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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine explosionsgeschützte Leuchte
mit einer Abzweigdose, einem Montageelement, einem lichtdurchlässigen Schirm
und einem Gehäuse,
das die Lampe und die erforderlichen elektronischen Bauteile beherbergt.
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Eine
derartige explosionsgeschützte
Leuchte wird vorzugsweise in Bereichen verwendet, wo Explosionsgefahr
besteht, und in Bereichen, wo die Umgebung große Probleme mit sich bringt,
beispielsweise eine korrosive, acide oder salzige oder andersartig aggressive
Umgebung. Eine Leuchte des obigen Typs kann sowohl drinnen als auch
draußen
an verschiedenen Standorten verwendet werden, wie z. B. Erdölraffinerien,
chemische und petrochemische Anlagen, Ölbohrplattformen und andere
Verarbeitungsindustrieeinrichtungen, wo es ähnliche Risiken gibt. Eine
Konstruktion der oben beschriebenen Art macht es möglich, diese
Leuchten in Bereichen zu verwenden, die wegen des Vorkommens entzündlicher Dämpfe, Gase
oder hochentzündlicher
Staubaufkommen eine Gefahr darstellen.
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Die
französische
Patentschrift 2 246 812 bezieht sich auf eine Warnlampe zur Verwendung
in einer gefährlichen
Atmosphäre,
umfassend ein hohles Basisteil, ein Plattenteil innerhalb des hohlen
Basisteils und einen transparenten Lichtfokussierungsdom, der auf
dem Plattenteil montiert ist und eine Gasentladungslampe umgibt.
Obwohl die elektrischen Steuermittel in eine Vergussmasse innerhalb des
Hohlgehäuses
eingekapselt sind, besteht immer noch die Gefahr einer Ausscheidung
von Kondenswasser innerhalb des Gehäuses.
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Das
US-Patent 5,528,474 bezieht sich auf eine Fahrzeuglampe mit LED-Anordnung,
in der die Leuchtdioden und Leiterplatten ganz in ein Harzmaterial
eingebettet sind, das mit darin suspendierten wärmeleitfähigen Teilchen präpariert
ist, um überschüssige Wärme an das
Aluminium-Außengehäuse und
die Außenumgebung
zu leiten. So kann die Temperatur der Leuchtdioden kühl genug
gehalten werden, um eine Herabsetzung der Helligkeit der Lampe zu
verhindern. Infolge der Gegenwart der Leuchtdioden ist die Lumineszenz
einer derartigen Fahrzeuglampe jedoch zu gering, und die Fahrzeuglampe kann
nicht in Bereichen verwendet werden, wo Explosionsgefahr besteht,
weil unter schwierigen Bedingungen eine Kondensationsentwicklung
im Innern des Aluminiumgehäuses
beobachtet wird.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift 40 17 654 bezieht sich auf eine Handlampe,
in der die von der Lampe erzeugte Wärme über auf der Außenseite
des Gehäuses
befindliche Kühllamellen
abgeleitet wird.
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Eine
Leuchte der obigen Art ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift
0 823 589 bekannt. Die darin offenbarte Leuchte ist nur für eine oder
mehr lichterzeugende Dioden (LED) geeignet, die in eine Konstruktion
eingebaut sind, die mit einem lichtdurchlässigen Schirm versehen ist,
durch den der Zustand der LED beobachtet werden kann. Wenn eine
derartige Konstruktion mit einer Glühlampe verwendet wird, wird
jedoch die von der Glühlampe
erzeugte Hitze nicht in ausreichendem Maße abgeleitet, wodurch Deformationen
in dem Material erzeugt werden. Als Folge dieser Deformationen sind
die Explosionssicherheitsanforderungen nicht mehr erfüllt.
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Die
europäische
Patentschrift 0 695 909 bezieht sich auf eine explosionsgeschützte Leuchte, wie
in der Einleitung erwähnt.
Der Nachteil einer solchen Leuchte besteht darin, dass die von der
Lampe erzeugte Hitze nicht ausreichendem Maße abgeleitet wird, so dass
die Lebensdauer einer derartigen Konstruktion nachteilig beeinflusst
wird.
