4b
  • FIG. 6a shows a further arrangement according to the invention of a transistor and a diode in side view
  • Figure 6b like Figure 6a, but in plan view.
  • FIGS. la and lb schematically show an inventive arrangement of a cup capacitor 1 - as a representative of the first group - and two diodes 2, 3 - as a representative of the second group - on a circuit board 4 (detail) in side view and plan view.
  • the body 5 or 6 of each of the two diodes 2, 3 is arranged directly next to each of the two connecting wires 7, 8 of the cup capacitor 1.
  • the two connecting wires 7, 8 are bent over in such a way that they each partially enclose a body 5 or 6 of the two diodes 2, 3. Due to the bend, the connecting wires 7, 8 of the cup capacitor 1 are each oriented in a plan view (FIG. 1b) essentially perpendicular to the longitudinal axis of the corresponding diode 2, 3.
  • the bodies 5, 6 of the two diodes 2, 3 serve as bending guides.
  • the body 9 of the cup capacitor 1 is arranged in a horizontal orientation directly next to the bodies 5, 6 of the two diodes 2, 3 and on the component side of the printed circuit board 4.
  • the lengths of the connecting wires 7, 8 of the cup capacitor 1 are suitably dimensioned.
  • the overall height of the arrangement is lower.
  • the space between the connection side of the cup capacitor 1 and its bent connection wires 7, 8 on the one hand and the circuit board 4 on the other hand is optimally used by the two diodes 2, 3. - 6 -
  • FIG. 3 shows schematically a side view of an arrangement according to the invention of a power transistor 10 with a cooling vane 11 - as a representative of the first group - and a diode 12 - as a representative of the second group - on a circuit board 4 (detail).
  • the transistor 10 is arranged vertically on the circuit board 4.
  • the body 15 of the diode 12 is arranged.
  • the lengths of the three connecting wires 13a-13c are sufficiently dimensioned for this.
  • the cooling vane 11 of the transistor 10 is connected to a right-angled cooling plate 16, which is fastened on the circuit board 4. This arrangement is particularly suitable when there is sufficient overall height, but little space for the circuit board.
  • FIGS. 4a and 4b schematically show a further arrangement according to the invention of the power transistor 10 and the diode 12 from FIG. 3 in a side view and a top view.
  • the connecting wires 13a-13c of the transistor 10 are bent over in such a way that the body 14 with the cooling vane 11 and the cooling plate 17 are arranged essentially parallel to the circuit board 4 (the cooling plate is not shown in FIG. 4b).
  • the connecting wires 13a-13c of the transistor 10 partially surround the body 15 of the diode 12.
  • the cooling plate 17 can optionally also be formed by a wall of a metallic housing (not shown). This arrangement is characterized by its particularly flat design, i.e. low overall height. However, the area required on the circuit board 4 is greater in this arrangement than in the arrangement shown in FIG. 3.
  • Figure 5 shows a variant of the arrangement shown in Figure 4b.
  • a connecting wire 18 of the diode 19 is connected to a connection 13c of the transistor 10, ie they are at the same electrical potential.
  • the diode 19 is advantageously with a shorter body 20 than ever. - 7 -
  • Figures 6a, 6b show a further variant of the arrangement shown in Figures 4a, 4b. Similar to the arrangement shown in FIGS. 1a, 1b, the three connecting wires 13a-13b of the transistor 10 are bent here in such a way that the body 14 of the transistor 10 and the body 15 of the diode 12 are arranged directly next to one another on the component side of the printed circuit board 4 . The body 15 of the diode 12 is partially surrounded by the connecting wires 13a-13c of the transistor 10. The cooling vane 11 of the transistor 10 is arranged directly on the component side of the circuit board. This variant is characterized by its particularly low overall height.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die räumliche Anordnung radial und axial bedrahteter Bauelemente auf einer Leiterplatte (4). Erfindungsgemäß ist unter mindestens einem radial bedrahteten Bauelement, z.B. einem Becherkondensator (1), und direkt neben dessen Anschlußdrähten (7, 8) mindestens ein axial bedrahtetes Bauelement, z.B. Diode (2), gegebenenfalls auch ein axiales SMD-Bauelement angeordnet. In einer Weiterbildung ist der Körper des axial bedrahteten Bauelements (2) von mindestens einem Anschlußdraht (7) des radial bedrahteten Bauelements (1) teilweise umfaßt. Auf diese Weise ist der Raum unter dem radial bedrahteten Bauelement (1) optimal genutzt.

