CN109313875B - 用于提供本质安全的电输出功率的模块以及防爆的灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防爆灯具（22）或其他防爆电装置的模块（10）。模块（10）设立用于，将输入端（11）上的非本质安全的输入功率分别转换成多个输出端（17）上的本质安全的输出功率。在此，相应电负载、例如由至少一个发光二极管（21）组成的发光二极管装置是能够在每个输出端（17）上连接的或者被连接在每个输出端（17）上。输出端（17）可以在输入端（11）的第一输入接头（12）和第二输入接头（13）之间并联或串联接通。至少一个电流监控装置（27）监控输出电流（IA）。至少一个电压监控装置（29）监控输出电压（UA）。一旦输出电压（UA）超出电压极限值和/或一旦输出电流（IA）超出电流极限值，则借助操控电路（28），安全开关（16）被转换到自身的安全状态中。

Description

用于提供本质安全的电输出功率的模块以及防爆的灯具

技术领域

本发明涉及用于为了至少一个电负载、尤其是为了灯具的一个或多个发光二极管来提供本质安全的电输出功率的模块。本发明此外涉及具有这样的模块的防爆的灯具。

背景技术

如在系列标准EN/IEC 60079中描述的那样，在有爆炸危险的环境中，电运行装置必须以防爆的方式来实施。例如，具有“提高安全性”的点火保护类型的发光二极管的灯具必须与其他点火保护类型相结合，以便实现预先给定的或必要的安全水平（例如“EPLGb”）。例如，可以将发光二极管或其工作电路布置在以点火保护类型“隔爆型封装”（Ex-d）或“浇封型封装”（Ex-m）的壳体中。以一种点火保护类型的具有电运行装置或电负载、例如发光二极管的壳体的实施方案是耗费的并且也使得维修和维护变得困难。

DE 101 32 415 A1描述一种用于电压分布线路的保护装置，本质安全的电路被连接到其上。在电压分布线路上的电压被监控并且在电压上升到阈值之上或电压下降到阈值之下的情况下，与电压分布线路串联接通的开关被断开，以便可以在火花在分离点处引起有爆炸危险的气体的点火之前中断通过电压分布线路的通过电流。

由WO 2015/047383 A1描述电弧监控装置，其中在供电线路的每个并联接通的输出分支处分别不仅监控分支电压而且也监控分支电流。此外，监控在该供电线路上的供电电压和供电电流。当供电电压和全部的分支电压并不相同大小时或者当供电电流与分支电流的总和不相应时，断开供电线路中的安全开关。

也已经进行了不同的试验，用于使得电负载、诸如发光二极管的耗费的封装简化。DE 10 2013 104 240 B4例如建议将载体优选地以无工具的方式利用卡合连接装置来与覆盖体（Abdeckkörper）连接，其中发光二极管被布置在所述载体上，从而使发光二极管分别被容纳在所覆盖装置的腔室内。在载体和覆盖体之间形成点火击穿安全的缝隙，从而使发光二极管以防爆的方式被布置在具有小体积的腔室中。

发明内容

从已知的现有技术出发，作为本发明的任务可以考虑为：在没有耗费的机械壳体设计的情况下能够以爆炸安全的方式来运行至少一个电负载，尤其是灯具的至少一个发光二极管。

所述任务通过具有专利权利要求1的特征的模块以及具有专利权利要求15的特征的灯具得以解决。

根据本发明的模块用于为了至少一个电负载、例如为了至少一个发光二极管来提供本质安全的电输出功率（Ex-i）。在输入端上可以通过非本质安全的电流源或电压源来提供输入功率，其中所述输入端具有第一输入接头和第二输入接头。所述模块这样构造，使得利用简单的装置由非本质安全的输入功率在模块的至少一个输出端处分别为了电负载来提供本质安全的输出功率。

模块的输出端其中的每个分别具有第一输出接头和第二输出接头。在输出端的所述两个输出接头之间分别能够连接电负载。在不具有负载的输出端上，可以连接跨接元件，所述跨接元件将相关输出端短接。多个输出端在一种实施例情况下相互串联地在所述两个输入接头之间接通。在一种可替代的实施方式中，输出端相互并联地接通，从而使每个输出端相对于其他输出端并联地与输入端连接。

该模块具有至少一个电流监控电路，所述电流监控电路检测通过所述负载其中至少之一来流动的输出电流并且将其与电流极限值比较。可选地，所述模块可以具有至少一个电压监控电路，所述电压监控电路检测在至少一个输出端上施加的输出电压并且将其与电压极限值比较。

存在至少一个能够操控的安全开关并且可以在一种实施方式中在所述两个输入接头其中之一与输出端之间的电连接中布置所述安全开关。可替代地或附加地，存在的安全开关可以与模块的一个或多个所分配的输出端并联地布置，以便以低电阻的方式来连接或短接所述一个输出端或所述多个输出端，并且减小通过所连接的负载的通过电流以及在至少一个所分配的输出端上的电压。所述安全开关可以根据自身的开关状态来中断或阻断（sperren）电连接，或者当所述安全开关处在自身的导通状态中时，所述安全开关可以建立电连接。所述安全开关通过至少一个操控电路来被操控并且要么被切换到阻断状态中，要么被切换到导通状态中。所述操控电路不仅与至少一个电流监控电路连接并且/或者与至少一个电压监控电路连接。

