MX2012009039A - Sistema de gestion termica para componentes electricos y metodo para producir los mismos. - Google Patents

Abstract

Un sistema de gestión térmica para un componente eléctrico que incluye una placa de circuito impreso (PCB) capaz de recibir el componente eléctrico en una primera cara de la placa de circuito impreso PCB. Un elemento alargado tiene un extremo unido a una segunda cara de la placa PCB y otro extremo dispuesto alejado de la placa de circuito impreso PCB. El elemento alargado presenta también un espacio interior abierto que facilita la comunicación fluida entre los dos extremos. Uno de los extremos define un contorno al menos parcialmente cerrado en la placa de circuito impreso PCB. La placa de circuito impreso PCB incluye una abertura pasante dispuesta en la proximidad del contorno, de modo que se facilite la comunicación fluida entre la primera cara de la placa de circuito impreso PCB y la segunda cara de la placa de circuito impreso PCB y a lo largo de al menos una parte del elemento alargado.

Description

SISTEMA DE GESTIÓN TÉRMICA PARA COMPONENTES ELÉCTRICOS Y MÉTODO PARA PRODUCIR LOS MISMOS.

Referencia cruzada a las solicitudes de patentes relacionadas Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de los Estados Unidos N° 61/301.804, presentada el 5 de febrero de 2010, que se incorpora a la presente por referencia .

Campo técnico Esta invención se refiere a un sistema de gestión térmica para componentes eléctricos y un método de obtención de dicho sistema .

Antecedentes de la invención Los productos actuales utilizan, cada vez más, una diversidad de componentes eléctricos para controlar y añadir funcionalidad a los productos. En algunos casos, varios componentes eléctricos pueden montarse en una placa de circuito impreso (PCB) , que se suele empaquetar en un espacio relativamente pequeño. Un problema común encontrado con productos de este tipo, es la acumulación de calor procedente de los diversos componentes eléctricos. Una disipación inadecuada del calor generado por los componentes eléctricos puede dar lugar a un intervalo de vida útil reducido para los componentes eléctricos e incluso un fallo del producto completo. En consecuencia, existe una necesidad de un sistema de gestión térmica para componentes eléctricos que resuelva este problema.

Sumario de la invención Las formas de realización de la presente invención incluyen un sistema de gestión térmica para un componente eléctrico. El sistema incluye una placa de circuito impreso PCB capaz de recibir el componente eléctrico en una primera cara de la placa PCB. Un elemento alargado incluye un extremo unido a una segunda cara de la placa PCB y otro extremo dispuesto lejos de la placa PCB. El elemento alargado incluye, además, un espacio interior abierto que facilita la comunicación fluida entre los dos extremos. El extremo unido a la segunda cara de la placa PCB define un al menos contorno parcialmente cerrado en la placa PCB. La placa de circuito impreso PCB incluye una abertura pasante dispuesta en la proximidad del contorno, de modo que se facilite la comunicación fluida entre la primera cara de la placa PCB y la segunda cara de la placa PCB y a lo largo de al menos una parte del elemento alargado.

La placa de circuito impreso PCB es capaz de recibir el componente eléctrico en una posición predeterminada en la primera cara de la placa PCB directamente opuesta a al menos una parte del contorno definido en la segunda cara de la placa PCB. El extremo del elemento alargado, que está unido a la placa PCB se puede unir con un material termo-conductor para facilitar la termo-transferencia conductora desde el componente eléctrico a través de la placa PCB y hacia el elemento alargado. La placa PCB puede incluir, además, una pluralidad de orificios dispuestos pasantes, teniendo cada uno un diámetro más pequeño que la abertura. Los orificios pueden estar dispuestos próximos a la posición predeterminada para el componente eléctrico para facilitar la termo-transferencia desde el componente eléctrico al elemento alargado.

Formas de realización de la invención pueden incluir una carcasa que presenta al menos una pared interior y que tiene la placa PCB' dispuesta en ella. Un ventilador puede instalarse en el interior de la carcasa, de modo que sea utilizable para desplazar aire a través de la abertura en la placa PCB y, en donde la abertura está al menos parcialmente en el interior del contorno, a través del espacio interior del elemento alargado. Como alternativa, el aire puede desplazarse a lo largo de una superficie exterior del elemento alargado si la abertura está completamente dispuesta fuera del contorno. En algunas formas de realización, una placa de control puede estar operativamente conectada a la placa PCB para controlar el componente eléctrico. La placa de control puede estar dispuesta en el interior de la carcasa de modo que al menos un conducto del fluido esté conformado entre un respectivo borde de la placa de control y una correspondiente pared interior de la carcasa. Esto permite que el aire impulsado por el ventilador salga de la carcasa después de atravesar el aire al menos un conducto de fluido.

Formas de realización de la invención incluyen un sistema de gestión térmica para un componente eléctrico que incluye una placa PCB que tiene al menos uno de los componentes eléctricos montados en superficie en una primera cara de la placa PCB. Al menos una empaquetadura de soporte de montaje está dispuesta en una segunda cara de la placa PCB directamente opuesta a al menos uno de los componentes eléctricos. Al menos un elemento alargado está montado, en superficie, a lo largo de una respectiva empaquetadura de soporte de montaje e incluye un respectivo espacio interior abierto que facilita la comunicación fluida que le atraviesa. La placa PCB incluye al menos una abertura dispuesta pasante en la proximidad de al menos una respectiva empaquetadura de soporte de montaje, de modo que se facilite la comunicación fluida entre la primera cara de la placa PCB y la segunda cara de la placa PCB, a través de la al menos una abertura, y a lo largo de al menos una parte de al menos un respectivo elemento alargado .

