ES2625205T3

ES2625205T3 - Luminaria a prueba de explosión con óptica moldeada

Info

Publication number: ES2625205T3
Application number: ES13706478.8T
Authority: ES
Inventors: Helmut Würz; Klaus Rössler; Johannes Ulmer
Original assignee: R Stahl Schaltgeraete GmbH
Current assignee: R Stahl Schaltgeraete GmbH
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: PL2817561T3; CN104685295A; CN104685295B; DE102012101411A1; EP2817561A1; DE102012101411B4; EP2817561B1; KR20140143759A; WO2013124315A1

Abstract

Luminaria (20) a prueba de explosión, con al menos un diodo emisor de luz (30), el cual está dispuesto en una cubeta (22), con una conducción de conexión (35) eléctrica, la cual está unida eléctricamente con el al menos un diodo emisor de luz (30), con un elemento óptico (40), el cual deja pasar la luz emitida por el diodo emisor de luz (30), el cual presenta un lado inferior (42), el cual está asignado a la base (25) de la cubeta (22), presentando el elemento óptico (40) un espacio de alojamiento (41) abierto hacia su lado inferior (42), en el cual está dispuesto el al menos un diodo emisor de luz (30), existiendo entre el diodo emisor de luz (30) y el elemento óptico (40) una ranura (45), con un cuerpo moldeado (49) producido a partir de un material vertible, el cual está dispuesto en la cubeta (22), el cual rodea solo una parte del elemento óptico (40) y que está unido en unión de materiales con la cubeta (22) y el elemento óptico (40), entrando la luz del al menos un diodo emisor de luz (30) por una superficie de entrada de haz (44) que limita con el espacio de alojamiento (41), en el elemento óptico (40) y saliendo por una superficie de salida de haz (46) del elemento óptico (40), que se presenta en la parte del elemento óptico (40), la cual queda libre del cuerpo moldeado (49), y estando dispuestos el al menos un diodo emisor de luz (30) o al menos algunos de varios diodos emisores de luz (30) sobre una placa de circuito impreso (34) común, caracterizada por que la placa de circuito impreso (34) presenta un núcleo de placa de circuito impreso, el cual presenta al menos una sección de borde acodada, la cual conforma una pared lateral (23, 24) de la cubeta (22).

Description

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DESCRIPCION

Luminaria a prueba de explosion con optica moldeada

La invencion se refiere a una luminaria a prueba de explosion con al menos un diodo emisor de luz. Los diodos emisores de luz se usan cada vez con mayor frecuencia en luminarias. Pueden usarse como componentes semiconductores convencionales o en llamada configuracion SMD como fuentes de iluminacion para la luminaria. La potencia de emision o la generacion de calor de este tipo de diodos de emision de luz pueden ser suficientes independientemente de la configuracion, para inflamar una mezcla de gases inflamable presente en una zona con riesgo de explosion. Han de tomarse por lo tanto, medidas preventivas, para poder usar una luminaria con diodos emisores de luz en una zona con riesgo de explosion.

Una disposicion de diodos emisores de luz encapsulada para el uso en zonas con riesgo de explosion se conoce por ejemplo, del documento DE 10 2009 005 547 A1. El diodo emisor de luz esta dispuesto en este caso entre una base y una cubierta y completamente encerrado en el espacio de alojamiento conformado por la base y la cubierta. Las conducciones de conexion para el contacto electrico del diodo emisor de luz se hacen salir por la base. El espacio de alojamiento puede estar cerrado de manera estanca a los gases y estar configurado a prueba de explosion a modo de “encapsulamiento a prueba de presion”. En el caso de luminarias mas grandes, es no obstante muy grande el esfuerzo de encapsular cada diodo de luz con la ayuda de una base y de una cubierta a prueba de presion.

El encapsulamiento a prueba de presion de varios diodos emisores de luz de una luminaria para el uso en una zona con riesgo de explosion se conoce del documento DE 100 24 427 A1. Esta luminaria presenta una carcasa, la cual esta cerrada hermeticamente hacia el exterior y conforma un encapsulamiento a prueba de presion. En el interior de la carcasa hay dispuestos varios diodos emisores de luz sobre una placa de circuito impreso comun. La carcasa rodea un volumen de gas relativamente grande. Debido a la pluralidad de los diodos emisores de luz, es necesario que la carcasa deba presentar una resistencia a la presion muy alta, para hacer frente a las exigencias de la proteccion frente a explosion de un encapsulamiento con proteccion tipo a prueba de presion.

El documento GB 2458345 A describe una luminaria con un elemento optico que deja pasar la luz emitida por un diodo emisor de luz, el cual presenta un espacio de alojamiento abierto hacia su lado inferior. En el espacio de alojamiento esta dispuesto el diodo emisor de luz. La luz del diodo emisor de luz entra por una superficie de entrada de haz que limita con el espacio de alojamiento, en el elemento optico y sale parcialmente por una superficie de salida de haz por encima de un cuerpo moldeado. Los diodos emisores de luz de la luminaria estan dispuestos sobre una placa de circuito impreso. Sobre la placa de circuito impreso se disponen paredes, las cuales rodean zonas, en las cuales puede introducirse una masa de relleno para la produccion del cuerpo moldeado.

El documento DE 20 2011 003 828 U1 describe una luminaria, en la cual cada diodo emisor de luz esta cubierto por una lente. Los diodos emisores de luz estan dispuestos sobre una pletina, la cual puede disponerse en una escotadura de una carcasa. Una masa de relleno introducida en la escotadura protege las lentes dispuestas sobre los diodos emisores de luz.

Puede entenderse por lo tanto como tarea de la presente invencion, proporcionar una luminaria con uno o varios diodos emisores de luz, que sea facil de producir y que haga frente aun asf a las exigencias de la proteccion frente a explosion, en particular al modo de proteccion de encapsulamiento a prueba de presion y/o al modo de proteccion encapsulado por moldeo.