如果确定出：要么输出电压超出电压极限值并且/要么输出电流超出电流极限值，则驱动电路促使安全开关转换（umschalten）到安全状态中。在安全状态中，安全开关负责于：使得在至少一个所分配的输出端上的电输出电压和输出电流分别减小到本质安全的值。例如，当在所述两个输入接头之一与输出端之间的电连接中所布置的安全开关在自身的安全状态中进行阻断时，到输入接头中的或者从另外的输入接头返回到电流源或电压源的输入电流的通过电流可以被阻止（unterbinden）。由此，使输出功率立刻减小到零。优选地并不存在在安全开关断开之后经由一个或多个负载来放电的电容器件。

如果安全开关与模块的一个或多个所分配的输出端并联地布置，则该安全开关在安全状态中是导通的并且低电阻地连接至少一个所分配的输出端的输出接头或者将其短接。

借助安全开关的低电阻连接应理解为如下连接，在所述连接情况下在安全开关上仅施加几个伏特或更小的、优选小于2至3V的剩余电压。剩余电压取决于：安全开关如何设计。优选地，作为安全开关来使用半导体开关或具有多个半导体器件的半导体装置。如果安全开关例如是三端可控硅或者晶闸管，则剩余电压可以例如为约2V。在双极晶体管的情况下，剩余电压优选小于1V。在绝缘层场效应晶体管的情况下，剩余电压可以例如为0.5V或更小。准确的剩余电压取决于所使用的半导体的类型。剩余电压被限定为如下电压，所述电压在完全饱和或者完全接转的（voll durchgesteuert）半导体开关的情况下仍施加在半导体开关上。

通过输出端的并联接通，施加在输入端上的电流可以被分布到多个输出端上并且由此减小。当模块被连接到电压源上时，那么这尤其是适宜的，其中在所述电压源的情况下输入电压是已知的并且输入电流可以根据能够通过电压源所提供的最大输入功率来变化。由于输出端的并联电路，在每个输出端上施加相同的输出电压，所述输出电压基本上相应于输入电压。输出电流通过全部的连接到输出端上的负载来确定。

在另一实施方式中，输出端彼此串联接通。当电流源被连接到输入端上时，那么这尤其是有利的。通过电流源所预先给定的输入电流于是通过全部的串联接通的输出端经由分别所连接的负载来流动。在所述两个输入接头之间施加的输入电压与负载相应地分布到串联接通的输出端上并且由此被减小，其中所述输入电压可以根据能够通过电流源所提供的最大输入功率来变化。

该模块基于如下思想：非本质安全的输入功率通过模块的输出端的或者连接到输出端上的电负载的多个器件的串联电路和/或并联电路被分成本质安全的电输出功率。

借助于模块，通过对输出电流和/或输出电压的监控鉴于对本质安全的输出功率的遵守来监控至少一个输出端，并且在超出电流极限值或电压极限值的情况下关断在全部输出端上的输出功率。由此，即便在由于错误而使输入功率变得过大的情况下，也可以限制发光二极管的光辐射。

发光二极管或电负载根据本发明不需要附加地通过机械装置来防爆，例如通过“隔爆型封装”或通过“浇封型封装”。由此，使防爆的电装置的实施、诸如防爆的灯具的实施明显简化。也可能的是，当模块和其输入端子以防爆的方式来实施时、例如作为单独的结构单元或在壳体之内来实施时，这样的灯具或装置的壳体并不以防爆的方式来实施。在所有情况下，至少所述负载是非常容易进入的（zugänglich）并且可以以少量耗费来检查、维修或替换。

在一种实施例中，给所有输出端分配至少一个共同的电流监控电路。当输出端串联接通时，那么这是尤其有利的。在此，电流监控电路可以冗余地实施。

此外可以有利的是，给输出端其中的每个分配单独的电压监控电路，其中可以冗余地设置每个输出端的电压监控电路。当所述输出端串联接通时，那么这是有利的。

在输出端的并联接通情况下可以有利的是，给所有输出端分配共同的电压监控电路。在所述实施方式中也优选的是，给输出端其中的每个分配单独的电流监控电路。在这里也可以冗余地实施所述电压监控电路以及电流监控电路。

在一种优选的实施例中，存在两个串联接通的单独的安全开关。优选地，每个安全开关通过单独的操控电路来操控。每个操控电路分别与用于存在的输出端其中的每个输出端的电流监控电路或电压监控电路连接。由此进一步改善运行安全性。

所述至少一个操控电路在一种实施例中具有保险装置（Sicherung），优选熔断式保险装置。如果电流超出电流极限值和/或电压超出电压极限值，则操控电路引起保险装置的触发，从而使其进行阻断或者阻止通过保险装置的通过电流。优选地，保险装置与至少一个安全开关的控制接头连接并且通过由保险装置进行的通过电流的中断而导致：安全开关转换到自身的阻断状态中。

优选地，安全开关通过至少一个半导体开关来构成或者具有至少一个半导体开关，例如场效应晶体管、双极晶体管、三端可控硅（Triac）或者晶闸管。场效应晶体管可以被实施为p沟道MOSFET或者n沟道MOSFE。

