DE2531968C2

DE2531968C2 - Explosionsgeschützter Leuchtmelder

Info

Publication number: DE2531968C2
Application number: DE2531968A
Authority: DE
Inventors: Helmut 7118 Künzelsau Würz
Original assignee: R Stahl Schaltgeraete 7118 Kuenzelsau De GmbH
Current assignee: R Stahl Schaltgeraete 7118 Kuenzelsau De GmbH
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1975-07-17
Publication date: 1986-02-13
Also published as: DE2531968A1

Description

ίο Die Erfindung geht aus von einem explosionsgeschützten Leuchtmelder nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Aus der DE-AS 11 06 417 ist eine Glimmlampe bekannt, deren Glaskolben in einer transparenten Kunststoff masse eingegossen ist, wobei zumindest einer der dünnen Anschlußdrähte der Glimmlampe unmittelbar herausgeführt ist. Um die Biege- und Bruchempfindlichkeit der dünnen Anschlußdrähte der Glimmlampe zu vermindern, steckt auf dem unmittelbar herausgeführten Anschlußdraht ein Isolierschlauch, der bis in die Vergußmasse hineinreicht und dort einenends verankert ist. Der andere Anschlußdraht der Glimmlampe ist innerhalb der Vergußmasse mit einem Vorschaltwiderstand verbunden, von dem wiederum der andere Anschlußdraht aus der Vergußmasse herausgeführt ist; auch hier ist ein Isoüerschlauch über den Anschlußdraht geschoben, der einenends in der Vergußmasse eingebettet ist.

Trotz des Einbettens des Glaskolbens der Glimmlampe in Kunststoff kann diese bekannte Ausführungsform nicht als explosionsgeschützt im Sinne von VDE 0170/0171 angesehen werden.

Dieses Vorschriftenwerk enthält im wesentlichen Anforderungen an elektrische Betriebsmittel bzw. deren Gehäuse, um sicherzustellen, daß durch elektrische Vorgänge keine in der Umgebung des elektrischen Betriebsmittels zündfähiges Gasgemisch entzündet werden kann. Gemäß diesen Vorschriften wäre es deshalb notwendig, die Anschlußadern dieser bekannten Glimmlampe in einem zusätzlichen Klemmenkasten in der Ausführungsart »erhöhte Sicherheit« anzuschließen, womit sich insgesamt ein großes Bauvolumen ergibt. Nachteilig bei der Glimmlampe ist ferner ihre verhältnismäßig hohe Zündspannung, die trotz der zu erwartenden Lebensdauer von Glimmlampen ihre An-Wendung als Leuchtmelder in Niederspannungseinrichtungen verhindert.

Aus der GB-PS 11 66 442 ist eine mittels Glühlampen von der Rückseite her beleuchtete Anzeigetafel bekannt, die einen aus einem transparenten Material bestehenden flachen Träger aufweist. Auf dessen Frontseite ist eine teilweise lichtundurchlässige Frontplatte angeordnet, deren Zeichen von den dahinter befindlichen Glühlampen ausgeleuchtet werden. Die Glühlampen sitzen hierzu in entsprechenden Ausnehmungen in dem scheibenförmigen Träger, wobei die Anschlußdrähte der Glühlampen mit Leiterbahnen verbunden sind, die nach Art einer gedruckten Schaltung auf der Rückseite des Trägers vorgesehen sind. Die Ausnehmungen, in denen sich die Glühlampen befinden, sind schließlich mit einer lichtdurchlässigen Vergußmasse ausgefüllt, die auch die Leiterbahnen der gedruckten Schaltung abdeckt, über die der Strom den Glühlampen zugeführt wird.
Glühlampen haben, selbst wenn sie mit Unterspannung betrieben werden, im Mittel eine Lebensdauer von etwa 1000 Brennstunden, so daß alsbald mit dem Durchbrennen einzelner Glühlampen zu rechnen ist. Außerdem verdampft beim Brennen der Glühlampe Metall

der Lampenwendel, das sich auf der Innenseite des Glaskolbens niederschlägt und die Lichtausbeute der Glühlampe im Laufe ihres Lebens deutlich reduziert. Auch die erhöhte punktförmige Wärmeentwicklung ist von Nachteil. Schließlich ist die bekannte Anzeigeeinrichtung nicht explosionsgeschützt, denn die Leiterbahnen liegen zum Anschluß an die Stromversorgung an einer entsprechenden Stelle blank. Die Anzeigeeinrichtung müßte -ieshalb in ein Gehäuse mit einem Anschlußraum »erhöhte Sicherheit« eingebaut sein, um den notwendigen Explosionsschutz zu erhalten. Hierdurch würde das notwendige Bauvolumen erheblich ansteigen.