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Die
europäische
Patentschrift 0 598 724 bezieht sich auf eine explosionsgeschützte Leuchte
zur Verwendung in explosiven Atmosphären. Eine derartige Leuchte
umfasst ein Gehäuse,
das mit einer Abdeckplatte versehen ist, wobei das Problem der durch
die Lampe erzeugten Wärme
durch Vorsehen von Lamellen oder Rippen gelöst ist.
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Die
Aufgabe der vorliegende Erfindung ist die Bereitstellung einer explosionsgeschützten Leuchte,
welche die oben beschriebenen Nachteile der angeführten Schriften
des Standes der Technik beseitigt.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer explosionsgeschützten
Leuchte, die auch zur Verwendung bei feuchten Gegebenheiten geeignet
ist.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Leuchte, die innerhalb breiter Temperaturgrenzen verwendet
werden kann, nämlich
von –50°C bis +52°C.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer explosionsgeschützten
Leuchte von robuster Konstruktion, die widerstandsfähig gegen
externe Magnetkraftfelder ist, widerstandsfähig gegen Schwingungen und
Stöße ist und
ein Wartungsintervall von wenigstens 100.000 Stunden ermöglicht.
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Die
obigen Zielsetzungen und weitere Vorteile werden durch eine explosionsgeschützte Leuchte erreicht,
wie in der Einleitung erwähnt,
wobei die explosionsgeschützte
Leuchte gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lampe auf einer Basisplatte
in dem Gehäuse
platziert ist, wobei die Basisplatte dazu dient, die durch die Lampe
erzeugte Hitze abzuleiten, und dass in dem von dem Gehäuse umschlossenen
Raum ein Heizelement vorgesehen ist.
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Um
die explosionsgeschützte
Leuchte zur Verwendung besonders bei kalten Bedingungen geeignet
zu machen, ist es notwendig, in dem von dem Gehäuse umschlossenen Raum ein Heizelement vorzusehen.
Zu diesem Zweck wird bevorzugt ein selbstregelndes Bandheizelement
verwendet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die wärmeleitende
Basisplatte aus einem Metall gefertigt, wobei das Metall vorzugsweise
auf wenigstens einer Seite davon, insbesondere der Oberseite, mit einem
leicht Licht reflektierenden Werkstoff beschichtet ist. Eine derartige
Basisplatte stellt sicher, dass die von der Lampe erzeugte Hitze
abgeleitet wird, so dass kein Wärmestau
in der Leuchte auftritt. Die vorteilhafte Ableitung der erzeugten
Hitze verlängert
die Lebensdauer der Lampe erheblich, wobei auch erwähnt werden
sollte, dass dem Auftreten von Deformationen in dem Gehäuse vorgebeugt
wird. Die Verwendung der Basisplatte gemäß der vorliegenden Erfindung
hat infolge der Verwendung eines Licht reflektierenden Werkstoffs
keine ungünstige
Wirkung auf die Lichtabgabe der Lampe.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der explosionsgeschützten
Leuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht die Basisplatte aus vernickeltem Kupfer. Kupfer
ist ein Material, das einen hohen Wärmeleitungskoeffizienten besitzt,
und die Beschichtung mit Nickel stellt sicher, dass die Lichtabgabe
der Lampe durch die Gegenwart einer derartigen Basisplatte nicht
nachteilig beeinflusst wird, weil das Licht von der Nickelschicht
reflektiert wird.
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In
einer besonderen Ausführungsform
wird des Weiteren bevorzugt, dass die Basisplatte sich radial bis
zum Rand des Gehäuses
erstreckt. Die durch die Lampe erzeugte Hitze wird auf diese Weise gleichmäßig über die
Basisplatte verteilt, so dass keine Deformationen in dem Material
erzeugt werden. Darüber
hinaus werden die Wärmeableitungseigenschaften
des verwendeten Metalls auf diese Art und Weise optimal genutzt.
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Um
Kondensation in dem Gehäuse
zu verhindern, sind die vorhandenen elektronischen Bauteile bevorzugt
in einem Gießharz
eingekapselt. Eine andere besondere Funktion des Gießharzes
besteht darin, dass es auch als Wärmeableitungsmedium dient.