优选的是，分别将一个或多个发光二极管连接到输出端其中的一个或多个上，所述一个或多个发光二极管构成输出端上的相应电负载。

在一种实施例中，该模块具有输出端，具有多个并联的分支和分别多个器件、例如多个发光二极管的负载被连接在该输出端上。在每个分支中，多个器件串联接通，从而总共得出器件或发光二极管的矩阵形的布置。在这样的实施例中，优选地，并不存在相关输出端的电压监控装置。优选地仅将至少一个用于监控相关输出电流的电流监控装置分配给所述输出端。输出电压通过串联接通的器件而被分配在每个分支中。在一个分支故障的情况下，输出电压通过至少一个与之并联接通的分支来被接收（aufnehmen）并且同样地被分配到在那里串联接通的构件或发光二极管上。在这种构型方案中，可以取消输出端的电压监控。

不需要的输出端可以通过相应的跨接元件、例如通过短接连接器来导通连接或者短接。当输出端串联接通时，那么这是必要的。在并联接通的输出端情况下，不需要这样的跨接元件。

上面描述的模块可以是防爆的灯具的组成部分。灯具的连接到所述模块上的发光二极管可以简单地在没有灯具壳体的附加的防爆措施的情况下被布置。尤其是，可以在发光二极管上取消“浇封型封装”或“隔爆型封装”或其他防爆措施。

附图说明

本发明的有利构型方案从从属专利权利要求、说明书和附图中得出。接下来，根据所附附图详细地阐述本发明的实施例。其中：

图1示出模块的第一实施例的框图；

图2示出模块的第二实施例的框图；

图3示出模块的一种实施例的电路图；

图4示出模块的另一实施例的电路图；

图5示出示例性的防爆的灯具的立体视图；

图6示出模块的另一实施例的电路图。

具体实施方式

在图1中示意性地图解模块10的第一实施例的框图。该模块10具有输入端11，所述输入端具有第一输入接头12和第二输入接头13。在输入端11上能够连接以电流源14或电压源15（图2）的形式的非本质安全的能量源。在根据图1的实施例中，模块10尤其是被设置用于，被连接到电流源14上。输入电流IE流动到第一输入接头12中，按照示例通过电流源14来给予（einprägen）所述输入电流。在输入接头12、13之间施加输入电压UE，该输入电压可以在电流源14处以根据负载的方式来变化。

能够操控的安全开关16与第一输入接头12连接或者可替代地与第二输入接头13连接。该模块10具有至少一个输出端17。所述安全开关16被布置在模块10的所述两个输入接头12、13其中之一与存在的输出端17之一之间的电连接中，并且可以在自身的导通状态中实现导电连接并且在自身的阻断状态中中断。

模块10的每个存在的输出端17具有第一输出接头18和第二输出接头19。在输出端17的所述两个输出接头18、19之间施加输出电压UA。在每个输出端17的所述两个输出接头18、19之间能够连接电负载20。电负载20在这里所描述的实施例中分别通过一个或多个串联和/或并联接通的发光二极管21来构成。

模块10和连接到输出端上的发光二极管21例如是防爆的灯具22的组成部分。这样的灯具22的实施例在图5中被图解。灯具22具有灯具壳体23，在所述灯具壳体中布置发光二极管21和示例性地也布置模块10例如在共同的载体或共同的电路板上布置。当模块自身相应地以防爆的方式来实施时或者作为外部的防爆的单元被布置在灯具壳体23之外时，灯具壳体23不需要以点火保护类型的方式来实施。借助接头插头24可以将模块10以其输入端连接到电流或电压源上。该模块10可以也在单独的壳体中作为能够连接的或能够插塞的连接模块与灯具22机械连接和电连接并且在电流或电压源和灯具22的发光二极管21之间接通。

在图1中示出的实施例中存在多个输出端17，这些输出端在每个输出端17上经由各个电负载20或至少一个发光二极管21来串联接通。第一输出端17的第一输出接头与安全开关16连接。第一输出端17的第二输出接头19与在串联电路中的下一个输出端17的第一输出接头18连接，并且以此类推。输出端17的串联电路的最后的输出端17的第二输出接头19与第二输入接头13连接。

根据图1的模块10提供预先给定的数目的输出端17。如果不应在每个输出端17上连接电负载20或一个或多个发光二极管21，则相关输出端17通过跨接元件26导通连接或短接。由此确保：输出端17的串联电路不通过缺少的电负载20来中断。如果电负载20由跨接元件26来代替，则在相关输出端17上的输出电压UA等于零。

基于输出端17的串联电路，相同输出电流IA流动通过全部电负载20。输出电流IA按照示例与输入电流IE相应，所述输入电流在电流源14的端子处被给予到模块10或灯具22上。

模块10具有至少一个电流监控电路27。在根据图1的实施例中，单个电流监控电路27是足够的，因为通过全部的电负载20或通过全部的输出端17的电流是相同大小的。按照示例，电流监控电路27处于输出端17的串联电路的最后一个输出端17与第二个输入接头13之间的电连接中。电流监控电路27可能也在第一个输入接头12和第二个输入接头13之间的每个其他点处被布置在模块10中。电流监控电路27产生电流监控信号SI。电流监控信号SI显示出：输出电流IA是否超出电流极限值。所述电流监控信号SI被传送给操控电路28，所述操控电路经由操控信号ST来操控能够操控的安全开关16。