Al menos algunos de los componentes eléctricos pueden incluir un diodo emisor de luz (LED) y una carcasa en donde está montada la placa PCB. Un ventilador en el interior de la carcasa se puede emplear para desplazar aire desde una parte frontal de la placa PCB, en donde los diodos LED están montados en superficie, a través de las respectivas aberturas, y por intermedio de los respectivos elementos alargados montados en la segunda cara de la placa PCB, donde las aberturas están dispuestas al menos parcialmente en el interior de una respectiva empaquetadura de soporte de montaje o empaquetadura de soporte de montajes. Como alternativa, el aire se puede desplazar a lo largo de una superficie exterior de los respectivos elementos alargados, en donde las aberturas están dispuestas totalmente fuera de la empaquetadura de soporte de montaje. Los elementos alargados pueden ser estructuras generalmente tubulares, que presentan secciones transversales que forman un polígono cerrado. Como alternativa, los elementos alargados se pueden configurar como canales abiertos, de modo que sus secciones transversales sean figuras bidimensionales abiertas, en lugar de polígonos cerrados.

Las formas de realización de la invención comprenden, además, un método para obtener un sistema de gestión térmica para un componente eléctrico que se puede unir a una placa PCB en una posición predeterminada en una primera cara de la placa PCB. El método puede incluir las etapas de unir un primer extremo de un elemento alargado a una segunda cara de la placa PCB opuesta a la posición predeterminada. El primer extremo puede definir al menos un contorno parcialmente cerrado en la primera cara de la placa PCB. El elemento alargado incluye un segundo extremo dispuesto lejos de la placa PCB y también incluye un espacio interior abierto que facilita la comunicación fluida entre los dos extremos. El método comprende, además, la etapa de disponer una abertura a través de la placa PCB en la proximidad del contorno, de modo que se facilite la comunicación fluida entre la primera cara de la placa PCB y la segunda cara de la placa PCB y a lo largo de al menos una parte del elemento alargado. La etapa de unir el primer extremo del elemento alargado en la segunda cara de la placa PCB puede incluir el montaje, en superficie, del primer extremo del elemento alargado a lo largo de una empaquetadura de soporte de montaje termo-conductora .

La placa PCB puede estar, entonces, dispuesta en el interior de una carcasa y un ventilador dispuesto en el interior de la carcasa en una posición en donde el ventilador es utilizable para desplazar aire a través de la abertura y por intermedio del espacio interior del elemento alargado o a lo largo de una superficie exterior del elemento alargado o ambos a la vez . La carcasa puede incluir un espacio interior al menos parcialmente definido por una pluralidad de paredes interiores. El método puede incluir, además, la etapa de configurar una placa de control a disponerse en el interior de la carcasa, de modo que la placa de control tenga al menos un borde configurado para cooperar con una respectiva pared interior de la carcasa para formar un conducto de fluido.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de gestión térmica, en conformidad con una forma de realización de la presente invención, según se aplica a una pluralidad de componentes eléctricos montados, en superficie, en una placa de circuito impreso PCB; La Figura 2 es una vista en perspectiva de una parte inferior de la placa de circuito impreso PCB representada en la Figura 1; La Figura 3 es una vista, en detalle, de una parte del sistema de gestión térmica representado en la Figura 1 ; La Figura 4 es una vista en planta de una parte de un sistema de gestión térmica, en conformidad con otra forma de realización de la invención; La Figura 5 es una vista en perspectiva de un sistema de gestión térmica en conformidad con una forma de realización de la presente invención, que incluye una carcasa y un ventilador para facilitar el desplazamiento de aire a través de la carcasa ; La Figura 6 es una vista en perspectiva de una forma de realización de la presente invención que tiene el ventilador en una posición alternativa en comparación con la Figura 5; La Figura 7 es una vista en perspectiva de una forma de realización de la presente invención, que incluye una placa de control dispuesta en el lado posterior de una carcasa y configurada para permitir el desplazamiento de aire que le atraviesa; La Figura 8 es una vista en planta de una parte posterior de una carcasa, tal como se ilustra en la Figura 7, y una placa de control configurada para permitir el desplazamiento de aire entre los bordes de la placa y las paredes interiores de la carcasa; La Figura 9 es una vista en planta de un sistema de gestión térmica, en conformidad con una forma de realización de la presente invención, que tiene una placa PCB configurada para permitir el desplazamiento de aire entre la placa PCB y las paredes interiores de una carcasa y que presenta, además, aberturas no circulares dispuestas pasantes para facilitar el flujo de aire a través de las partes interiores de los elementos alargados; La Figura 10 es una vista en planta de una parte de un sistema de gestión térmica, en conformidad con una forma de realización de la presente invención, que tiene una placa PCB con aberturas parcialmente dispuestas en el interior de los contornos de los elementos disipadores de calor; La Figura 11 es una vista en planta de una parte de un sistema de gestión térmica, en conformidad con una forma de realización de la presente invención, que tiene una placa PCB con aberturas dispuestas completamente fuera de los contornos de los elementos disipadores de calor; La Figura 12 es una vista en planta de una parte de un sistema de gestión térmica, en conformidad con una forma de realización de la presente invención, que tiene una placa PCB con múltiples aberturas que cooperan con cada elemento disipador de calor; La Figura 13 es una vista en perspectiva de una parte de un sistema de gestión térmica, en conformidad con una forma de realización de la presente invención, que tiene una placa PCB con elementos disipadores de calor que presentan elementos transversales incorporados y La Figura 14 es una vista en perspectiva de una parte de un sistema de gestión térmica, en conformidad con una forma de realización de la presente invención, que tiene una placa PCB con múltiples elementos disipadores de calor, con un elemento transversal único que le está unido.

