CN107110482A - 用于危险区域的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于危险环境的照明装置(102)，包括至少一个基本上点状的光源(4)以及用于所述至少一个基本上点状的光源的壳体结构，该壳体结构限定了至少三重屏障保护性封装件(1、3、7)，以使所述至少一个光源密封并与环境隔绝，其中所述三重屏障保护性封装件至少部分地透光，以使来自所述至少一个光源的光能够以预定波长传播到环境。

Description

用于危险区域的照明装置
技术领域
本发明总体上涉及光照明(illumination)和照明(lighting)。特别地，但不排他地，本发明涉及在危险空间中使用的照明设备。
背景技术
危险区域可能含有不同浓度的可燃液体、气体、蒸汽和粉尘。当被热或甚至相对不太大的火花点燃——这在一定程度上可能容易由普通照明装置或相关开关引起——时，就例如可能在有限的氛围中在空间上非常密集地充满了危险的反应材料的炼油厂、矿井或工厂而论，可能会发生爆炸等形式的大规模破坏。
因此，已经开发了各种测试、标准和相关证书，以对要在危险区域使用的设备的防护等级提供证明。证书可以指示例如相关联设备的防护类型和等级。例如，防爆产品可以在其证书标签中展示标识符“Ex”以及不同的更加具体的类别和群组定义。为了满足这些标准所设定的各种要求，在这样的危险条件下使用的设备可能需要设置有防爆外壳以及不引起火花或仅引起微小火花的部件、材料和结构等各种其他安全特征部件。
尽管为危险使用场合设计的现有照明方案——通常包括例如荧光灯——具有明显有利的特征，但是鉴于应安装该方案的可能不稳定的、苛刻的环境，在照明器结构的照明效率、光照明可控性以及总体安全性方面仍然有改进的余地。
发明内容
本发明的目的是至少缓解与现有技术有关的上述问题中的一个或多个问题。
本发明的目的可以通过独立权利要求的特征来实现。
一方面，本发明涉及根据独立权利要求1的照明装置。根据本发明的一个实施方案，用于危险环境的照明装置包括：
-至少一个基本上点状的光源，诸如LED(发光二极管)，可选地为多个光源，以及
-用于所述至少一个基本上点状的光源的壳体结构，该壳体结构限定了至少三重屏障保护性封装件，以将所述至少一个光源密封并与环境隔绝，其中所述三重屏障保护性封装件至少部分地透光，以使来自所述至少一个光源的的光能够以预定波长传播到环境。
屏障结构的所需最小透射率取决于实施方案，但是考虑到目标波长，屏障结构的所需最小透射率可以是至少约50％、60％、70％、80％、85％、90％或甚至95％。而且，屏障可以是光学透明的(透射率例如在90％或更高的数量级)，或者可以是半透明的，具有相当大的光散射特性。
用于密封光源的三重屏障/层壳体结构可以包括基本上柱形的外部元件或“罩(cover)”元件。可替代地，外部元件可以具有一些其他形状，例如在一些其他可能仍然细长的形状的情况下具有方形或矩形截面。球形或立方体形状等其他选项也是可能的。通常，形状可以是对称的或不对称的。
上述考虑因素通常同样适用于内部元件，该内部元件可以位于外部元件内，即内部元件被外部元件覆盖。内部元件和外部元件之间可以具有空气、其他气体或者通常为流体、凝胶或甚至固体材料的间隙。中间材料可以带有所需的功能。例如，中间材料可以在光学上基本透明但是是电绝缘的。例如，内部元件和外部元件可以在一端或两端具有共用的支撑件。
通过构造，外部元件或内部元件可以基本上是一体的或单块式的。例如，该元件可以通常通过模制来制造。这样的元件可以仍然包括异常(deviant，偏移、偏差)部分或不连续体，诸如在密封之前用于在该元件内布置其他元件诸如若干光源、相关部件(诸如电导体、控制电子器件)等的引导(lead-through)区域。
例如，可以使用可选地设置有电线或杆触头以用于向光源供应电流的刚性和/或弹性材料的端帽/罩，以用于密闭地封闭元件端部。对于多个嵌套元件，诸如上述外部元件和内部元件，帽可以是共用的或单独的。例如，外部元件可以设置有更刚性(例如塑料)的帽，而内部元件设置有更弹性的帽。
外部元件和/或内部元件可以包括选自由玻璃、陶瓷、塑料、聚合物和基本上抗UV的材料组成的组中的至少一种材料。例如，元件的表面材料和底层材料可以不同。
外部元件和/或内部元件可以包括光学功能特征部件(feature)，诸如表面凹凸(relief，浮雕、起伏)形式的或嵌入的凹凸形式的，或者外部元件和/或内部元件可以包括例如光学功能纳米粒子。
