CN113819415A - 防爆照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防爆照明设备，其包括：用于安放所述防爆照明设备的设备主体，其包括位于其中部的安装部和自安装部的下方向两侧延伸出的第一散热部和第二散热部；用于发光照明的多个发光二极管(LED)；用于向所述发光二极管供电的电驱动模块；以及可拆卸地连接在所述设备主体下方的封盖。根据本发明允许在不单独设有散热装置的情况下可靠地将发光二极管产生的热耗散到周围环境中、能够在使防爆照明设备实现紧凑化和低矮化的同时避免发光二极管产生的热直接对电驱动模块产生不利的影响、显著地降低防爆照明设备的零部件数量和生产、装配以及制造成本等。

Description

防爆照明设备
技术领域
本发明涉及至少有一个LED(发光二极管)作为光源的防爆照明设备。这种防爆照明设备带有优化后的散热设计，从而提供成本更优、结构更紧凑的防爆照明设备。
背景技术
已知的是，目前已经存在用在危险区域中的多个防爆照明器或光源，其中自炽灯光源或荧光灯光源由发光二极管(LED)所替代。这些新的光源也须满足将这些光源设置在诸如防火封壳之类危险区域中的特定需求，或者诸如增安型、隔爆型之类防爆产品所含的其它需求。此外，这些LED光源的光输出取决于温度。因此，对于此种LED光源需要散热装置来补偿光通量的减小。这种散热装置也需要满足上文已提到的用在危险区域中的需求。
作为补偿光通量减小的可能方案之一是在光通量发生相应减小的情形中增加一些所使用的LED以及增设多个反光器。
同时，作为利用发光二极管(LED)进行发光或照明的防爆照明设备来说，已知该防爆照明设备具有例如可以为电气或电子镇流器的LED控制装置，例如以向LED(发光二极管)提供合适电压。已知的是，该LED控制装置用于对输入交流电压进行整流，并且通过升压转换器将它转换成经调节的直流电压，所谓的中间电路电压。在目前常见的防爆照明设备中，该LED控制装置已知地设置沿高度方向设置在LED的上方，这一方面使得整个防爆照明设备具有较高的高度从而在安放时需要更大的安放空间，另一方面由于LED所产生的热气的密度小于空气的密度从而向上升起，使得LED控制装置往往会受到来自LED所产生热量的“烘烤”，由此使得LED所产生的热量会在一定程度上对LED控制装置造成损坏。如期望减弱对LED控制装置的不利影响，通常可以考虑通过增设冷却体、主动冷却、散热器等来带走这些热量。否则，LED控制装置的寿命将会由于高的热输入而受到不利影响或缩短。
然而，上述方案都会导致成本增加并且还会导致相应的光源或光源配件的尺寸增大。
因此，行业内存在设计出成本更优、结构更紧凑的防爆照明设备的需求。
发明内容
本发明旨在提供一种克服上述现有技术的缺陷，提供一种防爆照明设备，其目的在于实现以下技术效果：允许在不单独设有散热装置的情况下可靠地将发光二极管产生的热耗散到周围环境中，能够在使防爆照明设备实现紧凑化和低矮化的同时避免发光二极管产生的热直接对电驱动模块产生不利的影响，显著地降低防爆照明设备的零部件数量和生产、装配以及制造成本等。
根据本发明的一个方面，提供一种防爆照明设备，其包括：用于安放所述防爆照明设备的设备主体，其包括位于其中部的安装部和自安装部的下方向两侧延伸出的第一散热部和第二散热部，其中所述安装部的内部形成有中空腔体；用于发光照明的多个发光二极管(LED)，其分别附接至所述第一散热部和第二散热部；用于向所述发光二极管供电的电驱动模块，其容置在由所述设备主体的安装部所形成的所述中空腔体内以相对于附接至所述第一散热部和第二散热部的发光二极管错开布置；可拆卸地连接在所述设备主体下方的封盖，其设计成连接至该设备主体从而能够抵抗爆炸压力。
