EP2395515A1 - Leuchtendes Kabel - Google Patents

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Publication number
EP2395515A1
EP2395515A1 EP10165751A EP10165751A EP2395515A1 EP 2395515 A1 EP2395515 A1 EP 2395515A1 EP 10165751 A EP10165751 A EP 10165751A EP 10165751 A EP10165751 A EP 10165751A EP 2395515 A1 EP2395515 A1 EP 2395515A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
sheath
signal
phosphor
luminous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10165751A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Schambier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lapp Engineering AG
Original Assignee
Lapp Engineering AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lapp Engineering AG filed Critical Lapp Engineering AG
Priority to EP10165751A priority Critical patent/EP2395515A1/de
Publication of EP2395515A1 publication Critical patent/EP2395515A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/36—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks
    • H01B7/361—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks being the colour of the insulation or conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/36—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks
    • H01B7/366—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks being a tape, thread or wire extending the full length of the conductor or cable

Definitions

  • the invention relates to a luminous cable according to the preamble of patent claim 1.
  • Electrical cables are permanently or temporarily installed depending on the environment and requirements.
  • temporarily laid cables often run across rooms, corridors and, typically at public events, across squares or paths and therefore have to be specially secured, for example covered. If individual cables are not laid securely, they can be a source of danger to passers-by, especially in inadequate lighting conditions.
  • the use of luminescent cables reduces these problems.
  • a luminescent electrical cable whose outer jacket is provided with a phosphor of zinc sulfide.
  • the zinc sulfide serves as a phosphorescent substance, which can light up the cable after it was exposed to electromagnetic radiation of appropriate wavelength.
  • luminescent substances based on zinc sulphide can endanger human health and pollute the environment.
  • luminescent zinc sulfides are partially mixed with an alpha or beta emitter, for example with radium or tritium, and thus radioactive.
  • an alpha or beta emitter for example with radium or tritium
  • zinc sulfide based phosphors are prone to graying or bleaching. That is, after a certain number of activation processes, the luminosity of the phosphor decreases considerably. The decrease in storage capacity is particularly disadvantageous in costly installations that are intended for a long-lasting use.
  • phosphors based on zinc sulfide often have a greyish base color and thus have a low luminance in normal light conditions, especially in daylight.
  • the zinc sulfide-based phosphor is also relatively hard and consists of grains of different sizes, which charge for incorporation into a compound and the extrusion process. On the one hand, damage to the extrusion tools can occur. On the other hand, the different sized grains can also cause uneven afterglow of the implanted phosphor.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide an improved luminous cable.
  • a luminous cable with improved lighting properties is to create, which are hardly changed even after prolonged use.
  • the glowing cable should also be easily visible in normal light conditions, such as daylight.
  • the luminous cable should have a higher light efficiency and more efficiently store and dispense radiant energy supplied by an improved storage process.
  • the luminous cable according to the invention comprises at least one optical and / or electrical conductor, which is typically provided with an insulation layer and extends in the cable longitudinal direction and is enclosed by a luminous jacket.
  • a light-transparent inner cable sheath made of plastic is provided, which is offset over the entire cross-section with material of a signal-colored luminescent material and which is enveloped by a continuous, outer cable sheath of light-transparent plastic.
  • the admixture of the signal-colored phosphor gives the inner cable sheath an optionally pronounced coloring.
  • the material of the phosphor is signal-colored, has a cable with inventive inner cable even under normal lighting visually well perceived luminosity and stands out in contrast from its environment and therefore can be well recognized by people.
  • the phosphor is also stimulated by exposure to electromagnetic radiation to illuminate, which further increases the visibility of the cable. After the elimination of the radiation effect that keeps Illuminate for a long time, so that the cable is visible even in the dark.
  • the light-transparent outer cable jacket is transparent both to the incident electromagnetic radiation and to the radiation emitted by the phosphor.
  • the implanted phosphor can absorb and release radiant energy with high efficiency.
  • the phosphor is protected against mechanical abrasion and environmental influences, such as moisture or contamination. Deterging contaminants can be removed with cleaning agents without affecting the implanted phosphor.
  • the inner cable sheath is made of a material to which the phosphor has been mixed in such a way that the pigments of the signal-colored phosphor are at least approximately evenly distributed.
  • the phosphor in the form of a liquid or a powder is admixed with the material intended for the production of the inner cable sheath.
  • the admixture of the phosphor as a liquid allows a particularly simple and uniform mixing of a compound for the inner cable sheath with the phosphor. Since the entire inner cable sheath is offset with the phosphor, the cable can be easily recognized, regardless of its position or torsion.
  • the pigments of the signal-colored phosphor consist of a compound of strontium and aluminum oxide (Al x O x , strontium aluminate) or a compound of calcium and aluminum oxide (Al x O x , calcium aluminate).
  • These compounds are preferably doped with at least one of europium and dysprosium and neodymium.
  • one of the SrAl 2 O 4 Eu, Dy (yellow-green) or Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, Dy (blue-green) or CaAl 2 O 4 : Eu, Nd (purple).
  • the pigments of the signal-colored phosphor preferably have a particle size k in a range k> 5 ⁇ m and k ⁇ 80 ⁇ m, preferably a particle size k in a range k> 30 ⁇ m and k ⁇ 45 ⁇ m.
  • the fine and uniform particle size k of the pigments is advantageous for thorough mixing with the compound for the inner cable sheath.
  • the tools are protected against excessive abrasion during mixing and when extruding the material intended for the production of the inner cable sheath.
  • the compound for the inner cable sheath a proportion of 1% to 20%, preferably 4% to 6%, more preferably 5% of material of the signal-colored phosphor admixed.
  • the signal-colored phosphor is selected such that it absorbs energy of electromagnetic radiation having a wavelength of 200 nm-450 nm. These wavelengths are available in daylight as well as in commonly used white artificial light and thus allow activation of the luminous cable in a variety of environments.
  • the pigments produced from these compounds have a very high energy storage capacity, which they absorb in the form of electromagnetic radiation and then emit it over a longer period of time than light radiation.
  • the luminance of the compounds used according to the invention is about ten times greater when fully activated. As a result, it takes about ten times longer until the same luminance value of, for example, 100mCa / m 2 is exceeded.
  • the coloring of the pigments in daylight is a striking signal color. Depending on the location of the cable, it is possible to select a specific emitting wavelength and thus a color which clearly stands out from the surroundings.
  • the signal-colored phosphor consists of a non-toxic material and does not emit ionizing radiation. On the use of otherwise commonly used materials is omitted.
  • the use of health-friendly and environmentally friendly substances does not result in additional costs for the production and disposal of the cables, taking into account existing health and environmental regulations. Due to the excellent luminous properties of the phosphors described above, it is possible to dispense with the admixture of an alpha emitter or beta emitter, such as, for example, radium or tritium, to increase and prolong the luminosity.
  • the signal-colored phosphor retains its luminous properties unchanged even with repeated and / or continuous activation by electromagnetic radiation.
  • the life of the cable is not limited by a reduction in the storage capacity of the phosphor.
  • a compound for the cable outer sheath made of polyurethane PUR.
  • Polyurethane is particularly resistant to abrasion and can be easily cleaned both mechanically and by chemical means.
  • the luminosity of the cable is not limited by contamination or abrasion.
  • polyurethane is transparent to electromagnetic radiation in the range of 200nm - 780nm. Incident radiation therefore passes virtually unattenuated through the outer jacket to the pigments of the phosphor and can be discharged virtually unattenuated by the outer sheath again.
  • the wall thickness of the inner cable sheath is preferably selected in a range of 1mm to 5mm. This makes it possible to implant a relatively high amount of phosphor in the inner cable sheath, which thus serves as a good radiation source after charging.
  • the wall thickness of the inner cable sheath in the specified range generates an optimum of luminosity.
  • the wall thickness of the cable outer sheath is preferably also selected in a range of 1mm to 5mm. Depending on the strength of the outer cable jacket whose wall thickness can be significantly reduced. In this case, cables according to the invention have the advantage that the cable outer sheath replaced after relatively long use with relatively little effort and thus a practically new cable can be made.
