CN117480533A - 应急照明元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应急照明元件(1)，特别是用作客机中的逃生路线标记。应急照明元件(1)包括平面的、可电操作的辐射源(2)，该辐射源用于在所述辐射源的前侧平面发射电磁辐射。长余辉层(10)设置在辐射源(2)的前侧(3)上，覆盖所述前侧的整个表面。由辐射源(2)发射的辐射穿透长余辉层(10)的穿透深度至少对应于长余辉层(10)的厚度，并且长余辉层(10)包括磷光材料，该磷光材料的吸收光谱至少部分地与辐射源(2)的发射光谱重叠，并且该磷光材料的发射光谱基本上位于可见范围内。

Description

应急照明元件
技术领域
本发明涉及一种紧急照明元件，特别是用作商用飞机中的逃生路线标记。
背景技术
在商用飞机中，原则上，现有技术公开了两种强制规定的应急照明元件的变型，用于在黑暗中发生紧急情况时以及当普通机舱照明发生故障时向乘客显示通往紧急出口的道路。除了在黑暗中发光的紧急出口标志之外，例如布置在地板附近的条形逃生路线标记也是已知的，可以沿着这些标记到达最近的紧急出口。
已知的用于应急照明元件的电气系统包括具有一个或多个发光体(例如，白炽灯泡或发光二极管)的发光单元，这些发光体布置在壳体中以防止外部影响，并且可以通过电缆连接到飞机的机载电网并可以通过该电缆操作。此外，至少在发光单元安装在地板附近的情况下，还必须设置缓冲电池，即使在机载电网发生故障的情况下，缓冲电池也能确保发光单元的运行。相应的系统通常具有相当大的质量，特别是由于需要缓冲电池。
现有技术同样公开了光致发光系统，其中，逃生路线标记具有光致发光表面，这些光致发光表面在正常操作期间由环境光或机舱光充电，并且在黑暗中持续发光(特别是在紧急情况下)，甚至持续相对长的时间，从而指示紧急出口和逃生路线。
对于磷光系统，在这种情况下，需要确保在正常操作期间，磷光表面被机舱照明充电到足够的程度，从而能够确保在黑暗中所需的余辉。
然而，由于LED技术越来越多地用于客舱照明，这一点不再总是得到保证。即使LED照明系统为操作者提供了飞机机舱照明的高度可变性(例如，关于光的颜色)以及低能耗，也不能因此确保(至少在安全方面相关的飞行阶段)在与磷光系统的充电相关的光谱范围内存在足够的光。
发明内容
本发明基于的目的是提供一种应急照明元件，在该应急照明元件中，现有技术的缺点不再出现，或者出现的程度减小。
该目的通过根据独立权利要求所述的紧急照明元件来实现。从属权利要求涉及有利的发展。
因此，本发明涉及一种应急照明元件，特别是用于商用飞机的应急照明元件，包括平面的、可电操作的辐射源，该辐射源用于在辐射源的前侧平面发射电磁辐射，其中，长余辉层设置在辐射源的前侧的整个区域上，其中，由辐射源发射的辐射穿透长余辉层的深度至少对应于长余辉层的厚度，并且该长余辉层包括磷光材料，磷光材料的吸收光谱至少部分地与辐射源的发射光谱重叠，并且磷光材料的发射光谱基本上位于可见范围内。
首先将解释与本发明有关的一些术语。
如果在被UV(紫外光)或可见范围内的辐射激发后，一种层或一种材料可以在不再保持激发的情况下持续发光至少几秒到几个小时，则该层或材料被认为是“长余辉”的。这种效应对于本领域技术人员来说也称为磷光，并且同样已知的是磷光和荧光之间的区别，其中，荧光实际上在激发结束后立即衰减。
如果一种元件的表面的特征尺寸在每种情况下都比该元件的垂直于该表面的特征尺寸大至少一个数量级(10的幂)，则该元件被认为是“平面的”。特征尺寸例如在矩形表面的情况下是长度和/或宽度，在圆形表面的情况下是直径。在细长元件的情况下，其长度形成特征尺寸。垂直于所讨论表面的尺寸通常也称为元件的“厚度”。
与本发明相关联，“穿透深度”表示电磁波在穿透到介质中时对应于刚超过初始振幅的0％的点。如果穿透深度等于介质在其方向上的范围，则所有的辐射都留在介质中。如果穿透深度大于介质在其方向上的范围，则实现通过介质的透射。
如果根据发射光谱的部分发射落入吸收光谱并因此被吸收，则吸收光谱至少部分地与发射光谱重叠。在这种情况下，重叠的程度可以由本领域技术人员针对期望的功能以合适的方式来选择。由于吸收辐射，长余辉层最终被“充电”，并且可以在一段时间延迟后以发射的形式重新发射吸收的能量，在这种情况下，持续发光层的吸收光谱和发射光谱彼此是根本不同的。