Description

Anordnung elektrischer Bauelemente auf einer Schaltungsplatine
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Anordnung elektrischer Bauelemente auf einer Schaltungsplatine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es handelt sich dabei insbesondere um die Anordnung elektrischer Bauelemente für Schaltungsanordnungen zum Betreiben von elektrischen Lampen, z.B. Entladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen und Hochdrucklampen als auch zum Betreiben von Glühlampen, z.B. Niedervolt- Halogenglühlampen. Schaltungsanordnungen für den Betrieb von Entladungslampen, werden im allgemeinen als elektronische Vorschaltgeräte (EVG) bezeichnet, während für den Betrieb von Niedervolt-Halogenglüh- lampen die Bezeichnung elektronischer Transformator oder elektronischer Konverter gebräuchlich ist. Beide Arten von Schaltungsanordnungen sind unter dem Begiff „elektronische Betriebsgeräte" zusammengefaßt.
Im folgenden bezieht sich die Bezeichnung „Bauelement" auf den Bauelementekörper einschließlich Anschlüssen. Ferner werden der Übersichtlich- keit wegen die Bauelemente in zwei Gruppen eingeteilt. Die erste Gruppe umfaßt radial bedrahtete Bauelemente, d.h. Bauelementekörper mit Anschlußdrähten, die ausschließlich auf einer Seite des Bauelementekörpers angeordnet sind, insbesondere Folienkondensatoren und große diskrete Halbleiterbauelemente, z.B. Transisoren., Thyristoren, Leistungsdioden, Diacs, Triacs u.a.. Die zweite Gruppe umfaßt axiale Bauelemente, d.h. längli- - 2 -
che Bauelementekörper mit zwei Anschlüssen, wobei jeweils einer der beiden Anschlüsse auf jeder der beiden Stirnseiten des Bauelementekörpers angeordnet sind, insbesondere auch Dioden. Die zweite Gruppe umfaßt sowohl bedrahtete axiale Bauelemente als auch axiale SMD(Surface Mounted Device) -Bauelemente.
Stand der Technik
Bei herkömmlichen Anordnungen elektrischer Bauelemente auf Schaltungsplatinen sind die Bauelemente der beiden Gruppen in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet. Zwar ist es bekannt (siehe Figur 1), Bauelemente der ersten Gruppe nicht bis zu ihrem Körper in die Schaltungspla- tine einzustecken, sondern die Anschlußdrähte lang zu belassen und umzubiegen derart, daß jeweils der Körper dieses Bauelementes (1) direkt über und in Kontakt mit dem Körper eines Bauelements (2) der zweiten Gruppe angeordnet ist. Allerdings ist der Platz direkt unter den Bauelementen der ersten Gruppe nicht optimal genutzt, da die Körper der Bauelemente über- einander auf der Schaltungsplatine (3) angeordnet sind. Dies ist deshalb nachteilig, weil allgemein räumlich kompaktere und insbesondere flachere elektrische Baugruppen angestrebt werden.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung elektrischer Bauelemente auf einer Schaltungsplatine gemäß dem Oberbegriff des An- spruchs 1 mit verringertem Platzbedarf bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. - 3 -
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, unter mindestens einem Bauelement der ersten Gruppe und direkt neben dessen Anschlußdrähten mindestens ein Bauelement der zweiten Gruppe anzuordnen. Auf diese Weise ist der Raum unter einem Bauelement der ersten Gruppe optimal ge- nutzt.
