Die Erfindung betrifft eine explosionsgeschützte

Leuchte mit wenigstens einer Leuchtdiode. Leuchtdioden wer ^¬ den immer häufiger in Leuchten eingesetzt. Sie können als herkömmliche Halbleiterbauelemente oder in sogenannter SMD- Ausführung als Leuchtmittel für die Leuchte verwendet wer ^¬ den. Die Strahlungsleistung oder die Wärmeentwicklung solcher Leuchtdioden kann abhängig von der Ausführung ausreichen, um ein in einem explosionsgefährdeten Bereich vorhandenes zündfähiges Gasgemisch zu entzünden. Es sind daher Schutzvorkehrungen zu treffen, um eine mit Leuchtdioden ausgestattete Leuchte in einem explosionsgefährdeten Bereich verwenden zu können.

Eine gekapselte Leuchtdiodenanordnung für die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen ist beispielsweise aus DE 10 2009 005 547 AI bekannt. Die Leuchtdiode ist dort zwischen einem Boden und einer Haube angeordnet und in den durch den Boden und die Haube gebildeten Aufnahmeraum vollständig eingeschlossen. Die Anschlussleitungen zum elektrischen Kontaktieren der Leuchtdiode sind durch den Boden herausgeführt. Der Aufnahmeraum kann gasdicht geschlossen sein und in der Explosionsschutzart „druckfeste Kapselung" ausgeführt sein. Bei größeren Leuchten ist allerdings der Aufwand sehr groß, jede Leuchtdiode mit Hilfe eines Bodens und einer Haube druckfest zu kapseln.

Die druckfeste Kapselung mehrerer Leuchtdioden einer Leuchte für den Einsatz in einem explosionsgefährdeten Be- reichen ist aus DE 100 24 427 AI bekannt. Diese Leuchte weist ein Gehäuse auf, das nach außen hermetisch geschlos ^¬ sen ist und eine druckfeste Kapselung bildet. Im Inneren des Gehäuses sind mehrere Leuchtdioden auf einer gemeinsa ^¬ men Leiterplatte angeordnet. Das Gehäuse umschließt ein re ^¬ lativ großes Gasvolumen. Durch die Vielzahl der Leuchtdioden ist es erforderlich, dass das Gehäuse eine sehr hohe Druckfestigkeit aufweisen muss, um den Anforderungen an den Explosionsschutz in der Schutzart druckfeste Kapselung zu genügen .

Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden eine Leuchte mit einer oder mehreren

Leuchtdioden zu schaffen, die einfach herzustellen ist und dennoch den Anforderungen des Explosionsschutzes, insbesondere der Schutzart druckfeste Kapselung und/oder der

Schutzart Vergusskapselung entspricht.

Erfindungsgemäß weist die explosionsgeschützte Leuchte wenigstens eine und vorzugsweise mehrere Leuchtdioden auf, die in einer Wanne angeordnet sind. Eine oder mehrere der Leuchtdioden, werden vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einer Leiterplatte, angeordnet. Der Träger oder die Leiterplatte können den Boden der Wanne bilden. Mit dem Träger oder der Leiterplatte können Seiten- wandelemente oder auch ein umlaufender Rahmen verbunden werden, um die Wanne zu bilden. Es ist auch möglich, dass die Leiterplatte einen Leiterplattenkern, insbesondere ei ^¬ nen Metallkern aufweist, der wenigstens einen oder zwei ab ^¬ gewinkelte Randbereiche oder Stege aufweist, die jeweils eine Seitenwand der Wanne bilden. Der Steg oder die Stege ist bzw. sind integraler einstückiger Bestandteil des Leiterplattenkerns und gehen ohne Naht- oder Fügestelle in den Bodenabschnitt des Leiterplattenkerns über. Eine elektrische Anschlussleitung ist elektrisch mit den beiden elektrischen Anschlüssen der wenigstens einen Leuchtdiode verbunden. Die Leuchte weist ferner ein opti ^¬ sches Element auf, das für das von der Leuchtdiode emit ^¬ tierte Licht durchlässig ist. Die wenigstens eine Leuchtdi ^¬ ode ist in einem zur Unterseite des optischen Elements hin offenen Aufnahmeraum angeordnet. Zwischen der Leuchtdiode und dem optischen Element ist ein Spalt vorhanden, der zumindest in dem Bereich vorgesehen ist, in dem das von der Leuchtdiode emittiert Licht an einer Strahleintrittsfläche in das optische Element eintrifft. Dieser Spalt kann mit einem Gas, beispielsweise mit Luft oder einem anderen gas ^¬ förmigen und/oder flüssigen und/oder gelartigen und/oder festen Füllmedium gefüllt sein. Vorzugsweise ist der Bre ^¬ chungsindex dieses Füllmediums kleiner oder gleich 1,5 und insbesondere kleiner oder gleich 1,3 und insbesondere klei ^¬ ner oder gleich 1,1. Im Spalt kann auch ein Vakuum herrschen. Die Strahleintrittsfläche ist zumindest durch einen Teil der den Aufnahmeraum begrenzenden Fläche des optischen Elements gebildet.