  • the specified wall thickness gives the cable outer jacket a high mechanical strength and the cable inner sheath a correspondingly good protection.
  • the cable inner sheath and the cable outer sheath must together fulfill a predetermined dielectric strength for the luminous cable.
  • an at least outwardly reflective inner layer is disposed between the at least one conductor and cable inner jacket, which reflects electromagnetic radiation having a wavelength between 200 - 780nm.
  • electromagnetic radiation having a wavelength between 200 - 780nm.
  • those electromagnetic radiation which is radiated from the signal-colored phosphor to the inside of the cable in the direction of the conductor is reflected and directed in the direction of the cable outer jacket, or in the direction of a viewer.
  • the luminescent material emits the light evenly in all directions, the reflection can increase the luminosity and thus the visibility of the cable by up to 50%.
  • the pigments of the phosphor can be activated more efficiently, as well as the incident electromagnetic radiation is reflected on the inner layer and fed to the pigments.
  • an at least outwardly reflective outer layer is disposed between the inner cable sheath and the outer cable sheath.
  • the outer layer therefore causes light reflections, which cause the cable to shine under direct light irradiation, so that it is very clearly visible both during the day and at night.
  • the reflective outer layer acts similar to reflectors, as they are used in transport.
  • the inner layer and the outer layer can be advantageously realized in various ways.
  • the inner layer is applied by vapor deposition on the at least one conductor or its insulating layer.
  • Other options for coating the conductor are also feasible.
  • the inner layer may also be formed by an inner foil, e.g. helically wound around the conductor.
  • the preferably provided outer layer can be realized by a vapor deposition or coating of the inner cable sheath.
  • the outer layer can be realized by means of an outer film which, like the inner film, may preferably consist of a plastic film coated with reflective material, which is wound around the inner cable sheath.
  • the outer layer of the inner cable sheath is thereby covered completely or with a degree of coverage in the range of 10% to 90%, preferably 40% to 60%.
  • the outer film can be wound overlapping or non-overlapping or provided with openings.
  • the inner film and / or the outer film may be made of metal or of plastic coated with metal.
  • the realization of the inner layer and the outer layer by vapor deposition or coating can be realized with little effort and correspondingly low costs.
  • the course and reflectance of the inner layer and the outer layer can be finely selected by the amount of material applied.
  • a helical application of a film is also used, for example, for shielding films and is therefore advantageously integrated into the production process of the luminous cable.
  • a uniform and optimal relationship between the luminosity of the cable and the reflection of the incident radiation over a given length of cable can be achieved in all methods.
  • the cable is thus easy to recognize in all kinds of lighting conditions. In normal lighting conditions, such as in daylight, the signal-colored color of the cable sheath is clearly visible. In dark and unfavorable lighting conditions, the previously activated pigments of the phosphor of the inner cable sheath light up.
  • FIG. 1 shows a luminous cable 10 according to the invention with a plurality of conductors 12, which extend in the cable longitudinal direction.
  • the conductors 12 are electrical conductors 12 made of copper or aluminum, for example, or optical conductors 12 which comprise one or more glass fibers.
  • the conductor 12 additionally comprises an insulating layer 14.
  • the conductors 12 are enclosed by a luminous inner cable sheath 14.
  • the preferably transparent compound of the cable inner jacket 14 consists for example of polyvinyl chloride PVC or polyurethane PUR.
  • a compound is provided, which is mixed with a phosphor 18, which is mixed with pigments.
  • a phosphor 18 which is mixed with pigments.
  • attention must be paid to uniform mixing, which should lead to uniform coloration and uniform illumination of the cable 10.
  • fine-grained phosphors 18 in the form of a powder or phosphors 18 dissolved in a liquid.
  • this compound After deployment, this compound is extruded from a die and continuously applied to an underlying cable layer.
  • phosphors 18 substances are referred to, which are excited by electromagnetic radiation of an activation emitter to light up.
  • Phosphors 18 are among the cold chandeliers.
  • the emission of optical radiation results from the transition from an excited state e.g. of an atom (ion) to the ground state. That is, the elements of the phosphor 18 will first be put into an excited, higher energy state by incident radiation. This higher energy state is maintained over a certain period of time, the energy thus remains stored in the phosphor 18. After a certain time, the elements of the phosphor fall back into the ground state and give the stored energy in the form of electromagnetic radiation (light) again.
  • Light is electromagnetic radiation in a wavelength range which can be perceived by the human eye. This wavelength range is approximately between 380nm to 780nm.
  • phosphors 18 There are various types of phosphors 18, fluorescent phosphors and / or phosphorescent phosphors.
  • fluorescent phosphors In the case of fluorescent phosphors, afterglow stops within fractions of a second after the removal of the incident radiation.
  • phosphorescent phosphors In the case of phosphorescent phosphors, on the other hand, afterglow does not stop until after hours.
  • a quality feature of a phosphorescent substance is to maintain the highest possible luminosity for as long as possible after the elimination of the activation radiator.
  • the outer cable jacket 20 encloses the entire luminous inner cable sheath 16 and, like the inner cable sheath 16, consists of a commercially available compound.
  • the incident Radiation can reach unhindered to the pigments of the phosphor 18, 20 materials are used for the manufacture of the cable inner sheath 16 and the cable outer sheath, which are transparent at least for the relevant wavelength range of the incident and the emitted radiation 26 and 28 respectively.
  • the cable outer jacket 20 is also produced by extrusion.
  • Polyurethane PUR is preferably used for the cable outer jacket 20.
  • PUR has a high resistance to mechanical effects. In particular, hardly results in abrasion under strong mechanical stress, which diffusely reflect a previously transparent plastic.
  • FIG. 2 shows the inventive luminous cable in a sectional view from the front.
  • conductors 12 are shown in the center of the provided with an insulating layer 14 .
  • a wall thickness in the range of 1 mm to 5 mm is selected for the inner cable sheath 16.
  • the wall thickness of the outer cable jacket 20, which protects the inner cable sheath 16 against physical and chemical effects, is preferably also selected in the range of 1 mm to 5 mm. If a sufficient mechanical strength of the outer cable jacket 20 is given, then its wall thickness is preferably reduced accordingly.
  • the ratio of the wall thickness of the inner cable jacket 16 to the outer cable jacket 20 is in the range of 1: 1 to 1:10.
  • FIG. 2 shows two views A and B of the cross section of the inventive cable 10th
  • View A shows the cable 10 during the process of activation of the phosphor 18 by an activation radiator 30.
  • a portion of the incident radiation is directly reflected by the luminous cable 10. Passersby can easily perceive this radiation, which has a particular wavelength or signal color, and thereby recognize the luminous cable 10.
  • Another portion of the radiation 26 incident on the luminous cable 10 is absorbed by the phosphor 18 of the luminous cable 10, thereby storing energy. The stored energy is given off by fluorescence (immediate light emission) or phosphorescence (delayed light emission) from the phosphor 18 again.
  • the cable In daylight, a radiation resulting from the reflection and / or fluorescence is reflected in a first wavelength range. In the dark, a phosphorescent radiation appears in the same or a further wavelength range. In daylight, therefore, the cable has a readily recognizable luminescent color, e.g. bright yellow, on. In darkness, the cable emits a well-visible radiation in the wavelength range, for example, the color green.
  • the luminous colors can be individually selected by the user.
  • Signal colors are colors which, due to their wavelength, are especially pronounced for the human eye. Often signal colors, such as bright yellow, bright green or orange are used for marking or signaling hazards.
  • View B shows the situation after the elimination of the activation radiator 30.
  • the phosphor 18 now returns the stored energy in the form of light to the environment when returning to the ground state.
  • This emitted light 28 is not directed and therefore leads to a diffuse illumination.
  • the emitted light 28 usually has a higher wavelength than the electromagnetic radiation of the activation radiator 30th
  • FIG. 3 shows a graph with the course of the proportion of pigments as a function of the grain size k in a provided for the manufacture of inventive cable 10 phosphor 18.
  • the pigments have a grain size k in a range of a few microns to 80 microns.
  • a phosphor 18 which has a high proportion of pigments with a grain size k which is in the range of 30 ⁇ m-50 ⁇ m.