本发明已经认识到，与磷光系统的磷光表面相比，用于电磁辐射的平面发射的可电操作的辐射源(例如，在原理上从已知的用于紧急照明或逃生路线标记的电气系统中也是已知的)与持续发光层的组合提供了现有技术中已知的系统本身无法实现的优点。
在这点上，由于根据本发明的应急照明元件的持续发光层，该持续发光层由于根据本发明的吸收光谱和发射光谱之间的重叠而由可电操作的辐射源充电，因此即使在可能的能量供应故障的情况下，应急照明元件仍然可以在可见范围内持续发光，而辐射源本身不需要用于持续操作的缓冲电池。由于可以省略缓冲电池，根据本发明的应急照明元件可以比根据现有技术的用于应急照明的类似电气系统更轻。
同时，根据本发明的可电操作的辐射源和长余辉层的组合可以确保长余辉层在其吸收光谱中被馈送足够的辐射，以便因此能够将长余辉层充电到足够的程度而不受周围照明场景的影响。特别地，根据本发明的应急照明元件因此可以独立于机舱照明的其余部分被充电，结果是机舱照明的其余部分可以被自由地设计，特别是无需考虑应急元件的充电。
为了使长余辉层能够被辐射源充电到足够的程度，充电从持续发光层的后侧进行，长余辉层的后侧与辐射源的前侧重合，而持续发光层最终期望的发射在其前侧进行，规定从辐射源发出的辐射穿透长余辉层的深度至少对应于所述长余辉层的厚度。这确保了直接位于长余辉层的前侧的区域也被辐射源充电到足够的程度，这对于持续发光层的光发射是相当有利的。同时，即使辐射源有时不运行，通过相应地预定义穿透深度，来自周围环境的电磁辐射也可以穿透到持续发光层的深处，并对辐射源附近的区域充电。
为了使直接位于持续发光层的前侧的区域能够被辐射源很好地充电，优选地，选择从辐射源发出的辐射的穿透深度大于长余辉层的厚度，使得透过持续发光层的透射率大于0％。优选地，透射率在5％和50％之间，更优选地在8％和25％之间。在相应的透射率下，辐射源的电磁辐射可穿透到持续发光层的前侧，从而使该区域的长余辉层也能实现快速充电。
为了实现相应的穿透深度，在一个优选的实施方式中，长余辉层可以包含透明的或半透明的基质，在该基质中嵌入有磷光颜料。适当选择颜料的数量和配置以及基质的配置，可以对辐射穿透到持续发光层的深度产生良好的影响，从而最终也影响持续发光层的透射率。透明的或半透明的基质可以由聚合物(例如，聚碳酸酯、丙烯酸酯、环氧树脂、硅树脂)或玻璃组成。磷光颜料优选地基于硫化锌或铝酸锶。
长余辉层尤其用于在辐射源关闭或发生故障时发射可见光。在这种情况下，优选地，长余辉层被设计使得在完全充电并且随后黑暗10分钟之后，长余辉层发射的亮度至少为0.03mcd/m2，优选地至少为0.1mcd/m2，更优选地至少为0.3mcd/m2。相应的光发射通常被认为是足够的，例如，在疏散的情况下用于飞机中的逃生路线标记。
优选地，辐射源被设计为发射可见范围内的电磁辐射，并且长余辉层被设计为部分地透射辐射源的辐射。在这种情况下，辐射源的发射和长余辉层的透射优选地可以彼此协调，使得与辐射源关闭时相比，当辐射源开启时应急照明元件发射的可见范围内的电磁辐射至少高50％。在这种情况下，电磁辐射的发射或发射的电磁辐射对应于亮度，亮度通常以cd/m2或mcd/m2表示。在辐射源开启的情况下，应急照明元件可以发射比由可能的最低要求规定的最小光发射更亮的光，由此可以从根本上提高安全性。然而，如果辐射源在紧急情况下发生故障，长余辉层至少在一定时间内仍能满足最低要求。
作为替代，辐射源可以设计为发射UV范围内的电磁辐射，从而发射不可见范围内的电磁辐射。在这种情况下，应急照明元件的可见光发射仅受长余辉层的影响，当辐射源开启时该长余辉层保持永久充电。该实施方式的优点是在例如由于紧急情况导致辐射源故障的情况下，应急照明元件的初始亮度保持不变。特别地，如果长余辉层在UV-C(C类紫外光)范围内充电，优选地，调整到辐射源的辐射的UV滤光器优选地布置在长余辉层背离辐射源的一侧，即所述长余辉层的前侧。
优选地，辐射源被设计为至少在可见范围内用于照射到其上的辐射的反射层。作为反射层的配置可以改善长余辉层的充电，并且改善持续发光层的光发射，因为无效地照射在辐射源上的辐射在长余辉层的前侧的方向上被再次反射回来。以这种方式可以获得高达15％的长余辉层的效率增益。反射特性可以通过辐射源的亮色(优选地为白色)或镜面反射表面来实现。可以通过使用反射颜料(例如，氧化钛)来获得亮色。反射涂层也是可能的，例如，通过铬气相沉积或者通过用反射材料化学或电解涂覆。
