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Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel zum Einsatz in explosionsgefährdeter Umgebung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Leuchtmittel, mit einer oder mehreren Leuchtdioden als Lichtquellen.
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Aus der
EP 1 156 272 B1 ist eine Lichtquelle zu Beleuchtungszwecken in explosionsgeschützter Ausführung mit Leuchtdioden als Lichtquellen bekannt. Die Lichtquelle weist ein rohrförmiges Gehäuse auf, das einen Innenraum umschließt, der an einem Ende des rohrförmigen Gehäuses durch einen Abschlussbecher, an dem anderen Ende durch eine vorzugsweise lichtdurchlässige Endplatte verschlossen ist. Der Abschlussbecher enthält eine Kabeldurchführung und kann außerdem ein Vorschaltgerät aufnehmen.
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In dem lichtdurchlässigen Rohr ist als Träger für zahlreiche Leuchtdioden eine Leiterplatte angeordnet. Die Leuchtdioden sind in bedrahteter Ausführung ausgebildet und mit der Leiterplatte verlötet. Jede einzelne Leuchtdiode weist eine relativ geringe Leistung auf, so dass bei dieser Leuchte zwar insgesamt ein ansehnlicher Lichtstrom erzielt werden kann, wobei andererseits eine übermäßige Strahlungs- und/oder Wärmekonzentration an einzelnen Stellen nicht zu erwarten ist.
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Leistungsstärkere Leuchtdioden ermöglichen einerseits größere Lichtleistungen bei geringerer Baugröße der Lichtquelle, führen andererseits aber insbesondere im Hinblick auf den hier gewünschten Explosionsschutz zu Gefahren.
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Aus der
EP 2085692 A1 ist eine Signalleuchte bekannt, die ein aus einem Gehäusefuß und einem domartigen Gehäusekopf bestehendes Gehäuse aufweist. Der Gehäusefuß ist mit einem Gehäuseeinsatz verbunden, der Leuchtdioden und Stecker aufnimmt. Die Leuchtdioden und die Stecker sind auf schmalen streifenförmigen Leiterplatten montiert, die auf dem prismatischen Gehäuseeinsatz durch Schrauben gesichert sind. Der Gehäuseeinsatz steht in wärmeleitender Verbindung mit dem Gehäusefuß, der somit auch der Wärmeabfuhr dient.
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Die Signalleuchte ist für Beleuchtungszwecke zu schwach.
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Außerdem offenbart die
US 7,670,029 B1 eine Sicherheitslampe wiederum mit einem domförmigen Lampenglas und einen haubenartigen Lampengehäuse. Dieses ist außen mit Kühlrippen versehen. In dem von dem Lampenglas abgeschlossenen Raum ist ein Kühlkörper angeordnet, der entlang seines Umfangs längs verlaufende Rippen aufweist. An diesem sind LED Module befestigt. Der Kühlkörper steht in wärmeleitender Verbindung mit dem Lampengehäuse, das somit zur Wärmeabfuhr beiträgt.
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An dem Lampengehäuse müssen relativ große Wärmemengen abgeführt werden, was dazu führt, dass eine Vielzahl eng beieinander stehender Rippen erforderlich wird. Setzen sich diese mit Staub oder Schmutz zu, kann die korrekte Wärmeabfuhr beeinträchtigt sein. Damit können Wärmekonzentrationen auftreten, die zu gefährlichen Zuständen führen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Leuchtmittel anzugeben, das sich für den Einsatz in explosionsgefährdeter Umgebung eignet und bei dem als Lichtquelle leistungsfähige elektronische Bauelemente, wie beispielsweise so genannte Power-LEDs, eingesetzt werden können.
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Diese Aufgabe wird mit dem explosionsgeschützten Leuchtmittel nach Anspruch 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Leuchtmittel weist eine solche Grundkonzeption auf, dass als Lichtquellen lichtemittierende Bauelemente (z. B. LEDs) verwendet werden können, deren elektrische Leistung pro Bauelement beispielsweise deutlich über ein Watt liegt, wobei Einzelleistungen von 3 W, 5 W, 10 W oder mehr erreicht und überschritten werden können.