模块10此外具有至少一个电压监控电路29。该电压监控电路分别监控输出电压UA。在根据图1的实施例中，给每个输出端17分配单独的电压监控电路29，因为在输出端17上的输出电压UA可能彼此有偏差。每个电压监控电路29产生电压监控信号SU，所有所述电压监控信号被传送给监控电路28。电压监控信号SU显示出：由电压监控电路29所监控的输出电压UA是否超出电压极限值。

只要全部的输出电压UA处于电压极限值之下并且输出电流IA处于电流极限值之下，安全开关16按照示例就保持在自身的导通状态中。

一旦输出电压UA之一超出预先给定的电压极限值或者输出电流IA超出电流极限值，操控电路28就经由操控信号ST来操控安全开关16并且将所述安全开关转换到安全状态中并且按照示例转换到阻断状态中。通过电负载20的输出电流IA由此被阻止并且模块10或灯具22的安全状态被建立。

发光二极管21通常通过电流源14来运行。电流源14在输入端11处提供非本质安全的电功率，其中所述电功率通过输入电流IE和输入电压UE限定。尤其是，输入电压UE可以在电流源14处变成大的，由此使输入功率相应地升高。输入电压UE基于输出端17的串联电路而以与分别连接的电负载20成比例的方式被分布到输出端17上。如果相同负载20或由至少一个发光二极管21所组成的相同发光二极管电路被连接到每个输出端17上，则在输出端17上的输出电压UA基本上相同大小。

当存在多个输出端17时，输入电压UE按照示例被大概（näherungsweise）均匀地分布到所述多个输出端17上。由此，以简单的方式，在每个单独的输出端17上通过输出电流IA的限制和输出电压UA的限制来实现电功率的限制。能够由电流源14所提供的最大输入电压UE或输入功率是已知的。通过多个输出端17可以将这种最大可用的输入电压UE分配到输出端17上。

为了进一步建立模块10或灯具22的本质安全性，全部的输出端17或输出端17上的全部的输出电压UA以及通过每个负载20流动的输出电流IA可以被监控。在超出极限值的情况下，在模块10中的和通过分别所连接的负载20的通过电流立刻被中断。

在图2中图解模块10的和灯具22的另一实施例。接下来，仅阐述与根据图1的实施例的区别。其余方面参照上面的阐述。

在根据图2的实施例中，存在多个输出端17，这些输出端彼此并联地在第一输入接头12和第二输入接头13之间接通。因此，在每个输出端17上施加相同的输出电压UA。但是，在输出端17之间的输出电流IA可以彼此不同。与根据图1的实施例不同，因此在根据图2的实施例中，给每个输出端分配单独的电流监控电路27。输出端17的每个电流监控电路27将电流监控信号SI传送到操控电路28上。因为并联接通的输出端17的所有输出电压UA是相同大小的，所以单个电压监控电路29是足够用于全部的输出端17的。在根据图2的示图的变化方案中，电压监控电路29可以也在安全开关16和输出端17之间布置或者被分配给任意输出端17。在根据图2的实施例中，电压监控电路29直接与输入端11连接。

根据图2的实施例尤其适合用于经由电压源15来运行的模块10或灯具22，从而使输出端17中的输出电压UA相应于所给予的输入电压UE。可变的输入电流IE在一种实施例中利用多个输出端17来与输出端17的数目相应地被分配。全部的输出电流IA的总和相应于输入电流IE。与根据图1的实施例类似地，可以由此根据最大所提供的输入电流IE来限制在每个输出端17上的输出功率。输出端17的数目可以相应地被选择。

如在根据图1的实施例中那样，要么当输出电流IA之一超出电流极限值时、要么当输出电压UA或输入电压UE超出电压极限值时，安全开关16经由操控电路28来被转换到自身的安全状态中（按照示例为阻断状态）。

在图3中图解用于实现模块10的优选实施例。所述模块10可以是防爆的灯具22的组成部分或者作为具有单独的壳体的附装模块（Anbaumodul）来被提供。可以分别将具有分别至少一个发光二极管21的发光二极管电路连接到多个或所有的输出端17上。在根据图3的实施例中，输出端17串联接通。代替输出端17上的负载，可以也连接跨接元件26。冗余地设置模块10的安全关键的组成部分。

给每个输出端17分配的电压监控电路29具有由第一分压器电阻35和第二分压器电阻36所组成的分压器，其中所述第一分压器电阻和第二分压器电阻彼此串联地在输出端17的第一输出接头18和第二输出接头19之间接通。在分压器电阻35、36之间的中间抽头与能够控制的第一齐纳二极管37的控制输入端连接。第一齐纳二极管37的阴极经由第一电阻38来与第一输出接头18连接并且第一齐纳二极管37的阳极与第二输出接头19连接。第一齐纳二极管37的阴极此外经由第二电阻39来与第一晶体管40的基极（Basis）连接。第一晶体管40被实施为双极pnp晶体管。第一晶体管40的发射器接头与第一输出接头18连接并且第一晶体管40的集电器接头经由第三电阻41来与控制线路42或43连接。