Aus dem DE-GM 72 45 564 ist schließlich eine explosionsgeschützte Ausbauleuchte bekannt, bei der die Leuchtstofflampe in Gestalt einer Niederdruckquecksilberlampe zusammen mit dem Versorgungsteil explosionsgeschützt in ein Gehäuse eingebaut ist. Die Anschlußelektroden der Lampe stecken zusammen mit dem Versorgungsteil in einer in dem Gehäuse befindlichen gummielastischen Masse. Der lichtaussendende Lampentei! steht aus der gummielastischen Masse hervor, wobei der diesen Lampenteil enthaltende Gehäuseraum nach außen durch eine dicke Glasscheibe abgeschlossen ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anzeigeleuchte zu einem explosionsgeschützten Leuchtmelder weiterzuentwickeln, der bei kleiner Baugröße eine lange Lebensdauer aufweist und eine nur geringe Wärmeentwicklung zeigt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Durch die Verwendung der Festkörperlichtquelle spielt die Erwärmung praktisch keine Rolle, was insbesondere dem transparenten Teil der Vergußmasse zugute kommt, der keine die Wärmeleiteigenschaften verbessernden Füllstoife enthalten darf. Außerdem wird eine Lebensdauer von größenordnungsmäßig 100 000 Leuchtstunden erreicht, womit die Lebensdauer des Leuchtmelders in einen Bereich vorstößt, der der Lebensdauer der gesamten Anlage, in der der Leuchtmelder verwendet wird, entspricht.

Das in das Gehäuse des Leuchtmelders mit eingegossene Stromversorgungsteil macht zusätzliche explosionsgeschützte Gehäuse, beispielsweise in der Ausführungsart »druckfeste Kapselung« entbehrlich und gestattet, je nach Auslegung, den wahlweisen Anschluß des Leuchtmelders an Signalleitungen mit einer Signalspannung, die zwischen wenigen Volt und über 100 Volt liegt.

Der in dem Netzteil vorgesehene Gleichrichter ermöglicht, insbesondere wenn er als Vollwellengleichrichter ausgeführt ist, einen hinsichtlich der Lichtausbeute besonders günstigen Gleichstrombetrieb der Festkörperlichtquelle selbst dann, wenn an den Eingang des Netzteils eine Wechselspannung angelegt ist. Im Falle einer angelegten Gleichspannung macht er den Leuchtmelder unempfindlich gegen eine Verpolung.

Die Verkleinerung des Leuchtmelders wird insbesondere auch durch die Art der Anschlußleitungen erreicht, die unmittelbar in das Gehäuse eingeführt und dort vergossen sind. Ohne einen besonderen Anschlußkasten können diese Anschlußleitungen nämlich an einer Stelle angeschlossen werden, die entweder an sich explosionsgeschützt ist oder sich in einem nicht explosionsgefährdeten Bereich befindet.

Als Festkörperlichtquelle werden dabei alle festen Körper bezeichnet, deren Leuchterscheinung nicht auf der hohen Temperatur der leuchtenden Substanz beruhen, sondern die unter dem Begrff Luminszenz durch Zufüiiren geeigneter und ausreichender Anregungsenergie zur Abgabe von Licht gebracht werden können. Bekannt sind beispielsweise in diesem Zusammenhang Leuchterscheinungen in mit geeigneten Aktivatoren dotierten dielektrischen Substanzen (Leuchtstoffe) bei Einwirkung elektrischer Wechselfelder (Elektrolumineszens), z.B. die sogenannten H-VI-Verbindungen mit im Gitter eingebauten Störstellen von metallischen Fremdatomen. Ferner die Lumineszenzerscheinung in der Sperrschicht von Halbleitern durch Rekombination von Ladungsträgern (Injektionslumineszenz, z. B. bei 111-V- Verbindungen).