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Das erfindungsgemäße explosionsgeschützte Leuchtmittel beseitigt zwei mit Leuchtdioden in explosionsfähiger Atmosphäre einhergehende grundsätzliche Gefahren, nämlich sowohl die Zündung explosionsfähiger Gase an heißen Oberflächen wie auch die Zündung explosionsfähiger Gase durch konzentrierte Strahlung. Dazu sind die lichtemittierenden Bauelemente mit einer Wärmeleiteinrichtung wärmleitend verbunden, die die Verlustwärme der einzelnen lichtemittierenden Bauelemente aufnimmt und zunächst von dem Bauelement fortleitet. Die Wärmeleiteinrichtung ist innerhalb des Gehäuserohrs angeordnet, wobei sie vorzugsweise nicht unmittelbar an dem Gehäuserohr anliegt, sondern mit diesem einen Spalt begrenzt. Dieser kann von Schutzgas, Luft oder einem Isoliermedium eingenommen werden. Somit wird eine Erwärmung der Oberfläche des Gehäuserohrs durch Wärmeleitung und somit die Ausbildung von Zündquellen an der Oberfläche des Gehäuserohrs vermieden.
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Die Wärmeleiteinrichtung leitet die Wärme vorzugsweise in bezüglich des Gehäuserohre axialer Richtung von dem lichtemittierenden Bauelement weg. Die Wärmeleiteinrichtung ist mit dem stirnseitig an dem Gehäuserohr angeordneten Abschlusskörper wärmeleitend verbunden. Sie kann mit diesem fest verschraubt sein, in Formmerkmale desselben, beispielsweise Bohrungen, eingefügt sein, mit diesem verpresst, verlötet verschweißt oder nahtlos einstückig aus gleichem Material ausgebildet sein. Der Abschlusskörper ist vorzugsweise als Kühlkörper ausgebildet. Seine Oberfläche ist dabei so groß, dass die von den Leuchtdioden oder sonstigen, mit ihm in der wärmeleitender Verbindung stehenden elektronischen (lichtemittierenden oder anderweitigen) Bauelementen erzeugte Verlustwärme eine allenfalls unkritische Erwärmung des Abschlusskörpers bewirkt. Die Erwärmung des Abschlusskörpers führt einerseits zur Wärmeabfuhr in die Umgebung, wobei andererseits keine Stelle der Oberfläche des Abschlusskörpers eine kritische Temperatur überschreitet, die zum Zünden explosionsfähiger Gase ausreichen könnte. Z. B. kann die Dimensionierung so gewählt sein, dass sich keine Stelle der Oberfläche des Abschlusskörpers oder des Gehäuserohrs im Betrieb über eine Grenztemperatur von beispielsweise 50°C erwärmt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Leuchtdioden in möglichst großem Abstand zu der Lichtaustrittseite des Gehäuserohrs angeordnet. Beispielsweise sind sie etwa auf der Mittelachse des Gehäuserohrs platziert. Dadurch hat der von den Leuchtdioden ausgesandte Lichtkegel an der Oberfläche des Gehäuserohrs bereits solche Aufweitung erfahren, dass die vorhandene Leistungsdichte ein Zünden explosionsfähiger Gasgemische nicht mehr bewirken kann. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht es, entsprechend große Gehäuserohrdurchmesser vorzusehen.
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Das Gehäuserohr und der endseitig angeordnete Abschlusskörper bilden vorzugsweise ein explosionsgeschütztes Gehäuse in der Schutzart „druckfeste Kapselung” (Ex-d). Weder die Erwärmung des Gehäuserohrs noch die im Betrieb auftretende Erwärmung des mindestens einen Abschlusskörpers kann zu einer Zündung explosionsfähiger Gase der Umgebung führen. Sollte explosionsfähiges Gas in den Innenraum des Leuchtmittels eingedrungen sein und dort zünden, bewirkt die druckfeste Kapselung den Einschluss der auftretenden Flamme. Es treten weder Flammen noch heiße Gase noch heiße Partikel aus, die ein Zünden der äußeren explosionsfähigen Atmosphäre bewirken könnten.