出于冗余的原因，具有相同构造的其他电压监控电路29被分配给相同输出端17。按照示例，给每个输出端17因此分配两个具有分别相同的构造的电压监控电路29。电压监控电路29与第一控制线路42连接并且相应另一电压监控电路29与第二控制线路43连接。在图3中示例性地图解用于头两个输出端27的电压监控电路29，而其余电压监控电路29则具有相同构造并且仅通过电路图用符号表示。

在实施例中，第一输入接头12直接与第一输出端17的第一输出接头18经由第一连接线路45连接。第二连接线路46与第二输入接头13连接。在所述两个连接线路45、46之间中间接通输出端17的串联电路。在第二连接线路46中放置（sitzt）至少一个安全开关16，所述安全开关按照示例通过晶体管来实施并且在这里通过以n沟道MOSFETs的形式的场效应晶体管47来实施。安全开关16冗余地实施，从而使得在当前示例中将两个安全开关16彼此串联地布置在第二供电线路46中。

安全开关16的控制接头或场效应晶体管47的栅极经由第四电阻48来与第一节点49连接。第一节点49经由第五电阻50来与第二节点51连接。第二节点51经由保险装置52来与第一连接线路45或与第一输入接头12连接。保险装置52按照示例被实施为熔断式保险装置。

场效应晶体管47的栅极经由第一个二极管56来与第二节点51连接。被实施为pnp双极晶体管的第二晶体管57的发射器与第二节点51连接。 第二晶体管57的集电器经由第六电阻58来与第二控制线路42连接。第二晶体管57的基极与第一节点49连接。

第二输入接头13经由电阻装置59来与第三节点60连接。电阻装置59具有一个或多个并联接通的电阻。施加在电阻装置59上的电压针对从第一输入接头12流到第二输入接头13的电流是表征性的，所述电流在当前实施例中相应于输入电流IE以及输出电流IA，因为全部的输出端17串联地在所述两个输入接头12、13之间布置。电阻装置59因此构成电流测量电阻。

第二节点51经由第一晶闸管61来与第三节点60连接。第一晶闸管61的控制输入端与第一控制线路42连接。第一支持电容器（Stützkondensator）62一方面与第一晶闸管66的阴极和第三节点60连接并且另一方面与第一晶闸管61的控制输入端连接。

能够控制的第二齐纳二极管66将第二输入接头13与第一节点49连接，其中阴极被分配给第一节点49。第二支持电容器67在第二齐纳二极管66的控制接头和第二齐纳二极管66的阳极之间接通。能够控制的第二齐纳二极管66的控制接头经由第七电阻68来与第三节点60连接。

在第一节点49、第三节点60和第一控制线路42之间的前面所描述的电路构成用于所述两个场效应晶体管47之一的操控电路28。针对相应的另外的场效应晶体管47又存在相同的操控电路28，所述操控电路与前面所描述的操控电路28不同地与第二控制线路43连接。

电流监控装置27冗余地存在并且分别通过电阻装置59以及第二齐纳二极管66与第二支持电容器67和第七电阻68构成。

如在图3中所图解的，在第一节点49和第二输入接头13之间存在并联电路，所述并联电路包含第八电阻69、第三齐纳二极管70以及第四齐纳二极管71。齐纳二极管70、71的阴极与第一节点49连接。

根据图3的就此而论所描述的模块10如下地工作：

只要既没有超出电压极限值也没有超出电流极限值，场效应晶体管47就通过其栅极的经由第一节点49、第二节点51和保险装置52与第一输入接头12的连接来保持在其导通状态中。每个电压监控电路29的相应的第一晶体管40进行阻断并且操控电路28的第二晶体管57同样进行阻断。

当输出端17之一的输出电压UA超出通过能够控制的第一齐纳二极管37所预先给定的电压极限值时，能够控制的第一齐纳二极管37经由在第二分压器电阻36上施加的电压变得导通，从而使第一晶体管40的基极经由相应的第二电阻39来与第二输出接头19连接。由此第一晶体管40变得导通并且将相关控制线路42或43与相应的输出端17的所分配的第一输出接头18连接。这造成：第一晶闸管61被转换到自身的导通状态中。由此可以使电流通过保险装置52流动，所述电流是足够大的，从而使保险装置52触发并且使第二节点51和第一输入接头12之间的连接中断。这又造成：基于场效应晶体管47的栅极经由第一个二极管56之间的连接来进行场效应晶体管47到阻断状态中的快速转换。第一个二极管56加速该转换过程并且也可能在简化的实施例中取消。

能够控制的第二齐纳二极管66对于电流极限值是表征性的。如果电流增大，则施加在电阻装置59上的测量电压增大并且因此在相应的第七电阻68上的到能够控制的第二齐纳二极管66的控制输入端的电压也增大。如果超出电流极限值，则能够控制的第二齐纳二极管66就被转换到导通状态中。这导致：第二晶体管57的基极与第二输入接头13连接，由此使第二晶体管57和第一晶闸管61变得导通。由此所引起的更高的通过保险装置52的电流导致：保险装置52触发 。如在超出电压极限值的情况下那样，这于是又造成：场效应晶体管47的栅极经由第一个二极管56来与第三节点60连接并且场效应晶体管47被转换到自身的阻断状态。