In bestimmten Ausführungsformen
wird die Wärmeleitfähigkeit
des Gießharzes
des Weiteren bevorzugt dadurch erhöht, dass dem Gießharz ein
wärmeleitender
Stoff zugesetzt wird, insbesondere Metallteilchen. Wenn Eisen als
der wärmeleitende
Stoff verwendet wird, beträgt
die Eisenmenge vorzugsweise wenigstens 10 g/kg des Gießharzes.
Falls die Eisenmenge weniger als 10 g/kg des Gießharzes beträgt, ist
die beabsichtigte Wirkung, insbesondere die Erhöhung der Wärmekapazität des Gießharzes, ungenügend. Neben
der Wärmeregulierung
gewährleistet
die Verwendung des Gießharzes
auch die Explosionssicherheit. Auf diese Weise wird die Erzeugung
von Wärme
in der explosionsgeschützten Leuchte
gemäß der vorliegenden
Erfindung sowohl durch die wärmeleitende
Basisplatte als auch durch das Gießharz vorteilhaft reguliert,
dem in einer besonderen Ausführungsform
ein wärmeleitender Stoff zugesetzt
wurde.
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Um
zu verhindern, dass die elektronischen Bauteile mit dem Gießharz in
Kontakt kommen, dem vorzugsweise ein wärmeleitender Stoff, insbesondere
Eisenteilchen, zugesetzt wurde, ist es in bestimmten Ausführungsformen
ratsam, die elektronischen Bauteile zuerst in eine Latexschicht
einzuhüllen
und die elektronischen Bauteile danach in ein Gießharz einzukapseln.
Eine derartige Latexschicht erfüllt auch
eine Funktion hinsichtlich der Kondensationsverhütung. In einer besonderen Ausführungsform
der explosionsgeschützten
Leuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Problem der Erzeugung von Wärme demnach durch die besondere
Kombination der oben beschriebenen Maßnahmen gelöst, nämlich die Basisplatte, die
latexartige Abdichtung der elektronischen Bauteile und die Einkapselung
der elektronischen Bauteile in einem Gießharz, dem ein wärmeleitender
Stoff zugesetzt sein kann. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf die gleichzeitige Verwendung der obigen Maßnahmen
beschränkt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der lichtdurchlässige
Schirm unter Verwendung eines Abstandshalters und eines Dichtmaterials
abdichtend mit dem Gehäuse
verbunden. In einer besonderen Ausführungsform ist der lichtdurchlässige Schirm aus
stoßfestem
Glas gefertigt, und zur Erhöhung
der Abdichtwirkung ist zwischen der Kontaktfläche des Gehäuses und dem lichtdurchlässigen Schirm
ein Abstandshalter platziert. Da sich die Basisplatte in einer besonderen
Ausführungsform
radial bis zum Rand des Gehäuses
erstreckt, ist der Abstandshalter auf der radial verlaufenden Basisplatte
positioniert. Ein geeignetes Dichtmaterial ist beispielsweise ein Dichtmaterial
mit einer Silikonbasis. Für
besondere Verwendungszwecke ist es wünschenswert, einen farbigen
lichtdurchlässigen
Schirm zu verwenden.
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Um
die Lichtabgabe der vorliegenden explosionsgeschützten Leuchte zu erhöhen, ist
bevorzugt ein Reflektor in dem von der Basisplatte und dem lichtdurchlässigen Schirm
umschlossenen Raum zwischen der Lampe und der Basisplatte platziert. Der
Reflektor erstreckt sich vorzugsweise radial bis zu dem lichtdurchlässigen Schirm,
in der Absicht, die Lichtreflexionsabgabe zu erhöhen. Der Reflektor ist an seinem
Ende leicht konkav, wobei die konkave Gestaltung dazu dient sicherzustellen,
dass das von der Lampe ausgesandte Licht in die gewünschte Richtung
reflektiert wird. Für
den Reflektor geeignete Materialien sind beispielsweise polierter,
nichtrostender Stahl oder anodisiertes Aluminium.
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Zum
Erhalt einer wartungsfreien Konstruktion wird in einer besonderen
Ausführungsform
bevorzugt eine Abzweigdose getrennt vom Gehäuse verwendet, wobei die Abzweigdose
vorzugsweise über das
Montageelement mit dem Gehäuse
verbunden ist. Auf diese Weise ist die explosionsgeschützte Leuchte
bei einer Reparatur und/oder dem Auswechseln besonderer Teile leicht
zugänglich.