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Die Wärmeleiteinrichtung ist vorzugsweise ein länglicher, sich in dem Gehäuserohr in Längsrichtung erstreckender Metallkörper. Dieser kann durch die gesamte Länge des Gehäuserohrs oder auch lediglich über eine Teillänge, z. B. der Hälfte, desselben erstrecken. Letzteres ist zweckmäßig, wenn das Gehäuserohr an beiden Enden jeweils durch als Kühlkörper dienender Abschlusskörper abgeschlossen ist. Der Metallkörper kann beispielsweise ein Kupferkörper, ein Aluminiumkörper oder ein Körper aus einem anderen gut wärmeleitenden Material sein. Die Wärmeleitung erfolgt in Längsrichtung des Gehäuserohrs von den einzelnen wärmeerzeugenden elektronischen Bauelementen hin zu dem Abschlusskörper.
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Als Wärmeleiteinrichtung kann auch eine Heatpipe dienen. Es können z. B. ein oder mehrere Heatpipes in dem Metallkörper eingebettet oder von diesem gefasst sein. Es werden vorzugsweise Heatpipes mit innerem Docht eingesetzt, dessen Kapillarwirkung die Förderung flüssigen Kühlmediums von dem kalten Ende der Heatpipe zum warmen Ende derselben bewirkt, so dass ein lageunabhängiger Betrieb möglich ist.
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Die Wärmeleiteinrichtung dient zugleich zur Ableitung der Verlustwärme und als Träger für das mindestens eine elektronische lichtemittierende Bauelement sowie gegebenenfalls weitere elektronische Bauelemente. Die Bauelemente können auf einer oder mehreren Leiterplatten angeordnet sein, die an zumindest einer Seite der Wärmeleiteinrichtung angeordnet, beispielsweise dort aufgeklebt sind. Vorzugsweise können Metall-Leiterplatten zur Anwendung kommen, beispielsweise als Aluminium mit einer Aluminiumoxidoberfläche, die elektrisch isolierend ist und sowohl Leiterzüge als auch die elektronischen Bauelemente tragen kann.
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Es ist auch möglich, den Metallkörper der Wärmeleiteinrichtung selbst als Träger für die elektronischen Bauelemente auszubilden. Dazu ist zumindest ein Bereich seiner Oberfläche mit einer Isolierschicht, beispielsweise einer Aluminiumoxidschicht versehen, die wiederum mit z. B. aufgedruckten, aufgedampften oder anderweitig aufgebrachten Leiterzügen versehen sein kann und auf der die elektronischen Bauelemente beispielsweise durch Chipbonding aufgebracht sein können.
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In dem Gehäuserohr können weitere Elemente, beispielsweise optische Elemente angeordnet sein. Beispielsweise können Streukörper vorgesehen sein, die die einzelnen lichtemittierenden Bauelemente überspannen und für diffuses Licht sorgen. Alternativ können Streulinsen, Sammellinsen, Lichtkonversionselemente, die einen Leuchtstoff enthalten, oder dergleichen vorgesehen sein. Es ist auch möglich, das Gehäuserohr mit einem formlosen optischen Element, z. B. einer Schüttung durchsichtiger Körper oder einer Flüssigkeit zu füllen, die zur Verbesserung der Wärmeverteilung beitragen kann. Außerdem kann eine solche Flüssigkeit Streukörper enthalten, um für diffusen Lichtaustritt zu sorgen. Alternativ oder ergänzend kann die Flüssigkeit Leuchtstoffe, Farbstoffe oder dergleichen enthalten. Leuchtstoffe können dazu dienen, von den Leuchtdioden abgegebenes womöglich am Rand des Sehspektrums oder außerhalb desselben liegendes Licht in eine andere, besser sichtbare Lichtfarbe umzusetzen. Außerdem kann ein solches Fluid verhindern, dass explosionsfähige Gase in das Leuchtmittel eindringen oder deren Volumen reduzieren.