Die wenigstens eine Leuchtdiode und das optische

Leuchte sind in einer Wanne der Leuchte angeordnet, wobei die Unterseite des optischen Elements dem Boden der Wanne zugeordnet ist. Die Wanne kann beispielsweise aus Metall und vorzugsweise aus Aluminium hergestellt sein. Das opti ^¬ sche Element kann mit seiner Unterseite zum Beispiel auf den Träger bzw. die Leiterplatte aufgeklebt sein. Hierzu kann vorzugsweise eine selbstklebende Folie oder ein Kleber verwendet werden.

In der Wanne ist ferner ein Gusskörper aus einem gießfähigen Werkstoff hergestellt und angeordnet. Als Werkstoff für den Gusskörper dient beispielsweise Harz, wie etwa Si ^¬ likonharz, Polyurethanharz oder Epoxydharz. Der Gusskörper umgibt nur einen Teil des optischen Elements und verbindet sich bei der Aushärtung stoffschlüssig mit der Wanne und dem optischen Element. Mittels des Gusskörpers werden die Leuchtdioden hermetisch in der Wanne eingeschlossen. Somit kann sehr einfach eine Leuchte in explosionsgeschützter Ausführung hergestellt werden, die die Anforderungen an die Schutzart Vergusskapselung oder druckfeste Kapselung erfüllt. Der Aufnahmeraum im optischen Element zur Aufnahme der wenigstens einen Leuchtdiode bleibt frei von dem gieß ^¬ fähigen Werkstoff des Gusskörpers. Der Aufnahmeraum kann entsprechend der Norm im Falle einer druckfesten Kapselung einen Druckraum und im Falle einer Vergusskapselung einen freien Hohlraum bilden.

An dem der offenen Seite der Wanne zugeordneten Teil des optischen Elements ist für jede Leuchtdiode eine

Strahlaustrittsfläche vorhanden, durch die das über die Strahleintrittsfläche in das optische Element eingetretene Licht wieder austritt. Die Strahlaustrittsfläche ist an dem Teil des optischen Elements vorgesehen, der nicht vom Gusskörper umschlossen oder abgedeckt ist. Somit kann erreicht werden, dass sowohl die Strahleintrittsfläche als auch die Strahlaustrittsfläche an Luft angrenzt bzw. der Brechungs ^¬ index des Füllmediums im Spalt an der Stahleintrittsfläche ausreichend wenig vom Brechungsindex der Luft an der

Strahlaustrittsfläche abweicht. An beiden Flächen findet daher die gleiche Brechung statt. Außerhalb der Strahlaus ^¬ trittsfläche tritt aus dem optischen Element kein Licht aus. Insbesondere wird kein Licht durch Reflexions- oder Brechungseffekte in oder durch den Gusskörper geleitet. Dadurch wird die Effizienz der Leuchte groß. Außerdem kann als Werkstoff für den Gusskörper ein an die Anforderungen des Explosionsschutzes angepasstes Material gewählt werden, das völlig unabhängig von seinen optischen Eigenschaften ausgewählt werden kann. Ausschließlich an der Strahlein- trittsfläche wird Licht von der Leuchtdiode in das optische Element eingekoppelt und dieses eingekoppelte Licht an der Strahlaustrittsfläche abgegeben. Eine Brechung oder eine Reflexion an der Grenzfläche zwischen dem optischen Element und dem Gusskörper findet vorzugsweise nicht statt.

Das optische Element trennt außerdem den Gusskörper von den Leuchtdioden. Thermische Längenänderungen des Gusskörpers beim Betrieb der Lampe können daher nicht zu einer Beschädigung der elektrischen Verbindung zwischen der wenigstens einen Leuchtdiode und der Anschlussleitung führen. Insbesondere werden Lötstellen zwischen einer Leuchtdiode und einer Leiterplatte nicht durch thermische Spannungen beschädigt .

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel schließt sich der Rand der Vergusskörpers unmittelbar an die Strahlaustrittsfläche an und umschließt diese beispielsweise vollständig. Dadurch ist erreicht, dass ein möglichst gro ^¬ ßer Teil des optischen Elements durch die Vergussmasse des Gusskörpers abgedeckt ist, um eine ausreichende Druckfes ^¬ tigkeit zu erreichen. Es wird jedoch die Strahlaustritts ^¬ fläche nicht durch den Vergusskörper abgedeckt, so dass der Vergusskörper die Leuchtleistung der Leuchte nicht negativ beeinflusst .