La luminaria a prueba de explosion presenta segun la invencion al menos uno y preferiblemente varios diodos emisores de luz, los cuales estan dispuestos en una cubeta. Uno o varios de los diodos emisores de luz se disponen sobre un soporte comun, segun la invencion, una placa de circuito impreso. El soporte o la placa de circuito impreso pueden conformar la base de la cubeta. Con el soporte o con la placa de circuito impreso pueden unirse elementos de pared lateral o tambien un marco circundante, para conformar la cubeta. La placa de circuito impreso presenta un nucleo de placa de circuito impreso, en particular un nucleo metalico, el cual presenta al menos una o dos zonas de borde acodadas o nervaduras, que conforman respectivamente una pared lateral de la cubeta. La nervadura o las nervaduras, es o son, componente integral de una pieza del nucleo de placa de circuito impreso y pasan sin punto de costura o de union a la zona de base del nucleo de placa de circuito impreso.

Una conduccion de conexion electrica esta unida electricamente con las dos conexiones electricas del al menos un diodo emisor de luz. La luminaria presenta ademas de ello, un elemento optico, el cual deja pasar la luz emitida por el diodo emisor de luz. El al menos un diodo emisor de luz esta dispuesto en un espacio de alojamiento abierto hacia el lado inferior del elemento optico. Entre el diodo emisor de luz y el elemento optico existe una ranura, la cual se proporciona al menos en la zona en la cual incide la luz emitida por el diodo emisor de luz en una superficie de entrada de haz en el elemento optico. Esta ranura puede estar rellenada con un gas, por ejemplo, con aire o con otro medio de llenado en forma de gas y/o lfquido y/o tipo gel y/o solido. El mdice de refraccion de este medio de llenado es preferiblemente inferior o igual a 1,5 y en particular inferior o igual a 1,3 y en particular inferior o igual a 1,1. En la ranura puede predominar tambien un vado. La superficie de entrada de haz esta conformada al menos por una parte de la superficie del elemento optico que delimita el espacio de alojamiento.

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El al menos un diodo emisor de luz y la luminaria optica estan dispuestos en una cubeta de la luminaria, asignandose el lado inferior del elemento optico a la base de la cubeta. La cubeta puede estar producida por ejemplo, de metal, y preferiblemente de aluminio. El elemento optico puede estar pegado con su lado inferior por ejemplo, sobre el soporte o la placa de circuito impreso. Para ello puede usarse preferiblemente una lamina autoadhesiva o un pegamento.

En la cubeta hay producido y dispuesto ademas de ello, un cuerpo moldeado a partir de un material vertible. Como material para el cuerpo moldeado sirve por ejemplo, resina, como por ejemplo, resina de silicona, resina de poliuretano o resina epoxfdica. El cuerpo moldeado rodea solo una parte del elemento optico y se une durante el endurecimiento en union de materiales con la cubeta y el elemento optico. Mediante el cuerpo moldeado se encierran los diodos emisores de luz hermeticamente en la cubeta. De esta manera, puede producirse de manera muy sencilla una luminaria en configuracion a prueba de explosion, que cumpla con el tipo de proteccion encapsulado por moldeo o encapsulado a prueba de presion. El espacio de alojamiento en el elemento optico para el alojamiento del al menos un diodo emisor de luz queda libre del material vertible del cuerpo moldeado. El espacio de alojamiento puede conformar en correspondencia con la norma en el caso de un encapsulamiento resistente a la presion, un espacio de presion y en el caso de un encapsulado por moldeo, un espacio hueco libre.

En la parte del elemento optico asignada al lado abierto de la cubeta, se proporciona para cada diodo emisor de luz una superficie de salida de haz, a traves de la cual vuelve a salir la luz que ha entrado en el elemento optico a traves de la superficie de entrada de haz. La superficie de salida de haz se proporciona en la parte del elemento optico, la cual no esta rodeada o cubierta por el cuerpo moldeado. De esta manera puede lograrse, que tanto la superficie de entrada de haz, como tambien la superficie de salida de haz limiten o con aire o que el mdice de refraccion del medio de llenado en la ranura se desvfe en la superficie de entrada de haz lo suficientemente poco del mdice de refraccion del aire en la superficie de salida de haz. En ambas superficies se produce por lo tanto la misma refraccion. Fuera de la superficie de salida de haz no sale luz del elemento optico. En particular no se gma nada de luz hacia o a traves del cuerpo de moldeo debido a efectos de reflexion o de refraccion. Debido a ello la eficiencia de la luminaria es grande. Puede elegirse ademas de ello como material para el cuerpo de moldeo, un material adaptado a las exigencias de la proteccion frente a explosion, el cual puede elegirse de manera completamente independiente de sus propiedades opticas. En la superficie de entrada de haz se acopla exclusivamente luz del diodo emisor de luz al elemento optico, y esta luz acoplada se emite en la superficie de salida de haz. Una refraccion o una reflexion en la superficie lfmite entre el elemento optico y el cuerpo de moldeo preferiblemente no se produce.

El elemento optico separa ademas de ello, el cuerpo de moldeo de los diodos emisores de luz. Modificaciones de longitud termicas del cuerpo del moldeo durante el funcionamiento de la lampara no pueden conducir por lo tanto a un dano de la conexion electrica entre el al menos un diodo emisor de luz y la conduccion de conexion. En particular no se danan puntos de soldadura entre un diodo emisor de luz y una placa de circuito impreso mediante tensiones termicas.

En un ejemplo de realizacion preferido, el borde del cuerpo moldeado se une directamente a la superficie de salida de haz y la rodea por ejemplo completamente. De esta manera se logra, que se cubra una parte en la medida de lo posible grande del elemento optico mediante la masa de relleno del cuerpo de moldeo, para lograr una suficiente resistencia a la presion. Mediante el cuerpo del moldeo no se cubre no obstante la superficie de salida de haz, de manera que el cuerpo de moldeo no influye negativamente en la potencia de iluminacion de la luminaria.