在图4中图解模块10的另一实施例，该模块可以被使用用于防爆的灯具22。具有分别冗余的电压监控电路29的输出端17的布线与根据图3的实施例相应并且在图4中仅以电路图方式简化地被示出。在图4中，示例性地也也仅示出串联电路的第一个输出端17和最后的输出端17。电压监控电路29的以及操控电路28的冗余的实施方案已经为了一目了然起见而被省略。

安全开关16的场效应晶体管47在该实施例中通过p沟道MOSFET来构成并且被使用到第一供电线路45中。场效应晶体管47的栅极经由第九电阻78来与第四节点81和与第五齐纳二极管82的阳极连接，其中所述第五齐纳二极管的阴极与第一输入接头12连接。第一输入接头12此外与第三晶体管83的发射器连接，其中该第三晶体管被实施为pnp双极晶体管。第三晶体管83的集电器与第四节点81连接。第三晶体管83的基极经由第十电阻79来与第五节点84连接。第五节点84经由第二晶闸管85来与第二供电线路46连接。此外，第四晶体管86的基极经由第十一电阻80来连接到第五节点84上，该第五节点通过npn双极晶体管来构成。该第四晶体管86的集电器与第四节点81连接，而发射器则与第二供电线路46连接。

第一控制线路42与晶闸管85的控制输入端连接并与第五晶体管87的发射器连接，该第五晶体管实施为npn双极晶体管。该第五晶体管87的集电器经由第十二电阻88来与第五节点84连接。该第五晶体管87的基极经由第十三电阻89来与第六晶体管90的集电器连接。第六晶体管90被实施为pnp晶体管，其基极经由第十四电阻91和第十五电阻92来与第五节点84连接。在第十四电阻91和第十五电阻92之间的连接点与第六晶体管90的发射器连接。该第六晶体管90的基极此外经由能够控制的第六齐纳二极管93来与第二输入接头13连接，其中阳极被分配给第二输入接头13并且阴极被分配给第六晶体管90的基极。

该能够控制的第六齐纳二极管93的控制输入端经由电阻装置59来与第二输入接头13连接。该电阻装置59由此在能够控制的第六齐纳二极管93的控制接头和阳极之间被接通。

只要既没有超出电压极限值也没有超出电流极限值，场效应晶体管47就是导通的。这由此实现：第四晶体管86经由保险装置52与第一输入接头12的连接来保持在自身的导通状态中并且由此使场效应晶体管47的栅极具有比源极接头（Source-Anschluss）明显更小的电位。

当超出电压极限值时，通过相关输出接头18与第一控制线路42的相应连接进行第二晶闸管85到自身的导通状态中的转换。通过保险装置52的电流又导致：保险装置52将第五节点84和输入接头12之间的连接断开。第三晶体管83变得导通，而第四晶体管86则过渡到自身的阻断状态中。通过第四节点81的连接并且因此栅极与第一输入接头12的连接，场效应晶体管47安全地保持在自身的阻断状态中。

当由于过大的输出电流IA而在电阻装置59上施加比电流极限值更大测量电压时，第六齐纳二极管93变得导通。这导致：第六晶体管90被转换到导通状态中以及作为其结果使得第五晶体管87被转换到导通状态中并且将晶闸管85通过相应的信号转换到导通状态。与上述描述类似地，于是第三晶体管83变得导通并且该保险装置52将第五节点84和第一输入接头12之间的连接断开。场效应晶体管47因此过渡到自身的阻断状态中。第四晶体管86由此也变得是阻断的。

可以如已经所阐述的那样冗余地设置在第一控制线路42的上下文中所描述的操控电路28以及由此所操控的安全开关16，以便提高模块10的安全性。

在图6中图解模块10的另一实施例。所述实施例与根据图3的模块10的实施例相似地构造。但是，仅存在单个输出端17，没有给所述输出端分配电压监控装置29。在那里施加的输出电压UA因此并不被监控。给所述输出端17仅分配至少一个电流监控电路27，所述电流监控电路按照示例与图3类似地冗余地实施。

相对于根据图3的实施方案的主要区别在于，冗余地存在的安全开关16与模块10的输出端17并联地接通并且在在安全状态中导通。在这种安全状态中，在第一输出接头18和第二输出接头19之间的电流通路被释放并且所述两个输出接头18、19低电阻地连接。低电阻连接应理解为导通的连接，其中在输出接头18、19之间的电流通路中仅剩下在安全开关16上施加的剩余电压。所述剩余电压取决于安全开关16的实施方式，所述安全开关优选地通过半导体开关来构成或者具有一个或多个半导体开关。在根据图6的实施例中，安全开关16通过第一晶闸管61来构成。在所述两个输出接头18、19之间的电流通路中，按照示例没有其他器件与安全开关16或第一晶闸管61串联接通。

模块10的这种实施方式（图6）变得可能，因为输出电压UA通过负载20自身以本质安全的方式来设计。负载20具有多个并联接通的分支20a。优选地，至少两个或至少三个分支20a彼此并联地接通。在所述分支20a其中的每个中存在由负载20的多个器件、按照示例由多个发光二极管21所组成的串联电路。在每个分支20a中的器件或发光二极管21串联接通。在负载20的这种构型方案中，在每个分支20a中的输出电压UA被分配到串联接通的器件上。即便是在一个分支20a中出现中断的情况下，还是在至少一个与之并联接通的其他分支20a中发生这种电压分配，从而使得当分支20a之一被中断时，那么输出电压UA也被分配到多个器件或发光二极管21上。