Besonders vorteilhaft bezüglich der Reduzierung der Höhe einer elektrischen Baugruppe ist es, nach dem Bestücken der Platine die Anschlußdrähte der Bauelemente der ersten Gruppe zusätzlich umzubiegen derart, daß einer oder mehrerer dieser Anschlußdrähte den Körper eines Bauelements der zweiten Gruppe teilweise umfassen. Die Biegung erfolgt in der Weise, daß im Endzustand die Projektion der Anschlußdrähte des Bauelements der ersten Gruppe auf die Schaltungsplatine jeweils im wesentliche senkrecht zur Längsachse des entsprechenden Bauelements der zweiten Gruppe verläuft. Bei der Biegung dient der Körper des Bauelements der zweiten Gruppe als Biegelehre. Dadurch wird ein Knicken der Anschlußdrähte wirkungsvoll verhindert sowie die Bruchgefahr deutlich reduziert. Außerdem sind die Lagetoleranzen der umgebogenen Bauelemente der ersten Gruppe kleiner. Die entsprechende Biegung der Anschlußdrähte der Bauelemente der ersten Gruppe kann auch separat in einem Vorbereitungsschritt erfolgen.
Besonders vorteilhaft für die Verdrahtung ist es, falls mindestens einer der Anschlüsse des Bauelements der ersten Gruppe und jeweils der entsprechend nächstliegende Anschluß des Bauelements der zweiten Gruppe das gleiche elektrische Potential haben. In diesem Fall werden die Anschlüsse gleichen Potentials zueinander in unmittelbarer räumlicher Nähe positio- niert und kontaktiert. Dadurch kann der Körper des Bauelements der zweiten Gruppe sogar kürzer gewählt werden, als es zur Isolation gegenüber sämtlichen Anschlüssen des Bauelements der ersten Gruppe eigentlich erforderlich wäre. Dadurch läßt sich nochmals Platz auf der Schaltungsplatine einsparen. Eine weitere Reduzierung der Bauhöhe läßt sich erreichen, wenn die Anschlußdrähte umgebogen werden derart, daß der Körper des Bauelements der ersten Gruppe unmittelbar neben dem Körper des Bauelements der zweiten Gruppe und zudem im wesentlichen auf der Schaltungsplatine an- geordnet ist. Diese Biegung der Anschlußdrähte der Bauelemente der ersten Gruppe kann ebenfalls entweder nach dem Bestücken oder in einem Vorbereitungsschritt erfolgen.
Falls die Schaltungsplatine nur auf ihrer Lötseite mit Leiterbahnen versehen ist, sind aus der zweiten Gruppe nur jene Bauelementetypen geeignet, deren Anschlüsse aus Anschluß drahten bestehen. Ist die Schaltungsplatine beid- seitig, d.h. auch auf der Bauteileseite mit Leiterbahnen versehen, eignen sich als Bauelemente aus der zweiten Gruppe auch die in SMD(Surface Mounted Device) -Technik realisierten. In diesem Fall dienen als Anschlüsse die Anschlußflächen des SMD-Bauelements.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur la eine erfindungsgemäße Anordnung eines Becherkondensators und zweier Dioden in Seitenansicht,
Figur lb wie Figur la, aber in Draufsicht,
Figur 2 eine Anordnung eines Bauelements aus der ersten und eines aus der zweiten Gruppe gemäß des Standes der Technik,
Figur 3 eine erfindungsgemäße Anordnung eines Transistors und einer Diode in Seitenansicht, - 5 -
Figur 4a eine weitere erfindungsgemäße Anordnung eines Transistors und einer Diode in Seitenansicht,
Figur 4b wie Figur 4a, aber in Draufsicht,
Figur 5 eine Variante der Figur 4b,
Figur 6a eine weitere erfindungsgemäße Anordnung eines Transistors und einer Diode in Seitenansicht,
Figur 6b wie Figur 6a, aber in Draufsicht.