Mit anderen Worten, eine autorisierte Person, beispielsweise ein Elektriker,
kann die gewünschte
elektrische Verbindung nur in der separaten Abzweigdose vornehmen. Da
ein Zugriff auf die Leuchte, insbesondere das Gehäuse, nicht
möglich
ist, wird der Elektriker wirksam daran gehindert, Einfluss auf die
spezifischen Merkmale der Leuchte zu nehmen, wodurch diese die Anforderungen
von Explosionssicherheit und Wasserdichtigkeit nicht mehr erfüllen würde. Des
Weiteren wird auf diese Art und Weise eine einfache und robuste
Konstruktion erhalten.
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Die
explosionsgeschützte
Leuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung ist geeignet zur Verwendung in der Offshoreindustrie,
in Raffinerien, in der chemischen Industrie und an Standorten, die
schwer zu erreichen sind, beispielsweise Flugfelder oder Hubschrauber-Landeplätze. Die
Leuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung ist insbesondere für
eine Lampe des QL-Typs geeignet, die von der Firma Philips vermarktet
wird. Bei Verwendung einer solchen Lampe und der explosionsgeschützten Beleuchtungsarmatur
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine Beleuchtungsstärke erhalten werden, die einer
EEX-Bandleuchte
mit 2 × 36
Watt entspricht. Diese Leistung macht die explosionsgeschützte Leuchte
gemäß der vorliegenden
Erfindung insbesondere zur Verwendung in einer Höhe von 3–6 m geeignet. Darüber hinaus
ist die Konstruktion gemäß der vorliegenden
Erfindung so robust, dass die explosionsgeschützte Industrieleuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung bei sehr anspruchsvollen Bedingungen mehr als 100.000
Stunden lang keinerlei Wartung bedarf.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf eine Reihe von Zeichnungen
in größerer Einzelheit
beschrieben, wobei jedoch darauf hingewiesen sei, dass die vorliegende
Erfindung keinesfalls auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt ist,
wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind.
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1 ist eine perspektivische
Vorderansicht einer besonderen Ausführungsform einer explosionsgeschützten Leuchte
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist eine schematische
Querschnittansicht der explosionsgeschützten Leuchte, die in 1 gezeigt ist.
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3 ist eine schematische
Draufsicht der explosionsgeschützten
Leuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
in 1–3 verwendeten
Bezugszeichen bedeuten Folgendes
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- 1
- lichtdurchlässiger Schirm
- 2
- Lampe
- 3
- Basisplatte
- 4
- Dichtmaterial
- 5
- Dichtmaterial
- 6
- Abstandshalter
- 7
- Abzweigdose
- 8
- Verschraubung
- 9
- Führungskanal
- 10
- Gießharz
- 11
- Bodenplatte
- 12
- Elektronikbauteilträger
- 13
- Montageelement
- 14
- Gehäuse (Basisteil)
- 15
- Gehäuse (Abdeckteil)
- 16
- Reflektor
- 17
- Bandheizelement
- 18
- Schutzmaterial
- 19
- Anschlüsse
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1 ist eine perspektivische
Vorderansicht der explosionsgeschützten Leuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung. Ein Gehäuse 14 ist
an seiner Unterseite mit zwei Montageelementen 13 verbunden,
wobei an einem der Montageelemente 13 eine Abzweigdose 7 befestigt
ist. Die Abzweigdose 7 ist mit einer Verschraubung 8 versehen.
Das Gehäuse 14 (Basisteil)
ist mit einem Gehäuse 15 (Abdeckteil) verbunden,
wobei in dem Abdeckteil der lichtdurchlässige Schirm 1 abdichtend
vorgesehen ist. Die Verbindung zwischen dem lichtdurchlässigen Schirm 1 und
dem Gehäuse 15 (Abdeckteil)
ist in 2 in größerer Einzelheit
gezeigt. Die explosionsgeschützte Leuchte,
wie in 1 gezeigt, umfasst
ferner einen Reflektor 16, und dieser Reflektor 16 ist
zwischen einer Lampe 2 und einer Basisplatte 3 positioniert.