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Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, aus Unteransprüchen und aus der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine Leuchtmittelanordnung mit zwei baugleichen Leuchtmitteln, auf einem Träger, in perspektivischer Gesamtansicht,
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2 ein Leuchtmittel nach 1, in gesonderter Darstellung,
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3 das Leuchtmittel nach 2, in ausschnittsweiser Längsschnittdarstellung,
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4 das Leuchtmittel nach 2 und 3, in Explosionsdarstellung,
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5 Das Leuchtmittel nach 2–4, in Horizontalschnittdarstellung,
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6 das Leuchtmittel nach 5, in ausschnittsweiser Horizontalschnittdarstellung, geschnitten in einer näher zur Mitte hin liegenden Ebene,
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7 das Leuchtmittel nach 2–6, in einer Querschnittsdarstellung, geschnitten durch den Abschlusskörper,
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8 eine abgewandelte Ausführungsform des explosionsgeschützten Leuchtmittels, in Explosionsdarstellung,
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9 Das Leuchtmittel nach 8, in längsgeschnittener ausschnittsweiser Darstellung,
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10 eine Leuchtmittelanordnung mit mehreren erfindungsgemäßen Leuchtmitteln,
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11 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtmittels, in ausschnittsweiser Perspektivdarstellung,
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12 das erfindungsgemäße Leuchtmittel mit Stiftsockel, in perspektivischer Darstellung,
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13 das Leuchtmittel nach 12, in einer Fassung,
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14 und 15 das Leuchtmittel nach 12, in ausschnittsweiser Horizontalschnittdarstellung, und
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16 das Leuchtmittel nach 12 mit Innenschaltung.
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In 1 ist eine Leuchtenanordnung 10 mit explosionsgeschützten Leuchtmitteln 11 veranschaulicht. Diese sind jeweils endseitig mit Kühlkörpersockeln 12 verschraubt, die auf einer Grundplatte oder einem sonstigen Träger 13 platziert sind. Die einzelnen Leuchtmittel 11 sind untereinander gleich, jeweils gemäß 2–7 ausgebildet.
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Zu dem Leuchtmittel 11 gehört ein Gehäuserohr 14 das einen vorzugsweise zylindrischen, gegebenenfalls aber auch von der Rundform abweichenden Innenraum umschließt und an zumindest einem Ende offen ist. Es kann an dem anderen Ende mit einem geraden oder gewölbten Boden versehen oder ebenfalls offen sein, wie es der Ausführungsform nach 2–7 vorausgesetzt wird. Das Gehäuserohr besteht vorzugsweise vollständig aus einem durchsichtigen Kunststoff. Es kann auch abschnittsweise undurchsichtig ausgebildet sein. Es kann auch aus Segmenten, z. B. Halbschalen, zusammengesetzt sein. Die Halbschalen könne miteinander stoffschlüssig verbunden, z. B. verklebt oder verschweißt, sein. Sie können auch formschlüssig miteinander verbunden sein, z. B. entlang von Fugen, an denen die Halbschalen ineinander greifen.
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Dem offenen Ende 15 des Gehäuserohrs 14 ist ein Abschlusskörper 16 zugeordnet, der mit dem Ende 15 des Gehäuserohrs 14 fest verbunden ist. Vorzugsweise ist das Ende 15 in einen entsprechenden, vorzugsweise zylindrischen, Sitz des Abschlusskörpers 16 z. B. mittels eines Verguss eingeklebt. Andere Verbindungsarten wie Metall/Kunststoff-Schweißung, Schrumpfverbindung und dergleichen sind ebenfalls möglich.
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Vorzugsweise ist das Leuchtmittel 11 gemäß 1 und 2 symmetrisch ausgebildet. Das von dem Ende 15 des Gehäuserohrs 14 entfernt liegende Ende ist mit einem zweiten Abschlusskörper 17 abdichtend verbunden. Der Abschlusskörper 17 kann mit dem Abschlusskörper 16 identisch ausgebildet sein, so dass dessen nachfolgende Beschreibung für ihn entsprechend gilt.