  • the compound of the inner cable sheath 16 a proportion of about 1% to 20% of pigments of the signal-colored phosphor 18 is mixed. At higher proportion of the cable inner sheath 16 is brittle, at a lower proportion, the luminosity is too low. A pigment content of about 5% of the signal-colored phosphor 15 in the cable inner casing 16 has been found to be optimal. This results in a good storage capacity and thus a good luminosity for the luminous cable 10, at the same time the flexibility of the inner cable jacket 16 is maintained.
  • the pigments of the signal-colored phosphor 18 are crystalline and consist for example of M-Al x O x .
  • M corresponds to at least one element from the group calcium, strontium, barium and magnesium.
  • the crystal preferably contains europium as the co-activator, preferably an element from the following group: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, gadolinium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, tin, bismuth.
  • the activator and the co-activator are targeted by impurities, so-called dopants inserted into the crystal. Only by this contamination is a storage of energy possible.
  • the phosphor may also have a mother crystalline Sr 4 Al 14 O 25 , in turn, the previously described activators and co-activators could be used.
  • the pigments described above have a standard emission maximum of the emitted light 28 at a wavelength of 520 nm (yellow-green), 490 nm (blue-green) or 440 nm (purple).
  • the emission maximum largely determines the coloration perceived by the human eye.
  • the color palette of the afterglow colors can be additionally extended and tuned.
  • the excitation of the described phosphor 18 takes place with electromagnetic radiation at a wavelength between 200 nm-450 nm.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the inventive luminous cable 10.
  • an outer film 25 is wound around the inner cable sheath 16 helically as a reflective outer layer 24.
  • the outer film 25 reflects part of the incident radiation 26, in particular of the visible to the human eye, incident light.
  • the outer film 25 can be attached to the inner cable sheath 16 in a variety of ways. Thus, it can be attached, for example, in individual sections or selectively on the inner cable sheath 16. It can also be several outer films 25 helically or, for example, in the opposite direction, crossing attached.
  • the outer film 25 can be additionally attached with an adhesive, for example, on the inner cable sheath 16. Phosphor 18 can also be added to the adhesive.
  • the outer film 25 preferably covers approximately 50% of the inner cable jacket 16.
  • the outer film 25 is semi-transparent and allows a high proportion of the incident radiation 26 and the radiation emitted by the phosphor 18 radiation 28 to pass, a higher coverage of the inner cable jacket 16 with the outer film 25 are chosen. In this case, the outer film 25% - cover 100% of the inner cable jacket 16.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the novel luminous cable 10.
  • an inner film 23 is wound around the conductor 12 as a reflective inner layer 22 under the inner cable sheath 16.
  • the inner foil 23 can be applied in the same way as the outer foil 25 described above.
  • the reflective inner layer 22 preferably completely covers the conductors 12 and reflects electromagnetic radiation in the range of 200 nm-780 nm as completely as possible.
  • the reflective outer layer 24 and the inner reflective layer 22 may also be coatings which are applied to the underlying layer, for example by immersion in a bath, by vapor deposition or by an extrusion process.
  • FIG. 6 shows a cross-section through an embodiment of the inventive luminous cable 10, with a view A, in which radiation 26 is emitted from an activation radiator 30 to the cable 10, and a view B, is emitted in the radiation 28 of cable 10.
  • the design of the luminous cable 10 is a combination of in the FIG. 4 and 5 described luminous cable 10 having a reflective inner layer 22 and a reflective outer layer 24. Furthermore, both the inner cable sheath 16 and the outer cable sheath 20 are transparent.
  • incident radiation 26 at least partially reaches the phosphor 18 below the reflective outer layer 22.
  • the radiation 26 can, as in FIG FIG. 4 described by free spaces in the outer layer 24 or penetrate through the only partially reflective outer layer 24 in the cable inner shell 16.
  • the reflective outer layer 24 allows a predominant part of the incident radiation 26 to pass in a range of 200 nm-450 nm and also reflects a predominant part of the incident radiation 26 in the region of the light visible to humans (380 nm-780 nm).
  • activation process A meets a portion of the incident radiation 26 on lying in the cable inner jacket 16 phosphor 18. This absorbs the radiation 26 and is thereby placed in a higher energy state. Due to the reflective inner layer 22, the radiation 26 which is not absorbed by the phosphor 18 is reflected and can be absorbed by the phosphor 18 when it passes through the cable inner jacket 16 again. In turn, if the radiation 26 is not absorbed, it may exit the cable jacket 16 and thus contribute to better visibility of the luminous cable 10 under normal illumination. However, the radiation 26 can be reflected again by the reflective outer layer 24 and again passes through the cable inner jacket 16.
  • Discharge process B in which radiation 28 is emitted, shows the situation after the elimination of the activation radiator 30.
  • the phosphor 18 returns to the ground state, the stored energy in the form of radiation 28 or visible light again from.
  • This emitted light 28 is not directed, whereby a relatively high proportion of radiation is emitted to the inner layer 22 of the luminous cable 10, which reflects this radiation 28.
  • This radiation 28 is released after passing through the inner cable jacket 16 and the outer cable jacket 20 to the environment. This effect achieves up to 50% higher light efficiency, which is why the Addition of phosphor 18 to the inner cable sheath 16 can be reduced accordingly.
  • the inventive cable 10 can therefore be produced with improved luminous properties and at the same time with lower production costs.
  • the cable inner casing 16 and / or the outer cable sheath 20 are added.
  • This radiation can be achieved, which are particularly advantageous in daylight and in the dark.
  • the reflective inner layer 22 or the outer layer 24 or a binder used can also be provided with phosphor 18.
  • the inventive cable 10 can be further adapted to the needs of the user.

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  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Leuchtendes Kabel (10) umfassend wenigstens einen optischen und/oder elektrischen Leiter (12), welcher in Kabellängsrichtung verläuft und von einem leuchtenden Mantel (16, 20) umschlossen ist. Erfindungsgemäss ist ein aus transparentem Material gefertigter Kabelinnenmantel (16) vorgesehen, der über den gesamten Querschnitt mit Material eines signalfarbenen Leuchtstoffes (18) versetzt ist und der von einem durchgehenden, Kabelaussenmantel (20) aus lichttransparentem Kunststoff umhüllt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein leuchtendes Kabel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Elektrische Kabel werden je nach Umgebung und Anforderung dauerhaft oder temporär verlegt. Insbesondere temporär verlegte Kabel verlaufen oftmals quer durch Räume, Korridore und, typischerweise an öffentlichen Veranstaltungen, quer über Plätze oder Wege und müssen daher speziell gesichert, beispielsweise zugedeckt werden. Sofern einzelne Kabel nicht sicher verlegt sind, bilden sie insbesondere bei unzureichenden Lichtverhältnissen eine Gefahrenquelle für Passanten. Auch bei dauerhaft verlegten Kabeln, insbesondere bei sicherheitsrelevanten Installationen, beispielsweise im Tunnel- oder Bergbau, ist es oft erforderlich, dass die installierten Kabel gut sichtbar sind, weshalb entsprechende Beleuchtungsmittel erforderlich sind. Durch den Einsatz nachleuchtender Kabel reduzieren sich die genannten Probleme.
  • Aus der DE 39 10 053 A1 ist ein nachleuchtendes elektrisches Kabel bekannt, dessen Aussenmantel mit einem Leuchtstoff aus Zinksulfid versehen ist. Das Zinksulfid dient dabei als phosphoreszierende Substanz, welche das Kabel nachleuchten lässt, nachdem es mit elektromagnetischer Strahlung entsprechender Wellenlänge beaufschlagt wurde.
  • Nachleuchtende Substanzen auf Zinksulfidbasis können jedoch die Gesundheit von Menschen gefährden und die Umwelt belasten. Um die Nachleuchtzeit zu verlängern sind derartige nachleuchtende Zinksulfide teilweise mit einem Alpha- oder Betastrahler, beispielsweise mit Radium oder Tritium vermischt und damit radioaktiv. Insbesondere beim Herstellungs- und Entsorgungsprozess müssen deshalb besondere Massnahmen ergriffen werden, welche hohe Kosten verursachen können.