En un ejemplo de realizacion puede haber asignado a cada diodo emisor de luz un elemento optico separado con correspondientemente un espacio de alojamiento. Es posible tambien, proporcionar en un elemento optico varios espacios de alojamiento separados para correspondientemente un diodo emisor de luz. En correspondencia con la cantidad de los diodos emisores de luz, este elemento optico presenta varias superficies de entrada de haz y superficies de salida de haz. Si se proporciona para cada diodo emisor de luz un espacio de alojamiento separado, el volumen restante en los espacios de alojamiento, encerrado en la luminaria, por ejemplo, volumen de gas o de aire, puede hacerse muy pequeno. Esto es ventajoso para lograr el tipo de proteccion frente a explosion encapsulado a prueba de presion o encapsulado por moldeo. Las superficies de salida de haz estan preferiblemente separadas entre sf, pudiendo disponerse entre dos superficies de salida de haz adyacentes una parte del cuerpo de moldeo. Existe ademas de ello, la posibilidad de que en un espacio de alojamiento hayan dispuestos varios diodos emisores de luz separados de manera uniforme o irregular. En caso de que se dispongan varios diodos emisores de luz en un espacio de alojamiento comun, la caractenstica de emision puede adaptarse muy facilmente mediante variacion de la cantidad de los diodos emisores de luz y sus posiciones relativas en el espacio de alojamiento, a requisitos de iluminacion concretos. Las superficies de salida de haz asignadas a diodos emisores de luz adyacentes, en este caso pueden solaparse.

Es ventajoso tambien, cuando el elemento optico presenta junto a la superficie de entrada de haz, una superficie de conduccion de haz. La superficie de conduccion de haz limita en particular con una camara llenada con gas o aire u otro medio, en el elemento optico. La camara puede estar llenada con el mismo medio de llenado que la ranura en el espacio de alojamiento. Tambien en la camara puede predominar un vacfo. Una parte de los haces de luz exteriores en relacion con el eje optico del diodo emisor de luz, de la luz acoplada en el elemento optico a traves de la superficie de entrada de haz se refleja completamente en la superficie de conduccion de haz. La superficie de conduccion de haz esta dispuesta preferiblemente inclinada frente al eje optico del diodo emisor de luz. En la

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superficie de conduccion de haz se da reflexion total y nada de refraccion. A traves de la superficie de conduccion de haz se evita que la parte de la luz, la cual no esta dirigida directamente hacia la superficie de salida de haz, aparezca en la superficie lfmite entre el elemento optico y el cuerpo moldeado. Mediante la superficie de conduccion de haz se desvfa esta parte de la luz mediante reflexion total hacia la superficie de salida de haz. En un ejemplo de realizacion, la camara rellenada por ejemplo, con aire, con la que limita la superficie de conduccion de haz, y el espacio de alojamiento del diodo emisor de luz asignado, pueden estar unidos entre sf La superficie de conduccion de luz puede estar cerrada por ejemplo anularmente alrededor del eje optico del diodo emisor de luz.

En el soporte o en la placa de circuito impreso puede haber dispuesto un cuerpo de refrigeracion comun.

La placa de circuito impreso puede estar estructurada por ejemplo, a partir de varias capas y presentar un nucleo metalico y/o una capa de grafito, para desviar mejor el calor del diodo emisor de luz o de los diodos emisores de luz dispuestos sobre ella. El soporte o la placa de circuito impreso estan en contacto directamente con la cubeta de la luminaria o conforman al menos una parte de la cubeta, sirviendo la cubeta tambien para la disipacion de calor.

En un ejemplo de realizacion preferido, la superficie de entrada de haz asignada a un diodo emisor de luz y la superficie de salida de haz asignada al mismo diodo emisor de luz, del elemento optico, presentan una separacion constante entre sf Las dos superficies pueden extenderse respectivamente por un plano, los cuales estan dispuestos en paralelo entre sf Alternativamente es posible tambien, que las dos superficies tengan una configuracion curvada y presenten el mismo punto central de curvatura. Las dos superficies pueden estar dispuestas en particular tambien de manera concentrica entre sf

La superficie de salida de haz puede estar configurada en una forma de realizacion de la luminaria, como superficie plana. Mediante esta variante puede lograrse por ejemplo, una caractenstica de emision segun Lambert. Es posible tambien, ajustar de manera precisa la caractenstica de emision de la luminaria mediante una curvatura de la superficie de salida de haz. La parte del elemento optico que presenta la superficie de salida de haz conforma en este caso, por asf decirlo, una lmea.

Para aumentar la resistencia a la presion de la luminaria, puede establecerse entre el cuerpo moldeado y la cubeta, adicionalmente a la union en union de materiales, tambien una union en union positiva. Para ello pueden proporcionarse al menos en una de las paredes laterales de la cubeta, en su lado interior, un saliente y/o una escotadura. El material vertible del cuerpo moldeado fluye alrededor del saliente o hacia el interior de la escotadura, de manera que tras el endurecimiento del material vertido del cuerpo moldeable, se logra tambien una union positiva entre el cuerpo moldeado y la cubeta. Para la mejora de esta union positiva pueden proporcionarse salientes y/o escotaduras en varias paredes laterales, y preferiblemente opuestas, de la cubeta.

De las reivindicaciones dependientes, asf como de la descripcion, resultan configuraciones ventajosas de la invencion. La descripcion se limita a caractensticas esenciales de la invencion. El dibujo ha de contemplarse como complementario. A continuacion, se explican en detalle ejemplos de realizacion de la invencion mediante el dibujo que acompana. Muestran:

la figura 1 un ejemplo de realizacion de una luminaria con varios diodos emisores de luz en una seccion longitudinal en perspectiva,

la figura 2 el ejemplo de realizacion de la luminaria segun la figura 1 en una seccion transversal,

la figura 3 el ejemplo de realizacion de la luminaria segun las figuras 1 y 2 en una representacion despiezada en seccion longitudinal,

la figura 4 otro ejemplo de realizacion de la luminaria en representacion en perspectiva,

la figura 5 el ejemplo de realizacion de la luminaria segun la figura 4 en una seccion longitudinal,

la figura 6 uno de los elementos opticos de la luminaria segun las figuras 4 y 5 en representacion en perspectiva,

la figura 7 una representacion parcial en seccion, esquematica, del ejemplo de realizacion de la luminaria segun las figuras 4 y 5 en la zona de uno de los diodos emisores de luz,

la figura 8 otro ejemplo de realizacion de la luminaria en representacion en perspectiva, la figura 9 la luminaria segun la figura 8 en una seccion transversal,

la figura 10 uno de los elementos opticos del ejemplo de realizacion de la luminaria segun las figuras 8 y 9,

la figura 11 una representacion parcial seccionada de la luminaria segun las figuras 8 y 9 en la zona de uno de los diodos emisores de luz,

la figura 12 otro ejemplo de realizacion de una luminaria en representacion en perspectiva,

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la figura 13 uno de los elementos opticos del ejemplo de realizacion de la luminaria segun la figura 12,

la figura 14 una representacion parcial seccionada del ejemplo de realizacion de la luminaria segun la figura 12 en la zona de uno de los elementos opticos de la luminaria y

la figura 15 una representacion en perspectiva esquematica de un ejemplo de realizacion de una cubeta para uno de los ejemplos de realizacion de la luminaria.