与现有技术相比，本发明的防爆照明设备通过优化设计设备主体和防爆照明设备的电气元件在该设备主体内的布置，一方面允许其中的发光二极管在横向方向上与电驱动模块错位布置，这既允许实现防爆照明设备的紧凑化和低矮化，同时还避免发光二极管所产生的热量直接“烘烤”电驱动模块而缩减其使用寿命。另一方面，由于该发光二极管是直接贴靠暴露于周围环境的第一散热部和第二散热部，这允许将设备主体的第一散热部和第二散热部用作散热装置，从而无需如现有技术中那样单独设置用于实现发光二极管散热的散热装置，这样不仅带来结构简化，还允许制造成本的明显降低，这对增强防爆照明设备的产品竞争力无疑是非常有帮助的。
在一个优选实施方式中，所述第一散热部和第二散热部分别朝向所述封盖地凸设有供所述发光二极管的凸台，其中所述凸台与所述第一散热部和第二散热部一起围设出绕凸台设置的中空环槽。由此，允许尽可能地使在工作时产生热量的发光二极管远离电驱动模块设置，同时还可以便于将发光二极管的透镜连接至防爆照明设备的设备主体。
在一个优选实施方式中，还包括带有透镜的安装架，其中带有透镜的所述安装架以胶水或者形状配合的方式附接在所述中空环槽内。由此，允许以简单地方式实现透镜及其安装架相对于设备主体的精确定位，这有利于提高组装效率并简化操作人员的操作。
在一个优选实施方式中，所述封盖被设计为大致呈向下凸起的弧面且其内表面带有用于向上反射来自所述发光二极管的光线的反射表面。由此，允许以简单、低成本的方式实现发光二极管发出的光对外的均匀分布和发射。
在一个优选实施方式中，还包括设置在所述电驱动模块下方的反光镜，其中所述反光镜设置在第一散热部和第二散热部之间并且与所述封盖的反射表面一起形成所述防爆照明设备的光反射器。由此，以简单、低成本的方式实现发光二极管发出的光对外的均匀分布和发射。
在一个优选实施方式中，其中所述光反射器相对于所述防爆照明设备的中心轴线呈对称设置，以使得所述多个发光二极管所发出的光在所述防爆照明设备的整个照明区域内彼此交叠。由此，以简单、低成本的方式实现发光二极管发出的光对外的均匀分布和发射。
在一个优选实施方式中，所述反射表面为涂覆在所述封盖的内表面上的反射膜或者反射涂层。
在一个优选实施方式中，还包括沿所述设备主体的整个内周环绕设置的垫圈，其中所述封盖借助于所述垫圈以密封方式接合至所述设备主体。
在一个优选实施方式中，所述电驱动模块为LED控制装置，所述LED控制装置包括桥整流器和LC串联谐振器，其中发光二极管与LC串联谐振器中的电容器并联连接。
在一个优选实施方式中，所述第一散热部和第二散热部的高度被设计为朝向所述封盖是减小的。
本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本公开后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1示出了已知的防爆照明设备的剖视图；
图2示出了本发明的防爆照明设备的剖视图。
附图标记列表：
10、20.防爆照明设备；11、21.设备主体；
12、22.电驱动模块；13、23.垫圈；14、24.封盖
15、25.LED条；16、26.透镜；17.散热装置；18.防雾盖
19A、19B.反光镜；26A.安装架；27.反射表面；28.反光镜；
29.安装部；30A、30B.散热部；R.空间角度区域；31.凸台
32.凹槽
具体实施方式
现参考附图，详细说明本发明所公开的防爆照明设备的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“前”、“后”、“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。
本发明中所使用的术语“第一”、“第二”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。
