專利名稱：用于光電陣列互連系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光電陣列(photovoltaic array )互連系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)， 更具體地說(shuō)，涉及一種具有熱管的連接盒，其中所述熱管用于將由所述光 電互連系統(tǒng)的內(nèi)部部件產(chǎn)生的熱量散出。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有光電(PV)互連系統(tǒng)缺少有效的設(shè)備，這些有效設(shè)備用于將由內(nèi) 部系統(tǒng)的電子部件例如二極管組件產(chǎn)生的熱量排除到互連外殼的外部。不 能迅速排出所述熱量將引起發(fā)熱的危險(xiǎn)，其中所述發(fā)熱足以損壞所述互連 系統(tǒng)的外殼和/或內(nèi)部部件。
熱管是例如用于空間技術(shù)、除濕和空調(diào)應(yīng)用以及膝上型的CPU冷卻 系統(tǒng)的眾所周知的裝置。"熱管，'是表示包含工作流體例如以兩相存在的 水、液體和氣體的封閉管的術(shù)語(yǔ)。熱管是由內(nèi)表面具有毛細(xì)管芯材料的密 封鋁或銅容器組成。然而，所述熱管具有通過(guò)在形成所述管芯的多孔毛細(xì) 管的幫助下的蒸發(fā)-冷凝循環(huán)而克服重力傳遞熱量的能力。所述管芯提供使 冷凝液返回到蒸發(fā)器的毛細(xì)作用。在運(yùn)行中，熱管的一部分被放置在加熱 部位，因此用作蒸發(fā)器，同時(shí)遠(yuǎn)離所述蒸發(fā)器的一部分用作冷凝器，其使 液體返回到所述蒸發(fā)器。所述蒸發(fā)和冷凝有效地冷卻部件直到熱負(fù)荷過(guò)大 以致工作流體比能返回到蒸發(fā)器的冷凝流體蒸發(fā)得快，在此點(diǎn)蒸發(fā)器"干 涸"。 一旦蒸發(fā)器干涸，溫升隨功率的增加比達(dá)到干涸點(diǎn)以前大幾個(gè)數(shù)量 級(jí)。使熱移動(dòng)的過(guò)程是基本通過(guò)壁較薄的管傳導(dǎo)。熱管的基本部件是容 器、工作流體、管芯(毛細(xì)管)構(gòu)件。所述容器將所述工作流體與外部環(huán) 境隔離開(kāi)，并是防漏的，且維持跨壁的壓差，以及能使熱傳遞從工作流體 轉(zhuǎn)移并進(jìn)入到所述工作流體。所述容器材料是無(wú)孔的以防止蒸汽擴(kuò)散，并 且具有較高的傳導(dǎo)性以使所述熱源和所述管芯之間溫降最小。所述管芯產(chǎn) 生毛細(xì)壓力以將所述工作流體從冷凝器輸送到蒸發(fā)器，并將所述蒸發(fā)段周 圍的流體分散到由熱管吸收熱量的任何區(qū)域。在內(nèi)部，在其自身壓力下進(jìn)入到毛細(xì)材料孔內(nèi)的流體，因此浸透所有的內(nèi)部表面。沿著熱管的表面將 熱施加在任何點(diǎn)使此點(diǎn)的流體沸騰并進(jìn)入蒸發(fā)狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生此時(shí)，流體吸 收蒸發(fā)潛熱。蒸發(fā)流體具有較高的壓力，并在密封容器內(nèi)部移動(dòng)到在此冷 凝的較低溫度的一部分容器。因此，氣體將蒸發(fā)潛熱排出并使熱從輸入端 運(yùn)動(dòng)到熱管的輸出端。
熱管用于在空調(diào)、冰箱、熱交換器、晶體管、電容器等。熱管還用于 膝上電腦中以降低工作溫度以使效率更高。它們基本免于維護(hù)。熱管已被
證明是提供筆記本電腦和便攜式個(gè)人電腦(PCs)中的熱控制的公認(rèn)方法
以將CPU產(chǎn)生的熱量從系統(tǒng)選擇性地傳遞和散出，而不會(huì)對(duì)溫敏部件產(chǎn)生 不利影響。
因此，需要一種用于PV陣列的互連系統(tǒng)，其采用復(fù)雜的散熱技術(shù)以 滿足內(nèi)部系統(tǒng)部件的功率增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于光電陣列互連系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)。該散熱系統(tǒng)包括 殼體、 一個(gè)或多個(gè)二極管元件、熱管系統(tǒng)以及連接到熱管系統(tǒng)的任一端的 一個(gè)或多個(gè)散熱部件。所述殼體包括用于插入電力電纜的孔口。所述熱管 系統(tǒng)與二極管元件熱連通，并且所述熱管系統(tǒng)刺穿所述二極管和所述散熱
部件之間的殼體的壁。散熱部件布置在所述殼體的外部。散熱片布置在所 述散熱部件上以使熱從熱管被傳遞到散熱片中，以及熱從散熱片擴(kuò)散到殼 體外部上的環(huán)境大氣。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于光電陣列互連系統(tǒng)的連接盒。所述 連接盒包括殼體、 一個(gè)或多個(gè)二極管元件、熱管系統(tǒng)，以及連接到熱管系 統(tǒng)的任一端的一個(gè)或多個(gè)散熱部件。所述殼體包括用于插入電力電纜的孔 口。所述熱管系統(tǒng)與二極管元件熱連通，并且所述熱管系統(tǒng)刺穿所述二極 管和所述散熱部件之間的殼體的壁。散熱部件布置在所述殼體的外部。散 熱片布置在所述散熱部件上以使熱從熱管被傳遞到散熱片中，以及熱從散 熱片擴(kuò)散到殼體外部上的環(huán)境大氣。
本發(fā)明的 一優(yōu)點(diǎn)是增加了用于光電陣列互連系統(tǒng)中的連接盒的散熱特性。