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Der Abschlusskörper 16 ist vorzugsweise ein becherartig ausgebildeter Metallkörper, z. B. aus Aluminium oder einem anderen gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Kupfer oder ein sonstiges Metall oder eine Metalllegierung. Der Abschlusskörper 16 nimmt ein Ende 18 eines länglichen Metallkörpers 19 auf, der als Wärmeleiteinrichtung 20 zur Kühlung bzw. „Entwärmung” von mindestens einem oder auch mehreren elektronischen lichtemittierenden Bauelementen 21, z. B. LEDs, sowie gegebenenfalls weiterer elektronischer Bauelemente 21a, 21b dient, die in dem Innenraum des Gehäuserohrs 14 angeordnet sind. Das Ende 18 des Metallkörpers 19 ist durch den Verguss 22 fixiert, der außerdem das Gehäuserohr 14 gegen den Mantel des Abschlusskörpers 16 abdichtet und beides miteinander verbindet. Vorzugsweise füllt der Verguss 22 den gesamten z. B. zylindrischen Innenraum des Abschlusskörpers 16 aus. Das Ende 18 kann in einer flanschartigen Platte 23 enden, die aus 4 ersichtlich ist. Diese kann durch Schrauben 24, (siehe 3 oder 6) mit der Stirnwand des Abschlusskörpers 16 verschraubt sein. Vorzugsweise sind in dieser Stirnwand Gewindesacklöcher zur Aufnahme der Schrauben 24 ausgebildet.
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Der Abschlusskörper 16 kann außerdem eine Durchgangsbohrung 25 aufweisen, die zur Aufnahme eines ein- oder mehradrigen Anschlusskabels 26 dient.
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Von dem Boden des Abschlusskörpers 16 ragt optional ein plattenförmiges Anschlussstück 27 weg, das mindestens der Befestigung des Abschlusskörpers 16 und somit des Leuchtmittels 11 an einem Halter dienen kann. Vorzugsweise dient das Anschlussstück 27 zur weiteren Wärmeableitung, d. h. zur Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung zwischen dem Abschlusskörper 16 und dem Kühlkörpersockel 12. Dazu ist das Anschlussstück 27 mit einer Form versehen, die der Form einer Tasche oder Ausnehmung in dem Kühlkörpersockel 12 entspricht. Eine Durchgangsbohrung in dem Anschlussstück 27 ermöglicht die Befestigung des Leuchtmittels 11 an dem Kühlkörpersockel 12 mittels einer Maschinenschraube 28 (1). An einem Ende kann das Leuchtmittel 11 an dem Träger 13 mittels einer Lasche 29 gesichert sein, die den Abschlusskörper 16 an einer zylindrischen Außenfläche überspannt und lagert. Der benachbarte Kühlkörpersockel 12 schwebt über dem Träger 13 oder liegt auf ihm ohne eigene Fixierung auf. Der mit dem anderen Abschlusskörper 17 verbundene Kühlkörpersockel 12 kann mit dem Träger 13 unmittelbar verschweißt sein.
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Der Abschlusskörper 16 ist an seiner Außenseite vorzugsweise mit z. B. ringförmigen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden oder auch anderweitig orientierten Kühlrippen 30 versehen.
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Der zu der Wärmeleiteinrichtung 20 gehörende Metallkörper 19 kann wie dargestellt mit dem Abschlusskörper 16 verschraubt und vergossen sein. Alternativ kann er mit dem Abschlusskörper 16 anderweitig verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen (z. B. Reibschweißen, Ultraschallschweißen, Kondensatorentladungsschweißen usw.) oder Löten. Es ist auch möglich, den Abschlusskörper 16 und den Metallkörper 19 einteilig aus einem einzigen Metall nahtlos auszubilden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Ende 18 eine von Vergussmasse aufzufüllende Tasche 31 sowie weitere Taschen auf. Die Tasche 31 nimmt gemäß 3, 5 und 7 die Netzleitung 26 auf, wobei der Verguss dort jeden Spalt zwischen der Netzleitung 26 und der Wandung der Bohrung 25 abdichtet.
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Von dem Ende 18 erstreckt sich ein Trägerteil 31 des Metallteils 19 in Axialrichtung des Gehäuserohrs 14. Dieses Trägerteil weist an zumindest einer Seite LEDs auf. Es kann beispielsweise einen kreisabschnittsförmigen Querschnitt aufweisen, wobei es mit seiner Flachseite zur Lichtaustrittsseite des Gehäuserohrs 14 hinweist. Seine zylindrisch gewölbte andere Seite definiert mit dem Gehäuserohr 14 einen z. B. aus 3 ersichtlichen engen Spalt 32. Das stirnseitige Ende des Trägerteils 31 kann mit Gewindebohrungen versehen sein, in denen bedarfsweise Schrauben 33 verankert werden können. Diese Schrauben können zur Befestigung einer Endkappe an dem offenen Rohrende dienen, wenn dort kein zweiter Abschlusskörper 17 zur Anwendung kommen soll und beispielsweise nur mit halber Rohrlänge gearbeitet wird.