而且，壳体结构可以包括位于内部元件内的透光的可选地模制的芯或“内嵌套(innest)”的材料区域、层、元件或块，从而进一步封装光源，以提供与环境的隔绝的第三屏障。芯材料可以包括弹性体、硅酮、聚氨酯、基于烯烃的弹性体、和/或聚合物。该芯材料可以是电绝缘的。
芯材料可以物理地支撑或附接至嵌入的光源和相关元件诸如光源基板/电子器件，并且可选地直接接触内部元件。这些相关元件诸如基板(膜、片材、接线板等)或一些其他特定支撑结构可以被分配有热管理功能，以便将热量从光源传导出去，从而用作内部元件内的散热器，并且由于降低的容易使光源劣化的热应力，因此提高了该方案的长期可靠性。为此，可以利用合适的导热材料，诸如铝。
根据本发明的每个具体实施方案，本发明的实用性由各种因素产生。所提出的耐用的、实际上无需维护的照明装置包括至少三重屏障壳体结构，以用于有效且可靠地封装光源和相关电子器件，以便将火花或热引发爆炸、火灾、湿害等的风险降到最低。所使用的例如包括相关罩的屏障元件和结构可以独立地、小心进行密封。
尽管该装置主要设计用于上述“Ex”型环境，诸如油气工业中常见的环境、矿山以及其他可能具有不同种类的气体氛围并经历重大温度变化的危险区域，但是该装置能适用于一般用途。除了优异的密封性能之外，该装置还能够通过所嵌入的光学上有意义的特征部件——诸如表面凹凸结构，例如呈光栅形式或其他凹凸形式——而实现有效的照明控制。
基于以下详细描述，技术人员将会清楚各种其他优点。
表述“若干”在本文中是指从一(1)开始至例如一、二或三的任何正整数。
表述“多个”在本文中是指从二(2)开始至例如二、三或四的任何正整数。
术语“第一”和“第二”不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元素与另一个元素区分开。
在从属权利要求中公开了本发明的不同实施方案。
附图说明
下面将参照随附附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的照明装置的实施方案。
图2示出了图1的实施方案的内部构件，其中罩元件被移除。
具体实施方式
图1仅通过示例的方式示出了根据本发明的照明装置102或“照明器具”或“照明器”的实施方案。在右侧的110处，示出了沿线A-A的截面图。装置102包括具有外部元件7的壳体，在本实施例中，该外部元件本质上限定了对称的罩管，该罩管可以可选地是导电的以例如满足“Ex”区域利用标准和要求。
外管7的基材可以包括例如具有或不具有特定导电涂层的透明玻璃、陶瓷或聚合物。所使用的材料优选是抗UV(紫外线)的。
罩管7的两个端部区域均优选地是密闭地密封的，可选地用端盖诸如盖或帽进行密封，该端盖也可以携载电杆或接线触头6，以使得能够对壳体内的光源和可能的相关控制电子器件供给能量，在该具体实施方案中，光源和可能的相关控制电子器件例如本质上被组织为LED(发光二极管)带4。在制造之后，端盖可以被永久地密封，或者保持能够用工具或不用工具进行移除/操作，以便于能够维护照明器的内部构件。
图2示出了图1的实施方案的内部构件，其中管状外罩元件7被移除。
在由罩元件7限定的中空空间内，布置有优选地为管1或包括该管的内部元件。该管可以包括例如可以固有地具有或被特别配置为带有用于光控制的光学功能特性的透明玻璃、陶瓷或塑料材料2。该管可以呈现出光学管理特征，诸如在(内/外)表面上的和/或嵌入到材料内的三维凹凸形态，以用于诸如光的指向、准直、漫射、(例如从白光)着色和/或大体上建立所需的光分布等目的。这些功能件可以与管完全成一体，和/或在管的内侧或外侧装配在非常接近该管处。光学特征部件可以通过折射和/或衍射表面凹凸体、包含例如亚微米或微米尺度轮廓的体积/空腔光学器件、或体积散射特征部件来实现。除了内管1的这样的特征部件之外或代替内管的这样的特征部件，在一些实施方案中，罩元件7可以包括相似的特性。
在管1内部，建立了例如一个或多个LED带4的形式的至少一个光源。LED可以是传统封装的LED或例如是OLED(有机LED)。可替代地或另外地，可以应用一些其他可适用的光源。光源发射的或最终耦合出去的颜色通常是白色，但是基本上任何颜色/波长都是可能的，包括红外辐射。光源可以设置有相关的基板、控制电子器件和/或其他辅助元件，诸如用于冷却目的的条带或片材。
光源4优选通过覆盖的密闭屏障(芯)元件或层3而完全被封装和密封，根据实施方案，依据所使用的标准，该屏障(芯)元件或层是充分透明的，具有足够高的透射率，并且该屏障(芯)元件或层例如可以实现颜色调节和/或改进从源4的光提取。可以再次使用合适的材料和形状——可选地为凹凸的——来优化光透射以及控制密闭密封和保护功能。封装材料可以特别包括硅酮、聚氨酯、丙烯酸(acrylic，亚克力)、基于烯烃的弹性体、或聚合物，即用以避免电短路、火花和/或湿气接触的可用材料。该材料可以是例如固体或凝胶状的。在制造照明装置期间，该材料可以是可模制的、可挤压的和/或可固化的。