En las figuras 1 a 3 se ilustra un primer ejemplo de realizacion de una luminaria 20 a prueba de explosion. La luminaria 20 presenta una cubeta 22 abierta hacia un lado de emision 21. La cubeta 22 esta producida preferiblemente de una pieza sin puntos de costura ni de union de un material unitario. En el ejemplo de realizacion, la cubeta consiste en un metal, en particular en aluminio. La forma y el contorno de la cubeta pueden elegirse en principio como se desee. En los ejemplos de realizacion preferidos que aqm se presentan, la cubeta 22 presenta en vista superior del lado de emision 21, una forma rectangular.

La cubeta 22 presenta dos paredes laterales longitudinales 23 opuestas, asf como dos paredes laterales transversales 24 que unen las dos paredes laterales longitudinales 23. En el lado opuesto al lado de emision 21, la cubeta 22 esta cerrada por una base 25. La base 25 y las cuatro paredes laterales 23, 24 delimitan un espacio interior 26 para el alojamiento de fuentes de iluminacion y eventualmente otros componentes electricos o electronicos.

La luminaria 20 a prueba de explosion presenta como fuente de iluminacion al menos uno y preferiblemente varios diodos emisores de luz (LED) 30. En el caso de los diodos emisores de luz 30 se trata de tipos de diodos emisores de luz conocidos en sf. Presentan un chip de diodo emisor de luz 31, el cual esta dispuesto en el primer ejemplo de realizacion sobre un soporte de chip 32. El chip de diodo emisor de luz 31 esta cubierto por un cuerpo de diodo emisor de luz 33 transparente para la longitud de onda de luz emitida, en direccion de emision. El cuerpo de diodo emisor de luz 33 tiene en el primer ejemplo de realizacion la forma de una semiesfera.

Los diodos emisores de luz 30 de la luminaria 20 estan dispuestos sobre un soporte, el cual esta configurado por una placa de circuito impreso 34. Sobre la placa de circuito impreso 34 pueden haber dispuestos tambien otros componentes electricos o electronicos, como por ejemplo, una instalacion de supervision de la temperatura. A traves de pistas de circuito impreso de la placa de circuito impreso 34, estan conectadas las conducciones electricas de los diodos emisores de luz 30 con una conduccion de conexion 35 electrica. Los diodos emisores de luz 30 pueden estar unidos en paralelo o en lmea entre sf con los dos conductores de la conduccion de conexion 35. Preferiblemente, todos los diodos emisores de luz 30 de la luminaria 20 estan dispuestos sobre una placa de circuito impreso 34 unica comun. Los diodos emisores de luz 30 estan soldados sobre el lado superior de la placa de circuito impreso 34. Pueden estar configurados como llamados componentes SMD. En el primer ejemplo de realizacion de la luminaria 20, los diodos emisores de luz 30 estan dispuestos a lo largo de una recta con separacion entre sf sobre la placa de circuito impreso 34.

Para la mejora de la evacuacion de calor de la luminaria 20, la placa de circuito impreso 34 puede estar configurada a partir de varias capas. Una capa de la placa de circuito impreso 34 puede estar configurada como capa de metal y/o de grafito, de manera que el calor se distribuye mejor y mas uniformemente en el plano de extension de la placa de circuito impreso 34. La placa de circuito impreso 34 se encuentra en el ejemplo de realizacion directamente sobre la base de la cubeta 22. Los diodos emisores de luz 30 estan dispuestos completamente dentro del espacio interior 26 de la cubeta 22. La conduccion de conexion 25 se hace salir del espacio interior 26 de la cubeta 22, preferiblemente por una de las paredes laterales transversales 24. Para ello, en la pared lateral transversal 24 correspondiente, una seccion del canto interior 36 de la pared lateral puede estar provista de una muesca o de un canto biselado 37, de manera que la conduccion de conexion 35 no puede ser doblada o danada por el canto interior 36 de la pared lateral.

En una configuracion segun la invencion, de la cubeta 22 de la luminaria 20 a prueba de explosion, la placa de circuito impreso 34 conforma al menos una pared lateral 23, 24 de la cubeta, pudiendo conformar tambien la base 25 de la cubeta.

En la figura 15 se ilustra a modo de ejemplo una placa de circuito impreso 34, la cual presenta un nucleo de placa de circuito impreso 34a. El nucleo de placa de circuito impreso 34a esta configurado de metal, preferiblemente de aluminio. Presenta una primera seccion 38, la cual conforma la base 25 de la cubeta 22. A la primera seccion 38 se unen por lados opuestos dos segundas secciones 39 acodadas, las cuales conforman respectivamente una pared lateral y por ejemplo respectivamente una pared lateral longitudinal 23.

Sobre la primera seccion 38 del nucleo de placa de circuito impreso 34a hay dispuestas capas adicionales de la placa de circuito impreso 34 de varias capas. En el ejemplo de realizacion, se une directamente al nucleo de placa de circuito impreso 34a una capa de aislamiento 34b y sobre ella, una capa de impresion conductora 34c con pistas de cobre 34d, la cual esta cubierta por su parte por un barniz de aislamiento 34e al menos en aquellos puntos en los cuales no se sueldan componentes o diodos emisores de luz 30 sobre las pistas de cobre.

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A diferencia de la figura 15, la placa de circuito impreso 34 podna conformar tambien la base 25 de la cubeta 22 y estar unida con los elementos de pared lateral o un marco cerrado para la conformacion de la cubeta 22.