平面的辐射源可以被设计为多个发光二极管的平面布置。在这种情况下，发光二极管可以直接被印刷到载体材料上，在该载体材料上也优选印刷有用于为发光二极管供电的导体迹线。作为替代，平面的辐射源可以是电致发光膜。
优选地，平面的辐射源的厚度小于2.5mm，优选地小于1.5mm，更优选地小于0.75mm，特别优选地小于0.5mm。相应平坦配置的辐射源使得应急照明元件的总厚度较小。
优选地，长余辉层的厚度至少为0.4mm，优选地至少为0.7mm，更优选地至少为1.2mm。已经发现，相应的厚度产生长余辉层的有利配置。
应急照明元件优选地包括电缆连接和/或用于无线能量传输的耦合线圈，以向辐射源提供电能。如果辐射源不是通过能量馈送电路直接控制的，则应急照明元件也可以包括控制电路，该控制电路可以例如基于外部控制信号来改变辐射源的开启状态。控制电路可以被印刷在(例如平面辐射源的)载体材料上。
优选地，为了保护长余辉层背离辐射源的一侧(即，所述层的前侧)免受外部影响，设置透明的或半透明的保护层，和/或辐射源和长余辉层布置在壳体中，壳体至少在长余辉层的区域中是透明的或半透明的。相应的壳体或保护层可以保护辐射源和长余辉层免受机械和/或湿气的影响，由此可以有规律地延长应急照明元件的寿命。
特别优选地，应急照明元件被设计作为逃生路线标记，优选地作为用于铺设在飞机机舱地板上的条形逃生路线标记。从现有技术中已知其他设计的(特别是在飞机上的)类似逃生路线标记及其用于标记逃生路线的用途。
附图说明
现在将参考附图，基于有利的实施方式，通过示例的方式描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的应急照明元件的第一示例性实施方式；
图2示出了根据本发明的应急照明元件的第二示例性实施方式；
图3示出了图1和图2中辐射源和长余辉层的发射和吸收光谱的示意图；
图4示出了根据本发明的应急照明元件的第三示例性实施方式；以及
图5示出了图4中辐射源和长余辉层的发射和吸收光谱的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的应急照明元件1的第一示例性实施方式，在图示中仅部分示出了各个元件或层，以便能够看到下面的元件或层。然而，原则上，单独的层均在相应底层的整个区域上延伸。
应急照明元件1包括平面的辐射源2，该平面的辐射源包括载体材料4，该载体材料4被配置为在辐射源2的前侧3上反射可见光，并且在该载体材料上印刷有平面布置的多个发光二极管5以及用于向二极管提供能量的导体迹线6，使得辐射源2在其前侧以平面方式发射电磁辐射(在本例中是可见范围内的光)。导体迹线6被引至载体材料4的边缘，并连接到用于为辐射源2提供电能的电缆连接7。在该示例性实施方式中，辐射源2的厚度为0.75mm。
厚度为1.2mm的长余辉层10设置在辐射源2的前侧3的整个区域上，在该长余辉层10中，在由聚碳酸酯组成的透明基质中嵌入基于硫化锌的长余辉颜料。从图3中可以看出，长余辉颜料以及长余辉层10的发射光谱11位于可见范围内。长余辉层10的吸收光谱12与辐射源2的发射光谱2’重叠，使得长余辉层10在辐射源2的操作期间被充电。
通过适当选择颜料的数量及其在基质中的布置，长余辉层10被设计成使得从辐射源2发出的辐射穿透长余辉层10的深度大于所述层的厚度，并且因此所述辐射的一部分出现在长余辉层10的前侧。这种通过长余辉层10的透射和辐射源2的发射彼此协调，使得与辐射源2关闭时相比，当辐射源2开启时应急照明元件1发射的可见范围内的电磁辐射至少高50％，也就是说，特别是比完全充电的长余辉层10的发射或亮度高50％。
同时，长余辉层10被设计为使得在完全充电并且随后黑暗10分钟之后，长余辉层发射的亮度至少为0.3mcd/m2。除了适当选择材料之外，这也可以通过选择颜料的数量及其在基质中的布置来实现。
本领域技术人员经过合理的努力，可以找到满足所有上述要求的长余辉层10的组成。
此外，在长余辉层10的前侧设置保护层20，并且保护底部的元件10和2免受外部影响。保护层20具有基本透明的配置，其中，保护层20的区域21被着色，以形成单词“EXIT”，使得在紧急照明元件1的外部照明的情况下、以及当开启辐射源2或者长余辉层10持续发光时该单词都是高度可读的。