Besonders günstig sind sogenannte Lumineszenzdioden oder Leuchtdioden, die einen kristallinen Aufbau besitzen. Dabei ist es ohne weiteres möglich, diese Festkörperlichtquellen, insbesondere auch die Leuchtdiöden, so aufzubauen, daß sie als Einheit eine große Lichtmenge abgeben. Beispielsweise können mehrere Einzelleuchtdioden in einem gemeinsamen Halbleiterkörper integriert und elektrisch parallel oder hintereinandergeschaltet sein, oder es kann auch das Halbleitermaterial eine besondere Form aufweisen. Was die Lebensdauer anbelangt, so haben diese Festkörperlichtquellen eine sehr lange Lebensdauer.

Um die Leuchtwirkung zu verstärken, ist es vorteilhaft, wenn mehrere Festkörperlichtquellen zu einer Gruppe zusammengefaßt werden. Hier kann die Form der Abstrahlung den betreffenden Verhältnissen angepaßt werden. Beispielsweise ist eine linienartige Anordnung möglich. In vielen Fällen ist es jedoch günstig, die Festkcrperlichtquellen in einer geschlossenen Gruppe anzuordnen, d. h. in Draufsicht beispielsweise kreisförmig oder vielseitig. Günstig ist beispielsweise eine ringförmige Anordnung um eine zentrale Festkörperlichtquelle.

In vielen Fällen ist die Sichtbarkeit des Abstrahlkegels von handelsüblichen Leuchtdioden verhältnismäßig eng. Da die Fläche des Licht emittierenden Kristalls nicht beliebig vergrößert werden kann, wird die seitliche Wahrnehmung meist auf ein nicht ausreichendes Maß begrenzt, wenn diese Dioden in dem Leuchtmelder verwendet werden. In diesem Fall isi es vorteilhaft, wenn gemäß der Erfindung Maßnahmen getroffen werden, um diese seitliche Signalwahrnehmung zu verbessern.
Um eine gleichmäßige Ausleuchtung einer äußeren Anzeigefläche und eine optimale seitliche Signalwahrnehmung zu erreichen, können lichtbrechende und lichtstreuende Teile vor den Festkörperlichtquellen angeordnet werden, die beispielsweise die Form von Vorsatzlinsen oder Vorsatzplatten haben. Zur diffusen Lichtverteilung können lichtbrechende Erhebungen und Unebenheiten in Form von Prismen, spitzwinkligen Leisten oder sonstigen Formen angebracht werden, die als Streuzentren das Licht entweder gleichmäßig nach allen Richtungen streuen oder derart gerichtet sind, daß der Hauptanteil des Licntes in eine bevorzugte Betrachtungsebene abgestrahlt wird, z. B. in eine horizontale Winkjlebene in Augenhöhe des Betrachters. Des weiteren können Faseroptikplatten mit planen oder gewölbten Flächen verwendet werden, die das Licht über viele parallel oder divergierend miteinander verbundene Lichtleitfasern durch innere Reflexionen direkt zur Oberfläche der Platte leiten, so daß eine flächenhafte diffuse Beleuchtung der Anzeigefläche in der Art einer

Mattscheibe erreichbar ist.

Ferner kann es günstig sein. Leuchtstoffe zur diffusen Lichtstreuung zu verwenden, die durch Resonanzfluoreszenz Licht mit der gleichen Wellenlänge wie die der anregenden Lichtenergie emittieren. Um den Wirkungsgrad des Leuchtstoffes zwischen absorbierter Lichtenergie und emittierter Lichtenergie zu verbessern, könnte eine den Destriau-Effekt ausnützende Vorrichtung zwischengeschaltet werden.