A cada diodo emisor de luz 30 se le asigna un elemento optico 40. En el primer ejemplo de realizacion segun las figuras 1 a 3, se proporciona para cada diodo emisor de luz 30 un elemento optico 40 separado. Los elementos opticos 40 presentan respectivamente un espacio de alojamiento 41, el cual sirve para el alojamiento del diodo emisor de luz 30 correspondiente. El espacio de alojamiento 41 esta abierto hacia un lado inferior 42 del elemento optico 40 y delimitado por lo demas completamente por el elemento optico 40. El lado inferior 42 esta asignado a la placa de circuito impreso 34. El lado inferior 42 sirve para la fijacion del elemento optico 40 sobre la placa de circuito impreso. Preferiblemente se establece una union en union de materiales entre el elemento optico 40 y la placa de circuito impreso 34 anularmente alrededor del diodo emisor de luz 30 correspondiente. En el ejemplo de realizacion se usa para ello una lamina adhesiva 34 cerrada anularmente, la cual establece la union en union de materiales entre el elemento optico 40 y la placa de circuito impreso 34. A traves de esta union en union de materiales, el espacio de alojamiento 41 esta sellado frente al espacio interior 26 de la cubeta 22.

El contorno del espacio de alojamiento 41 esta adaptado a la forma exterior del diodo emisor de luz 30. En el primer ejemplo de realizacion de la luminaria 20, el espacio de alojamiento 41 presenta por tanto en la zona del eje optico A del diodo emisor de luz 30, la forma de una semiesfera o de un casquete esferico. En esta seccion hay conformada una superficie de entrada de haz concava 44, en forma de casquete esferico, del elemento optico 40, que limita con el espacio de alojamiento 41. Entre el diodo emisor de luz 30 y en particular el cuerpo de diodo emisor de luz 33 y la superficie de entrada de haz 44, existe una ranura 45. El diodo emisor de luz 30 no esta en contacto de esta manera directamente con la superficie de entrada de haz 44 del elemento optico 40. La ranura 45 presenta por ejemplo, un grosor constante, de manera que la separacion de la superficie de entrada de haz 44 del diodo emisor de luz 30 o del cuerpo de diodo emisor de luz 33, es constante. En la ranura 45 del espacio de alojamiento puede haber un medio de llenado en forma de gas y/o lfquido y/o tipo gel y/o solido, por ejemplo, aire.

En el elemento optico 40 se proporciona ademas de ello, una superficie de salida de haz 46, la cual se proporciona en el lado superior opuesto al lado inferior 42, del elemento optico 40 y que se encuentra en el lado de emision 21 de la luminaria 20. La superficie de salida de haz 46 presenta preferiblemente una separacion constante con respecto a la superficie de entrada de haz 44. En el ejemplo de realizacion, se configura tambien la superficie de salida de haz 46 en forma de casquete esferico. La superficie de entrada de haz 44 y la superficie de salida de haz 46 tienen un punto central de curvatura comun y estan dispuestas concentricamente entre sf. La superficie de salida de haz 46 se encuentra fuera del espacio interior 26 delimitado por la cubeta 22.

La superficie de entrada de haz 44 y la superficie de salida de haz 46 estan dispuestas en una zona central 47 del elemento optico 40, la cual presenta un contorno exterior de forma semiesferica o en forma de casquete esferico. Alrededor de la zona central 47 existe un reborde anular 48, el cual se extiende a lo largo de un plano radial a traves del punto central de la zona central 47 en forma de casquete esferico. El lado dirigido hacia la base 25 de la cubeta 22, del reborde anular 48 conforma una parte del lado inferior 42 del elemento optico 40.

La luminaria 20 puede estar configurada a modo de tipo de proteccion frente a explosion “encapsulamiento a prueba de presion” (Ex - d) o “encapsulamiento de relleno” (Ex - m). Para ello se encierran los diodos emisores de luz 30 y/o los componentes electricos o electronicos adicionales existentes eventualmente sobre la placa de circuito impreso 34, con la ayuda de un cuerpo de moldeo 49 hermeticamente frente al entorno de la luminaria 20. Para este fin se vierte y se endurece un material vertible endurecible en el espacio interior 26 de la cubeta 22 alrededor de la placa de circuito impreso 34 y alrededor de la seccion inferior de los elementos opticos 40. En este caso, el material vertible rodea completamente la zona de los elementos opticos 40, la cual esta dispuesta dentro del espacio interior 26 de la cubeta 22. La altura H del cuerpo de moldeo 49 se corresponde esencialmente con la altura del espacio interior 26, el cual esta predeterminado por la separacion del lado superior de la base 25 del canto superior de las cuatro paredes laterales 23, 24 (figura 2).

El material vertible para el cuerpo moldeado 49 se vierte preferiblemente hasta el canto superior de las paredes laterales 23, 24 en el espacio interior 26 de la cubeta 22, como se ilustra en la figura 1.

La superficie de salida de haz 46 esta dispuesta por ejemplo, fuera del espacio interior 26 de la cubeta 22 y se mantiene por lo tanto libre y no esta cubierta por el cuerpo moldeado 49. El material del cuerpo moldeado 49 no ha de dejar pasar por lo tanto obligatoriamente la luz emitida por el diodo emisor de luz 30. Como material vertible para el cuerpo moldeado 49 puede usarse una resina de fundicion, como por ejemplo, resina de silicona, resina de poliuretano o resina epoxfdica.

El cuerpo moldeado 49 se une al endurecerse en union de material con los componentes dispuestos en el espacio interior 26 de la cubeta 22 y con superficies que limitan este espacio interior 26, en particular con la cubeta 22, las secciones inferiores de los elementos opticos 40, asf como de la placa de circuito impreso 34. Rellena el espacio interior 26 de la cubeta 22 preferiblemente de manera completa, de manera que allf no quedan inclusiones de gas o de aire algunas o solo reducidas. El material vertible del cuerpo moldeado 49 no penetra en el espacio de alojamiento 41 del elemento optico 40, dado que este esta unido en union de materiales y contra la penetracion de masa de vertido lfquida, de forma estanca con la placa de circuito impreso 34.