图2示出了根据本发明的应急照明元件1的第二示例性实施方式。在这种情况下，紧急照明元件1被设计为细长或条形的逃生路线标记，用于放置在商用飞机的飞机机舱的地板上。图2中的图示限于应急照明元件1的一端，在这种情况下(以与图1类似的方式)在图示中没有完全示出单独的元件或层，以便能够看到底部元件或底层。然而，原则上，单独的层均在相应的底层的整个区域上延伸。
应急照明元件1包括作为辐射源2的一部分的载体材料4，在该载体材料4上印刷有耦合线圈8并连接到控制电路8’。在这种情况下，耦合线圈8不仅用于接收无线传输的能量，还用于接收无线传输的控制信号，以通过控制电路8’激活和关闭辐射源2。控制电路8’也印刷在载体材料4上。设置电致发光膜9作为生成电磁辐射的辐射源2的元件，所述电致发光膜以平面方式布置在载体材料4上，导致辐射源2的总厚度仅为0.5mm。电致发光膜9反射可见光。
与图1相同，长余辉层10设置在辐射源2的前侧。因此，该层10的厚度为1.2mm，并且包含嵌入由聚碳酸酯组成的透明基质中的基于硫化锌的长余辉颜料。因为根据图3的第二示例性实施方式的电致发光膜9具有与根据图1的第一示例性实施方式中用作辐射源2的发光二极管5相当的发射光谱2’，所以在第二示例性实施方式中也可以找到根据图3的发射光谱和吸收光谱的关系。通过适当选择颜料的数量及其在基质中的布置，长余辉层10被设计成使得从辐射源2发出的辐射穿透长余辉层10的深度仅略大于所述层的厚度，因此只有很少的从辐射源2发出的辐射在长余辉层10的前侧射出。例如，所述辐射通过长余辉层10的透射率可以是8％。
为了能够承受作为铺设在地板上的逃生路线标记的负载，应急照明元件1具有封装辐射源2和持续发光层10的壳体22，所述壳体不仅提供了抵抗机械负载的保护，而且还防止湿气进入。壳体22由以防潮方式彼此连接的两个部分23、24组成，其中，跨越持续发光层10的前侧的壳体部分23是透明的。在这种情况下，壳体部分23也可以是彩色的。
图4示出了根据本发明的应急照明元件1的第三示例性实施方式。在这种情况下(以与根据图2的第二示例性实施方式类似的方式)，紧急照明元件1被设计成细长的或条形的逃生路线标记，用于放置在商用飞机的机舱地板上。图4中的图示也限于在紧急照明元件1的一端，在这种情况下，为了能够看到下面的元件或层，在图示中没有完全示出各个元件或层。然而，原则上，单独的层均在相应的底层的整个区域上延伸。
应急照明元件1包括平面的辐射源2，该辐射源2包括载体材料4，该载体材料4被配置为在辐射源2的前侧3上反射可见光，并且在该载体材料4上印刷有平面布置的多个发光二极管5以及用于向二极管提供能量的导体迹线6，使得辐射源2在其前侧以平面方式发射电磁辐射(在本例中是UV-C辐射)。导体迹线6被引至载体材料4的边缘，并连接到用于为辐射源2提供电能的电缆连接7。在该示例性实施方式中，辐射源2的厚度为0.75mm。
厚度为0.7mm的长余辉层10设置在辐射源2的前侧，在该长余辉层10中，基于铝酸锶的长余辉颜料分散在由硅树脂组成的基质中。在此，长余辉层10也被设计成使得从辐射源2发出的辐射的穿透深度大于长余辉层10的厚度，并且同时在长余辉层10完全充电并且随后黑暗10分钟后实现0.1mcd/m2的亮度。
从根据图5的辐射源2和长余辉层10的发射和吸收光谱可以明显看出，辐射源2在其前侧发射UV-C范围内的辐射(发射光谱2’)，该辐射完全落入长余辉层10的吸收光谱12中，长余辉层又发射可见范围内的光(发射光谱11)。在根据图4的应急照明元件1的情况下，最终的光发射因此仅由长余辉层10产生，然而在开启状态下，该长余辉层由辐射源2永久充电或保持充电。
作为铺设在地板上的逃生路线标记，为了能够承受负载，应急照明元件1具有封装辐射源2和持续发光层10的壳体22，所述壳体不仅提供了抵抗机械负载的保护，而且还防止湿气进入。壳体22由以防潮方式彼此连接的两个部分23、24组成，其中，跨越持续发光层10的前侧的壳体部分23是透明的。为了防止辐射源2的UV-C辐射向外逸散，壳体部分23另外被设计作为用于滤除UV-C辐射的UV滤光器。然而，从持续发光层10发出的可见范围内的光可以未经过滤地穿过壳体部分23。

Claims (14)