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Der Trägerteil 31 bildet an seiner beispielsweise planen Oberfläche eine Aufnahmefläche für ein oder mehrere elektronische Bauelemente 21, die, wie 3, 4 und 5 zeigen, beispielsweise auf eigenen kleinen Metall-Leiterplatten 34 platziert sein können. Diese Metallleiterplatten 34 können eine isolierende Oberfläche aufweisen, auf denen der jeweilige lichtemittierende Chip 35 platziert ist. Es ist auch möglich, eine elektrische Verbindung zwischen dem Chip 35 und der Leiterplatte 34 zuzulassen. Die Metallleiterplatte 34 kann weitere elektronische Bauelemente tragen, die direkt oder unter Zwischenschaltung weiterer elektronischer Bauelemente mit dem Anschlusskabel 26 verbunden sind.
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Optional kann auf dem Trägerteil 31 zumindest ein optisches Element 36 z. B. in Gestalt einer Linse angeordnet sein.
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Das insoweit beschriebene Leuchtmittel 11 arbeitet wie folgt:
In Betrieb ist das Gehäuserohr 14 an beiden Ende durch Abschlusskörper 16, 17 geschlossen. Die beiden Trägerteile 31 der entsprechenden Wärmeleiteinrichtungen 20 stehen einander mit ihren Stirnseiten unter Begrenzung eines Spalts 37 gegenüber, der aus 1 oder 2 ersichtlich ist. Beide Trägerteile 31 tragen lichtemittierende elektronische Bauelemente 21, die über das Anschlusskabel 26 jeweils mit Strom versorgt werden. Das entstehende Licht verlässt das Gehäuserohr 21 als aufgeweiteter Strahl, so dass an der Oberfläche des Gehäuserohrs 14 selbst dann, wenn die einzelnen Bauelemente 21 mehr als 10 Watt elektrischer Leistung haben, keine Strahlungsleistungsdichte auftritt, die zur Zündung explosionsfähiger Gase führen könnte.
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Die auch an Leuchtdioden erhebliche Verlustwärme bewirkt eine deutliche Erwärmung des jeweiligen Chips 35. Die Wärme wird von der Wärmeleiteinrichtung 20 aufgenommen. Es entsteht ein in dem Trägerteil 31 axial gerichteter Wärmestrom zu den jeweiligen Abschlusskörpern 16, 17 hin. Dort wird die Wärme großflächig verteilt und so mit geringer Temperatur an die Umgebung abgegeben. Im Fall einer gut wärmeleitenden Verbindung zu den Kühlkörpersockeln 12 tragen außerdem die Kühlkörpersockel 12 zur Wärmeabfuhr an die Umgebung bei, was die Temperatur der Abschlusskörper 16, 17 weiter senkt. Somit kann das sichere Unterschreiten gefährlicher Grenztemperaturen an jedem Punkt der Gehäuseoberfläche insbesondere an den Endstücken 16, 17 gewährleistet werden.
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8 veranschaulicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtmittels 11 für das die vorige Beschreibung unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen entsprechend gilt. Ergänzend ist zur Verstärkung bzw. Verbesserung der Wirksamkeit der Wärmeleiteinrichtung 20 in dem Trägerteil 31 eine längs durchgehende Bohrung vorgesehen, in der eine Heatpipe 38 angeordnet ist. Diese kann mit ihrem Ende 39 in einer entsprechenden bodenseitigen Bohrung des Abschlusskörpers 17 sitzen, während sie ihrem gesamten Mantel 40 mit der Wandung der Bohrung des Trägers 31 in gutem Wärmekontakt steht. Die Heatpipe bewirkt einen besonders effizienten Wärmeabtransport von dem elektronischen Bauelement 21 zu dem Abschlusskörper 16.