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Para mejorar la union entre el cuerpo moldeado 49 y la cubeta 22, puede proporcionarse en la superficie que limita con el espacio interior 26 de la cubeta 22, de una o de varias paredes laterales 23, 24, un saliente y/o una cavidad 50. Tras el endurecimiento del material vertible, se logra de esta manera adicionalmente una union en union positiva entre el cuerpo moldeado 49 y la cubeta 22. En el ejemplo de realizacion aqrn representado se proporciona en las dos paredes laterales longitudinales 23 respectivamente una cavidad 50 tipo ranura, en la cual penetra la masa de relleno aun no endurecida al introducirse en la cubeta 22, de manera que el cuerpo moldeado 49 configura allf salientes 51 que se enganchan en las cavidades 50. La resistencia a la presion de la luminaria 20 continua de esta manera mejorandose.

Para garantizar una resistencia a la presion suficiente de la luminaria 20, la altura H del cuerpo moldeado, que se corresponde por ejemplo, con la altura H del espacio interior de la cubeta 22, ha de presentar una altura minima. El angulo de apertura de la zona de emision de luz de los diodos emisores de luz 30 puede ser muy grande y ser de aproximadamente hasta 150°, de manera que los haces del borde encierran con el eje optico A del diodo emisor de luz 30, un angulo de 75°. En dependencia de la altura H del cuerpo moldeado 49, podnan incidir en la superficie de entrada de haz 44, haces de luz entrantes en el elemento optico 40, sobre la superficie lfmite entre el elemento optico 40 y el cuerpo moldeado 49 y reducirse la eficiencia de la luminaria 20. En el primer ejemplo de realizacion se proporciona por lo tanto junto a la superficie de entrada de haz 44, una superficie de conduccion de haz 55. La superficie de conduccion de haz 55 esta dispuesta cerrada anularmente alrededor del eje optico A del diodo emisor de luz 30 en el elemento optico 40. Se extiende de forma oblicua con respecto al eje optico A y tiene en el primer ejemplo de realizacion de la luminaria 20 la forma de una superficie de revestimiento de un tronco de cono circular.

La superficie de conduccion de haz 55 limita con una camara 56 llenada por ejemplo con aire, del elemento optico 40. La camara 56 esta unida en el ejemplo de realizacion a continuacion del lado inferior 42 del elemento optico 40, con el espacio de alojamiento 41 para el diodo emisor de luz 30. La camara 56 esta abierta en direccion hacia el lado inferior 42. La camara esta llenada preferiblemente con el mismo medio de llenado que la ranura 45 del espacio de alojamiento 41. En la camara 56 y/o en el espacio de alojamiento 41 puede predominar tambien un vado.

Debido a la capa lfmite entre el material del elemento optico 40 y el aire en la camara 56, se produce en la superficie de conduccion de haz 55 una reflexion total de los haces de luz, que entran a traves de la superficie de entrada de haz 44 en el elemento optico 40 e inciden sobre la superficie de conduccion de haz 55. La superficie de conduccion de haz 55 esta dispuesta de tal manera, que todos los haces de luz que entran en la superficie de entrada de haz 44 en el elemento optico 40, los cuales no estan alineados directamente en lmea recta hacia la superficie de salida de haz 46, inciden sobre la superficie de conduccion de haz 55 y son reflejados allf sin refraccion y desviados hacia la superficie de salida de haz 46. A traves de la superficie de conduccion de haz 55 se asegura de esta manera, que todos los haces de luz entrantes en el elemento optico 40, salen por la superficie de salida de haz 46 y el rendimiento luminoso no se reduce debido a refraccion y/o reflexiones en la capa lfmite entre el elemento optico 40 y el cuerpo moldeado 49. El elemento optico 40 y en particular la superficie de conduccion de haz 55 preferiblemente no presentan revestimiento.

No es necesario por lo tanto, usar para la luz emitida por el diodo emisor de luz material transparente para el cuerpo moldeado 49. La luz sale exclusivamente por la superficie de salida de haz 46 en el elemento optico 40, la cual no esta cubierta por el cuerpo moldeado 49. El borde 57 circular conformado en el ejemplo de realizacion entre el cuerpo moldeado 49 y el elemento optico 40 puede unirse directamente a la superficie de salida de haz 46. El borde 57 predetermina el tamano maximo de la superficie de salida de haz 46.

En las figuras 4 a 7 se representa un segundo ejemplo de realizacion de una luminaria 20. Los diodos emisores de luz 30 estan dispuestos en el segundo ejemplo de realizacion a modo de matriz en varias filas y columnas unos junto a otros en la cubeta 22. Cada elemento optico 40 presenta varias secciones centrales 47 en forma de casquete esferico, las cuales estan unidas entre sf a traves de una seccion 60 en forma de placa que presenta el lado inferior 42 del elemento optico 40. Cada elemento optico 40 esta asignado en el segundo ejemplo de realizacion a varios diodos emisores de luz 30 y presenta una correspondiente cantidad de espacios de alojamiento 41. En el ejemplo de realizacion que aqrn se describe, se proporcionan nueve espacios de alojamiento 41 para respectivamente un diodo emisor de luz 30. A cada diodo emisor de luz 30 o a cada espacio de alojamiento 41 se le asigna una seccion central 47 en forma de casquete esferico. Como en el primer ejemplo de realizacion, se proporciona en esta seccion central 47 en forma de casquete esferico, la superficie de salida de haz 46.

Otra diferencia del segundo ejemplo de realizacion frente al primero, es el contorno del espacio de alojamiento 41. En el segundo ejemplo de realizacion, cada espacio de alojamiento 41 tiene una configuracion en forma de paralelepfpedo. Esto se debe a que los diodos emisores de luz 30 y en particular los cuerpos de diodo, presentan en este ejemplo de realizacion un contorno exterior en forma de paralelepfpedo, al cual se adapta la forma del espacio de alojamiento 41. La superficie de entrada de haz 44 esta configurada en este caso como superficie plana. Como en el primer ejemplo de realizacion, existe entre el diodo emisor de luz 30 y la superficie de entrada de haz 44, una ranura 45 con grosor constante. Los haces de luz emitidos por el diodo emisor de luz 30 son refractados por lo tanto en la capa lfmite del aire en la ranura 45 y del material del elemento optico 40. Mediante esta refraccion se produce un desvfo de los haces de luz que entran en la superficie de entrada de haz 44 en direccion hacia el eje optico A del diodo emisor de luz 30. El angulo de apertura entre los haces de luz de lado de borde se reduce por lo tanto tras la entrada en el elemento optico 40. La separacion y el tamano de la superficie de salida de haz 46 de la superficie de

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entrada de haz 44 se elige de tal manera, que los haces de luz que se extienden en lmea recta por el elemento optico 40, inciden unicamente sobre la superficie de salida de haz y pueden salir alU sin obstaculos.