1.一种应急照明元件(1)，特别是用于商用飞机，所述应急照明元件(1)包括平面的、能够电操作的辐射源(2)，所述辐射源(2)用于在所述辐射源的前侧(3)平面发射电磁辐射，
其特征在于，
长余辉层(10)设置在所述辐射源(2)的所述前侧(3)的整个区域上，其中，由所述辐射源(2)发射的辐射穿透所述长余辉层(10)的深度至少对应于所述长余辉层(10)的厚度，并且所述长余辉层(10)包括磷光材料，所述磷光材料的吸收光谱至少部分地与所述辐射源(2)的发射光谱重叠，并且所述磷光材料的发射光谱基本上位于可见范围内。
2.根据权利要求1所述的应急照明元件，
其特征在于，
所述长余辉层(10)包含优选地由聚合物、丙烯酸酯、环氧树脂、硅树脂或玻璃组成的透明的或半透明的基质，在所述基质中嵌入磷光颜料，优选地基于硫化锌或铝酸锶。
3.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
所述长余辉层(10)被设计为使得在完全充电和随后黑暗10分钟之后，所述长余辉层发射的亮度至少为0.03mcd/m2，优选地至少为0.1mcd/m2，更优选地至少为0.3mcd/m2。
4.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
所述辐射源(2)被设计为发射可见范围内的电磁辐射，并且所述长余辉层(10)被设计为部分地透射所述辐射，其中，所述辐射源(2)的发射和所述长余辉层(10)的透射优选地彼此协调，使得与所述辐射源(2)关闭时相比，当所述辐射源(2)开启时所述应急照明元件(1)发射的可见范围内的所述电磁辐射至少高50％。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
所述辐射源(2)被设计为发射UV范围内的电磁辐射，其中，调整到所述辐射源(2)的辐射的UV滤光器优选地布置在所述长余辉层(10)的背离所述辐射源(2)的一侧上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
所述辐射源(2)被设计为至少在可见范围内用于照射到所述辐射源(2)上的辐射的反射层。
7.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
平面的所述辐射源(2)被设计为多个发光二极管(5)的平面布置，所述发光二极管(5)优选地被印刷在载体材料(4)上。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
平面的所述辐射源(2)是电致发光膜(9)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
平面的所述辐射源(2)的厚度小于2.5mm，优选地小于1.5mm，更优选地小于0.75mm，特别优选地小于0.5mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
所述长余辉层(10)的厚度至少为0.4mm，优选地至少为0.7mm，更优选地至少为1.2mm。
11.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
为了给所述辐射源(2)提供电能，设置电缆连接(7)和/或用于无线能量传输的耦合线圈(8)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
设置用于改变所述辐射源(2)的开启状态的控制电路(8’)，其中，所述控制电路(8’)优选地被印刷在平面的所述辐射源(2)的载体材料(4)上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
为了保护所述长余辉层(10)背离所述辐射源(2)的一侧免受外部影响，设置透明的或半透明的保护层(20)，和/或所述辐射源(2)和所述长余辉层(10)布置在壳体(22)中，所述壳体至少在所述长余辉层(10)的区域中是透明的或半透明的。
14.根据前述权利要求中任一项所述的应急照明元件，
其特征在于，
所述应急照明元件(1)被设计作为逃生路线标记，优选地作为用于铺设在飞机机舱地板上的条形逃生路线标记。
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