专利名称：电路排布的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电路排布，尤其是电信号电路排布，优选地是使用在有爆炸危险 的区域中的信号灯，该电路排布具有至少一个设置在由导热的材料制成的印刷电路板上的 电气元件，尤其是发光装置，并且具有与印刷电路板保持导热连接的冷却装置。所述设置在 印刷电路板上的发光装置通常涉及的是一个或多个LED。
背景技术：
信号灯普遍被用于生成个一个或多个可视的信号，这些信号用于提示可能发生的 危险，异常情况等。因此，信号灯被应用于例如，对机器的故障进行报告和警告。同样地，信 号灯也能够显示疏散路线或在某些情况下能够提示广告牌。类似的也适用于声音信号装 置，如上所述，声音信号装置同样被视作电信号电路排布。在实践中，只要将照明装置安装在由导热材料构成的印刷电路板上，就会在主要 的使用区域内出现散热的问题。普通的电路排布以及使用在具有爆炸危险的区域中的特殊 的信号灯，也就是所谓的防爆电(信号)电路排布或信号灯又或信号扩音器，都会出现上述 问题。因为这种信号灯不是因为具有密封的壳体封装，使得壳体中产生的废热的散热就成 了问题，就是壳体整体地或大部分地填满了灌注材料，，同时，由于所填充的灌注材料的导 热性能通常非常差，所以也会出现类似的问题。信号灯的整个壳体都会出现上述问题，因为，发光装置大多都被要求具有很高的 发光强度，所以必须考虑到发光装置不断增加的废热积累。这种废热会导致壳体内部相对 于环境温度出现升温。在实例中，在有爆炸危险的区域中使用信号灯时，该壳体内部的升温 会引起问题。这就会产生以下危险，即，壳体的个别区域升温，从而使其温度明显高于其他 区域。由此，在设备表面上能够观察到所谓的“热点”，在有爆炸危险的区域中，这个热点可 能就是周围环境的火源。上述问题不仅会在特殊的气体混合物中或在可燃气体产生时出现，而且还会在处 理粉尘，例如，可燃的粉末时出现。与此相关地，还要额外地考虑到，所属的热源和表面之间 的间距越小，由射线和对流所产生的个别区域的升温就越高。也就是说，热源和表面之间小 的间距以及表面的不充分散热都会促使所述“热点”的出现。基于这个原因，在一般种类的现有技术中，根据GB 2, 428, 467A已经实现了一种 在防爆的信号灯中可拆卸的冷却体。该冷却体或散热块(Kuehlblock)与周围环境相连。在 该冷却体或散热块上具有印刷电路板，在该印刷电路板上设置有LED。该印刷电路板本身由 铝或其他适合的具有高传导性能的材料制成。在现有技术中，在其上具有LED的印刷电路板可以或必须直接地设置在冷却块 上，由此，信号灯可能的实施方式就会受到限制。尤其因此几乎无法实现圆柱形的或高度突 出的、配有狭长地延伸的壳体的信号灯。本发明特此设法整体地解决上述问题。
发明内容
本发明基于该技术问题如此进一步地发展这种电路排布，从而使其结构类型不再 受到限制并且具有费用低廉的实施方式。为了解决这个技术问题，在本发明的这种电路排布中提出冷却装置由冷却体和 至少一个导热管的至少两个部分构成，其中，该导热管将印刷电路板与远离该印刷电路板 设置的散热器热连接。实际上通常用至少一个导热管桥接几厘米或几十厘米的距离。按照本发明，使用至少一个导热管或所谓的“散热导管”(Heatpipe)，该导热管或 散热导管将在其上设置有电气元件的印刷电路板与冷却体热连接。该冷却体作为冷却装 置发挥作用，并且电气元件可能产生的废热通过由导热的材料制成的印刷电路板以及导热 管，最终传导到与该导热管导热连接的冷却体上，并且在此通常分布到相对大的表面上，从 而散发到周围空气中。所使用的导热管涉及的是热传递媒介，该热传递媒介通常使用容纳 在导热管中的热传递介质的汽化热量来提供高的热流密度。该热传递介质或工作介质所涉 及的可以是水，该热传递介质被容纳在大多密封地、封装地构造而成的导热管内。假如现在例如，在印刷电路板的区域中出现热量输入，那么热传递介质或工作介 质就会开始被汽化。所生成的蒸汽朝向冷却装置或冷却体的方向流动，由于冷却装置或冷 却体处的温度较低，该蒸汽被冷凝。在此，之前所接收的热量(设置在印刷电路板上的电气 元件的废热)被重新释放。