Günstige Konstruktionen ergeben sich auch, wenn die Festkörperlichtquelle in einem Reflektor angeordnet ist, der einen lichtstreuenden Effekt aufweist. Dies kann auch mit der Verwendung einer konvexen Leuchtfläche als Abschluß nach vorne und nach den Seiten verbunden sein, wobei es günstig ist, wenn dabei die konvexe Leuchtfläche die Stirnfläche einer linsenartigen Abschlußkappe bildet. Der Raum zwischen der Abschlußkappe und der Festkörperlichtquelle ist dabei ebenfalls mit einem durchsichtigen Gießharz ausgefüllt.

Bei einer Mehrzahl von Festkörperlichtquellen ist es vorteilhaft, wenn die Reflektoren zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Das gleiche gilt auch für die Kappen, die zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden können, wobei diese Baueinheit noch einen die Reflektoren umgebenden Abdichtflansch haben kann.

V/eitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen explosionsgeschützten Leuchtmelder.

F i g. 2 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf den Leuchtmelder nach F i g. 1 und

F i g. 3 eine Schaltung für den Netzteil.

In F i g. 1 ist ein Leuchtmelder gezeigt, in dessen beispielsweise aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 40 mit Befestigungsansätzen 42 eine Vielzahl von Leuchtdioden 16 — im vorliegenden Fall sieben — untergebracht sind. Die Leuchtdioden 16 sind, wie aus F i g. 1 hervorgeht, mit ihren Anschlußdrähten 22 — je Leuchtdiode zwei — an eine Leiterplatine 46 angelötet und über Leiterbahnen miteinander verbunden.

Die Leuchtdioden 16 sind in Reflektoren angeordnet, die zu einem Mehrfachreflektor 47 vereinigt sind. Die Anordnung ist dabei so, daß innerhalb einer Reflektoraußenwand 48 eine Anzahl Reflektorzwischenwände 50 angebracht sind, derart, daß jede Leuchtdiode 16 von mehreren Wänden umgeben ist. Die Reflektoren der äußeren Leuchtdioden sind dabei in Draufsicht nach F i g. 2 ungefähr ringsektorförmig, während der mittlere Reflektor sechseckig ist. Der Raum um die Leuchtdioden 16 herum und oberhalb derselben ist mit einem Füllkörper 52 aus einer durchsichtigen Masse ausgefüllt, die eingegossen werden kann. Ferner ist noch eine Abdeckkappe 54 vorgesehen, die je Leuchtdiode eine Kuppel 56 von konvexer Gestalt aufweist und eine Dichtlippe 58 hat, die an der Innenwand des Gehäuses 40 anliegt und den Mehrfachreflektor 47 umgibt.

Innerhalb des Gehäuses 40 ist ein Netzteil 62 angeordnet, so daß Anschlußleitungen 64 des Leuchtmelders unmittelbar an ein Netz von geeigneter Spannung, beispielsweise auch ein Lichtnetz mit Wechselspannung, angeschlossen werden können.

Der ganze Innenraum des Gehäuses 40 ist mit isolierendem, sich verfestigendem Gießharz 30 ausgefüllt, und zwar so, daß sowohl die Anschlußdrähte 22 der Leuchtdioden 16 als auch der Anfangsteil der Anschlußleitungen 64 an dem Netzteil 62 in diesem Gießharz 30 vergossen sind.

Die Anschlußleitungen 64 können nun ohne weiteres als Anschlußkabel dienen und zu einer Stelle führen, die außerhalb eines explosionsgefährdeten Bereiches liegt. Deutlich zeigt F i g. 1, daß die Leuchtdioden 16 im Gehäuse fest und dauerhaft angeordnet sind und ohne Beschädigung irgendwelcher Teile im allgemeinen nicht ausgebaut werden kann. Dies ist jedoch deswegen unerheblich, weil die hohe Lebensdauer der Leuchtdiode mit einer Halbwertszeit von ungefähr 100 000 Stunden unter normalen Bedingungen ein Auswechseln der Leuchtdiode gar nicht erforderlich macht. Die Leuchtdiode 16 hat damit mindestens die Lebensdauer des ganzen Leuchtmelders einschließlich des Gehäuses 40 und der Anschlußleitungen 64.

Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die Verbindungsstellen zwischen den Anschlußleitungen 64 und dem Netzteil 62 nicht offen, sondern im Gießharz 30 eingebettet sind. Damit ist an sich den Vorschriften für den Explosionsschutz Rechnung getragen.