Bei einem Ausführungsbeispiel kann jeder Leuchtdiode ein separates optisches Element mit jeweils einem Aufnahme ^¬ raum zugeordnet sein. Es ist auch möglich, in einem optischen Element mehrere separate Aufnahmeräume für jeweils eine Leuchtdiode vorzusehen. Entsprechend der Anzahl der Leuchtdioden weist dieses optische Element mehrere Strah ^¬ leintrittsflächen und Strahlaustrittsflächen auf. Ist für jede Leuchtdiode ein separater Aufnahmeraum vorhanden, kann das in der Leuchte eingeschlossene in den Aufnahmeräumen verbleibende Volumen, beispielsweise Gas- oder Luftvolumen, sehr klein gemacht werden. Dies ist zur Erreichung der Explosionsschutzart druckfeste Kapselung oder Vergusskapse ^¬ lung vorteilhaft. Die Strahlaustrittsflächen sind vorzugs ^¬ weise voneinander beabstandet, wobei zwischen zwei benach ^¬ barten Strahlaustrittsflächen ein Teil des Gusskörper angeordnet sein kann. Ferner besteht die Möglichkeit, dass in einem Aufnahmeraum mehrere Leuchtdioden gleichmäßig oder unregelmäßig beabstandet angeordnet sind. Sind mehrere Leuchtdioden in einem gemeinsamen Aufnahmeraum angeordnet, kann die Abstrahlcharakteristik sehr einfach durch Variation der Anzahl der Leuchtdioden und deren Relativposition im Aufnahmeraum an konkrete Beleuchtungserfordernisse ange- passt werden. Die benachbarten Leuchtdioden zugeordneten Strahlaustrittsflächen können sich in diesem Fall überlappen .

Es ist auch vorteilhaft, wenn das optische Element be ^¬ nachbart zur Strahleintrittsfläche eine Strahlleitfläche aufweist. Insbesondere grenzt die Strahlleitfläche an eine mit Gas oder Luft oder einem anderen Medium gefüllte Kammer im optischen Element an. Die Kammer kann mit demselben Füllmedium gefüllt sein wie der Spalt im Aufnahmeraum. Auch in der Kammer kann ein Vakuum herrschen. Ein Teil der relativ zur optischen Achse der Leuchtdiode äußeren Lichtstrahlen des durch die Strahleintrittsfläche in das optische Element eingekoppelten Lichts wird an der Strahlleitfläche vollständig reflektiert. Die Strahlleitfläche ist vorzugs ^¬ weise schräg gegenüber der optischen Achse der Leuchtdiode angeordnet. An der Strahlleitfläche tritt Totalreflexion und keine Brechung auf. Über die Strahlleitfläche wird ver ^¬ hindert, dass der Teil des Lichts, der nicht direkt auf die Strahlaustrittsfläche gerichtet ist, auf die Grenzfläche zwischen dem optischen Element und dem Vergusskörper auftritt. Durch die Strahlleitfläche wird dieser Teil des Lichts durch Totalreflexion auf die Strahlaustrittsfläche umgelenkt. Bei einem Ausführungsbeispiel können die bei ^¬ spielsweise mit Luft gefüllte Kammer, an die die Strahllei ^¬ tfläche angrenzt, und der Aufnahmeraum der zugeordneten Leuchtdiode miteinander verbunden sein. Beispielweise kann die Strahlleitfläche um die optische Achse der Leuchtdiode herum ringförmig geschlossen sein.

Ist die Leuchtdiode oder sind mehrere Leuchtdioden auf einem Träger, beispielsweise auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet, so kann an diesem Träger bzw. der Leiterplatte ein gemeinsamer Kühlkörper angeordnet sein.

Beispielsweise kann die Leiterplatte mehrlagig aufge ^¬ baut sein und einem Metallkern und/oder eine Graphitschicht aufweisen, um die Wärme der darauf angeordneten Leuchtdiode bzw. Leuchtdioden besser abzuleiten. Vorzugsweise ist der Träger oder die Leiterplatte unmittelbar mit der Wanne der Leuchte in Kontakt oder bildet zumindest einen Teil der Wanne, wobei auch die Wanne zur Wärmeableitung dient.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die einer Leuchtdiode zugeordnete Strahleinstrittsfläche und die derselben Leuchtdiode zugeordnete Strahlaustrittsfläche des optischen Elements einen konstanten Abstand zueinander auf. Die beiden Flächen können sich in jeweils einer Ebene erstrecken, die parallel zueinander angeordnet sind. Alternativ ist es auch möglich, dass die beiden Flächen gekrümmt ausgeführt sind und denselben Krümmungsmittelpunkt aufwei ^¬ sen. Insbesondere können die beiden Flächen auch konzentrisch zueinander angeordnet sein.

Die Strahlaustrittsfläche kann bei einer Ausführungs ^¬ form der Leuchte als ebene Fläche ausgeführt sein. Durch diese Variante lässt sich beispielsweise ein Lambertsche Strahlungscharakteristik erreichen. Es ist auch möglich, die Strahlungscharakteristik der Leuchte durch eine Krümmung der Strahlaustrittsfläche gezielt einzustellen. Der die Strahlaustrittsfläche aufweisende Teil des optischen Elements bildet dabei sozusagen eine Linse.