与根据图3的实施方案不同，保险装置52在第一输入接头12和第一输出接头18之间并且在第一输出接头12和具有安全开关16的电流通路的分支点之间串联接通。

每个操控电路28的第二晶体管57的发射器与第一节点49连接。在第一节点49和第二节点51之间，第五电阻50串联接通。具有安全开关16的冗余的电流通路分别将第二节点51与第二输出接头19连接，其中按照示例第一晶闸管61的阳极接头与第二节点51连接并且阴极接头与第二输出接头19连接。

与根据图3的实施例的其他区别在于，在根据图6的实施例中，这两个第二晶体管的基极分别经由第十六电阻100来与第一节点49连接并且经由第十七电阻101分别与所分配的第二齐纳二极管66连接。与第三和第四齐纳二极管70、71并联接通电容器103，所述电容器串联地在第二输出接头13和第一节点49之间接通。第二输入接头13此外经由第二个二极管104和第三个二极管105来与第二节点51连接，其中阴极分别与第二节点51连接并且阳极与第二输入接头13连接。

根据图6的实施例如下地工作：

如已经阐述的那样，输出电压UA并不被监控。仅仅输出电流IA的超出通过电流监控装置27来监控。通过负载20所流动的输出电流IA与电阻装置59上的测量电压成比例。如果输出电流IA超出通过第二齐纳二极管66的齐纳电压所限定的电流极限值，则第二齐纳二极管66被转换到导通的状态中。相应的操控电路28的第二晶体管57的基极经由导通的第二齐纳二极管66和第十七电阻101来与第二输入接头13连接。这造成：第二晶体管57变得导通并且由此操控安全开关16的控制接头并且在当前情况下操控第一晶闸管61，由此使第一晶闸管61被转换到自身的导通状态中。因此，电流通路经由安全开关16或第一晶闸管61在第一输出接头18和第二输出接头19之间变得导通或者被释放并且将所述两个输出接头18、19低电阻地连接。在这种实施例中，安全开关16在自身的安全状态中是导通的。在所述两个输出接头18、19之间在安全开关16上仅仅由结构型式引起所施加的剩余电压降落（abfallen），所述剩余电压在通过第一晶闸管61所构成的安全开关16情况下可以为约2V或更少。由此，至少减小在输出端17上的输出功率。在所述实施例中，这导致，没有输出电流IA通过负载20来流动，因为在那里串联接通的发光二极管21由于较小的输出电压UA而进行阻断。

优选地，第二齐纳二极管66的齐纳电压这样被选择，使得在保险装置52触发前，安全开关16被转换到自身的导通的安全状态。

在安全开关16已经被转换到了自身的安全状态（在这里：导通状态）中之后，通过保险装置52的电流可以升高并且使其触发，由此使其他通过电流被中断并且使输出电压UA减小到零。

第二个二极管104和第三个二极管105在根据图6的实施例中是可选的。所述第二个二极管和第三个二极管防止模块10到电流源或电压源14、15上的不经意的错误连接。如果第二输入接头13与能量源的更高电位连接，则经由二极管104、105来建立与第一输出接头12的导通连接并且使保险装置52由于由此形成的短接而触发。

经由第三齐纳二极管70、第四齐纳二极管71和可选地存在的电容器103，在第一节点上的电压可以与根据图3的实施例类似地被调整。

在图6中示出的实施例可以也与操控电路28的实施方案和/或附加的安全开关16相结合，就如其在图3中的实施例中所设置的那样。因此可能的是，相对于与输出端17并联布置的安全开关16附加地或可替代地，根据图3的安全开关16与输出端17串联地布置。例如也可能的是，当负载20如其在图6中所图解的那样地被连接到至少一个输出端17上时，在根据图3的实施例中能够简单地取消电压监控装置29。

只要是在上面的描述中没有另外提及，电阻就是欧姆电阻。在电路图中所示出的欧姆电阻可以在具体的电路实现中通过串联和/或并联接通的多个电阻器件来构造。根据具体的尺寸，可能需要附加的欧姆电阻，以便限制电流或者引起在两个节点（Knotenpunkten）之间的电位差。由此并不在原则上所描述的工作方式上进行任何改变。

本发明涉及用于防爆的灯具22 的或者用于其他防爆的电装置的模块10。该模块10被设立用于，将在输入端11上的非本质安全的输入功率分别转换成在一个或多个输出端17上的本质安全的输出功率。在此，相应的电负载、例如由至少一个发光二极管21组成的发光二极管装置能够在每个存在的输出端17上连接或者被连接在每个存在的输出端17上。