Descripción detallada La Figura 1 representa un sistema de gestión térmica 10 en conformidad con una forma de realización de la presente invención^ El sistema incluye una placa de circuito impreso PCB 12 que tiene una pluralidad de componentes eléctricos 14 montados (para mayor claridad, no todos los componentes eléctricos representados en la Figura 1 están etiquetados) . En la forma de realización representada en la Figura 1, los componentes eléctricos 14 son diodos LED que están montados, en superficie, en la placa de circuito impreso PCB 12. En correspondencia con cada uno de los diodos LED 14 existe una respectiva abertura 16. Las aberturas 16 están dispuestas a través de la placa PCB para facilitar el desplazamiento de aire en la placa.

Cada uno de los diodos LED 14 están montados en una primera cara 18 de la placa de circuito impreso PCB 12. Como se ilustra y describe, con más detalle, a continuación, el sistema de gestión térmica 10 de la presente invención incluye, además, una pluralidad de elementos alargados 20 que están montados en una segunda cara 22 de la placa de circuito impreso PCB 12. La placa de circuito impreso PCB 12 comprende, además, una pluralidad de orificios de montaje 24, que se pueden utilizar para, por ejemplo, montar la placa de circuito impreso PCB 12 dentro de una carcasa.

La Figura 2 ilustra una parte inferior de la placa de circuito impreso PCB 12 representada en Figura 1. Como se ilustra con mayor claridad en la Figura 2, los elementos alargados 20 están configurados como elementos tubulares y, más concretamente, como cilindros circulares rectos. Se entiende que los elemento alargados 20 pueden tener configuraciones diferentes, tales como siendo elementos tubulares con secciones transversales no circulares, o incluso canales abiertos, en donde la sección transversal no es un polígono cerrado. En la forma de realización representada en la Figura 2, los elementos tubulares 20 presentan una sección transversal con un diámetro aproximado de 1/2-3/4 pulgadas y una longitud aproximada de una pulgada. Con esta configuración para los elementos tubulares 20, las aberturas 16 — véase Figura 1 — pueden tener un diámetro aproximado de 1/4-3/8 pulgadas .

La Figura 3 representa una parte del sistema de gestión térmica 10 en detalle. Más concretamente, la Figura 3 ilustra uno de los diodos LED 14 montados, en superficie, en la primera cara 18. de la placa de circuito impreso PCB 12. También se ilustra una abertura 16 que se representa como pasante a través de la placa de circuito impreso PCB 12. Ilustrada con líneas ocultas se representa una empaquetadura de soporte de montaje 26 que está dispuesta sobre la segunda cara 22 de la placa de circuito impreso PCB 12 para el montaje de un correspondiente elemento alargado 20 a la placa de circuito impreso PCB 12. La empaquetadura de soporte de montaje 26 puede estar generalmente conforme al contorno de una sección transversal del elemento alargado 20, y en tal caso, puede denominarse una "pista"; sin embargo, puede incluir un área mayor más allá del contorno y por lo tanto, se refiere, de forma más genérica, como una "empaquetadura de soporte de montaje". La empaquetadura de soporte de montaje 26 puede obtenerse a partir de un material termo-conductor, tal como suelda para soldadura, cobre o un adhesivo polimérico termo-conductor, tan solo por nombrar unos pocos. También representados en la Figura 3 y en la Figura 1, existen círculos de líneas de construcción 27, que muestran la posición de los diodos LED 14 relativa a las aberturas 16.

Según se ilustra en la Figura 3, el diodo LED 14 está dispuesto sobre la primera cara 18 de la placa PCB en una posición predeterminada que es directamente opuesta a la empaquetadura de soporte de montaje 26, que está situada sobre la segunda cara 22 de la placa de circuito impreso PCB 12. Esta posición facilita la termo-transferencia conductora desde el diodo LED 14 a través de la placa de circuito impreso PCB 12 y hacia la empaquetadura de soporte de montaje 26. Habida cuenta que el elemento tubular 20 se obtiene también a partir de un material termo-conductor, por ejemplo, una aleación de cobre, el calor generado por el diodo LED 14 puede conducirse a través de la placa de circuito impreso PCB 12 y hacia el elemento tubular 20. . Según se describe, con detalle, a continuación, formas de realización de la presente invención pueden emplear uno o más ventiladores para facilitar el desplazamiento de aire a través de la abertura 16 y a través de un espacio interior 28 — véase Figura 2 — del elemento tubular 20. De este modo, según se representa en la Figura 2, los elementos tubulares 20 pueden tener primeros extremos 30 unidos a la segunda cara 22 de la placa de circuito impreso PCB 12 y pueden tener segundos extremos 32 dispuestos lejos de la placa de circuito impreso PCB 12 y generalmente abiertos a un entorno ambiente. Los espacios interiores abiertos 28 facilitan la comunicación fluida entre los extremos 30, 32, por ejemplo, facilitan el desplazamiento de aire, según se describió anteriormente haciendo referencia a la Figura 3.