Um die Druckfestigkeit der Leuchte zu erhöhen, kann zwischen dem Gusskörper und der Wanne zusätzlich zu der Stoffschlüssigen Verbindung auch eine formschlüssige Verbindung hergestellt sein. Hierzu können zumindest in einer der Seitenwände der Wanne an deren Innenseite ein Vorsprung und/oder eine Ausnehmung vorhanden sein. Der gießfähige Werkstoff des Gusskörpers fließt um den Vorsprung herum bzw. in die Ausnehmung hinein, so dass nach dem Aushärten des eingegossenen Werkstoffes des Gusskörpers auch ein Formschluss zwischen dem Gusskörper und der Wanne erreicht ist. Zur Verbesserung dieses Formschlusses können Vorsprünge und/oder Ausnehmungen an mehreren und vorzugsweise gegenüberliegenden Seitenwänden der Wanne vorgesehen sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patenansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Er ^¬ findung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Leuchte mit meh ^¬ reren Leuchtdioden in einem perspektivischen Längsschnitt,

Figur 2 das Ausführungsbeispiel der Leuchte nach Figur 1 in einem Querschnitt,

Figur 3 das Ausführungsbeispiel der Leuchte gemäß der Figuren 1 und 2 in einer Explosionsdarstellung im Längsschnitt,

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leuchte in perspektivischer Darstellung,

Figur 5 das Ausführungsbeispiel der Leuchte nach Figur 4 in einem Längsschnitt,

Figur 6 eines der optischen Elemente der Leuchte gemäß der Figuren 4 und 5 in perspektivischer Darstellung,

Figur 7 eine schematische, geschnittene Teildarstel ^¬ lung des Ausführungsbeispiels der Leuchte gemäß der Figuren 4 und 5 im Bereich einer der Leuchtdioden,

Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leuchte in perspektivischer Darstellung,

Figur 9 die Leuchte nach Figur 8 in einem Querschnitt,

Figur 10 eines der optischen Elemente des Ausführungs ^¬ beispiels der Leuchte gemäß der Figuren 8 und 9,

Figur 11 eine geschnittene Teildarstellung der Leuchte gemäß der Figuren 8 und 9 im Bereich einer der Leuchtdioden,

Figur 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Leuch ^¬ te in perspektivischer Darstellung,

Figur 13 eines der optischen Elemente des Ausführungs ^¬ beispiels der Leuchte nach Figur 12,

Figur 14 eine geschnittene Teildarstellung des Ausfüh- rungsbeispiels der Leuchte nach Figur 12 im Bereich eines der optischen Elemente der Leuchte und

Figur 15 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wanne für eines der Aus ^¬ führungsbeispiele der Leuchte.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbei ^¬ spiel einer explosionsgeschützten Leuchte 20 veranschaulicht. Die Leuchte 20 weist eine zu einer Abstrahlseite 21 hin offene Wanne 22 auf. Die Wanne 22 ist vorzugsweise ein ^¬ stückig ohne Naht- und Fügestellen aus einem einheitlichen Material hergestellt. Beim Ausführungsbeispiel besteht die Wanne aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium. Die Form und Kontur der Wanne ist prinzipiell beliebig wählbar. Bei den hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die Wanne 22 in Draufsicht auf die Abstrahlseite 21 eine rechteckige Gestalt auf.

Die Wanne 22 weist zwei sich gegenüberliegende Längs ^¬ seitenwände 23 sowie zwei die beiden Längsseitenwände 23 verbindende Querseitenwände 24 auf. Auf der der Abstrahl ^¬ seite 21 gegenüberliegenden Seite ist die Wanne 22 durch einen Boden 25 geschlossen. Der Boden 25 und die vier Seitenwände 23, 24 begrenzen einen Innenraum 26 zur Aufnahme von Leuchtmitteln und eventuell anderen elektrischen oder elektronischen Bauelementen.

Die explosionsgeschützte Leuchte 20 weist als Leucht ^¬ mittel wenigstens eine und vorzugsweise mehrere Leuchtdio ^¬ den (LEDs) 30 auf. Bei den Leuchtdioden 30 handelt es sich um an sich bekannte Leuchtdiodentypen. Sie weisen einen Leuchtdiodenchip 31 auf, der beim ersten Ausführungsbeispiel auf einem Chipträger 32 angeordnet ist. Der Leuchtdi ^¬ odenchip 31 ist durch einen für die abgestrahlte Lichtwel ^¬ lenlänge transparenten Leuchtdiodenkörper 33 in Abstrahlrichtung abgedeckt. Der Leuchtdiodenkörper 33 hat beim ersten Ausführungsbeispiel die Form einer Halbkugel.

Die Leuchtdioden 30 der Leuchte 20 sind auf einem Trä ^¬ ger angeordnet, der beim Ausführungsbeispiel von einer Lei ^¬ terplatte 34 gebildet ist. Auf der Leiterplatte 34 können auch weitere elektrische oder elektronische Bauteile ange ^¬ ordnet sein, wie beispielsweise eine Temperaturüberwa ^¬ chungseinrichtung. Über Leiterbahnen der Leiterplatte 34 sind die elektrischen Anschlüsse der Leuchtdioden 30 mit einer elektrischen Anschlussleitung 35 verbunden. Die

Leuchtdioden 30 können parallel oder in Reihe zueinander mit den beiden Adern der Anschlussleitung 35 verbunden sein. Vorzugsweise sind alle Leuchtdioden 30 der Leuchte 20 auf einer einzigen gemeinsamen Leiterplatte 34 angeordnet. Die Leuchtdioden 30 sind auf die Oberseite der Leiterplatte 34 aufgelötet. Sie können als sogenannte SMD-Bauelemente ausgeführt sein. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Leuchte 20 sind die Leuchtdioden 30 entlang einer Geraden mit Abstand zueinander auf der Leiterplatte 34 angeordnet.

Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr der Leuchte 20 kann die Leiterplatte 34 mehrlagig ausgeführt sein. Eine Lage der Leiterplatte 34 kann als Metall- und/oder eine Graphit ^¬ schicht ausgeführt sein, so dass die Wärme in der Erstre- ckungsebene der Leiterplatte 34 besser und gleichmäßiger verteilt wird. Die Leiterplatte 34 liegt beim Ausführungs ^¬ beispiel unmittelbar auf dem Boden der Wanne 22 auf. Die Leuchtdioden 30 sind vollständig innerhalb des Innenraums 26 der Wanne 22 angeordnet. Die Anschlussleitung 25 ist aus dem Innenraum 26 der Wanne 22 herausgeführt, vorzugsweise an einer der Querseitenwände 24. Hierfür kann an der betreffenden Querseitenwand 24 ein Abschnitt der Seitenwand- innenkante 36 mit einer Einkerbung oder eine Fase 37 verse ^¬ hen sein, so dass die Anschlussleitung 35 nicht durch die Seitenwandinnenkante 36 geknickt oder beschädigt werden kann .

Bei einer abgewandelten Ausgestaltung der Wanne 22 der explosionsgeschützten Leuchte 20 kann die Leiterplatte 34 den Boden 25 und/oder wenigstens eine Seitenwand 23, 24 der Wanne bilden.

In Figur 15 ist beispielhaft eine Leiterplatte 34 ver ^¬ anschaulicht, die einen Leiterplattenkern 34a aufweist. Der Leiterplattenkern 34a ist aus Metall, vorzugsweise aus Alu ^¬ minium hergestellt. Er weist einen ersten Abschnitt 38 auf, der den Boden 25 der Wanne 22 bildet. An den ersten Abschnitt 38 schließen sich auf gegenüberliegenden Seiten zwei abgewinkelte zweite Abschnitte 39 an, die jeweils eine Seitenwand und beispielsgemäß jeweils eine Längsseitenwand 23 bilden.

Auf den ersten Abschnitt 38 des Leiterplattenkerns 34a sind weitere Lagen der mehrlagigen Leiterplatte 34 aufge ^¬ bracht. Beim Ausführungsbeispiel schließt sich unmittelbar an den Leiterplattenkern 34a eine Isolationslage 34b und darauf ein Leiterbildlage 34c mit Kupferbahnen 34d an, der wiederum von einem Isolierlack 34e zumindest an den Stellen abgedeckt ist, an denen keine Bauteile oder Leuchtdioden 30 auf die Kupferbahnen aufgelötet werden.

In Abwandlung zu Figur 15 könnte die Leiterplatte 34 auch den Boden 25 der Wanne 22 bilden und mit Seitenwan- delementen oder einem geschlossenen Rahmen zur Bildung der Wanne 22 verbunden sein.

Jeder Leuchtdiode 30 ist ein optisches Element 40 zu ^¬ geordnet. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Fi ^¬ guren 1 bis 3 ist für jede Leuchtdiode 30 ein separates op ^¬ tisches Element 40 vorgesehen. Die optischen Elemente 40 weisen jeweils einen Aufnahmeraum 41 auf, der zur Aufnahme der zugeordneten Leuchtdiode 30 dient. Der Aufnahmeraum 41 ist zu einer Unterseite 42 des optischen Elements 40 hin offen und im Übrigen durch das optische Element 40 voll ^¬ ständig begrenzt. Die Unterseite 42 ist der Leiterplatte 34 zugeordnet. Die Unterseite 42 dient zum Befestigen des op ^¬ tischen Elements 40 auf der Leiterplatte. Vorzugsweise wird eine Stoffschlüssige Verbindung zwischen dem optischen Element 40 und der Leiterplatte 34 ringsumlaufend um die zuge ^¬ ordnete Leuchtdiode 30 hergestellt. Beim Ausführungsbei ^¬ spiel wird hierfür eine ringförmig geschlossene Klebefolie 34 verwendet, die die Stoffschlüssige Verbindung zwischen dem optischen Element 40 und der Leiterplatte 34 herstellt. Über diese Stoffschlüssige Verbindung ist der Aufnahmeraum 41 gegenüber dem Innenraum 26 der Wanne 22 abgedichtet.

Die Kontur des Aufnahmeraums 41 ist an die äußere Form der Leuchtdiode 30 angepasst. Beim ersten Ausführungsbei ^¬ spiel der Leuchte 20 weist der Aufnahmeraum 41 im Bereich der optischen Achse A der Leuchtdiode 30 daher die Form einer Halbkugel oder Kugelkalotte auf. An diesem Abschnitt ist eine kugelkalottenförmige, konkave Strahleintrittsflä ^¬ che 44 des optischen Elements 40 gebildet, die an den Auf ^¬ nahmeraum 41 angrenzt. Zwischen der Leuchtdiode 30 und ins ^¬ besondere dem Leuchtdiodenkörper 33 und der Strahleintrittsfläche 44 ist ein Spalt 45 vorhanden. Die Leuchtdiode 30 liegt somit nicht unmittelbar an der Strahleintrittsflä ^¬ che 44 des optischen Elements 40 an. Der Spalt 45 weist beispielsgemäß eine konstante Dicke auf, so dass der Ab ^¬ stand der Strahleintrittsfläche 44 von der Leuchtdiode 30 bzw. dem Leuchtdiodenkörper 33 konstant ist. Im Spalt 45 des Aufnahmeraums kann ein gasförmiges und/oder flüssiges und/oder gelartiges und/oder festes Füllmedium vorhanden sein, beispielsweise Luft.