  • Ausserdem neigen Leuchtstoffe auf Zinksulfidbasis zur Vergrauung oder Ausbleichung. D.h., nach einer gewissen Anzahl von Aktivierungsvorgängen reduziert sich die Leuchtkraft des Leuchtstoffes beträchtlich. Das Nachlassen der Speicherkapazität ist dabei insbesondere bei kostenaufwändigen Installationen nachteilig, die für einen lang dauernden Gebrauch vorgesehen sind. Ausserdem weisen Leuchtstoffe auf Zinksulfidbasis oft eine gräuliche Grundfärbung auf und haben somit bei normalen Lichtverhältnissen, insbesondere bei Tageslicht, eine geringe Leuchtdichte.
  • Der Leuchtstoff auf Zinksulfidbasis ist ferner relativ hart und besteht aus unterschiedlich grossen Körnern, welche für die Einarbeitung in einen Compound und den Extrusionsprozess belasten. Zum einen können Schäden an den Extrusionswerkzeugen auftreten. Zum anderen können die unterschiedlich grossen Körner auch ein ungleichmässiges Nachleuchten des implantierten Leuchtstoffs verursachen.
  • Bei der Fertigung gattungsgemässer Kabel wird der Leuchtstoff typischerweise auf die Kabelaussenfläche aufgetragen. Bei Verwendung der Leuchtkabel resultiert ein mechanischer Abrieb an der Kabelaussenfläche und somit eine Beeinträchtigung der Leuchtschicht, durch die sich die Leuchtkraft des Kabels gegebenenfalls stark reduzieren. Ferner ist zu beachten, dass die Kabel nach dem Gebrauch oft stark verschmutzt sind und gereinigt werden müssen. Bei der Reinigung, insbesondere beim Einsatz chemischer Substanzen resultiert oft eine weitere Beeinträchtigung der Leuchtstoffschicht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes leuchtendes Kabel zu schaffen.
  • Insbesondere ist ein leuchtendes Kabel mit verbesserten Leuchteigenschaften zu schaffen, die auch nach längerer Betriebsdauer kaum verändert sind. Das leuchtende Kabel soll zudem auch bei normalen Lichtverhältnissen, wie Tageslicht, gut sichtbar sein.
  • Das leuchtende Kabel soll eine höhere Lichteffizienz aufweisen und durch einen verbesserten Speichervorgang zugeführte Strahlungsenergie effizienter speichern und abgeben.
  • Weiter sollen durch die Produktion, Verwendung oder Entsorgung der Kabel keine schädlichen Einwirkungen auf Mensch und Umwelt auftreten.
  • Diese Aufgabe wird mit einem leuchtenden Kabel gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemässe leuchtende Kabel umfasst wenigstens einen typischerweise mit einer Isolationsschicht versehenen optischen und/oder elektrischen Leiter, welcher in Kabellängsrichtung verläuft und von einem leuchtenden Mantel umschlossen ist.
  • Erfindungsgemäss ist ein lichttransparenter Kabelinnenmantel aus Kunststoff vorgesehen, der über den gesamten Querschnitt mit Material eines signalfarbenen Leuchtstoffes versetzt ist und der von einem durchgehenden, Kabelaussenmantel aus lichttransparentem Kunststoff umhüllt ist. Durch die Beimischung des signalfarbenen Leuchtstoffs erhält der Kabelinnenmantel eine gegebenenfalls ausgeprägte Färbung.
  • Da das Material des Leuchtstoffs signalfarben ist, besitzt ein Kabel mit erfindungsgemässem Kabelinnenmantel auch bei normaler Beleuchtung eine visuell gut wahrnehmbare Leuchtkraft und hebt sich kontrastreich von seiner Umgebung ab und kann daher von Personen gut erkannt werden. Der Leuchtstoff wird zudem durch einwirkende elektromagnetische Strahlung zum Leuchten angeregt, was die Sichtbarkeit des Kabels weiter erhöht. Nach dem Wegfallen der Strahlungseinwirkung hält das Leuchten über längere Zeit an, so dass das Kabel auch bei Dunkelheit erkennbar ist.
  • Der lichttransparente Kabelaussenmantel ist sowohl für die einfallende elektromagnetische Strahlung, als auch für die vom Leuchtstoff emittierte Strahlung transparent. Dadurch kann der implantierte Leuchtstoff Strahlungsenergie mit einem hohen Wirkungsgrad aufnehmen und wieder abgeben. Gleichzeitig wird der Leuchtstoff vor mechanischem Abrieb sowie Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit oder Verschmutzung, geschützt. Auftretende Verschmutzung kann mithilfe von Reinigungsmitteln beseitigt werden, ohne dass der implantierte Leuchtstoff beeinträchtigt wird.
  • In einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist der Kabelinnenmantel aus einem Material gefertigt, dem der Leuchtstoff derart zugemischt wurde, dass die Pigmente des signalfarbenen Leuchtstoffs zumindest annähernd gleichmässig verteilt sind. Vorzugsweise wird der Leuchtstoff in Form einer Flüssigkeit oder eines Pulvers dem für die Fertigung des Kabelinnenmantels vorgesehenen Material zugemischt.
  • Die Zumischung des Leuchtstoffes als Flüssigkeit ermöglicht eine besonders einfache und gleichmässige Durchmischung eines Compounds für den Kabelinnenmantel mit dem Leuchtstoff. Da der gesamte Kabelinnenmantel mit dem Leuchtstoff versetzt ist, kann das Kabel unabhängig von seiner Lage oder von Verwindungen gut erkannt werden.
  • Vorzugsweise bestehen die Pigmente des signalfarbenen Leuchtstoffs aus einer Verbindung von Strontium und Aluminiumoxid (AlxOx, Strontiumaluminat) oder einer Verbindung von Calcium und Aluminiumoxid (AlxOx, Calciumaluminat). Diese Verbindungen werden vorzugsweise mit wenigstens einem der Elemente, Europium und Dysprosium und Neodym dotiert. Vorzugsweise wird zur Fertigung der Pigmente eine der folgenden Verbindungen verwendet, SrAl2O4:Eu,Dy (gelbgrün) oder Sr4Al14O25:Eu,Dy (blaugrün) oder CaAl2O4:Eu,Nd (violett).
  • Vorzugsweise weisen die Pigmente des signalfarbenen Leuchtstoffes eine Korngrösse k in einem Bereich k > 5µm und k < 80µm, vorzugsweise eine Korngrösse k in einem Bereich k > 30µm und k < 45µm auf. Die feine und gleichmässige Korngrösse k der Pigmente ist vorteilhaft für eine gute Durchmischung mit dem Compound für den Kabelinnenmantel. Ausserdem werden beim Mischen sowie beim Extrudieren des zur Fertigung des Kabelinnenmantels vorgesehenen Materials die Werkzeuge vor übermässigem Abrieb geschont.
  • In einer Vorzugsweisen Ausgestaltung ist dem Compound für den Kabelinnenmantel ein Anteil von 1% bis 20%, vorzugsweise 4% bis 6%, besonders bevorzugt 5% an Material des signalfarbenen Leuchtstoffs beigemischt. Dadurch wird ein Optimum an Leuchtkraft, Isolationsfestigkeit, Elastizität und Wirtschaftlichkeit des Kabels erreicht.
  • Vorzugsweise ist der signalfarbene Leuchtstoff derart gewählt, dass er Energie elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von 200nm - 450nm absorbiert. Diese Wellenlängen sind sowohl im Tageslicht, als auch im häufig verwendeten weissen Kunstlicht vorhanden und lassen damit eine Aktivierung des leuchtenden Kabels in verschiedenster Umgebung zu.
  • Die aus diesen Verbindungen gefertigten Pigmente haben eine sehr hohe Energiespeicherkapazität, welche sie in Form von elektromagnetischer Strahlung aufnehmen und danach über längere Zeit als Lichtstrahlung wieder emittieren. Gegenüber bekannten phosphoreszierenden Materialien auf Zinksulfidbasis ist die Leuchtdichte der erfindungsgemäss verwendeten Verbindungen bei vollständiger Aktivierung etwa zehnmal grösser. In der Folge dauert es ca. zehnmal länger bis derselbe Leuchtdichtewert von beispielsweise 100mCa/m2 unterschritten wird. Die Färbung der Pigmente bei Tageslicht ist eine auffällige Signalfarbe. Abhängig von Einsatzort des Kabels kann eine bestimmte emittierende Wellenlänge und damit eine Farbe gewählt werden, welche sich deutlich von der Umgebung abhebt.