La superficie de salida de haz 46 se configura en este caso al igual que en el primer ejemplo de realizacion, curvada. Dado que la superficie de entrada de haz 44 se extiende por un plano, la separacion entre la superficie de entrada de haz 44 y la superficie de salida de haz 46, no es constante. Presenta el mayor tamano a lo largo del eje optico A. La superficie de salida de haz 46 o la seccion central 47 tienen debido a ello un efecto de lente. Se entiende que la curvatura de la superficie de salida de haz 46 puede presentar independientemente de la caractenstica de emision deseada, tambien otras formas de curvatura.

Como puede verse en particular en la figura 7, puede proporcionarse en la zona de paso entre la seccion central 47 en forma semiesferica o en forma de casquete esferico, y la parte 60 en forma de placa, de un elemento optico 40, una seccion de paso 61 cilmdrica y a modo de ejemplo, cilmdrica circular, que en la figura 7 se indica de forma rayada.

Por lo demas, el segundo ejemplo de realizacion de la luminaria segun las figuras 4 a 7 se corresponde con el anterior primer ejemplo de realizacion descrito, de manera que se remite a la descripcion del primer ejemplo de realizacion.

En las figuras 8 a 11 se ilustra otro, tercer ejemplo de realizacion de la luminaria 20. Este tercer ejemplo de realizacion se corresponde esencialmente con el segundo ejemplo de realizacion, de manera que se remite a la descripcion anterior. La diferencia entre el segundo y el tercer ejemplo de realizacion consiste en que las secciones centrales 47 de un elemento optico 40 no presentan una forma de casquete esferico, sino una configuracion en forma de paralelepfpedo. A la seccion 60 en forma de placa comun, de un elemento optico 40, se une de esta manera para cada espacio de alojamiento 41 o para cada diodo emisor de luz 30, respectivamente una seccion central 47 en forma de paralelepfpedo. La superficie de salida de haz 46 no esta curvada, sino que es plana. Las superficies de salida de haz 46 de un elemento optico 40 se extienden por un plano comun, que puede extenderse por el plano del borde superior de la cubierta 22. En este ejemplo de realizacion, no sobresalen partes del elemento optico 40 del espacio interior 26 de la cubeta 22 (figuras 8 y 9). La altura H del cuerpo moldeado 49 se elige de tal manera, que llega hasta las superficies de salida de haz 46 y llena completamente el espacio interior 26 de la cubeta 22, pero las superficies de salida de haz 46 se mantienen libres.

Tanto en la superficie de entrada de haz 44, como tambien en la superficie de salida de haz 46, se produce respectivamente una refraccion entre el material del elemento optico 40 y aire, dado que entre el diodo emisor de luz 30 y la superficie de entrada de haz 44 se presenta la ranura 45 en el espacio de alojamiento 41. El angulo de apertura de los haces de luz que salen por la superficie de salida de haz 46 se corresponde por lo tanto con el angulo de apertura de los haces de luz que inciden sobre la superficie de entrada de haz 44 (figura 11).

Un cuarto ejemplo de realizacion de la luminaria 20 se ilustra en las figuras 12 a 14. Este ejemplo de realizacion se corresponde esencialmente con las terceras formas de realizacion segun las figuras 8 a 11, de manera que se remite a la descripcion anterior. A continuacion, se explican solamente diferencias con respecto al tercer ejemplo de realizacion.

En el cuarto ejemplo de realizacion, el elemento optico 40 esta asignado a varios diodos emisores de luz 30. Presenta varios espacios de alojamiento 41, los cuales, como en el tercer ejemplo de realizacion, presentan un contorno en forma de paralelepfpedo. A diferencia del tercer ejemplo de realizacion, se disponen en un espacio de alojamiento 41 varios diodos emisores de luz 30 en una fila unos junto a otros. A diferencia de ello sena posible tambien, colocar los diodos emisores de luz 30 en un espacio de alojamiento 41 a modo de matriz en filas y columnas unos junto a otros, o distribuirlos de manera no uniforme en el espacio de alojamiento 41. Las separaciones entre correspondientemente dos diodos emisores de luz 30 adyacentes pueden elegirse con el mismo o diferente tamano. A cada espacio de alojamiento se le asigna una seccion central 47 en forma de paralelepfpedo. En esta seccion central 47 en forma de paralelepfpedo se proporcionan las superficies de salida de haz 46 para los diodos emisores de luz 30 individuales. Las superficies de salida de haz 46 se encuentran todas en un plano comun. Independientemente de la separacion de los diodos emisores de luz 30 en el espacio de alojamiento 41, tambien pueden solaparse las superficies de salida de haz 46 de diodos emisores de luz 30 adyacentes. Como puede verse en las figuras 13 y 14, un elemento optico 40 presenta tres secciones centrales 47 en forma de paralelepfpedo, con correspondientemente varias superficies de salida de haz 46. A cada una de estas secciones centrales 47 en forma de paralelepfpedo, se le asigna un espacio de alojamiento 41 en forma de paralelepfpedo que limita con el lado inferior 42.

A diferencia de las formas de realizacion descritas, un elemento optico 40 puede presentar tambien solamente un unico espacio de alojamiento 41 para todos los diodos emisores de luz 30. Son posibles combinaciones y desviaciones de las diferentes formas de realizacion. Una luminaria puede presentar por ejemplo tambien, diferentes elementos opticos 40, como los que se han descrito anteriormente.