Am optischen Element 40 ist außerdem eine Strahlaus ^¬ trittsfläche 46 vorgesehen, die auf der der Unterseite 42 entgegengesetzten Oberseite des optischen Elements 40 vorhanden ist und sich auf der Abstrahlseite 21 der Leuchte 20 befindet. Die Strahlaustrittsfläche 46 weist vorzugsweise einen konstanten Abstand zur Strahleintrittsfläche 44 auf. Beim Ausführungsbeispiel ist auch die Strahlaustrittsfläche 46 kugelkalottenförmig ausgeführt. Die Strahleintrittsflä ^¬ che 44 und die Strahlaustrittsfläche 46 haben einen gemein ^¬ samen Krümmungsmittelpunkt und sind konzentrisch zueinander angeordnet. Die Strahlaustrittsfläche 46 befindet sich au ^¬ ßerhalb des durch die Wanne 22 begrenzten Innenraums 26.

Die Strahleintrittsfläche 44 und die Strahlaustritts ^¬ fläche 46 sind an einem Zentralbereich 47 des optischen Elements 40 angeordnet, der eine halbkugelförmige oder ku ^¬ gelkalottenförmige Außenkontur aufweist. Um den Zentralbe ^¬ reich 47 herum ist ein Ringflansch 48 vorhanden, der sich entlang einer Radialebene durch den Mittelpunkt des kugel ^¬ kalottenförmigen Zentralbereichs 47 erstreckt. Die dem Bo ^¬ den 25 der Wanne 22 zugewandte Seite des Ringsflansches 48 bildet einen Teil der Unterseite 42 des optischen Elements 40.

Die Leuchte 20 kann in der Explosionsschutzart „druck ^¬ feste Kapselung" (Ex-d) oder „Vergusskapselung" (Ex-m) ausgeführt sein. Hierzu werden die Leuchtdioden 30 und/oder die gegebenenfalls auf der Leiterplatte 34 vorhandenen wei ^¬ teren elektrischen oder elektronischen Bauelemente mit Hilfe eines Gusskörpers 49 hermetisch gegen die Umgebung der Leuchte 20 eingeschlossen. Zu diesem Zweck wird ein aushärtender, gießfähiger Werkstoff in den Innenraum 26 der Wanne 22 um die Leiterplatte 34 und um den unteren Abschnitt der optischen Elemente 40 eingefüllt und ausgehärtet. Dabei um ^¬ schließt der gießfähige Werkstoff den Bereich der optischen Elemente 40 vollständig, der innerhalb des Innenraums 26 der Wanne 22 angeordnet ist. Die Höhe H des Gusskörpers 49 entspricht im Wesentlichen der Höhe des Innenraums 26, der durch den Abstand der Oberseite des Bodens 25 von der Ober ^¬ kante der vier Seitenwände 23, 24 (Figur 2) vorgegeben ist. Der gießfähige Werkstoff für den Gusskörper 49 wird vor ^¬ zugsweise bis zur oberen Kannte der Seitenwände 23, 24 in den Innenraum 26 der Wanne 22 eingefüllt, wie dies in Figur 1 veranschaulicht ist.

Die Strahlaustrittsfläche 46 ist beispielsgemäß außer ^¬ halb des Innenraums 26 der Wanne 22 angeordnet und bleibt daher frei und ist nicht durch den Gusskörper 49 abgedeckt. Der Werkstoff des Gusskörpers 49 muss daher für das von der Leuchtdiode 30 abgestrahlte Licht nicht zwingend durchläs ^¬ sig sein. Als gießfähiger Werkstoff für den Gusskörper 49 kann ein Gussharz verwendet werden, wie etwas Silikonharz, Polyurethanharz oder Epoxydharz.

Der Gusskörper 49 verbindet sich beim Aushärten stoffschlüssig mit den im Innenraum 26 der Wanne 22 angeordneten Bauteilen und an diesen Innenraum 26 angrenzenden Flächen, insbesondere mit der Wanne 22, den unteren Abschnitten der optischen Elemente 40 sowie der Leiterplatte 34. Er füllt den Innenraum 26 der Wanne 22 vorzugsweise vollständig aus, so dass dort keine oder lediglich geringe Gas- oder Luf ^¬ teinschlüsse verbleiben. Der gießfähige Werkstoff des Guss ^¬ körpers 49 dringt nicht in den Aufnahmeraum 41 des opti ^¬ schen Elements 40 ein, da dieses stoffschlüssig und gegen das Eindringen der flüssigen Gießmasse dicht mit der Leiterplatte 34 verbunden ist.