  • Vorzugsweise besteht der signalfarbene Leuchtstoff aus einem nicht toxischen Material und emittiert keine ionisierende Strahlung. Auf die Verwendung der sonst üblicherweise eingesetzten Materialien wird verzichtet. Durch die Verwendung gesundheitsverträglicher und umweltschonender Stoffe entstehen bei der Fertigung sowie der Entsorgung der Kabel unter Beachtung bestehender Gesundheits- und Umweltvorschriften keine zusätzlichen Kosten. Es kann aufgrund der hervorragenden Leuchteigenschaften der vorgängig beschriebenen Leuchtstoffe auf die Beimischung eines Alphastrahlers oder Betastrahlers, wie beispielsweise Radium oder Tritium, zur Erhöhung und Verlängerung der Leuchtkraft verzichtet werden.
  • Ferner behält der signalfarbene Leuchtstoff auch bei wiederholter und/oder andauernder Aktivierung durch elektromagnetische Strahlung seine Leuchteigenschaften unverändert. Insbesondere wird die Lebensdauer des Kabels nicht durch eine Reduktion der Speicherkapazität des Leuchtstoffes begrenzt.
  • Vorzugsweise besteht ein Compound für den Kabelaussenmantel aus Polyurethan PUR. Polyurethan ist besonders abriebfest und lässt sich sowohl mit mechanisch wie auch mit chemischen Mitteln gut reinigen. Dadurch wird die Leuchtkraft des Kabels nicht durch Verschmutzung oder Abrieb eingeschränkt. Weiter ist Polyurethan für elektromagnetische Strahlung im Bereich 200nm - 780nm transparent. Einfallende Strahlung gelangt daher praktisch ungedämpft durch den Aussenmantel zu den Pigmenten des Leuchtstoffs und kann praktisch ungedämpft durch den Aussenmantel wieder abgegeben werden.
  • Die Wandstärke des Kabelinnenmantels wird vorzugsweise in einem Bereich von 1mm bis 5mm gewählt. Dadurch gelingt es, eine relativ hohe Menge von Leuchtstoff in den Kabelinnenmantel zu implantieren, der somit nach der Ladung als gute Strahlungsquelle dient. Die Wandstärke des Kabelinnenmantels in dem angegebenen Bereich erzeugt ein Optimum an Leuchtkraft.
  • Die Wandstärke des Kabelaussenmantels wird vorzugsweise ebenfalls in einem Bereich von 1mm bis 5mm gewählt. Je nach Festigkeit des Kabelaussenmantels kann dessen Wandstärke deutlich reduziert werden. Dabei weisen erfindungsgemässe Kabel den Vorteil auf, dass der Kabelaussenmantel nach längerem Gebrauch mit relativ geringem Aufwand ersetzt und dadurch ein praktisch neuwertiges Kabel gefertigt werden kann. Die angegebene Wandstärke verleiht dem Kabelaussenmantel eine hohe mechanische Festigkeit und dem Kabelinnenmantel einen entsprechend guten Schutz. Der Kabelinnenmantel und der Kabelaussenmantel müssen zusammen eine vorgegebene Spannungsfestigkeit für das leuchtende Kabel erfüllen.
  • In einer besonders vorzugsweisen Ausgestaltung ist zwischen dem wenigstens einen Leiter und Kabelinnenmantel eine zumindest nach aussen reflektierende Innenschicht angeordnet, welche elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 200 - 780nm reflektiert. Dadurch wird jene elektromagnetische Strahlung welche vom signalfarbenen Leuchtstoff zur Innenseite des Kabels in Richtung des Leiters abgestrahlt wird reflektiert und in Richtung des Kabelaussenmantels, beziehungsweise in Richtung eines Betrachters geleitet. Da der Leuchtstoff das Licht in alle Richtungen gleichmässig emittiert, kann durch die Reflexion die Leuchtkraft und damit die Sichtbarkeit des Kabels um bis zu 50% erhöht werden. Zusätzlich können durch die reflektierende Innenschicht die Pigmente des Leuchtstoffs effizienter aktiviert werden, da auch die einfallende elektromagnetische Strahlung an der Innenschicht reflektiert und zu den Pigmenten geführt wird.
  • In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung ist zwischen dem Kabelinnenmantel und dem Kabelaussenmantel eine zumindest nach aussen reflektierende Aussenschicht angeordnet. Durch die Aussenschicht werden daher Lichtreflexionen verursacht, welche das Kabel bei direkter Lichtbestrahlung erstrahlen lassen, so dass es sowohl bei Tag als auch in der Nacht sehr gut sichtbar ist. Die reflektierende Aussenschicht wirkt dabei ähnlich wie Reflektoren, wie sie bei Verkehrsmitteln verwendet werden.
  • Die Innenschicht und die Aussenschicht können in verschiedener Weise vorteilhaft realisiert werden. Beispielsweise wird die Innenschicht durch eine Aufdampfung auf den wenigstens einen Leiter bzw. dessen Isolationsschicht aufgebracht. Andere Möglichkeiten zur Beschichtung des Leiters sind ebenfalls realisierbar. Alternativ kann die Innenschicht auch durch eine Innenfolie gebildet werden, die z.B. wendelförmig um den Leiter gewickelt wird.
  • Die vorzugsweise vorgesehene Aussenschicht, kann durch eine Aufdampfung oder Beschichtung des Kabelinnenmantels realisiert werden. Alternativ kann die Aussenschicht durch eine Aussenfolie realisiert werden, die vorzugsweise ebenso wie die Innenfolie, aus einer mit reflektierendem Material beschichteten Kunststofffolie bestehen kann, die um den Kabelinnenmantel gewickelt wird.
  • Durch die Aussenschicht wird der Kabelinnenmantel dabei vollständig oder mit einem Abdeckungsgrad im Bereich von 10% bis 90%, vorzugsweise 40% bis 60% abgedeckt. Die Aussenfolie kann überlappend oder nicht überlappend gewickelt werden oder mit Öffnungen versehen sein. Die Innenfolie und/oder die Aussenfolie können aus Metall oder aus mit Metall beschichtetem Kunststoff bestehen.
  • Die Realisierung der Innenschicht und der Aussenschicht durch Aufdampfung oder Beschichtung kann mit geringem Aufwand und entsprechend geringen Kosten realisiert werden. Ausserdem kann der Verlauf und Reflexionsgrad der Innenschicht und der Aussenschicht durch die Menge des aufgetragenen Materials fein gewählt werden. Ein wendelförmiges Auftragen einer Folie wird beispielsweise auch für Abschirmungsfolien verwendet und ist deshalb vorteilhaft in den Produktionsprozess des leuchtenden Kabels integrierbar. Ein gleichmässiges und optimales Verhältnis zwischen der Leuchtkraft des Kabels und der Reflexion der einfallenden Strahlung über einen bestimmten Längenabschnitt des Kabels kann bei allen Verfahren erreicht werden. Das Kabel ist somit bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen gut zu erkennen. Bei normalen Lichtverhältnissen, wie beispielsweise bei Tageslicht, ist die signalfarbene Färbung des Kabelmantels gut sichtbar. Bei Dunkelheit und unvorteilhaften Lichtverhältnissen leuchten die zuvor aktivierten Pigmente des Leuchtstoffes des Kabelinnenmantels.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemässes leuchtendes Kabel 10 mit mehreren Leitern 12 und umschliessendem leuchtenden Kabelinnenmantel 16 sowie einem lichttransparenten Kabelaussenmantel 20;
    Fig. 2
    das erfindungsgemässe leuchtende Kabel 10 von Figur 1 in einer Schnittdarstellung von vorne, bei einem Aktivierungsvorgang A und einem Entladevorgang B, bei dem Strahlung emittiert wird;
    Fig. 3
    eine Grafik mit dem Verlauf des Anteils der Pigmente in Abhängigkeit der Korngrösse k in einem für die Fertigung erfindungsgemässer Kabel 10 vorgesehenen Leuchtstoff 18;
    Fig. 4
    das erfindungsgemässe leuchtende Kabel 10 von Figur 1 mit einer wendelförmig um den Kabelinnenmantel 16 gewickelten Aussenfolie 25, die als eine reflektierende Aussenschicht 24 dient;
    Fig. 5
    das erfindungsgemässe leuchtende Kabel 10 von Figur 1 mit einer wendelförmig um den mit einer Isolationsschicht 14 versehenen Leiter 12 gewickelten Innenfolie 23, die als reflektierende Innenschicht 22 dient;
    Fig. 6
    in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes leuchtendes Kabel 10, das eine reflektierende Innenschicht 22 und eine reflektierende Aussenschicht 24 aufweist, beim Aktivierungsvorgang A und beim Entladevorgang B.