现(重新)呈液态的工作介质通常通过重力或在散热导管中通 过毛细力重新返回到热传导媒介或在导热管内分布。在散热导管或导热管中，流体或普通工作介质借助已述及的毛细力被引导回到热 量输入之处。然后，被冷凝的工作介质不需贮存而(lagerimabhaeging)在毛细管中回流。 通过这种方式，导热管或热传导管在失重状态下也能够工作，并且尤其是能够不依赖于设 备位置地工作。该毛细管大多以虹吸管(灯芯状内管)的形式构造在导热管内，然而，包围 着虹吸管和/或处在内部的空间则被用于引导蒸汽。在将所需的工作介质填充进导热管之前，通常需要将导热管抽成真空。由于初始 时的温度范围在大约0°c至100°C，所以，将水作为热传递介质或工作介质。另外，由于铜容 易成型并且还具有高的导热性，所以通常使用铜来制造导热管或热传导管。出于商业目的， 现在可使用不同长度的导热管或热传导管。经证明有利的是，作为冷却装置的冷却体最终还同时被构造成用于整个所述电路 排布的固定凸缘(法兰)。由此提供了一种似乎是双重的应用方式。由于容纳该电路排布 的壳体通常由塑料制成，因此几乎不适合直接设置在外壁、顶盖、外壳等上面。在此，则更多 地是使用被构造成固定凸缘的冷却体，该冷却体能够为固定电路排布提供必要的机械稳定性。根据优选的构造形式，比固定凸缘或冷却体更好的是配置额外的散热片，这些散 热片同时能够提升电路排布的稳定性，还在任何情况下都能使表面变大，并且由此增强了 向周围的热传递。可以额外地为冷却体配置散热源，该散热源所涉及的可以是帕尔贴元件 (Peltier-Element)。大多是当只使用冷却装置或冷却体无法充分地散热时，才使用该补充 的散热源。由导热的材料制成的印刷电路板通常由壳体框架进行支承，该壳体框架在其侧面 与所述壳体机械连接。出于费用原因，所述壳体由塑料制成并且通常用灌注材料填充，以便 提供所需的防爆的构造形式。除此之外，实际上，该灌注材料还阻止了由随意的接触所带来的可燃混合物所导致的爆炸，或由于火花的形成而产生的爆炸。该灌注材料通常涉及的是 绝缘的塑料，这种绝缘塑料通常以(黏稠的)液体状态填充进被倒置的壳体中，并且随后硬化。在此大多使用不同的灌注材料。这是由于，壳体一般至少由不透明的底部和透明 的信号罩两部分构成。因此，在信号罩区域中的灌注材料一般是透明的，与此相反，在其他 区域中使用的灌注材料是混浊的或不透明的。信号罩和底部通常只通过插塞连接彼此。只要在倒置状态下将灌注材料填充进壳 体中并且硬化，两个壳体部分(底部和信号罩)就通过该灌注材料不可分地彼此接合在一 起。以下情况也进一步有益于稳定性，即，支撑着壳体框架的印刷电路板一般与壳体连接， 并且显然也与硬化的灌注材料连接。本发明的主题还是一个结构单元，该结构单元由所述种类的、额外配有适配器 (接头)的电路排布构成。该适配器用于或确保，通过共同的引线和该适配器不仅为一个电 路排布供电，而且还为例如，两个或更多的电路排布供电。由此可以考虑将信号灯与信号扩 音器组合在一起或也可以将两个信号灯或两个信号扩音器彼此组合在一起。可依赖于对于 待配置的警示区域中的警报信号(Aufmerksamkeitssignal)的重要性来选用上述组合。结果是选用了电路排布以及由电路排布和适配器构成的结构单元，该结构单元和 电路排布首先以其可能无局限的、多样化的壳体形状出众，并且尤其还以其发光装置或由 印刷电路板支承的电气元件以及其所属的冷却装置的排布方式出众。本发明由此以如下方 式实现，即，将产生废热的电气元件通过支撑着该电气元件的印刷电路板以及一个或多个 导热管与冷却体连接。该冷却体优选地设置在壳体空隙中，由此与周围进行导热接触。这种设置方式也 适用于并且尤其适用于完全或大部分由塑料制成的壳体。由于底部同时也作为整个电路排 布的固定凸缘，所以，在实践中提供了一种双重的使用。另外，如果需要的话，可以将底面作 为额外的冷却装置使用，在该底面上固定有冷却体或固定凸缘。该底面或基底所涉及的可 以是(金属的)机器壳体或类似的壳体。额外的散热片或可选的散热源能够额外地扩大冷 却体的表面积或固定凸缘。总之，由于所述电路排布，壳体的形状可以随意构造，尤其是该壳体大多可被构造 成费用低廉的塑料铸件。因此能够提供所需的防爆配置，该配置不仅能够对在内部生成的 废热进行可靠地散热，还能够额外地利用灌注材料对壳体内部进行填充。该灌注材料同样 具有双重的功效。该灌注材料不仅能够严密地密封电路或容纳在印刷电路板上的电气元 件，还能够同时确保两个壳体部分(底部和信号罩)无缺陷地相互连接，更确切地讲，是可 以在该位置上不需要额外的固定装置地相互连接。以上就是本发明的重要的优点。