La Figura 4 representa una vista en planta parcialmente fragmentaria de una placa de circuito impreso PCB 34 que tiene un componente eléctrico 36 montado en superficie. El componente eléctrico 36 es un diodo LED y está montado en una cara de la placa de circuito impreso PCB 34 directamente opuesta a una empaquetadura de soporte de montaje 38 en la otra cara de la placa de circuito impreso PCB 34. Según se describió anteriormente, la empaquetadura de soporte de montaje 38 puede obtenerse a partir de un material termo-conductor y utilizarse para unir una estructura termo-conductora tal como un elemento tubular 20. Según se ilustra en la Figura 4, la empaquetadura de soporte de montaje 38' forma un contorno cerrado en la placa de circuito impreso PCB 34. En este ejemplo, la empaquetadura de soporte de montaje 38 presenta la forma de un círculo, que puede utilizarse convenientemente para unir los elementos tubulares conformados como cilindros circulares rectos. Por el contrario, los elementos alargados unidos a una placa de circuito impreso PCB, en conformidad con formas de realización de la presente invención, pueden tener secciones transversales no circulares, pueden configurarse como canales abiertos o ambas cosas a la vez. En tal caso, la correspondiente empaquetadura de soporte de montaje formará un contorno, parcialmente cerrado, sobre la superficie de la placa de circuito impreso PCB y no forma un polígono cerrado.

Según se ilustra en la Figura 4, existe una abertura 40 dispuesta pasante a través de la placa de circuito impreso PCB 34 y situada en el interior de la empaquetadura de soporte de montaje 38. Ha de entenderse que las aberturas, tal como la abertura 40, pueden tener formas no redondas y pueden estar sólo parcialmente en el interior del contorno formado por una empaquetadura de soporte de montaje. En tal caso, parte del aire que se desplaza a través de la placa PCB, por la abertura, fluiría a través del espacio interior del correspondiente elemento alargado, mientras que parte del aire que se desplaza a través de la misma abertura fluiría hacia una parte exterior del elemento alargado. Según se describe a continuación, dichas aberturas pueden estar dispuestas en la proximidad de un respectivo elemento alargado, de modo que el aire, que se desplaza a través de las aberturas, fluya a lo largo de una superficie exterior de los respectivos elementos alargados .

Según se ilustra también en la Figura 4 existe una pluralidad de orificios 42 dispuestos a través de la placa de circuito impreso PCB 34. Los orificios 42 son de un diámetro más pequeño que la abertura 40 y están situados en la proximidad general del diodo LED 36. Orificios tales como éstos se refieren, a veces, como "orificios pasantes" o "puntada". Los orificios 42, situados en la proximidad del diodo LED 36, permiten aumentar la termo-transferencia desde el diodo LED 36 a través de la placa de circuito impreso PCB 34 y hacia el elemento tubular unido a la empaquetadura de soporte de montaje 38. Conviene señalar que aunque un diodo LED único 36 está situado en la empaquetadura de soporte de montaje 38 y una relación similar de componentes eléctricos, uno a uno, a elementos alargados se representa en las Figuras 1-3, formas de realización de la presente invención pueden dar a conocer un elemento alargado único situado opuesto a más de un componente eléctrico, de modo que el calor pueda disiparse desde múltiples componentes eléctricos con un solo disipador de calor, tal como el elemento tubular 20. Además, un elemento alargado único puede servirse por más de una abertura y una abertura única puede proporcionar un flujo de aire para más de un elemento alargado.

La Figura 5 representa una forma de realización de la presente invención en donde una placa de circuito impreso PCB 44 está dispuesta en el interior de una carcasa 46. Una pluralidad de elementos alargados 48 termo-conductores están dispuestos sobre una cara de la placa de circuito impreso PCB 44, mientras que componentes eléctricos (no ilustrados) están dispuestos directamente opuestos a los elementos tubulares 48 en la otra cara de la placa de circuito impreso PCB 44.

También dispuesto en el interior de la carcasa 46 existe un ventilador 50, que es utilizable para impulsar aire — véase flechas direccionales — a través de las aberturas (no ilustradas en la Figura 5, véase, por ejemplo, Figura 1 con aberturas 16) y fuera de la carcasa 46. La placa PCB 44 se obtiene a partir de un material núcleo no metálico, tal como fibra de vidrio, lo que es posible gracias al sistema de gestión térmica de la presente invención. Las placas de circuito impreso PCB de núcleo metálico son de más alto coste y añaden peso a un dispositivo, en comparación con algunos otros materiales, tales como fibra de vidrio de núcleo no metálico. En consecuencia, al menos algunas formas de realización de la presente invención proporcionan las ventajas adicionales de peso reducido y de menor coste de los componentes porque no requieren una placa PCB metalizada para disipar calor.