  • Figur 1 zeigt ein erfindungsgemässes leuchtendes Kabel 10 mit mehreren Leitern 12, welche in Kabellängsrichtung verlaufen. Bei den Leitern 12 handelt es sich um elektrische Leiter 12 z.B. aus Kupfer oder Aluminium, oder optische Leiter 12, die eine oder mehrere Glasfasern umfassen. Gewöhnlich umfasst der Leiter 12 zusätzlich eine Isolationsschicht 14.
  • Die Leiter 12 sind von einem leuchtenden Kabelinnenmantel 14 umschlossen. Der vorzugsweise transparente Compound des Kabelinnenmantels 14 besteht beispielsweise aus Polyvinylchlorid PVC oder Polyurethan PUR.
  • Für die Fertigung des Kabelinnenmantels 16 wird ein Compound vorgesehen, der mit einem Leuchtstoff 18 vermischt wird, der mit Pigmenten versetzt ist. Beim Vermischen des signalfarbenen Leuchtstoffes 18 mit dem Compound ist auf eine gleichmässige Durchmischung zu achten, die zu einer gleichmässigen Färbung und zu einem gleichmässigen Leuchten des Kabels 10 führen soll. Besonders gut für die gleichmässige Durchmischung eignen sich feinkörnige Leuchtstoffe 18 in der Form eines Pulvers oder Leuchtstoffe 18, die in einer Flüssigkeit gelöst sind.
  • Nach der Bereitstellung wird dieser Compound aus einer Düse gepresst und fortlaufend auf ein darunter liegende Kabelschichten aufgetragen.
  • Als Leuchtstoffe 18 werden Stoffe bezeichnet, welche durch elektromagnetische Strahlung eines Aktivierungsstrahlers zum leuchten angeregt werden. Leuchtstoffe 18 gehören zu den Kaltleuchtern. Die Emission optischer Strahlung entsteht beim Übergang von einem angeregten Zustand z.B. eines Atoms (Ions) zum Grundzustand. D.h., die Elemente des Leuchtstoffs 18 werden durch einfallende Strahlung zuerst in einen angeregten, höheren Energiezustand versetzt werden. Dieser höhere Energiezustand wird über einen gewissen Zeitraum beibehalten, die Energie bleibt somit im Leuchtstoff 18 gespeichert. Nach einer gewissen Zeit fallen die Elemente des Leuchtstoffs wieder in den Grundzustand zurück und geben die gespeicherte Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung (Licht) wieder ab. Als Licht wird elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich bezeichnet, welche vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann. Dieser Wellenlängenbereich liegt etwa zwischen 380nm bis 780nm. Es gibt verschiedenartige Leuchtstoffe 18, fluoreszierende Leuchtstoffe und/oder phosphoreszierende Leuchtstoffe. Bei fluoreszierenden Leuchtstoffen endet ein Nachleuchten innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde nach dem Wegfall der einfallenden Strahlung. Bei phosphoreszierenden Leuchtstoffen dagegen endet das Nachleuchten teilweise erst nach Stunden. Ein Qualitätsmerkmal eines phosphoreszierenden Stoffes ist es, nach dem Wegfall des Aktivierungsstrahlers über eine möglichst lange Zeit eine möglichst hohe Leuchtkraft beizubehalten.
  • Der Kabelaussenmantel 20 umschliesst den gesamten leuchtenden Kabelinnenmantel 16 und besteht wie der Kabelinnenmantel 16 aus einem handelsüblichen Compound. Damit die einfallende Strahlung ungehindert zu den Pigmenten des Leuchtstoffs 18 gelangen kann, werden zur Fertigung des Kabelinnenmantels 16 und des Kabelaussenmantels 20 Materialien verwendet, die zumindest für den relevanten Wellenlängenbereich der einfallenden und der emittierten Strahlung 26 bzw. 28 transparent sind.
  • Der Kabelaussenmantel 20 wird ebenfalls durch Extrusion erzeugt. Bevorzugt wird für den Kabelaussenmantel 20 Polyurethan PUR verwendet. PUR weist eine hohe Festigkeit gegen mechanische Einwirkungen auf. Insbesondere resultiert bei starker mechanischer Beanspruchung kaum ein Abrieb, welcher einen zuvor transparenten Kunststoff diffus reflektieren lässt.
  • Figur 2 zeigt das erfindungsgemässe leuchtende Kabel in einer Schnittansicht von vorne. Im Zentrum sind die mit einer Isolationsschicht 14 versehenen Leiter 12 gezeigt. Um die Leiter 12 ist der mehrschichtige Kabelmantel in Form des Kabelinnenmantels 16 und des Kabelaussenmantels 20 angeordnet.
  • Um ausreichend Leuchtstoff 18 in den Kabelinnenmantel 16 einarbeiten zu können, wird für den Kabelinnenmantel 16 eine Wandstärke in einem Bereich von 1mm bis 5mm gewählt. Die Wandstärke des Kabelaussenmantels 20, der den Kabelinnenmantel 16 vor physikalischen und chemischen Einwirkungen schützt, wird vorzugsweise ebenfalls im Bereich von 1mm bis 5mm gewählt. Sofern eine genügende mechanische Festigkeit des Kabelaussenmantels 20 gegeben ist, so wird dessen Wandstärke vorzugsweise entsprechend reduziert. Das Verhältnis der Wandstärke des Kabelinnenmantels 16 zum Kabelaussenmantels 20 liegt im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 10.
  • Figur 2 zeigt zwei Ansichten A und B des Querschnitts des erfindungsgemässen Kabels 10.
  • Ansicht A zeigt das Kabel 10 während des Prozesses der Aktivierung des Leuchtstoffs 18 durch einen Aktivierungsstrahler 30. Ein Teil der einfallenden Strahlung wird vom leuchtenden Kabel 10 unmittelbar reflektiert. Passanten können diese Strahlung, die eine bestimmte Wellenlänge bzw. Signalfarbe aufweist, leicht wahrnehmen und das leuchtende Kabel 10 dadurch erkennen. Ein anderer Teil der auf das leuchtende Kabel 10 einfallenden Strahlung 26 wird durch den Leuchtstoff 18 des leuchtenden Kabels 10 absorbiert, wodurch Energie gespeichert wird. Die gespeichert Energie wird durch Fluoreszenz (sofortige Lichtemission) oder Phosphoreszenz (zeitverzögerte Lichtemission) vom Leuchtstoff 18 wieder abgegeben.
  • Bei Tageslicht wird eine aus der Reflektion und/oder Fluoreszenz resultierende Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich zurückgeworfen. Bei Dunkelheit erscheint eine phosphoreszierende Strahlung im gleichen oder einem weiteren Wellenlängenbereich. Bei Tageslicht weist das Kabel daher eine gut erkennbare Leuchtfarbe, z.B. leuchtendes Gelb, auf. Bei Dunkelheit wird vom Kabel eine gut erkennbare Strahlung im Wellenlängenbereich zum Beispiel der Farbe grün abgegeben. Die Leuchtfarben können vom Anwender dabei individuell gewählt werden.
  • Als Signalfarben werden Farben bezeichnet, welche sich aufgrund ihrer Wellenlänge, für das menschliche Auge besonders kräftig hervorheben. Oftmals werden Signalfarben, wie leuchtgelb, leuchtgrün oder orange zur Markierung oder zur Signalisierung von Gefahren verwendet.