图1示出了包括作为LED条15的发光二极管可被插入其中的防爆照明设备10。在此该防爆照明设备10还包括例如可由金属薄板制成的设备主体11和透明或半透明的封盖14，例如该封盖14可由透明的工程塑料或者树脂等一体成形获得。其中设备主体11有利地具有诸如为安装支架的安装装置以被安装到墙或天花板，在此该安装装置例如可以是突出于设备主体11的平面之上的挂钩或者卡爪，从而允许借助于形状配合或者卡合的方式将防爆照明设备10固定地安装到墙壁或者天花板上并能够长期可靠的保证将防爆照明设备10安放在墙壁或者天花板上。在此，该封盖14借助于垫圈13以密封方式可拆卸地安装到设备主体11，其中优选该垫圈13沿整个封盖14的内周环绕设置以防止外部环境中的湿气或者灰尘进入防爆照明设备10的内部，从而对该防爆照明设备10的正常工作造成不利的影响。
此处的照明设备10被形成为是防爆的，这尤其意味着设备主体11和封盖14以如下方式设计：设备主体11所包含的电气和电子元件以及插入其中的LED条15及其相关联的透镜16由封盖14进行防护，使得该防爆照明设备10也可被用在可能爆炸性的环境条件下。在此，LED条15和透镜16以下述的方式组合，使得相应的光线将在由LED条15的发射角限定的特定空间区域中发射。这个角取决于LED条15和相应的透镜16，例如为15°至120°。同时，设备主体11内设有可经由供电线连接到交流电源的电驱动模块12，在此例如示例性地可以为电子镇流器的电驱动模块12设置在该LED条15的上方，其用于对输入交流电压进行整流，并且通过升压转换器将它转换成经调节的直流电压以供LED条15发光用。
由于多个LED条15在工作过程中会产生大量的热，因此期望将该LED条15所产生的热能够耗散到周围环境中，为此在该LED条15的正上方设置有例如带有多个向上延伸出的散热翅片的散热装置17，在此示出的散热装置17例如是由导热率高的金属(例如可以为铝或铜)模制出散热件，其中该散热装置17的下端面正对着多个LED条15的背面，在该散热装置17的上端面则以分立的方式设置多个向上延伸出的散热翅片以增大向周围环境散热的散热面积。在此该散热装置17允许借助于卡扣或者吊钩的方式悬挂在由封盖14所围出的空腔内。进一步优选地，为了促进在由封盖14所围出的空腔内的热交换，可以在该由封盖14所围出的空腔内设置有促进空气流动的风扇，这样能够更有效地将该LED条15所产生的热能够耗散到周围环境中。当然，这些措施都会相应地增大该防爆照明设备10的整体体积、重量和生产及制造成本。
进一步，还期望使LED条能尽量免受外部的灰尘、水汽等不利影响，因此在该LED条15的下方还增设有由透光材料制成的防雾盖18。进一步，为了增大该防爆照明设备10中的LED条发光的光照范围，在该封盖14所围出的空腔内还增设有多块反光镜19和19A以尽可能地扩大该防爆照明设备10的照明角度和范围。
图2示出沿横向于根据本发明的防爆照明设备20的方向观察的、剖过根据本发明的防爆照明设备20的实施例的剖视图。该实施例的防爆照明设备20包括位于图2上部的、在此优选由导热率高的金属(例如为铝、)制成的设备主体21以及借助于垫圈23能够密封地可拆卸接合至该设备主体21的优选由透光材料制成的封盖24。在此该封盖24大致呈向下凸起的弧面且其内表面带有在下文中详细描述的反射表面27。在此为了实现设备主体21和该封盖24之间长期可靠的密封性，优选沿着该设备主体21的整个内周环绕设置该垫圈23。在此处，该防爆照明设备20被构造成点火防护类型Ex-d(防压力封装、)以能够抵抗可能的爆炸压力并且可防止爆炸向外的传播。
如图2所示，其中该设备主体21包括位于中间的优选为安装支架的安装部29以及自安装部29的下方向两侧延伸出的第一散热部30A和第二散热部30B。在这里，该安装部29和第一散热部30A和第二散热部30B可以是优选为一体铸造成型制得的。其中该安装部29的内部被设计为是中空的，这允许将该防爆照明设备20的例如为LED控制装置的电驱动模块22容置在安装部29所限定出的中空腔体内。在此，该安装部29被设计成自第一散热部30A和第二散热部30B向上突伸出一定高度，且在安装部29的顶部一体地形成有用于与墙壁或者天花板上的悬挂点相卡合或者钩合的连接部，在此，该安装部29的横截面大体地成形为矩形，这允许能够在其内部限定出足够大的中空腔体以便于随后安放或者装配入例如为LED控制装置的电驱动模块22。