La presente invencion se refiere a una luminaria 20 a prueba de explosion, con varios diodos emisores de luz 30. En una cubeta 22 hay dispuesta una placa de circuito impreso 34, sobre la cual estan fijados electrica y mecanicamente

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los diodos emisores de luz 30. Alrededor de cada diodo emisor de luz 30 hay dispuesto un elemento optico 40 sobre la placa de circuito impreso 34. El diodo emisor de luz 30 se encuentra en un espacio de alojamiento 41 del elemento optico 40. La luz entregada por el diodo emisor de luz 30 entra por una superficie de entrada de haz 44 que limita con el espacio de alojamiento 41, en el elemento optico 40, y sale por una superficie de salida de haz 46. Entre la superficie de entrada de haz 44 y el diodo emisor de luz 30 existe una ranura 45. La placa de circuito impreso 34 y los elementos opticos 40 asignados a los diodos emisores de luz 30 estan moldeados. Un cuerpo moldeado 49 rellena el espacio interior de la cubeta 22 alrededor de la placa de circuito impreso, los elementos opticos y eventualmente otros componentes electricos y electronicos. La superficie de salida de haz 46 no esta cubierta por el cuerpo moldeado 49 y puede encontrarse fuera del espacio interior de la cubeta 22. La luminaria 20 esta configurada a modo de proteccion frente a explosion del tipo encapsulamiento por moldeo o encapsulamiento a prueba de presion.

Lista de referencias:

20 Luminaria

21 Lado de emision

22 Cubeta

23 Pared lateral longitudinal

24 Pared lateral transversal

25 Base

26 Espacio interior

30 Diodos emisores de luz

31 Chip de diodo emisor de luz

32 Soporte de chip

33 Cuerpo de diodo emisor de luz

34 Placa de circuito impreso

34a Nucleo de placa de circuito impreso

34b Capa de aislamiento

34c Capa de impresion conductora

34d Pista de cobre

34e Barniz de aislamiento

35 Conduccion de conexion

36 Canto interior de pared lateral

37 Canto biselado

38 Primera seccion

39 Segunda seccion del nucleo de placa de circuito impreso

40 Elemento optico

41 Espacio de alojamiento

42 Lado inferior

43 Lamina adhesiva

44 Superficie de entrada de haz

45 Ranura

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A

H

Superficie de salida de haz

Zona central

Reborde anular

Cuerpo moldeado

Cavidad

Saliente

Superficie de conduccion de haz

Camara

Borde

Seccion en forma de placa Seccion de paso

Eje optico

Altura del cuerpo moldeado

Claims

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40

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REIVINDICACIONES

1. Luminaria (20) a prueba de explosion, con al menos un diodo emisor de luz (30), el cual esta dispuesto en una cubeta (22), con una conduccion de conexion (35) electrica, la cual esta unida electricamente con el al menos un diodo emisor de luz (30), con un elemento optico (40), el cual deja pasar la luz emitida por el diodo emisor de luz (30), el cual presenta un lado inferior (42), el cual esta asignado a la base (25) de la cubeta (22), presentando el elemento optico (40) un espacio de alojamiento (41) abierto hacia su lado inferior (42), en el cual esta dispuesto el al menos un diodo emisor de luz (30), existiendo entre el diodo emisor de luz (30) y el elemento optico (40) una ranura (45), con un cuerpo moldeado (49) producido a partir de un material vertible, el cual esta dispuesto en la cubeta (22), el cual rodea solo una parte del elemento optico (40) y que esta unido en union de materiales con la cubeta (22) y el elemento optico (40), entrando la luz del al menos un diodo emisor de luz (30) por una superficie de entrada de haz (44) que limita con el espacio de alojamiento (41), en el elemento optico (40) y saliendo por una superficie de salida de haz (46) del elemento optico (40), que se presenta en la parte del elemento optico (40), la cual queda libre del cuerpo moldeado (49), y estando dispuestos el al menos un diodo emisor de luz (30) o al menos algunos de varios diodos emisores de luz (30) sobre una placa de circuito impreso (34) comun, caracterizada por que la placa de circuito impreso (34) presenta un nucleo de placa de circuito impreso, el cual presenta al menos una seccion de borde acodada, la cual conforma una pared lateral (23, 24) de la cubeta (22).
2. Luminaria (20) a prueba de explosion segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la luminaria (20) esta configurada a modo de proteccion contra ignicion del tipo “encapsulamiento a prueba de presion” o “encapsulado por moldeo”.
3. Luminaria (20) a prueba de explosion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que cada diodo emisor de luz (30) esta dispuesto en un espacio de alojamiento (41) separado, del elemento optico (40).
4. Luminaria (20) a prueba de explosion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que en un espacio de alojamiento (41) del elemento optico (40) hay dispuestos varios diodos emisores de luz (30), en particular a diferente distancia.
5. Luminaria (20) a prueba de explosion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que junto a la superficie de entrada de haz (44) hay configurada una superficie de conduccion de haz (55) en el elemento optico (40), que limita con una camara (56) y en la cual se reflejan una parte de los haces de luz que entran en el elemento optico (40) por la superficie de entrada de haz (44).
6. Luminaria (20) a prueba de explosion segun la reivindicacion 5, caracterizada por que la camara (56) y el espacio de alojamiento (41) estan unidos entre sf
7. Luminaria (20) a prueba de explosion segun la reivindicacion 5 o 6, caracterizada por que la superficie de conduccion de haz (55) se extiende inclinada con respecto al eje optico (A) del diodo emisor de luz (30).
8. Luminaria (20) a prueba de explosion segun una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada por que la superficie de conduccion de haz (55) esta configurada como superficie cerrada anular.
9. Luminaria (20) a prueba de explosion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la placa de circuito impreso (34) conforma la base (25) de la cubeta (22).
10. Luminaria (20) a prueba de explosion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el elemento optico (40) o los elementos opticos (40) estan pegados sobre la placa de circuito impreso (34).
11. Luminaria (20) a prueba de explosion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la superficie de entrada de haz (44) y la superficie de salida de haz (46) del elemento optico (40) presentan una separacion constante entre sf
12. Luminaria (20) a prueba de explosion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la superficie de salida de haz (46) es una superficie plana o una superficie curvada.
13. Luminaria (20) a prueba de explosion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el elemento optico (40) esta asignado a varios diodos emisores de luz (30) y presenta para cada diodo emisor de luz (30) correspondientemente una superficie de salida de haz (46) delimitada por el cuerpo moldeado (49).
14. Luminaria (20) a prueba de explosion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la cubeta (22) presenta en al menos una de sus paredes laterales (23) por el lado interior dirigido hacia el cuerpo moldeado (49), un saliente y/o una cavidad (50).