  • Ansicht B zeigt die Situation nach dem Wegfall des Aktivierungsstrahlers 30. Der Leuchtstoff 18 gibt beim Rückfall in den Grundzustand nun die gespeicherte Energie in Form von Licht an die Umwelt ab. Dieses emittierte Licht 28 ist nicht gerichtet und führt daher zu einem diffusen Leuchten. Das emittierte Licht 28 weist dabei zumeist eine höhere Wellenlänge auf, als die elektromagnetische Strahlung des Aktivierungsstrahlers 30.
  • Figur 3 zeigt eine Grafik mit dem Verlauf des Anteils der Pigmente in Abhängigkeit der Korngrösse k in einem für die Fertigung erfindungsgemässer Kabel 10 vorgesehenen Leuchtstoff 18. Die Pigmente besitzen eine Korngrösse k in einem Bereich von wenigen µm bis 80µm. Wie dies in der Grafik gezeigt ist, wird zur Fertigung erfindungsgemäßer Kabel 10 vorzugsweise ein Leuchtstoff 18 verwendet, der einen hohen Anteil an Pigmenten mit einer Korngrösse k aufweist, die im Bereich von 30µm - 50µm liegt. Durch die gezeigte Wahl der Korngrösse k wird eine werkzeugschonende Verarbeitung bei der Mischung mit dem Compound des Kabelinnenmantels 16 und beim Extrudieren des Kabelinnenmantels 16 erreicht. Ferner resultiert ein Leuchtstoff mit optimalen Leuchteigenschaften.
  • Dem Compound des Kabelinnenmantels 16 wird ein Anteil von ca. 1% bis 20% an Pigmenten des signalfarbenem Leuchtstoffs 18 beigemischt. Bei höherem Anteil wird der Kabelinnenmantel 16 spröde, bei einem tieferen Anteil ist die Leuchtkraft zu gering. Ein Pigmentanteil von etwa 5% des signalfarbenen Leuchtstoffs 15 im Kabelinnenmantel 16 hat sich als optimal erwiesen. Es resultiert dabei eine gute Speicherkapazität und damit eine gute Leuchtkraft für das leuchtende Kabel 10, gleichzeitig bleibt die Flexibilität des Kabelinnenmantels 16 erhalten.
  • Die Pigmente des signalfarbenen Leuchtstoffes 18 sind Kristallin und bestehen beispielsweise aus M-AlxOx. Dabei entspricht M mindestens einem Element aus der Gruppe Calcium, Strontium, Barium und Magnesium. Als Aktivator enthält der Kristall vorzugsweise Europium als Co-Aktivator vorzugsweise ein Element aus der folgenden Gruppe: Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Gadolinium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Zinn, Bismut. Der Aktivator und der Co-Aktivator werden durch gezielte Verunreinigungen, sogenannten Dotierungen in den Kristall eingefügt. Erst durch diese Verunreinigung wird ein Speichern von Energie möglich. Der Leuchtstoff kann auch einen Mutterkristallin aus Sr4Al14O25 aufweisen, wobei wiederum die vorgängig beschriebenen Aktivatoren und Co-Aktivatoren eingesetzt werden könne.
  • Die vorgängig beschriebenen Pigmente haben Standardmässig ein Emissionsmaximum des emittierten Lichts 28 bei einer Wellenlänge von 520nm (gelbgrün), 490nm (blaugrün) oder 440nm (violett). Das Emissionsmaximum bestimmt grösstenteils die vom menschlichen Auge wahrgenommene Färbung. Die Farbpalette der Nachleuchtfarben kann zusätzlich erweitert und abgestimmte werden. Die Anregung des beschriebenen Leuchtstoffes 18 erfolgt mit elektromagnetischer Strahlung bei einer Wellenlänge zwischen 200nm - 450nm.
  • Figur 4 zeigt eine weitere Ausführung des erfindungsgemässen leuchtenden Kabels 10. Dabei ist um den Kabelinnenmantel 16 wendelförmig eine Aussenfolie 25 als reflektierende Aussenschicht 24 gewickelt. Die Aussenfolie 25 reflektiert einen Teil der einfallenden Strahlung 26 insbesondere des für das menschliche Auge sichtbaren, einfallenden Lichts. Die Aussenfolie 25 kann auf vielfältige Weise um den Kabelinnenmantel 16 angebracht werden. So kann sie beispielsweise in einzelnen Abschnitten oder punktuell am Kabelinnenmantel 16 angebracht werden. Es können auch mehrere Aussenfolien 25 wendelförmig oder beispielsweise in Gegenrichtung, kreuzend angebracht werden. Die Aussenfolie 25 kann zusätzlich mit einem Klebestoff beispielsweise am Kabelinnenmantel 16 befestigt werden. Leuchtstoff 18 kann dabei auch dem Klebestoff beigemischt werden. Die Aussenfolie 25 bedeckt vorzugsweise etwa 50% des Kabelinnenmantels 16. Falls die Aussenfolie 25 halbtransparent ist und einen hohen Anteil der einfallenden Strahlung 26 sowie die vom Leuchtstoff 18 emittierte Strahlung 28 passieren lässt, kann auch eine höhere Bedeckung des Kabelinnenmantels 16 mit der Aussenfolie 25 gewählt werden. In diesem Fall kann die Aussenfolie 25% - 100% des Kabelinnenmantels 16 bedecken.
  • Figur 5 zeigt eine weitere Ausführung des erfindungsgemässen leuchtendenden Kabels 10. Dabei ist eine Innenfolie 23 als reflektierende Innenschicht 22 unter dem Kabelinnenmantel 16 um die Leiter 12 gewickelt. Die Innenfolie 23 kann auf gleiche Weise wie die vorgängig beschriebene Aussenfolie 25 angebracht werden. Wie in Figur 5 gezeigt, deckt die reflektierende Innenschicht 22 die Leiter 12 vorzugsweise vollständig ab und reflektiert elektromagnetische Strahlung im Bereich von 200nm - 780nm möglichst vollständig.
  • Die reflektierende Aussenschicht 24 sowie die reflektierende Innenschicht 22 können auch Beschichtungen sein, welche beispielsweise durch Eintauchen in ein Bad, durch Aufdampfen oder durch einen Extrusionsprozess auf die darunter liegende Schicht aufgetragen werden.
  • Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführung des erfindungsgemässen leuchtenden Kabels 10, mit einer Ansicht A, in der Strahlung 26 von einem Aktivierungsstrahler 30 an das Kabel 10 abgegeben wird, und einer Ansicht B, in der Strahlung 28 von Kabel 10 abgegeben wird.
  • Die Ausgestaltung des leuchtenden Kabels 10 ist eine Kombination der in den Figur 4 und 5 beschriebenen leuchtenden Kabel 10, die eine reflektierende Innenschicht 22 bzw. eine reflektierende Aussenschicht 24 aufweisen. Ferner sind sowohl der Kabelinnenmantel 16 als auch der Kabelaussenmantel 20 transparent.
  • In der gezeigten Architektur des erfindungsgemässen Kabels 10 gelangt einfallende Strahlung 26 wenigstens teilweise zu dem unter der reflektierenden Aussenschicht 22 liegenden Leuchtstoff 18. Die Strahlung 26 kann, wie in Figur 4 beschrieben, durch Freiräume in der Aussenschicht 24 oder durch die nur teilweise reflektierende Aussenschicht 24 in den Kabelinnenmantel 16 eindringen. In einer besonders bevorzugten Ausführung lässt die reflektierende Aussenschicht 24 einen überwiegenden Teil der einfallenden Strahlung 26 in einem Bereich von 200nm - 450nm passieren und reflektiert einen ebenfalls überwiegenden Teil der einfallenden Strahlung 26 im Bereich des für den Menschen sichtbaren Lichts (380nm - 780nm) .