Um die Verbindung zwischen dem Gusskörper 49 und der Wanne 22 zu verbessern, kann auf der an den Innenraum 26 der Wanne 22 angrenzenden Fläche von einer oder mehreren Seitenwänden 23, 24 ein Vorsprung und/oder eine Vertiefung 50 vorhanden sein. Nach dem Aushärten des gießfähigen Werkstoffs wird dadurch zusätzlich eine formschlüssige Verbin ^¬ dung zwischen dem Gusskörper 49 und der Wanne 22 erreicht. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist in den beiden Längsseitenwänden 23 jeweils eine nutähnliche Vertiefung 50 vorgesehen, in die die noch nicht ausgehärtete Vergussmasse beim Einfüllen in die Wanne 22 eindringt, so dass der Gusskörper 49 dort in die Vertiefungen 50 eingreifende Vorsprünge 51 ausbildet. Die Druckfestigkeit der Leuchte 20 wird dadurch weiter verbessert.

Um eine ausreichende Druckfestigkeit der Leuchte 20 zu gewährleisten, muss die Höhe H des Gusskörpers, die bei ^¬ spielsgemäß der Höhe H des Innenraums der Wanne 22 ent ^¬ spricht, eine Mindesthöhe aufweisen. Der Öffnungswinkel des Lichtabstrahlbereichs der Leuchtdioden 30 kann sehr groß sein und beispielsweise bis zu 150° betragen, so dass die Randstrahlen mit der optischen Achse A der Leuchtdiode 30 einen Winkel von 75° einschließen. Abhängig von der Höhe H des Gusskörpers 49 könnten an der Strahleintrittsfläche 44 in das optische Element 40 eintretende Lichtstrahlen auf die Grenzfläche zwischen dem optischen Element 40 und dem Gusskörper 49 auftreffen und die Effizienz der Leuchte 20 senken. Beim ersten Ausführungsbeispiel ist daher benachbart zur Strahleintrittsfläche 44 eine Strahlleitfläche 55 vorhanden. Die Strahlleitfläche 55 ist ringförmig geschlos ^¬ sen um die optische Achse A der Leuchtdiode 30 am optischen Element 40 angeordnet. Sie verläuft schräg zur optischen Achse A und hat beim ersten Ausführungsbeispiel der Leuchte 20 die Form einer Mantelfläche eines Kreiskegelstumpfes.

Die Strahlleitfläche 55 grenzt an eine beispielsgemäß mit Luft gefüllte Kammer 56 des optischen Elements 40 an. Die Kammer 56 ist am Ausführungsbeispiel im Anschluss an die Unterseite 42 des optischen Elements 40 mit dem Aufnah ^¬ meraum 41 für die Leuchtdiode 30 verbunden. Die Kammer 56 ist zur Unterseite 42 hin offen. Die Kammer ist vorzugswei ^¬ se mit demselben Füllmedium gefüllt wie der Spalt 45 des Aufnahmeraums 41. In der Kammer 56 und/oder im Aufnahmeraum 41 kann auch ein Vakuum herrschen.

Aufgrund der Grenzschicht zwischen dem Material des optischen Elements 40 und der Luft in der Kammer 56 findet an der Strahlleitfläche 55 eine Totalreflexion der Licht ^¬ strahlen statt, die über die Strahleintrittsfläche 44 in das optische Element 40 eintreten und auf die Strahlleit ^¬ fläche 55 auftreffen. Die Strahlleitfläche 55 ist so ange ^¬ ordnet, dass alle an der Strahleintrittsfläche 44 in das optische Element 40 eintretenden Lichtstrahlen, die nicht direkt geradlinig auf die Strahlaustrittsfläche 46 gerich ^¬ tet sind, auf die Strahlleitfläche 55 auftreffen und dort ohne Brechung reflektiert und zur Strahlaustrittsfläche 46 abgelenkt werden. Über die Strahlleitfläche 55 wird somit sichergestellt, dass alle in das optische Element 40 ein ^¬ tretenden Lichtstrahlen an der Strahlaustrittsfläche 46 austreten und die Lichtleistung nicht durch Brechung und/oder Reflexionen an der Grenzschicht zwischen dem optischen Element 40 und dem Gusskörper 49 gemindert wird. Das optische Element 40 und insbesondere die Strahlleitfläche 55 ist vorzugsweise unbeschichtet.

Es ist daher nicht notwendig, ein für das von der Leuchtdiode abgestrahltes Licht transparentes Material für den Gusskörper 49 zu verwenden. Das Licht tritt ausschließ ^¬ lich an der Strahlaustrittsfläche 46 am optischen Element 40 aus, die nicht vom Gusskörper 49 abgedeckt ist. Der beim Ausführungsbeispiel gebildete kreisförmige Rand 57 zwischen dem Gusskörper 49 und dem optischen Element 40 kann unmittelbar an die Strahlaustrittsfläche 46 anschließen. Der Rand 57 gibt die maximale Größe der Strahlaustrittsfläche 46 vor.