La carcasa 46, ilustrada en la Figura 5, está orientada de modo que una parte frontal 52 de la carcasa 46 se representa en la parte superior de la ilustración, mientras que una parte posterior 54 de la carcasa 46 se representa en la parte inferior de la ilustración. De este modo, se desplaza aire desde la parte frontal 52 de la carcasa 46, a través de los componentes eléctricos en una cara de la placa PCB 44, a través de la placa de circuito impreso PCB 44 y los elementos tubulares 48 y sale por la parte posterior 54 de la carcasa 46. Esto se ilustra también en la Figura 6, en donde un ventilador 50 ' se ha situado mucho más próximo a los elementos tubulares 48 que la configuración representada en la Figura 5. El ajuste del tamaño y de la ubicación de un ventilador, tal como el ventilador 50 o 50', permite mayor flexibilidad para el empaquetado y para la magnitud de la refrigeración deseada en el sistema de gestión térmica.

Aunque las formas de realización ilustradas en las figuras de los dibujos adjuntos representan los ventiladores extrayendo aire desde una parte frontal de la carcasa y expulsándolo por una parte posterior de la carcasa, un ventilador puede también impulsar aire a través y/o por intermedio de los elementos alargados, a través de aberturas en la placa PCB y hacia la parte frontal de la placa de circuito impreso PCB. Dependiendo de la aplicación — p.e., consideraciones de empaquetado, etc. — un ventilador se puede configurar para soplar perpendicularmente a la parte posterior de los elementos alargados, creando así un efecto Venturi, de modo que el aire se extraiga desde la parte frontal de la placa de circuito impreso PCB, a través de las aberturas y por intermedio de los elementos alargados.

Además, según se ilustra en la Figura 6, los diodos LED 56 están unidos a la cara frontal de la placa de circuito impreso PCB 44. Con este tipo de disposición, la parte frontal abierta 52 de la carcasa 46 permite que la luz procedente de los diodos LED 56 ilumine un espacio exterior de la carcasa 46, mientras que la parte posterior abierta 54 de la carcasa 46 permite que pase aire a través de los elementos tubulares 48 para salir de la carcasa 46 para evitar así la acumulación de calor.

La Figura 7 ilustra una caja de luz de diodos LEDs 58 de modo que se pueda utilizar en aplicaciones comerciales, industriales, residenciales o de espectáculos. La caja de luz 58 emplea una pluralidad de diodos LEDs, tal como se representa en la Figura 6. Asimismo, emplea un sistema de gestión térmica, según se ilustró y describió con anterioridad. Además de los elementos del sistema térmico anteriormente descrito, la forma de realización de la invención, representada en la Figura 7, incluye una placa de control 60, que puede ser un tipo de placa de circuito impreso PCB utilizada para controlar los diodos LED en la caja de luz 58. Un ventilador 62, similar al ventilador 50 o 50', está unido a la placa de control 60 en la proximidad de una parte posterior 64 de la carcasa 66 que encierra los diodos LED y los elementos alargados disipadores de calor. En la forma de realización ilustrada en la Figura 7, el ventilador 62 utiliza solamente una pequeña zona de la parte posterior 64, pero, no obstante, extrae aire desde una parte frontal 68 de la carcasa 66 según se ilustra por las flechas direccionales .

En algunas formas de realización, puede ser conveniente disponer un ventilador en una parte interior de una carcasa, tal como el ventilador 50' en la carcasa 46, que se ilustra en la Figura 6. En tal caso, una placa de control, tal como la placa de control 60, representada en la Figura 7, podría impedir inaceptablemente que el flujo de aire salga de la carcasa. La Figura 8 ilustra una forma de realÍ2ación de la invención que resuelve este inconveniente operativo. La Figura 8 representa una vista en planta de una carcasa 70 que tiene un espacio interior 72 definido por paredes interiores 74, 76, 78, 80. Una placa de control 82 está dispuesta hacia una parte posterior de la carcasa 70, de forma similar a la ilustración en la Figura 7, en donde la placa de control 60 está dispuesta cerca de la parte posterior 64 de la carcasa 66. En la forma de realización representada en la Figura 8, no existe ningún ventilador incorporado a la placa de control 82. En cambio, un ventilador, tal como el ventilador 50', representado en la Figura 6, está dispuesto detrás de la placa de control 82 entre la placa de control 82 y una placa de circuito impreso PCB, tal como la placa de circuito impreso PCB 44 representada en la Figura 6. Para facilitar el desplazamiento de aire caliente fuera de la carcasa 70, la placa de control 82 está configurada de modo que cuatro de sus bordes 84, 86, 88, 90 estén configurados para cooperar con las respectivas paredes interiores 74, 76, 78, 80 de la carcasa 70 para conformar conductos de fluidos 92, 94, 96, 98. Los conductos de fluidos 92-98 proporcionar espacios de paso para el aire impulsado por un ventilador para salir de la carcasa 70. Como alternativa, o en conjunción con los conductos de fluidos 92-98, la placa de control 82 se puede configurar con uno o más orificios pasantes para facilitar el desplazamiento de aire fuera de la carcasa 70.

Una configuración similar se puede utilizar para la placa de circuito impreso PCB que contiene los componentes eléctricos. La Figura 9 representa una carcasa 100 que tiene una placa de circuito impreso PCB 102 incorporada. La placa de circuito impreso PCB 102 presenta una pluralidad de componentes eléctricos 104 incorporados en una primera superficie 106 de la placa de circuito impreso PCB 102. En la cara opuesta de la placa de circuito impreso PCB 102 existen empaquetaduras de soporte de montajes 108 utilizadas para el montaje de tubos disipadores de calor según se describió anteriormente. Cuatro de los bordes 110, 112, 114, 116 de la placa de circuito impreso PCB 102 están configurados para cooperar con las respectivas paredes interiores 118, 120, 122, 124 de la carcasa 100 para formar conductos de fluidos 126, 128, 130, 132. Los conductos de fluidos 126-132 pueden permitir que parte del aire desplazado por un ventilador, por ejemplo, el ventilador 50 representado en la Figura 5, sea extraído desde la primera cara 106 de la placa de circuito impreso PCB 102 a la segunda cara de la placa de circuito impreso PCB 102 y salga por una parte posterior de la carcasa 100. Asociadas con cada una de las empaquetaduras de soporte de montajes 108 existen aberturas 134, que suelen ser rectangulares, en lugar de circulares según se ilustró y describió anteriormente.