下面借助仅示出一个实施例的附图详细地阐述本发明；其中图1和2分别示出两个电路排布的纵向剖面，以及图3示出变化的电路排布的结构单元以及所属的适配器。
具体实施例方式在附图中示出的是一种电路排布，该电路排布被使用在有爆炸危险的区域中。该电路排布涉及的是信号电路排布，在上述情况中涉及的是信号灯。该电路排布或信号灯的 基本结构中包括一个或多个电气元件1，这些电气元件分别涉及的是LED。该元件1或LEDl 被容纳在由导热材料制成的印刷电路板2上。在实施例中，该印刷电路板2由金属，尤其是 铝制成。LED 1涉及的是SMD-LED 1。将图1和2进行对比发现，与壳体3的中心轴线A相比，LDE或发光装置1的设置 是环形的。壳体3相对于该轴线A旋转对称地设置。通过这种方式，自LED或发光装置1 辐射的光朝向整个空间方向射出，从而保证全方位的光辐射。各个印刷电路板2被支承在壳体框架4上，该壳体框架在其侧面与壳体3机械连 接。壳体框架4由框架脚部4a和框架头部4b组成，其中，该横截面是多边形的框架头部4b 配有侧面4c，各个侧面都支承有印刷电路板2。在此，各个印刷电路板2借助一个螺栓5或 依靠多个螺栓5与框架头部4b相连。根据图1和3的剖面图最能够看出，冷却装置6，7与印刷电路板2保持导热接触。 根据本发明，该冷却装置6，7由导热管6和冷却体7组成。导热管6将各个印刷电路板2 与空间上远离这些印刷电路板设置的冷却体7连接在一起。出于此目的，实施例中的导热 管6被容纳在壳体框架4的框架头部4b的中心。借助图1和3可以看出，该框架头部4b是实心的，并且由金属(铝)制成，并且配 有空心孔8，在该空心孔的内部容纳有导热管6的端部。如开头已述及地那样，通过该空心 孔8向导热管6中输入热量。冷却体7也配有空心孔9，其中，与冷却体7连接的空心孔9 代表的是前面已述及的吸热装置。然后，由LED 1产生的废热流经框架头部4b、导热管6， 最后到达作为吸热装置作用的冷却体7。由于为铜管的导热管6配有被封闭在封装内部的热传导介质，尤其是水，所以，该 导热管6能够无问题地弯曲并且容易符合壳体3内部的拓扑情况。由于在实例中，通过导 热胶或类似的中间连接将电气元件或LED 1设置在印刷电路板2上，所以，可能发生的LED 1的废热由其所属的印刷电路板2接收。该热量将从印刷电路板2继续传导给壳体框架4 的框架头部4b，该框架头部同样由导热的材料(金属)制成。导热管6的端部与该框架头 部4b保持导热接触。此时产生的废热在导热管6内被转化成潜在的热量，并且被传送给以冷却体7的 形式出现的吸热装置。由于该冷却体7同时还被构造成该电路排布或整个壳体3的固定凸 缘7，所以，如此传送的热量将分布到大的表面上。格外适合的情况是，为冷却体7配置附加 的，并且未明确示出的散热片。在此也可以使用以帕尔贴-元件(Peltier-Element)形式 出现的冷却源，而该冷却源同样未被示出。可以看出，冷却体7处在壳体凹口 10中。由此，该冷却体7与周围环境直接存在 导热接触。由于在实施例中壳体3由塑料制成，所以该壳体的导热性能很差，在此背景下， 冷却体的上述设置具有重大意义。无论如何，LED的废热都会通过处在壳体开口 10中的冷 却体7散发到周围空气或周围环境中。壳体3当前基本上由两个部分构成并且是圆柱形的，该壳体由不透明的底部3a和 透明的信号罩3b构成。由于透明的信号罩3b，LED 1发出的光能够顺利地全方位地辐射， 并且能够提供所期望的信号效果。额外地对此作出贡献的是，壳体3的内部填充有灌注材 料lla，llb。在外壳倒置的状态下，并且显然是在壳体框架4已装配完毕，LED 1已设置完毕并且冷却装置6，7同样也设置完毕的状态下才注入该灌注材料11a，lib。在此之前，不透 明的底部3a和透明的信号罩3b通过各自的定位连接件12彼此接合，或形成相互的插塞连 接。