Die Figuren la und lb zeigen schematisch eine erfindungs gemäße Anordnung eines Becherkondensators 1 - als Vertreter der ersten Gruppe - und zweier Dioden 2, 3 - als Vertreter der zweiten Gruppe - auf einer Schaltungsplatine 4 (Ausschnitt) in Seitenansicht bzw. Draufsicht. Der Körper 5 bzw. 6 jeweils einer der beiden Dioden 2, 3 ist unmittelbar neben jedem der beiden Anschlußdrähte 7, 8 des Becherkondensators 1 angeordnet. Die beiden Anschlußdrähte 7, 8 sind derart umgebogen, daß sie jeweils einen Kör- per 5 bzw. 6 der beiden Dioden 2, 3 teilweise umfassen. Aufgrund der Biegung sind die Anschlußdrähte 7, 8 des Becherkondensators 1 in Draufsicht (Figur lb) jeweils im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der entsprechenden Diode 2, 3 orientiert. Bei der Biegung dienen die Körper 5, 6 der beiden Dioden 2, 3 als Biegelehre. Der Körper 9 des Becherkondensators 1 ist in horizontaler Orientierung direkt neben den Körpern 5, 6 der beiden Dioden 2, 3 sowie auf der Bestückungsseite der Leiterplatine 4 angeordnet. Dazu sind die Längen der Anschlußdrähte 7, 8 des Becherkondensators 1 geeignet bemessen. Im Vergleich zum Stand der Technik (vgl. Figur 1) ist die Bauhöhe der Anordnung geringer. Ferner ist der Raum zwischen der An- schlußseite des Becherkondensators 1 sowie seiner umgebogenen Anschlußdrähte 7, 8 einerseits und der Schaltungsplatine 4 andererseits optimal von den beiden Diodenn 2, 3 genutzt. - 6 -
Die Figur 3 zeigt schematisch in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Anordnung eines Leistungstransistors 10 mit Kühlfahne 11 - als Vertreter der ersten Gruppe - und einer Diode 12 - als Vertreter der zweiten Gruppe - auf einer Schaltungsplatine 4 (Ausschnitt). Der Transistor 10 ist vertikal auf der Schaltungsplatine 4 angeordnet. Direkt neben den drei Anschlußdrähten 13a-13c (in der Seitenansicht ist nur einer der drei Anschlußdrähte erkennbar) und gleichsam unter dem Körper 14 des Transistors 10 ist der Körper 15 der Diode 12 angeordnet. Dazu sind die Längen der drei Anschlußdrähte 13a-13c ausreichend bemessen. Die Kühlfahne 11 des Transistors 10 ist mit einem rechtwinkligen Kühlblech 16, welches auf der Schaltungsplatine 4 befestigt ist, verbunden. Diese Anordnung eignet sich insbesondere, wenn zwar ausreichend Bauhöhe, aber wenig Baufläche für die Schaltungsplatine zur Verfügung steht.
Die Figuren 4a und 4b zeigen schematisch eine weitere erfindungsgemäße Anordnung des Leistungstransistors 10 und der Diode 12 aus Figur 3 in Seitenansicht bzw. Draufsicht. Hier sind die Anschlußdrähte 13a-13c des Transistors 10 umgebogen derart, daß der Körper 14 mit Kühlfahne 11 sowie das Kühlblech 17 im wesentlichen parallel zur Schaltungsplatine 4 angeordnet sind (in Figur 4b ist das Kühlblech nicht dargestellt). Dabei umfassen die Anschlußdrähte 13a-13c des Transistors 10 den Körper 15 der Diode 12 teilweise. Das Kühlblech 17 kann gegebenenfalls auch durch eine Wand eines metallischen Gehäuses (nicht dargestellt) gebildet sein. Diese Anordnung zeichnet sich durch ihre besonders flache Bauweise, d.h. geringe Bauhöhe aus. Allerdings ist der Flächenbedarf auf der Schaltungsplatine 4 bei dieser Anordnung größer als bei der in Figur 3 dargestellten Anordnung.
Figur 5 zeigt eine Variante der in Figur 4b dargestellten Anordnung. Hier ist ein Anschlußdraht 18 der Diode 19 mit einem Anschluß 13c des Transistors 10 verbunden, d.h. sie befinden sich auf gleichem elektrischen Potential. Vorteilhafterweise ist die Diode 19 mit einem kürzeren Körper 20 als je- - 7 -
ner der Diode 12 in der Figur 4b gewählt. Dies ist möglich, weil der Körper 20 den Anschlußdraht 18 der Diode 19 hier nicht auch gegenüber dem Anschlußdraht 13c des Transistors 10, sondern nur gegenüber den beiden restlichen Anschlüssen 13a, 13b isolieren muß.