La Figura 10 representa una vista superior de · una parte de una placa de circuito impreso PCB 136 que tiene elementos alargados 138 disipadores de calor y aberturas 140. Las aberturas 140 están parcialmente en el interior del contorno formado por la parte exterior de los elementos alargados 138, y el aire que les atraviesa fluirá a lo largo de las superficies interior y exterior de los elementos alargados 138. En la Figura 11, una placa de circuito impreso PCB 142 incluye elementos alargados 144 y aberturas 146, que están situados completamente fuera de los espacios interiores de los elementos alargados 146. Esta disposición facilita el flujo de aire a través de las aberturas y a lo largo de las superficies exteriores de los elementos alargados 144. Gracias al posicionamiento relativo de los elemento alargados 144 y de las aberturas 146, al menos algunas de las aberturas 146 proporcionan un flujo de aire a más de uno de los elementos alargados 144. En una variante de la placa de circuito impreso PCB 142, representada en la Figura 11, la placa de circuito impreso PCB 148, representada en la Figura 12, tiene elementos alargados 150 y aberturas 152 para disipar calor. Cada uno de los elementos alargados 150 entra en contacto con el aire que se desplaza a través de más de una de las aberturas 152, lo que puede aumentar la disipación de calor — el porcentaje y la cantidad global — en los elementos alargados 150.

La Figura 13 ilustra una placa PCB 154 que presenta elementos alargados 156 disipadores de calor, estando cada uno de ellos unido a un elemento transversal 158. En la forma de realización ilustrada en la Figura 13, los elementos alargados y los elementos transversales están configurados como tubos que tienen espacios interiores abiertos que están en comunicación fluida entre sí. Esto puede facilitar la disipación de calor, en particular, donde el aire fluye transversalmente al eje geométrico de los elementos alargados 156. La Figura 14 ilustra una placa de circuito impreso PCB 160 que tiene elementos alargados 162 y elementos transversales 164 disipadores de calor. En esta forma de realización, un elemento transversal único 164 está unido a dos elementos alargados 162. Aunque los elementos transversales 164 están también configurados como tubos que tienen espacios interiores abiertos 166, se puede utilizar otras configuraciones de elementos transversales, incluyendo materiales planos u otros elementos macizos no tubulares.

La presente invención comprende, además, un método para obtener un sistema de gestión térmica para un componente eléctrico, tal como se describió anteriormente. En algunas formas de realización, un elemento alargado disipador de calor está unido a una cara de una placa de circuito impreso PCB, opuesta a una posición predeterminada en donde ha de montarse un componente eléctrico; por supuesto, si el componente eléctrico está ya montado en la placa PCB, entonces el elemento alargado está unido opuesto al componente eléctrico así como a la posición predeterminada. Si el componente eléctrico no está ya unido a la placa de circuito impreso PCB, se puede unir después al elemento alargado. De hecho, más de un componente eléctrico se puede incorporar opuesto a un elemento alargado único, por ejemplo, para ahorrar espacio. En la incorporación del elemento alargado, un primer extremo puede unirse a la placa de circuito impreso PCB, por ejemplo, mediante una técnica de montaje en superficie. En al menos algunas formas de realización, el elemento alargado está unido a la placa de circuito impreso PCB utilizando una empaquetadura de soporte de montaje termo-conductora .

El elemento alargado puede tener prácticamente cualquier forma efectiva para conseguir el efecto deseado. Por ejemplo, puede tener un extremo unido a la placa PCB y otro extremo dispuesto alejado de la placa de circuito impreso PCB, con una parte interior abierta. La parte interior abierta facilita la comunicación fluida — por ejemplo, un flujo de aire - entre los dos extremos. Una abertura puede estar dispuesta en la placa de circuito impreso PCB, de modo que al menos parcialmente se abra en el espacio interior del elemento alargado. Formas de realización de la invención pueden tener más de un elemento alargado, con una abertura o aberturas asociadas con cada uno de ellos o se puede emplear una abertura única para más de un elemento alargado.

Además de lo que antecede, formas de realización de la invención pueden incluir las etapas de disponer la placa de circuito impreso PCB en el interior de una carcasa, y disponer un ventilador en el interior de la carcasa en una posición en donde el ventilador sea utilizable para desplazar aire a través de la abertura o aberturas y por intermedio de uno o varios elementos alargados. Según se describió anteriormente, esto puede conseguirse montando un ventilador en la proximidad de la cara de la placa de circuito impreso PCB que contiene los elemento alargados y realizando la extracción de aire a través de las aberturas y luego, por intermedio de los espacios interiores de los elementos alargados. Como alternativa, el ventilador puede impulsar aire a través de los espacios interiores primero y luego, a través de las aberturas. En algunas formas de realización, en donde los componentes eléctricos no son diodos LED, que requieren un recorrido no obstruido para iluminar un espacio fuera de la carcasa, el ventilador puede colocarse en la proximidad de la cara de la placa de circuito impreso PCB con los componentes eléctricos — es decir, en la cara opuesta a los elementos alargados .