如果存在多个输出端17，这些输出端可以在输入端11 的第一输入接头12和第二输入接头13之间并联或串联地接通。至少一个电流监控装置27监控输出电流IA。可选地，至少一个电压监控装置29可以监控输出电压UA。一旦输出电压UA超出电压极限值和/或一旦输出电流IA超出电流极限值，则借助操控电路28，安全开关16被转换到自身的安全状态中。安全开关16可以在模块10的第一输入接头12和第二输入接头13之间的电连接中被布置并且在安全状态中进行阻断。该安全开关16可以也与一个或多个所分配的输出端17并联地布置并且在安全状态中进行导通并且与至少一个所分配的输出端17并联地释放电流通路。安全开关16优选地具有场效应晶体管47，例如MOSFET，或者具有晶闸管61或者通过场效应晶体管47或晶闸管61来构成。

附图标记列表：

10 模块

11 输入端

12 第一输入接头

13 第二输入接头

14 电流源

15 电压源

16 安全开关

17 输出端

18 第一输出接头

19 第二输出接头

20 负载

21 发光二极管

22 灯具

23 灯具壳体

24 接头插头

26 跨接元件

27 电流监控电路

28 操控电路

29 电压监控电路

35 第一分压器电阻

36 第二分压器电阻

37 第一齐纳二极管

38 第一电阻

39 第二电阻

40 第一晶体管

41 第三电阻

42 第一控制线路

43 第二控制线路

45 第一连接线路

46 第二连接线路

47 场效应晶体管

48 第四电阻

49 第一节点

50 第五电阻

51 第二节点

52 保险装置

56 第一个二极管

57 第二晶体管

58 第六电阻

59 电阻装置

60 第三节点

61 第一晶闸管

62 第一支持电容器

66 第二齐纳二极管

67 第二支持电容器

68 第七电阻

69 第八电阻

70 第三齐纳二极管

71 第四齐纳二极管

78 第九电阻

79 第十电阻

80 第十一电阻

81 第四节点

82 第五齐纳二极管

83 第三晶体管

84第五节点

85 第二晶闸管

86 第四晶体管

87 第五晶体管

88 第十二电阻

89 第十三电阻

90 第六晶体管

91 第十四电阻

92 第十五电阻

93 第六齐纳二极管

100 第十六电阻

101 第十七电阻

103 电容器

104 第二个二极管

105 第三个二极管

IA 输出电流

IE 输入电流

UA 输出电压

UE 输入电压

SI 电流监控信号

SU 电压监控信号

ST 操控信号

Claims (11)

1.一种包括模块（10）和一个电负载 (20)的装置，所述模块（10）用于提供本质安全的电输出功率，所述输出功率被供给所述电负载 (20)，

具有输入端（11），所述输入端具有第一输入接头（12）和第二输入接头（13），电流源（14）或电压源（15）能够连接到所述输入端上，所述电流源或所述电压源在所述输入端（11）上提供非本质安全的输入功率，

具有一个单个输出端（17），所述单个输出端具有第一输出接头（18）和第二输出接头（19），在所述输出第一输出接头和所述第二输出接头之间连接电负载（20），所述电负载（20）包括多个并联分支 (20a)，每个分支具有负载 (20) 的各个器件的串联连接，其中没有电压监控装置被指派给该输出端 (17)，使得所述输出端 (17) 处的输出电压 (UA) 没有被监控，并且借助于所述负载 (20) 使得所述输出电压 (UA) 成为本质安全的，其中每个分支 (20a) 中的器件数量相等，并且所述分支 (20a) 在两个串联连接的器件之间被短接，以使得布置在相同串联位置处的分支（20a）的器件也彼此并联连接，

具有电流监控电路（27），所述电流监控电路检测流过所述负载（20）的输出电流（IA）并且将其与电流极限值比较，

具有至少一个能够操控的安全开关（16），所述安全开关要么在所述两个输入接头（12、13）之一与所述输出端（17）之间的电连接中布置，要么与所述输出端（17）并联地布置，

并且具有至少一个操控电路（28），所述操控电路与所述电流监控电路（27）连接并且被设立用于，当所述输出电流（IA）超出所述电流极限值时，将所述能够操控的安全开关（16）转换到安全状态中，其中所述安全开关（16）在安全状态中减小在所述输出端（17）上的电输出功率。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各自具有一个安全开关（16）的两个电流通路相互串联地或者相互并联地接通，其中每个安全开关（16）通过单独的操控电路（28）来操控。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电流监控电路（27）冗余地存在。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，每个操控电路（28）分别与一个电流监控电路（27）连接。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述负载的器件为发光二极管（21）。

6.根据权利要求2的装置，其特征在于，每个电流通路中的安全开关（16）并联连接到所述输出端（17）。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在安全状态下，所述安全开关(16)释放所述电流通路，以使得所述输出接头（18、19)以低电阻方式连接。

8.根据权利要求2或7所述的装置，其特征在于，每个安全开关由晶闸管(61)实现。

9.根据权利要求2或7所述的装置，其特征在于，每个电流通路不包括与所述安全开关(16)串联的任何附加器件。

10.根据权利要求2或7所述的装置，其特征在于，保险装置（52）串联连接在所述第一输入接头（12）和所述第一输出接头（18）之间并且在所述第一输入接头（12）和包含所述安全开关（ 16)的电流通路的分支点之间。

11.防爆的灯具（22），所述防爆的灯具具有根据权利要求5所述的装置，其中所述灯具（22）的灯具壳体（23）和/或所述发光二极管（21）在所述灯具壳体（23）中的布置在没有附加的机械的防爆措施的情况下实施。

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