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Innerhalb der Heatpipe 39 ist eine bei der höheren Temperatur verdampfende Flüssigkeit angeordnet, die an dem kalten Ende der Heatpipe kondensiert. Innerhalb der Heatpipe 38 wird die Flüssigkeit mit Kapillaren nach dem Dochtprinzip zur Wärmequelle (Verdampfer) zurückgeführt. Das kondensierte Fluid fließt deshalb lageunabhängig in der Kapillare zurück zur Wärmequelle (Verdampfer). Damit kann die erfindungsgemäße Lichtquelle 11 auch in der Ausführungsform mit Heatpipes lageunabhängig betrieben werden.
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Die einzelnen Lichtquellen 11 können in kleinen (1), oder größeren Gruppen zu Lampen zusammengefasst werden und als Ersatz von Leuchtstofflampen dienen. Bevorzugt wird dabei die Befestigungsart nach 1 wobei die Lichtquellen 11 an einem Ende an fest montierten Kühlkörpersockeln 12 gehalten sind. (In 1 rechts) während das andere Ende durch die Lasche 29 gehalten ist (in 1 links). So kann das Leuchtmittel 11 in der Lasche 29 relativ verschiebbar bleiben, Längenausdehnungen des Leuchtmittels 11 bei Temperaturschwankungen zu kompensieren. Dieses Prinzip kann auch bei Staffelung mehrerer auch in Längsrichtung angereihter Leuchtmittel 11 angewandt werden, wie 10 zeigt.
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11 veranschaulicht eine weitere Konstruktionsvariante des erfindungsgemäßen Leuchtmittels 11. Die vorige Beschreibung gilt unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen entsprechend. Im Unterschied zur vorigen Beschreibung ist auf der Trägerseite des Trägerteils 31 eine flache Nut ausgebildet in der eine Leiterplatte 41 mit einer größeren Anzahl elektronischer lichtemittierender Bauelemente 21 (sowie gegebenenfalls sonstiger Bauelemente) angeordnet ist. Es handelt sich hierbei beispielsweise um in Reihe geschaltete Leuchtdioden. Die Leiterplatte 41 kann auf das Trägerteil 31 aufgeklebt oder in die flache Nut eingeklebt oder mittels Schrauben 41a befestigt sein. Es kann sich um eine Kunststoff-Leiterplatte oder auch um eine Metallleiterplatte handeln. Wiederum alternativ können die elektronischen Bauelemente 21 sowie die zugehörigen Leiterzüge auf eine dünne Isolierschicht aufgebracht sein, die ihrerseits auf die Oberfläche des Trägerteils 31 direkt aufgebracht sein kann.
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Zur elektrischen Überbrückung des Spalts 37 kann ein entsprechender elektrischer Verbinder 42 vorgesehen sein, der die Leiterplatte 41 des einen Trägerteils 31 mit der entsprechenden Leiterplatte des entsprechenden Trägerteils des anderen Abschlusskörpers 17 verbindet. In diesem Fall genügt es wenn eine der beiden Abschlusskörper 16, 17 mit den Kabeln 26 versehen ist. Der Verbinder 42 ist beispielsweise ein Steckverbinder mit Stecker und Buchse, die beim Einsetzen der Trägerteile 31 und Aufschieben der Abschlusskörper 16, 17 auf das Gehäuserohr 14 zusammenfinden.
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Das erfindungsgemäße Leuchtmittel 11 kann gemäß 12–16 auch entsprechend einer Leuchtstoffröhre ausgebildet sein. Wiederum ist das Gehäuserohr 14 endseitig durch die Abschlusskörper 16, 17 verschlossen. Von den Abschlusskörpern 16, 17 erstrecken sich, wie bereits beschrieben, die Trägerteile 31 der Wärmeleiteinrichtungen 20 axial durch den Innenraum des Gehäuserohrs 14 aufeinander zu und definieren zwischen einander den Spalt 37. Die Trägerteile 31 können mit oder ohne Heatpipe 38 ausgebildet sein und tragen auf eine der vorgenannt beschriebenen Weisen jeweils mindestens ein lichtemittierendes elektronisches Bauelement 21. Anstelle der Anschlusskabel 26 sind jedoch an den Enden der Abschlusskörper 16, 17 Kontaktstifte 43, 44. Diese können, wie 13 zeigt, von einer entsprechend explosionsgeschützten Stiftsockelfassung 40 aufgenommen sein und zur mechanischen Fixierung und elektrischen Kontaktierung des Leuchtmittels 11 dienen.