Formas de realización de la invención pueden incluir también la etapa de configurar una placa de control, la placa de circuito impreso PCB con los componentes eléctricos, o ambas a la vez, para proporcionar recorridos del flujo de aire alrededor de sus bordes exteriores. Por ejemplo, el método puede incluir la formación de una parte de uno o más bordes de la placa de control o de la placa de circuito impreso PCB de modo que forme un conducto de fluidos, con una pared interior de la carcasa, cuando esté montada. De esta forma, el aire impulsado por el ventilador no solamente pasará a través de los elementos alargados y a través de las aberturas, sino que pasará también alrededor del borde de la placa. Una configuración de este tipo permite que una placa de control esté dispuesta entre el ventilador y la parte de la carcasa por donde se escapa el aire.

Aunque se han ilustrado y descrito formas de realización de la invención, no se pretende que estas formas de realización ilustren y describan todas las posible formas de realización de la invención. Por el contrario, las palabras utilizadas en la especificación son palabras de descripción y no para establecer una limitación y ha de entenderse que se pueden realizar varios cambios sin desviarse por ello del espíritu de la idea inventiva ni del alcance de protección de la invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de gestión térmica para un componente eléctrico, que comprende: una placa de circuito impreso (PCB) capaz de recibir el componente eléctrico en una primera cara de la placa PCB y un elemento alargado que incluye un extremo unido a una segunda cara de la placa PCB, otro extremo dispuesto lejos de la placa de circuito impreso PCB y un espacio interior abierto para facilitar la comunicación fluida entre los dos extremos, definiendo el extremo un contorno al menos parcialmente cerrado en la placa de circuito impreso PCB, incluyendo la placa de circuito impreso PCB una abertura dispuesta pasante en la proximidad del contorno, de modo que se facilite una comunicación fluida entre la primera cara de la placa de circuito impreso PCB y la segunda cara de la placa PCB y a lo largo de al menos una parte del elemento alargado.

2. El sistema según la reivindicación 1, en donde la abertura está dispuesta al menos parcialmente en el interior del contorno, de modo que se facilite una comunicación fluida entre la primera cara de la placa PCB y la segunda cara de la placa PCB y a través del espacio interior del elemento alargado .

3. El sistema según la reivindicación 1, en donde la placa de circuito impreso PCB es capaz de recibir el componente eléctrico en una posición predeterminada en la primera cara de la placa de circuito impreso PCB directamente opuesta a al menos una parte del contorno que se define en la segunda cara de la placa PCB .

4. El sistema según la reivindicación 3, en donde el extremo del elemento alargado está unido a la placa PCB con un material termo-conductor para facilitar la termo-transferencia conductora desde el componente eléctrico a través de la placa PCB y hacia el interior del elemento alargado.

5. El sistema según la reivindicación 1, que comprende, además: una carcasa que incluye al menos una pared interior y que tiene las placas de circuito impreso PCB dispuestas en dicha carcasa y un ventilador dispuesto en el interior de la carcasa de modo que sea utilizable para desplazar aire a través de la abertura y a lo largo de al menos una parte del elemento alargado .

6. El sistema según la reivindicación 5, que comprende, además, una placa de control operativamente conectada a la placa de circuito impreso PCB para controlar el componente eléctrico, estando la placa de control dispuesta en el interior de la carcasa, de modo que al menos un conducto de fluido se forme entre un respectivo borde de la placa de control y una correspondiente pared interior de la carcasa, de modo que el aire impulsado por el ventilador pueda salir de la carcasa, después de atravesar al menos un conducto de fluido.

7. El sistema según la reivindicación 5, en donde la placa de circuito impreso PCB presenta una pluralidad de los componentes eléctricos dispuestos en ella, incluyendo cada uno de los componentes eléctricos un diodo emisor de luz (LED) , comprendiendo la carcasa además : una al menos parcialmente abierta parte frontal que permite que la luz procedente de los diodos LED ilumine un espacio fuera de la carcasa y una al menos parcialmente abierta parte posterior que permite al aire desplazado por el ventilador salir de la carcasa .

8. El sistema según la reivindicación 1, que comprende, además, un elemento transversal en contacto termo-conductor con el extremo del elemento alargado, dispuesto lejos de la placa de circuito impreso PCB.

9. El sistema según la reivindicación 8, en donde el elemento transversal incluye un espacio interior abierto en comunicación fluida con el espacio interior abierto del elemento alargado.

10. Un sistema de gestión térmica para un componente eléctrico, que comprende: una placa de circuito impreso (PCB) que tiene al menos uno de los componentes eléctricos montados, en superficie, en una primera cara de la placa de circuito impreso PCB; al menos una empaquetadura de soporte de montaje dispuesta en una segunda cara de la placa PCB directamente opuesta a al menos uno de los componentes eléctricos y al menos un elemento alargado montado, en superficie, a lo largo de una respectiva empaquetadura de soporte de montaje e incluyendo un respectivo espacio interior abierto que facilita la comunicación fluida que le atraviesa, incluyendo la placa de circuito impreso PCB al menos una abertura dispuesta pasante en la proximidad de al menos una respectiva empaquetadura de soporte de montaje, de modo que se facilite la comunicación fluida entre la primera cara de la placa PCB y la segunda cara de la placa PCB, a través de al menos una abertura y a lo largo de al menos una parte de al menos un respectivo elemento alargado.