Auf die Einzelheiten des Netzteils wird noch im Zusammenhang mit F i g. 3 des näheren eingegangen. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es lediglich notwendig ist, an die Leuchtdioden eine vorbestimmte Spannung anzulegen, wobei die Energiezufuhr in Form von Gleichspannung oder Wechselspannung erfolgen kann. Für die Lichtausbeute ist jedoch eine Gleichspannung an den Polen der Leuchtdioden 16 besonders günstig.

In F i g. 3 ist beispielsweise die Schaltung des Netzteils 62 dargestellt, das an eine Wechselspannung, beispielsweise die Spannung einer Lichtleitung, angeschlossen werden kann. Die beiden Anschlußklemmen sind mit 90 und 92 bezeichnet. Von der Klemme 92 führt eine Leitung über eine Sicherung 99 und einen Kondensator 94, der von einem Widerstand 96 überbrückt ist, zu einem als Ganzes mit 98 bezeichneten Brückengleichrichter, an den auch der Anschluß 90 angeschlossen ist. An den Ausgang des Brückengleichrichters 98 sind über einen Widerstand 100 die Leuchtdioden 16 angeschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Explosionsgeschützter Leuchtmelder mit einer durch elektrische Energie betreibbaren Lichtquelle, die mittels Vergußmasse vollständig vergossen ist, sowie mit aus der Vergußmasse herausgeführten elektrischen Anschlüssen und einem in der Vergußmasse enthaltenen Stromversorgungsteil, wobei die Vergußmasse zumindest in Lichtausti ittsrichtung transparent ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (40) vorgesehen ist, das die Vergußmasse (52,30) umgibt,

daß die Lichtquelle von mindestens einer Festkörperlichtquelle (16) gebildet ist, daß das Stronversorgungsteü (62) einen Gleichrichter aufweist,
daß die Anschlußleitungen (64) des Stromversorgungsteils (62) und der Festkörperlichtquelle (16) aus dem Gehäuse (40) herausgeführt sind und die Verbindungsstellen zwischen der Lichtquelle (16), dem Stromversorgungsteil (62) und den Anschlußleitungen (64) vollständig in der Vergußmasse (30) eingebettet sind.

2. Leuchtmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Festkörperlichtquellen (16) die Lichtquelle bilden und gemeinsam mit Energie versorgt sind.

3. Leuchtmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Festkörperlichtquelle (16) eine Leuchtdiode (16) ist.

4. Leuchtmelder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperlichtquellen (16) zu einer Gruppe zusammengefaßt sind, die in der Draufsicht eine kreisförmige oder vielseitige Anordnung ergeben.

5. Leuchtmelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (16) so angeordnet ist, daß sie über lichtstreuende Mittel unter einem Winkel, vorzugsweise von mindestens 30°, sichtbar ist.

6. Leuchtmelder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperlichtquelle (16) in einem lichtstreuenden Reflektor (32) angeordnet ist.

7. Leuchtmelder nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine konvexe Leuchtfläche (54) als Abschluß nach vorne zu vorgesehen ist.

8. Leuchtmelder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Leuchtfläche (54) die Stirnfläche einer linsenartigen Abschlußkappe (56) bildet.

9. Leuchtmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen Abschlußkappe (56) und Leuchtfestkörper (16) von einer durchsichtigen Masse (52) ausgefüllt ist.

10. Leuchtmelder n^ch einem der Ansprüche 6 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrzahl von Festkörperlichtquellen (16) die Reflektoren zu einer Baueinheit (47) zusammengebaut sind.

11. Leuchtmelder nach einem der Ansprüche 8 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrzahl von Festkörperlichtquellen (16) die Abschlußkappen (56) zu einer Baueinheit (54) zusammengebaut sind, die einen die Reflektoren umgebenden Abdichtflansch (58) hat.

12. Leuchtmelder nach einem der Ansprüche 5 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lichtstreuung

den Festkorperlichtquellen (16) ein Vorsatz aus Faseroptikmaterial vorgebaut ist.

13. Leuchtmelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des ausgestrahlten Lichtes Leuchtstoffe zur Abgabe von Sekundärstrahlung angebracht sind.