Die Figuren 6a, 6b zeigen eine weitere Variante der in den Figuren 4a, 4b dargestellten Anordnung. Ahnlich wie bei der in den Figuren la, lb dargestellten Anordnung sind hier die drei Anschlußdrähte 13a-13b des Transistors 10 derart umgebogen, daß der Körper 14 des Transistors 10 und der Körper 15 der Diode 12 direkt nebeneinander auf der Bestückungsseite der Leiterplatine 4 angeordnet sind. Dabei wird der Körper 15 der Diode 12 teilweise von den Anschlußdrähten 13a-13c des Transistors 10 umfaßt. Die Kühlfahne 11 des Transistors 10 ist direkt auf der Bestückungsseite der Schaltungsplatine angeordnet. Diese Variante zeichnet sich durch ihre besonders geringe Bauhöhe aus.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung elektrischer Bauelemente auf einer Schal tuiigsplatine mit elektrischen Bauelementen einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe, wobei
• die erste Gruppe radial bedrahtete Bauelemente (1; 10) umfaßt, d.h. Bauelementekörper (9; 14) mit Anschlußdrähten. (7, 8; 13a-13c), welche Anschlußdrähte (7, 8; 13a-13c) ausschließlich auf einer Seite des Bauelementekörpers (9; 14) angeordnet sind,
• die zweite Gruppe axial bedrahtete Bauelemente (2; 3; 12; 19) umfaßt, d.h. längliche Bauelementekörper (5; 6; 15; 20) mit zwei Anschlüssen, welcher längliche Bauelementekörper eine Längsachse des Bauelements definiert, wobei jeweils einer der beiden Anschlüsse auf jeder der beiden Stirnseiten des Bauelementekörpers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß unter mindestens einem Bauelement (1; 10) der ersten Gruppe mindestens ein Bauelement (2, 3; 12; 19) der zweiten Gruppe direkt neben den Anschlußdrähten (7, 8; 13a-13c) des mindestens einen Bauelements (2, 3; 12; 19) der ersten Gruppe angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei ein oder mehrere Anschlußdräh- te (7, 8; 13a-13c) des mindestens einen Bauelements (1; 10) der ersten Gruppe den Körper (5; 6; 15; 20) des mindestens einen Bauelements (2;
3; 12; 19) der zweiten Gruppe teilweise umfassen derart, daß jeweils die Projektion der Anschlußdrähte (7, 8; 13a-13c) des mindestens einen Bauelements (1; 10) der ersten Gruppe auf die Schaltungsplatine (4) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des mindestens einen Bauele- ments (2; 3; 12; 19) der zweiten Gruppe orientiert sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei - falls mindestens einer der Anschlüsse (13c) des Bauelements (10) der ersten Gruppe und jeweils der entsprechend nächstliegende Anschluß (18) des Bauelements (19) der zweiten Gruppe das gleiche elektrische Potential haben - die An- Schlüsse (13c; 18) gleichen Potentials zueinander in unmittelbarer räumlicher Nähe positioniert sind.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Körper (9; 14) des mindestens einen Bauelements (1; 10) der ersten Gruppe neben dem Körper (5, 6; 15) des mindestens einen Bauelements (2, 3; 12) der zweiten Gruppe und im wesentlichen auf der Schaltungsplatine (4) angeordnet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anschlüsse des mindestens einen Bauelements der zweiten Gruppe Anschlußdrähte sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mindestens eine Bauelement der zweiten Gruppe in SMD(Surface Mounted Device) -Technik realisiert und die Anschlüsse Anschlußflächen des SMD- Bauelements sind.
PCT/DE1999/000593 1998-03-18 1999-03-04 Anordnung elektrischer bauelemente auf einer schaltungsplatine WO1999048345A1 (de)

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