11. El sistema según la reivindicación 10, en donde la al menos una abertura está dispuesta al menos parcialmente en el interior de al menos una respectiva empaquetadura de soporte de montaje, de modo que se facilite la comunicación fluida entre la primera cara de la placa de circuito impreso PCB y la segunda cara de la placa de circuito impreso PCB, a través de al menos una abertura y a través del espacio interior de al menos un respectivo elemento alargado.

12. El sistema según la reivindicación 11, en donde una pluralidad de los componentes eléctricos están montados, en superficie, en la primera cara de la placa de circuito impreso PCB y una pluralidad de los elementos alargados están montados, en superficie, en la segunda cara de la placa PCB a lo largo de la respectiva empaquetadura de soporte de montaje, incluyendo la empaquetadura de soporte de montaje un material termo-conductor para facilitar la termo-transferencia conductora entre los componentes eléctricos y los respectivos elementos alargados, incluyendo la placa de circuito impreso PCB una pluralidad de las aberturas asociadas con las respectivas empaquetaduras de soporte de montaje para facilitar una comunicación fluida desde la primera cara de la placa PCB a través de los espacios interiores de los elementos alargados.

13. El sistema según la reivindicación 12, que comprende, además: una carcasa que tiene la placa de circuito impreso PCB dispuesta en su interior y un ventilador dispuesto en el interior de la carcasa para impulsar aire a través de las aberturas y a través de los espacios interiores de los elementos alargados.

14. El sistema según la reivindicación 13, en donde los elementos alargados suelen ser tubulares, teniendo cada uno: una sección transversal que forma un polígono cerrado, un primer extremo unido a una respectiva empaquetadura de soporte de montaje y un segundo extremo dispuesto lejos de la placa de circuito impreso PCB y abierto a un entorno ambiente.

15. El sistema según la reivindicación 14, en donde al menos algunos de los componentes eléctricos incluyen un diodo emisor de luz (LED) , incluyendo la carcasa una parte frontal que permite que la luz procedente de los diodos LED ilumine un espacio fuera de la carcasa y una parte posterior que permite que el aire impulsado por el ventilador salga de la carcasa.

16. El sistema según la reivindicación 15, en donde la placa de circuito impreso PCB es una placa de circuito impreso PCB de núcleo no metálico.

17. El sistema según la reivindicación 15, en donde la carcasa incluye un espacio interior, al menos en parte, definido por una pluralidad de paredes interiores, comprendiendo, además, el sistema una placa de control operativamente conectada a la placa de circuito impreso PCB para controlar los diodos LED, estando la placa de control dispuesta en el interior de la carcasa, de modo que al menos un conducto de fluidos esté conformado entre un respectivo borde de la placa de control y una correspondiente pared interior de la carcasa, con el fin de que el aire desplazado por el ventilador pueda salir de la carcasa después de atravesar el al menos un conducto de fluido.

18. Un método para obtener un sistema de gestión térmica para un componente eléctrico susceptible de unirse a una placa de circuito impreso (PCB) en una posición predeterminada en una primera cara de la placa PCB, cuyo método comprende: unir un primer extremo de un elemento alargado en una segunda cara de la placa de circuito impreso PCB opuesta a la posición predeterminada, definiendo el primer extremo un al menos parcialmente cerrado contorno en la primera cara de la placa de circuito impreso PCB, incluyendo el elemento alargado un segundo extremo dispuesto lejos de la placa PCB y un espacio interior abierto que facilita la comunicación fluida entre los dos extremos y disponer una abertura a través de la placa de circuito impreso PCB en la proximidad del contorno, de modo que se facilite la comunicación fluida entre la primera cara de la placa PCB y la segunda cara de la placa PCB y a lo largo de al menos una parte del elemento alargado.

19. El método según la reivindicación 18, en donde la etapa de disponer una abertura a través de la placa de circuito impreso PCB, en la proximidad del contorno, incluye disponer la abertura al menos parcialmente en el interior del contorno, facilitando así una comunicación fluida entre la primera cara de la placa de circuito impreso PCB y la segunda cara de la placa de circuito impreso PCB y a través del interior del elemento alargado.

20. El método según la reivindicación 18, en donde la etapa de unir el primer extremo del elemento alargado en la segunda cara de la placa de circuito impreso PCB incluye el montaje, en superficie, del primer extremo del elemento alargado a la segunda cara de la placa de circuito impreso PCB, a lo largo de una empaquetadura de soporte de montaje termo-conductora .

21. El método según la reivindicación 18, que comprende, además: disponer la placa PCB en el interior de una carcasa y disponer un ventilador en el interior de la carcasa en una posición en donde el ventilador sea utilizable para desplazar aire a través de la abertura y por intermedio del espacio interior del elemento alargado.

22. El método según la reivindicación 18, en donde la carcasa incluye un espacio interior al menos parcialmente definido por una pluralidad de paredes interiores, comprendiendo dicho método además : configurar una placa de control para estar dispuesta en el interior de la carcasa, de modo que la placa de control tenga al menos un borde configurado para cooperar con una respectiva pared interior de la carcasa para formar un conducto de fluidos.