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Die Stifte 43 können als Biegeformteil ausgebildet und mit dem Abschlusskörper 16 verschraubt sein. Ein Verguss 46 kann die Stifte 43 zusätzlich sichern, wie 14 zeigt. Es besteht in diesem Ausführungsbeispiel eine elektrische Verbindung zwischen dem Abschlusskörper 16 und den Anschlussstiften 43 (siehe 16). Ebenso kann eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstiften 44 und dem Abschlusskörper 17 bestehen. Die Kontaktstifte können auch als Fortsätze der Abschlusskörper 16, 17 aus deren Material nahtlos oder durch in Gewindebohrungen eingeschraubte Stifte gebildet sein.
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Die elektrische Innenschaltung ergibt sich aus 16. Soll das Leuchtmittel 11 mit symmetrischer Wechselspannung betrieben werden ist es zweckmäßig, innerhalb desselben einen Gleichrichter 46 vorzusehen. Dieser kann, wie ebenfalls 16 zeigt, zwischen den Leiterplatten 41 (vorzugsweise Metallkernleiterplatten) der beiden Trägerteile 31 in Überbrückung des Spalts 32 angeordnet sein. Als Gleichrichter 46 kommt vorzugsweise ein Brückengleichrichter zur Anwendung. Der Gleichrichter 46 kann z. B. mittels Steckkontakten 46a, 46b (Printklemmen) mit den Leiterplatten 41 zusammengefügt und verbunden sein. Die Strom- und Spannungszuführung erfolgt über Lampenfassungen 45 und gelangt so an die Lampenstifte 43, 44, die elektrisch direkt mit dem von den Abschlusskörpern 16, 17 gebildeten Kühlkörper und somit mit dem Schraubanschluss der Metallkern-Leiterplatte verbunden sind.
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Zur Beleuchtung von explosionsgefährdeten Bereichen mit Hochleistungs-LED-Lichtquellen wird ein Leuchtmittel vorgeschlagen, bei dem Hochleistungs-LEDs 21 auf einer Wärmeleiteinrichtung 20 angeordnet sind, die sich längs durch den Innenraum eines Schutzrohrgehäuses 11 erstreckt. Endseitig ist dieses durch Abschlusskörper 16, 17 verschlossen, die in innigem Wärmekontakt mit der Wärmeleiteinrichtung 20 stehen und als Kühlkörper dienen. Eine unzulässige Erwärmung der Oberfläche des Leuchtmittels 11 wird ebenso verhindert wie eine zu hohe Strahlungskonzentration an dessen Oberfläche.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Leuchtenanordnung
- 11
- Leuchtmittel
- 12
- Kühlkörpersockel
- 13
- Träger
- 14
- Gehäuserohr
- 15
- Ende
- 16
- Erster Abschlusskörper
- 17
- Zweiter Abschlusskörper
- 18
- Ende
- 19
- Metallkörper
- 20
- Wärmeleiteinrichtung
- 21
- Elektronisches Bauelement 21a, 21b
- 22
- Verguss
- 23
- Platte
- 24
- Schrauben
- 25
- Durchgangsbohrung
- 26
- Anschlusskabel
- 27
- Anschlussstück
- 28
- Maschinenschraube
- 29
- Lasche
- 30
- Kühlrippe
- 31
- Trägerteil
- 32
- Spalt
- 33
- Schrauben
- 34
- Metalleiterplatten
- 35
- Chip
- 36
- Optisches Element
- 37
- Spalt
- 38
- Heatpipe
- 39
- Ende der Heatpipe 38
- 40
- Mantel der Heatpipe 38
- 41
- Leiterplatte
- 41a
- Schraube
- 42
- Elektrischer Verbinder
- 43
- Kontaktstifte des Abschlusskörpers 16
- 44
- Kontaktstifte des Abschlusskörpers 17
- 45
- Stiftsockelfassung
- 46
- Gleichrichter
- 46a, b
- Printklemmen