Die explosionsgeschützte
Leuchte 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung ist jedoch keinesfalls auf die Verwendung eines solchen
Reflektors 16 beschränkt.
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2 zeigt schematisch einen
Querschnitt der explosionsgeschützten
Leuchte gemäß 1. Ein Elektronikbauteilträger 12 ist
in dem Gehäuse (Basisteil) 14 angeordnet
(siehe insbesondere 3)
und umfasst eine explosionssichere Bodenplatte 11, insbesondere
auch explosionssichere Abdeckung genannt, wobei der Elektronikbauteilträger 12 in
eine Latexschicht eingehüllt
ist (nicht gezeigt). Der Elektronikbauteilträger 12 ist des Weiteren
in ein Gießharz 10 eingekapselt,
wobei dem Gießharz 10 in einer
besonderen Ausführungsform
ein wärmeleitender
Stoff zugesetzt ist. Der lichtdurchlässige Schirm 1 ist
unter Verwendung eines Abstandshalters 6 auf der Basisplatte 3 platziert.
Durch Platzieren des lichtdurchlässigen
Schirms 1 auf dem Abstandshalter 6 und anschließendes Formen
eines hermetischen Verschlusses unter Verwendung von Dichtmaterial 4, 5 wird
eine Leuchte frei von Kondensation und Feuchtigkeit gebildet. Der
lichtdurchlässige
Schirm 1 ist abdichtend mit dem Gehäuse 15 (Abdeckteil)
verbunden, wobei ebenfalls ein Reflektor 16 in der Absicht
verwendet wird, die Lichtabgabe der Lampe 2 zu erhöhen.
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3 zeigt schematisch eine
Draufsicht der explosionsgeschützten
Leuchte gemäß 1–2. 3 zeigt deutlich das Bandheizelement 17,
und dieses Bandheizelement 17 liegt vorzugsweise auf dem
Umfang des Gehäuses 14 vor.
Zur Erhöhung der
Wärmeaufnahmefähigkeit
ist das Gießharz 10 mit
einem wärmeleitenden
Stoff versehen (nicht gezeigt). Der Elektronikbauteilträger 12 ist
in eine Schicht Schutzmaterial 18 eingehüllt, insbesondere eine
Latexschicht. Die Abzweigdose 7 ist mit Anschlüssen 19 versehen,
wobei die Abzweigdose 7 an dem Montageelement 13 befestigt
ist, und dieses Montageelement 13 ist mit dem Gehäuse 14 (Basisteil)
verbunden. In der Absicht, eine genaue Positionierung der explosionsgeschützten Leuchte
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu ermöglichen,
sind vorzugsweise zwei Montageelemente 13 mit der Bodenplatte 11 verbunden.
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Die
Verwendung der explosionsgeschützten Leuchte,
wie in 1–3 beschrieben, macht es möglich, eine
Leuchteneffizienz von 90% zu erzielen. Die besondere Konstruktion
des Bandheizelementes, des Gießharzes,
der latexförmigen
Dichtung und der Basisplatte macht es möglich, die explosionsgeschützte Leuchte
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Temperaturbereich von –50°C bis +52°C zu verwenden. Die vorliegende
Leuchte ist jedoch keinesfalls auf die besondere Kombination der
oben beschriebenen Maßnahmen
beschränkt.
Darüber
hinaus verlängert
die vorliegende Ausführungsform
die Lebensdauer der Leuchte. Die elektrischen Verbindungen, die
in einer separaten Abzweigdose vorgesehen sind, erleichtern die
Herstellung der elektronischen Verbindungen. Die explosionsgeschützte Leuchte
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist insbesondere geeignet zur Verwendung in der Offshoreindustrie,
in Raffinerien, in der chemischen Industrie und als Beleuchtungsvorrichtung
zur Verwendung an Hubschrauber-Landeplätzen und allen Standorten, die
schwer zu erreichen sind, wie z. B. Zugangsklappen zu Lagerräumen und
dergleichen. Die explosionsgeschützte
Leuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung ist des Weiteren zur Verwendung als Hindernislicht geeignet.