  • Bei dem in Figur 6 gezeigten Aktivierungsvorgang A, trifft ein Teil der einfallenden Strahlung 26 auf den im Kabelinnenmantel 16 liegenden Leuchtstoff 18. Dieser absorbiert die Strahlung 26 und wird dabei in einen höheren Energiezustand versetzt. Durch die reflektierende Innenschicht 22 wird die nicht vom Leuchtstoff 18 absorbierte Strahlung 26 reflektiert und kann beim erneuten Durchlaufen des Kabelinnenmantels 16 vom Leuchtstoff 18 absorbiert werden. Falls die Strahlung 26 wiederum nicht absorbiert wird, tritt sie möglicherweise aus dem Kabelinnmantel 16 aus und trägt so zur besseren Sichtbarkeit des leuchtenden Kabels 10 bei normaler Beleuchtung bei. Die Strahlung 26 kann aber von der reflektierenden Aussenschicht 24 erneut reflektiert werden und durchläuft wiederum den Kabelinnenmantel 16.
  • Der in Figur 6 gezeigte Entladevorgang B, bei dem Strahlung 28 emittiert wird, zeigt die Situation nach dem Wegfall des Aktivierungsstrahlers 30. Der Leuchtstoff 18 gibt beim Rückfall in den Grundzustand die gespeicherte Energie in Form von Strahlung 28 bzw. sichtbarem Licht wieder ab. Dieses emittierte Licht 28 ist nicht gerichtet, wodurch ein relativ hoher Strahlungsanteil an die Innenschicht 22 des leuchtenden Kabels 10 abgegeben wird, die diese Strahlung 28 reflektiert. Diese Strahlung 28 wird nach dem Durchlaufen des Kabelinnenmantels 16 und des Kabelaussenmantels 20 an die Umwelt abgegeben. Durch diesen Effekt wird eine um bis zu 50 % höhere Lichteffizienz erzielt, weshalb unter Umständen die Zugabe von Leuchtstoff 18 an den Kabelinnenmantel 16 entsprechend reduziert werden kann. Das erfindungsgemässe Kabel 10 kann daher mit verbesserten Leuchteigenschaften und gleichzeitig mit tieferen Herstellungskosten produziert werden.
  • In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung werden verschiedene Teile des leuchtenden Kabels 10 mit verschiedenartigen Leuchtstoffen 18, beispielsweise mit unterschiedlichen Farben und phosphoreszierenden und/oder fluoreszierenden Eigenschaften, dem Kabelinnenmantel 16 und/oder dem Kabelaussenmantel 20 zugefügt. Dadurch können Strahlungen erzielt werden, die bei Tageslicht und bei Dunkelheit besonders vorteilhaft sind. Weiterhin kann auch die reflektierende Innenschicht 22 oder die Aussenschicht 24 oder ein verwendetes Bindemittel mit Leuchtstoff 18 versehen werden. Somit kann das erfindungsgemässe Kabel 10 weiter an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    leuchtendes Kabel
    12
    Leiter
    14
    Isolationsschicht
    16
    Kabelinnenmantel
    18
    Leuchtstoff
    20
    Kabelaussenmantel
    22
    reflektierende Innenschicht
    23
    Innenfolie
    24
    reflektierende Aussenschicht
    25
    Aussenfolie
    26
    einfallende Strahlung
    28
    emittiertes Licht
    30
    Aktivierungsstrahler
    k
    Korngrösse

Claims (15)

  1. Leuchtendes Kabel (10) umfassend wenigstens einen optischen und/oder elektrischen Leiter (12), welcher in Kabellängsrichtung verläuft und von einem leuchtenden Mantel umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kabelinnenmantel (16) vorgesehen ist, der aus einem vorzugsweise lichttransparenten Kunststoff gefertigt und über den gesamten Querschnitt mit Material eines signalfarbenen Leuchtstoffes (18) versetzt ist und der von einem durchgehenden Kabelaussenmantel (20) aus lichttransparentem Kunststoff umhüllt ist.
  2. Leuchtendes Kabel (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelinnenmantel (16) aus einem Material gefertigt ist, dem der signalfarbene Leuchtstoff (18), vorzugsweise in Form einer Flüssigkeit oder eines Pulvers, zugemischt wurde, so dass der Kabelinnenmantel (16) zumindest annähernd gleichmässig mit Pigmenten des signalfarbenen Leuchtstoffs (18) versetzt ist.
  3. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente des signalfarbenen Leuchtstoffs (18)
    a) aus einer Verbindung von Strontium und Aluminiumoxid (AlxOx, Strontiumaluminat), insbesondere SrAl2O4:Eu,Dy oder Sr4Al14O25:Eu,Dy,
    b) aus einer Verbindung von Calcium und Aluminiumoxid (AlxOx, Calciumaluminat) , insbesondere CaAl2O4:Eu,Nd, bestehen
    und vorzugsweise mit wenigstens einem der Elemente Europium, Dysprosium oder Neodym dotiert sind.
  4. Leuchtendes Kabel (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der signalfarbene Leuchtstoff (18) aus Material gefertigt ist, welches nicht toxisch ist und keine ionisierende Strahlung emittiert.
  5. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente des signalfarbenen Leuchtstoffs (18) eine Korngrösse k in einem Bereich k > 5µm und k < 80µm, vorzugsweise eine Korngrösse k in einem Bereich k > 30µm und k < 45µm aufweisen.
  6. Leuchtendes Kabel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung und Korngrösse (k) des signalfarbenen Leuchtstoffs (18) derart gewählt sind, dass der Leuchtstoff (18) auch nach wiederholter und/oder andauernder Aktivierung durch elektromagnetische Strahlung eine zumindest annähernd konstante Leuchtkraft aufweist.
  7. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung und Korngrösse (k) des signalfarbenen Leuchtstoffs (18) derart gewählt sind, dass der signalfarbene Leuchtstoff (18) Energie elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 200nm - 450nm absorbiert.
  8. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelinnenmantel (16) aus einem Compound besteht, welchem ein Anteil von 1% bis 20%, vorzugsweise 4% bis 6%, besonders bevorzugt etwa 5% an Material des signalfarbenen Leuchtstoffs (18) beigemischt ist.
  9. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leiter (12) eine Isolationsschicht (14) umfasst und/oder dass der Kabelaussenmantel (20) aus einem Compound mit Polyurethan PUR gefertigt ist.
  10. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Kabelinnenmantels (16) im Bereich von 1mm bis 5mm und die Wandstärke des Kabelaussenmantels (20) im Bereich von 1mm bis 5mm liegt, wobei die Wandstärke des Kabelaussenmantels (20) vorzugsweise geringer ist als die Wandstärke des Kabelinnenmantels (16).
  11. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen Leiter (12) und dem Kabelinnenmantel (16) eine Innenschicht (22) angeordnet ist, welche elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 200nm - 780nm reflektiert und/oder dass zwischen dem Kabelinnenmantel (16) und dem Kabelaussenmantel (20) eine zumindest nach aussen reflektierende Aussenschicht (24) angeordnet ist.
  12. Leuchtendes Kabel (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht (22) eine am wenigstens einen Leiter (12) oder an der Leiterisolation (14) anliegende Aufdampfung oder Beschichtung oder eine gegebenenfalls beschichtete Innenfolie (23) ist, und/oder dass die Aussenschicht (24) eine am Kabelinnenmantel (16) anliegende Aufdampfung oder Beschichtung oder eine gegebenenfalls beschichtete Aussenfolie (25) ist.
  13. Leuchtendes Kabel (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise mit Öffnungen versehene Aussenschicht (24) oder die überlappend oder nicht überlappend gewickelte oder mit Öffnungen versehene Aussenfolie (25) den Kabelinnenmantel (16) vollständig oder mit einem Abdeckungsgrad im Bereich von 10% bis 90%, vorzugsweise 40% bis 60%, abdeckt.
  14. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfolie (23) und/oder die Aussenfolie (25) aus Metall oder aus mit Metall beschichtetem Kunststoff bestehen.
  15. Leuchtendes Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelinnenmantel (16) aus einem vorzugsweise transparenten Compound aus Kunststoff, wie Polyvinylchlorid PVC oder Polyurethan PUR, besteht und/oder dass der Leuchtstoff (18) dem Kabelinnenmantel (16) über den gesamten Querschnitt eine signalfarbene Färbung verleiht.
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