只要灌注材料11a，lib 一变硬，透明的信号罩3b和底部3a就彼此不可脱离地接合在 一起了。该灌注材料Ila涉及的是透明的灌注材料，该灌注材料在信号罩3b的区域中填满 了壳体内部。在借助透明的灌注材料Ila填充的空间下面，具有混浊的或不透明的其他灌 注材料lib。两种灌注材料11a，lib依次注入壳体3中，具体来讲就是，先将透明的灌注材 料Ila注入，然后再注入不透明的灌注材料lib。最后，图3示出的是已述及的电路排布或信号灯的结构单元以及适配器13。该适 配器13配有连接凸缘14，在该凸缘上可以设置其他信号灯或也可以设置信号扩音器。该适 配器13统一为这两个电路排布提供所需的电能。可以看出，在实施例中，这两个电路排布 彼此呈直角地设置，但这显然不是必要的特性。
权利要求
1.一种电路排布，尤其是电信号电路排布，特别是使用在有爆炸危险的区域中的信号 灯，所述电路排布具有至少一个设置在由导热的材料制成的印刷电路板⑵上的电气元件 (1)，尤其是发光装置(1)，并且具有与所述印刷电路板(2)保持导热接触的冷却装置(6， 7)，其特征在于，所述冷却装置(6，7)由冷却体(7)和至少一个导热管(6)的至少两部分构 造而成，其中，所述导热管(6)将所述印刷电路板(2)与冷却体(7)热连接。
2.根据权利要求1所述的电路排布，其特征在于，所述冷却体(7)同时被构造成用于整 个电路排布的固定凸缘(7)。
3.根据权利要求1或2所述的电路排布，其特征在于，所述冷却体(7)配有额外的冷却 片或冷却源，例如帕尔贴元件。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电路排布，其特征在于，所述印刷电路板(2) 由壳体框架(4)支承。
5.根据权利要求4所述的电路排布，其特征在于，所述壳体框架(4)与壳体(3)相连。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电路排布，其特征在于，所述壳体(3)由塑料 制成。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电路排布，其特征在于，所述冷却体(7)设置 在壳体凹口 (10)中。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的电路排布，其特征在于，利用灌注材料(11a， lib)填充所述壳体(3)的内部。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的电路排布，其特征在于，所述壳体(3)至少由 不透明的底部(3a)和透明的信号罩(3b)两部分构造而成。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的电路排布，其特征在于，所述灌注材料 (lla,llb)形成不同的透明度，在信号罩(3b)的区域中形成透明的，在其他区域中形成混 浊的或不透明的。
11.由根据权利要求1至10中任意一项所述的电路排布和适配器(13)构成的结构单兀。
12.根据权利要求11所述的结构单元，其特征在于，所述适配器(13)具有至少一个用 于其他根据权利要求1至10中任意一项所述的电路排布的连接凸缘(14)。
全文摘要
本发明的主题是一种电路排布，尤其是信号电路排布，优选地是使用在有爆炸危险的区域中的信号灯。该电路排布配置有至少一个设置在由导热的材料制成的印刷电路板(2)上的电气元件(1)。该电气元件(1)涉及的尤其是发光装置(1)。由此实现一种与印刷电路板(2)导热接触的冷却装置(6，7)。按照本发明，该冷却装置(6，7)至少两部分地由冷却体(7)和至少一个导热管(6)构造而成。其中，该导热管(6)将印刷电路板(2)与冷却体(7)热连接。
文档编号F21V25/12GK102112808SQ200980130004
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年7月30日
发明者杰克·布龙诺维茨, 贝恩哈德·罗默 申请人:Fhf冯克呼思特电子有限公司