根据本发明，优选为LED控制装置的电驱动模块22具有桥整流器和LC串联谐振器，其中发光二极管与LC串联谐振器中的电容器并联连接。当这样的桥整流器处于工作模式时，中间电路电压被转换成具有恒定频率的方波电压。在本发明的实施例中，该LED控制装置中的常规开关频率通常位于20千赫兹(kHz)到60千赫兹(kHz)的范围内。作为这一对应布置的结果，具有恒定电压和恒定频率的系统变成具有恒定电流的系统，其中这对应于波切洛特(Boucherot、)电路的原理。
在发光二极管的使用期间，在发光二极管的启动阶段，其中的串联谐振器已被负载，使得没有高电压发生在谐振器的对应电容器上且谐振器立即充当电流源。这以简单的方式来实现，因为谐振器的这一电容器上的电压被上述桥整流器整流且这一直流电压被直接负载了对应多个串联连接的LED。为达成这一点，优选地，相对于它们的反向恢复时间调整到LED控制装置的开关频率的二极管被用于桥整流器。
在本实施例中，该设备主体21的第一散热部30A和第二散热部30B相对于设置在中部的安装部29对称地布置。其中该第一散热部30A和第二散热部30B的高度被设计为相对于设置在中部的安装部29是陡降的且随后沿向下的方向平缓地降低，这种设计有助于外部的湿气或者灰尘难于长期蓄积在该第一散热部30A和第二散热部30B上，同时这种设计还有利于增大第一散热部30A和第二散热部30B向周围环境散热的散热面积以实现期望的散热效果。
归因于设置在中部的安装部29明显高出设置在两侧的第一散热部30A和第二散热部30B，例如在该防爆照明设备10在借助于该安装部29被安装到天花板上的工作状态期间，在两侧延伸出的第一散热部30A和第二散热部30B能够无阻地向周围环境散热而不会存在热屏障现象，这能够确保该防爆照明设备10在其整个工作状态期间都确保良好且可靠的向周围环境的良好的散热效果。
如图2所示，在设备主体21的位于两侧的第一散热部30A和第二散热部30B的内侧直接附接有两组LED条，在图2中仅用附图标记标识出了位于图右侧的LED条25。通过这样的设计，一方面允许LED条25在横向方向上与电驱动模块22错位布置，这既允许实现了防爆照明设备的紧凑化和低矮化，同时还避免了LED条25所产生的热量如图1中示出的那样直接“烘烤”该电驱动模块22从而缩减其使用寿命。另一方面，由于该LED条25是直接贴靠暴露于周围环境的第一散热部30A和第二散热部30B的，这从而允许将设备主体21的第一散热部30A和第二散热部30B用作为散热装置，这不仅带来了结构上的简化，还允许制造成本上的明显降低。
为了便于将LED条25所发出的光线引导向特定的空间区域，第一散热部30A和第二散热部30B在此凸设有专用于附接LED条25的凸台31并借助于该凸台和第一散热部30A和第二散热部30B一起围设出供安装架26A安放的中空环槽32。其中该凸台31大致呈圆柱形并向下凸伸出一定的高度，这样有助于尽可能地使发热的LED条25远离电驱动模块22设置，同时也允许与第一散热部30A和第二散热部30B一起围设出足够大的中空环槽32。在此，该安装部26A可以通过胶水或者形状配合的方式被固定地安装在该中空环槽32内。进一步，透镜26以卡扣配合的方式直接卡合至该安装架26A上，这种设计有助于简化该防爆照明设备20的安装工艺。
在图2中，与现有技术相比，由于分别直接贴附至第一散热部30A和第二散热部30B的两组LED条25在横向上间隔较远，因此为了实现更好的照明效果，在此优选在封盖24的内表面上均设置有平坦的反射表面27，其中该反射表面27可以是反射膜或者是反射涂层或任意其它适合的形式，只要其布置成能够确保经由透镜26所引导出射的光能够在由封盖24所限定出的内部的整个空间角度区域R内照射到该平坦反射表面27。与之相应地，在两组LED条25之间，即在电驱动模块22的下方嵌装有反光镜28。借助于这样的设计，一方面该反光镜28能够更好地封住该电驱动模块22，以避免在空间角度区域R的光和热不期望地传递至该电驱动模块22；另一方面，这允许进一步扩大该防爆照明设备20的照明角度和范围。也就是说，在图2中，设置在封盖24的内表面上的平坦的反射表面27和设置在两组LED条25之间及电驱动模块22的下方的反光镜28一起形成该防爆照明设备20的光反射器。