内管1可以最终用永久的或(用工具或不用工具)可拆卸/可操作的端盖诸如帽5a、5b进行密封，端盖可以包含例如杆或接线触头，以用于将光源4电连接至外部电源。
根据实施方案，内部屏障管元件1和罩(外部)屏障管元件7的帽可以是共享的或专用的。帽可以将内管1锁定在罩管7内的适当位置。

Claims (16)

1.一种用于危险环境的照明装置(102)，包括：
-至少一个基本上点状的光源(4)，以及
-用于所述至少一个基本上点状的光源的壳体结构，所述壳体结构限定了至少三重屏障保护性封装件(1、3、7)，以将所述至少一个光源密封并与环境隔绝，其中所述三重屏障保护性封装件至少部分地透光，以使来自所述至少一个光源的光能够以预定波长传播到所述环境。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述三重屏障封装件包括多个中空的嵌套元件(1、3、7)。
3.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述壳体结构包括透光的、可选为柱形的外部元件(7)，以提供与所述环境的隔绝的第一屏障。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述外部元件包括功能性涂层，所述功能性涂层可选地为导电涂层。
5.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述壳体结构包括透光的、可选为柱形的内部元件(1)，以提供与所述环境的隔绝的第二屏障，其中在所述内部元件和所述外部元件之间可选地保留有气体物质诸如空气的间隙。
6.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，任一屏障元件(1、3、7)包括用于控制光的若干光学功能特征部件，所述特征部件可选地包括表面凹凸结构。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述特征部件具有选自由以下组成的组中的至少一种光学功能：光的指向、准直、漫射、着色、散射和分布功能。
8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，任一屏障元件(1、3、7)包括选自由玻璃、陶瓷、塑料、聚合物和基本上抗UV的材料组成的组中的至少一种材料。
9.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述壳体结构包括透光的、可选地模制的芯材料元件(3)，所述芯材料元件封装所述至少一个基本上点状的光源，以提供与所述环境的隔绝的第三屏障，所述芯材料可选地支撑所述至少一个基本上点状的光源。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述芯材料包括选自由弹性体、硅酮、丙烯酸、聚氨酯、基于烯烃的弹性体、和聚合物组成的组中的至少一种材料元素。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的装置，其中，所述芯材料元件被配置为用于颜色调节或光提取。
12.根据任一前述权利要求所述的装置，包括至少一个封闭元件(5a、5b)，所述封闭元件可选地为盖、翼板或端帽，以密闭地密封所述壳体结构和/或所述壳体结构内的元件(1、7)。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述封闭元件包括用于向所述至少一个基本上点状的光源供电的若干导电部分或元件。
14.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述至少一个基本上点状的光源包括LED(发光二极管)。
15.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述至少一个基本上点状的光源包括多个LED的LED带。
16.根据任一前述权利要求所述的装置，所述装置包括用于所述至少一个光源的冷却元件。
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