另 一優(yōu)點(diǎn)是使用熱管技術(shù)以將連接盒中的互連部件產(chǎn)生的熱消除。


本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將從以下結(jié)合通過(guò)例子圖示本發(fā)明的原理的 附圖的優(yōu)選實(shí)施例的更詳細(xì)的描述中得以顯而易見(jiàn)。
圖l是本發(fā)明的PV互連系統(tǒng)的透視圖； 圖2是PV互連系統(tǒng)的截面平面圖3是沿著圖2的線3-3得到的PV互連系統(tǒng)的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的散熱系統(tǒng)用于光電(PV)陣列的互連系統(tǒng)，優(yōu)選用于安裝 PV陣列的屋頂，雖然PV陣列可以單獨(dú)地安裝在框架、建筑外面或其它結(jié) 構(gòu)上。
參照?qǐng)D1-3,互連系統(tǒng)一般表示為10。連接盒12盛裝互連系統(tǒng)10的 部件，包括用于連接PV陣列(未示出)的連接導(dǎo)體的一系列電連接器 14。連接器16安裝到導(dǎo)軌組件14。每個(gè)連接盒12六個(gè)導(dǎo)軌是優(yōu)選的結(jié) 構(gòu)，雖然多于六個(gè)導(dǎo)軌組件14可以封閉在適合于更大結(jié)構(gòu)的連接盒中。 導(dǎo)軌組件14為連接器14提供機(jī)械支承。連接器16與二極管組件15是電 絕緣的。
連接盒12具有電纜耦接器18,以及布置在連接器12下側(cè)上的與電纜 耦接器18相對(duì)的區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)孔口。電纜耦接器18是用于互連到 其它互連系統(tǒng)(未示出)的外部連接電纜的密封穿透件以便形成電力系統(tǒng) 的并聯(lián)或串聯(lián)布線結(jié)構(gòu)。電纜耦接器18密封連接盒12的內(nèi)部以防水或其 它液體以及污物和灰塵，同時(shí)允許電纜36進(jìn)入連接盒12。電纜耦接器18 被設(shè)計(jì)成用于高電壓和高載流容量，并優(yōu)選與建立的國(guó)際保護(hù)(IP)標(biāo)準(zhǔn) IP-67 (International Protection standard IP-67 ) —致，用于光電工業(yè)中的密 封要求。外部插頭連接器20提供用于使連接盒12與電力系統(tǒng)中的其它連 接盒隔離的斷開(kāi)設(shè)備。電纜耦接器18的合適配合是通過(guò)極性鍵控外殼和 遮蔽的觸點(diǎn)得以確保的，且被擠壓從而釋放連接系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解，連接盒 12還可包括另外的互連系統(tǒng)部件，例如二極管組件、^爭(zhēng)接線、印刷電路板 等，為了簡(jiǎn)化它們從圖中被省略了。
熱管26延伸過(guò)連接盒12和所有二極管15熱接觸的。二極管15懸在導(dǎo)軌組件14之間。二極管15可以具有與熱管26的外直徑一致的半圓形 凹槽(未示出)。這些凹槽被配置成把熱管26橫向地接收于連接盒12 中，從而保持熱管26和二極管15之間的導(dǎo)熱性。熱管26優(yōu)選用導(dǎo)熱環(huán) 氧樹(shù)脂或粘合劑38粘結(jié)到二極管15。替換地，熱管可以嵌入到當(dāng)被連接 到連接盒部分12時(shí)與二極管15配合的包覆模制(overmolded)的蓋子 中。熱管26在相對(duì)側(cè)上刺穿連接盒12。散熱部件28被連接到熱管26的 一端或兩端的。散熱部件28還優(yōu)選用導(dǎo)熱粘性材料粘結(jié)到熱管26?？墒?用其它方式將熱管26與散熱部件28粘結(jié)，例如將熱管嵌入到散熱部件28 中、螺紋連接、錫焊(soldering)或銅焊接(brazing )。散熱部件28可以 是任何類型的傳統(tǒng)散熱部件。優(yōu)選散熱部件28包括多個(gè)散熱片32，該散 熱片32提供擴(kuò)大的片表面面積以及氣流通道，用于最佳的熱傳遞。散熱 片32通過(guò)共基部分32得以連接。散熱片28將熱排出到連接盒12外部的 周圍環(huán)境，例如，圍繞一組PV屋瓦的室外空氣。容納在熱管26中的液體 冷凝，并通過(guò)毛細(xì)作用返回到所述連接盒的內(nèi)部，以及該循環(huán)連續(xù)重復(fù)， 因此比能通過(guò)連接盒12的表面被動(dòng)輻射能有效地移除更多的熱量。
在一些要求更大散熱的應(yīng)用中，具有散熱部件28的多于一個(gè)的熱管 26例如安裝在二極管組件15可以串接或多排布置的位置，在此單個(gè)熱管 28不能接觸所有的二極管部件。而且，熱管26可以被配置成各種非線性 形狀，例如，U-形、W形或S-形，在此熱管26被配置成用于簡(jiǎn)單配置的 二極管結(jié)構(gòu)。
盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將 認(rèn)識(shí)到，在不背離本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改，等同物可以替代其 中的元件。另外，可以進(jìn)行許多修改以在不背離其實(shí)質(zhì)范圍的情況下適應(yīng) 特定形式或材料符合本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明不是要限于公開(kāi)為被認(rèn) 為是實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入附屬權(quán) 利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于光電陣列互連系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)，該散熱系統(tǒng)包含殼體、至少一個(gè)二極管元件、熱管系統(tǒng)以及連接到該熱管系統(tǒng)的至少一端的至少一個(gè)散熱部件，所述殼體包括用于插入電力電纜的至少一個(gè)孔口；其中所述熱管系統(tǒng)被與所述至少一個(gè)二極管元件熱連通，并且所述熱管系統(tǒng)刺穿所述二極管和所述散熱部件之間的外殼的壁，所述散熱部件布置在所述殼體的外部；以及至少一個(gè)散熱片布置在所述散熱部件上以使熱從所述熱管被傳遞到所述散熱片中，以及所述散熱片將熱耗散到所述殼體的外部上的環(huán)境大氣。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述熱管系統(tǒng)在第一和第二相對(duì)側(cè) 刺穿所述殼體。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述熱管系統(tǒng)的兩端被連接到所述 散熱部件的一個(gè)。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述二極管和所述散熱部件通過(guò)導(dǎo) 熱粘合劑被粘結(jié)到所述熱管系統(tǒng)。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述熱管系統(tǒng)通過(guò)以下之一得以與 所述散熱部件粘結(jié)將熱管嵌入到所述散熱部件中、將所述熱管系統(tǒng)旋擰 到所述散熱部件中、錫焊或銅焊接。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述散熱部件具有通過(guò)基座部分與 其熱連接的多個(gè)散熱片，所述散熱片布置在所述基座部分上以便為將熱從 所述散熱部件傳遞到周圍空氣提供氣流通道。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述熱管具有內(nèi)部液體、管芯和容 器，布置成以使所述液體通過(guò)所述散熱部件被重復(fù)冷凝，并通過(guò)毛細(xì)作用 返回到所述殼體的內(nèi)部，并且通過(guò)從所述二極管吸收熱在所述殼體內(nèi)蒸 發(fā)。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述二極管元件被布置成多排串 接，并對(duì)于每排二極管元件具有至少 一個(gè)散熱部件以及至少 一個(gè)熱管系 統(tǒng)。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述熱管系統(tǒng)被配置成與二極管元件的非線性結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的非線性形狀。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述非線性形狀選自U形、W形 或s形。
11. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述殼體包括用于PV陣列的連 接導(dǎo)體的多個(gè)電連接器。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述殼體還包括多個(gè)電纜耦接 器，這些電纜耦接器包含用于電力電纜的外部連接的密封穿透件。
13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中電纜耦接器具有高電壓和高載流 能力，并且符合國(guó)際保護(hù)(IP)標(biāo)準(zhǔn)IP-67。
14. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)孔口布置在殼體的 下側(cè)上與所述電纜耦接器的相對(duì)的區(qū)域中。
15. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述殼體還包括至少一個(gè)附加部 件，該附加部件選自由以下組成的組中二極管組件、跨4妻線或印刷電路 板。
16. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述熱管系統(tǒng)延伸過(guò)殼體與所有 的二極管組件熱接觸。
全文摘要
一種用于光電陣列(PV)互連系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)包括含有一個(gè)或多個(gè)二極管元件的殼體。熱管系統(tǒng)具有連接到一端或兩端的散熱部件。熱管穿過(guò)殼體與二極管組件熱接觸。散熱片布置在所述散熱部件上以使熱從熱管傳導(dǎo)到散熱片中，并且散熱片將熱量擴(kuò)散到所述殼體外部的周圍空氣以冷卻殼體內(nèi)的部件。
文檔編號(hào)H01L31/024GK101542747SQ200780043148
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者斯科特·S·杜斯特霍夫特 申請(qǐng)人:泰科電子公司