如图2所示，其中该反光镜28被设计呈大致成凸透镜的形式，其中在其两侧分别形成具有一定弧度的光反射面。以此方式，光反射器的整个反射和投射表面关于防爆照明设备20的中心轴线对称地设置，以使得将光反射器的相等部分被分配给分设在设备主体21两侧的各个LED条25。这样做的有益效果是，各个LED条25所对应的空间角度区域R在整个照明区域内彼此交叠。
由于不同的空间角度区域的对应交叠，导致光发射均匀分布，以使用户在正常的照明表面距离处基本无法看到点状光源，即使分设在两侧的LED条25具有不同的眩光，因为不同LED条的眩光同样会由于该均匀的光分布而不再出现，这样允许以更加灵活的方式配置和优化该防爆照明设备，这对于低成本化是非常有益的。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。在不脱离本发明的构思和原则的前提下，本领域的技术人员可作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种防爆照明设备，其特征在于，其包括：
用于安放所述防爆照明设备的设备主体，其包括位于中部的安装部和自该安装部的下方向两侧延伸出的第一散热部和第二散热部，其中所述安装部的内部形成有中空腔体；
用于发光照明的多个发光二极管(LED)，它们分别附接至所述第一散热部和第二散热部；
用于向所述发光二极管供电的电驱动模块，其容置在由所述设备主体的安装部所形成的所述中空腔体内以相对于附接至所述第一散热部和第二散热部的发光二极管错开布置；
可拆卸地连接在所述设备主体下方的封盖，其设计成以能点火防护的方式连接至该设备主体而能够抵抗爆炸压力。
2.如权利要求1所述的防爆照明设备，其特征在于，所述第一散热部和第二散热部分别朝向所述封盖凸设有用于所述发光二极管的凸台，其中所述凸台与所述第一散热部和第二散热部一起围设出绕该凸台设置的中空环槽。
3.如权利要求2所述的防爆照明设备，其特征在于，还包括带有透镜的安装架，其中带有透镜的所述安装架以胶粘或形状配合的方式附接在所述中空环槽内。
4.如权利要求1所述的防爆照明设备，其特征在于，所述封盖被设计为大致呈向下凸起的弧面状并且在内表面带有用于向上反射来自所述发光二极管的光线的反射表面。
5.如权利要求4所述的防爆照明设备，其特征在于，还包括设置在该电驱动模块下方的反光镜，所述反光镜设置在第一散热部和第二散热部之间并与所述封盖的反射表面一起形成所述防爆照明设备的光反射器。
6.如权利要求5所述的防爆照明设备，其特征在于，所述光反射器相对于所述防爆照明设备的中心轴线呈对称设置，以使所述多个发光二极管所发出的光在所述防爆照明设备的整个照明区域内彼此交叠。
7.如权利要求4至6中任一项所述的防爆照明设备，其特征在于，所述反射表面为涂覆在所述封盖的内表面上的反射膜或者反射涂层。
8.如权利要求1所述的防爆照明设备，其特征在于，该防爆照明设备还包括沿所述设备主体的整个内周环绕设置的垫圈，所述封盖借助所述垫圈以密封方式接合至所述设备主体。
9.如权利要求1至6中任一项所述的防爆照明设备，其特征在于，所述电驱动模块为LED控制装置，所述LED控制装置包括桥整流器和LC串联谐振器，其中发光二极管与LC串联谐振器中的电容器并联连接。
10.如权利要求1至6中任一项所述的防爆照明设备，其特征在于，所述第一散热部和第二散热部的高度被设计为朝向所述封盖是减小的。
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