In den Figuren 4 bis 7 ist ein zweites Ausführungsbei ^¬ spiel einer Leuchte 20 dargestellt. Die Leuchtdioden 30 sind beim zweiten Ausführungsbeispiel matrixähnlich in mehreren Reihen und Spalten nebeneinander in der Wanne 22 angeordnet. Jedes optische Element 40 weist mehrere kalotten- förmige Zentralabschnitte 47 auf, die über einen die Unter ^¬ seite 42 des optischen Elements 40 aufweisenden plattenför- migen Abschnitt 60 miteinander verbunden sind. Jedes opti ^¬ sche Element 40 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel mehre ^¬ ren Leuchtdioden 30 zugeordnet und weist eine entsprechende Anzahl von Aufnahmeräumen 41 auf. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind neun Aufnahmeräume 41 für je ^¬ weils eine Leuchtdiode 30 vorgesehen. Jeder Leuchtdiode 30 bzw. jedem Aufnahmeraum 41 ist ein kalottenförmiger Zentralabschnitt 47 zugeordnet. Wie beim ersten Ausführungsbei ^¬ spiel ist an diesem kalottenförmigen Zentralabschnitt 47 die Strahlaustrittsfläche 46 vorgesehen.

Ein weiterer Unterschied des zweiten gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Kontur des Aufnahmeraums 41. Beim zweiten Ausführungsbeispiel hat jeder Aufnahmeraum 41 eine quaderförmige Gestalt. Dies ist darauf zurückzufüh ^¬ ren, dass die Leuchtdioden 30 und insbesondere der Diodenkörper bei diesem Ausführungsbeispiel eine quaderförmige Außenkontur aufweist, an die die Form des Aufnahmeraums 41 angepasst ist. Die Strahleintrittsfläche 44 ist hier als ebene Fläche ausgeführt. Wie beim ersten Ausführungsbei ^¬ spiel besteht zwischen der Leuchtdiode 30 und der Strah ^¬ leintrittsfläche 44 ein Spalt 45 mit konstanter Dicke. Die von der Leuchtdiode 30 emittierten Lichtstrahlen werden daher an der Grenzschicht der Luft im Spalt 45 und dem Mate ^¬ rial des optischen Elements 40 gebrochen. Durch diese Bre ^¬ chung erfolgt eine Ablenkung der an der Strahleintrittsflä ^¬ che 44 eintretenden Lichtstrahlen zur optischen Achse A der Leuchtdiode 30 hin. Der Öffnungswinkel zwischen den rand- seitigen Lichtstrahlen wird daher nach dem Eintritt in das optische Element 40 verringert. Der Abstand und die Größe der Strahlaustrittsfläche 46 von der Strahleintrittsfläche 44 ist so gewählt, dass die sich geradlinig durch das opti ^¬ sche Element 40 ausbreitenden Lichtstrahlen ausschließlich auf die Strahlaustrittsfläche auftreffen und dort ungehin ^¬ dert austreten können.

Die Strahlaustrittsfläche 46 ist hier wie beim ersten Ausführungsbeispiel gekrümmt ausgeführt. Da sich die Strah ^¬ leintrittsfläche 44 in einer Ebene erstreckt ist der Ab ^¬ stand zwischen der Strahleintrittsfläche 44 und der Strahl ^¬ austrittsfläche 46 nicht konstant. Er ist entlang der opti ^¬ schen Achse A am größten. Die Strahlaustrittsfläche 46 bzw. der Zentralabschnitt 47 haben dadurch eine Linsenwirkung. Es versteht sich, dass die Krümmung der Strahlaustrittsflä ^¬ che 46 abhängig von der gewünschten Abstrahlcharakteristik auch andere Krümmungsformen aufweisen kann.

Wie insbesondere aus Figur 7 zu erkennen ist, kann im Übergangsbereich zwischen dem halbkugelförmigen bzw. kalot- tenförmigen Zentralabschnitt 47 und dem plattenförmigen Teil 60 eines optischen Elements 40 ein zylindrischer und beispielsgemäß kreiszylindrischer Übergangsabschnitt 61 vorgesehen sein, der in Figur 7 gestrichelt eingezeichnet ist .

Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel der Leuchte gemäß der Figuren 4 bis 7 dem zuvor beschriebe ^¬ nen ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die Beschrei ^¬ bung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen wird.

In den Figuren 8 bis 11 ist ein weiteres, drittes Aus ^¬ führungsbeispiel der Leuchte 20 veranschaulicht. Dieses dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, so dass auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. Der Unterschied zwischen dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Zentralabschnitte 47 eines optischen Elements 40 keine Kalottenform, sondern eine quaderförmige Gestalt auf ^¬ weisen. An den gemeinsamen plattenförmigen Abschnitt 60 eines optischen Elements 40 schließt sich demnach für jeden Aufnahmeraum 41 bzw. für jede Leuchtdiode 30 jeweils ein quaderförmiger Zentralabschnitt 47 an. Die Strahlaustritts ^¬ fläche 46 ist nicht gekrümmt, sondern eben. Die Strahlaus ^¬ trittsflächen 46 eines optischen Elements 40 erstrecken sich in einer gemeinsamen Ebene, die in der Ebene des oberen Randes der Wanne 22 verlaufen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ragen keine Teile des optischen Elements 40 aus dem Innenraum 26 der Wanne 22 heraus (Figuren 8 und 9) . Die Höhe H des Gusskörpers 49 ist so gewählt, dass er bis an die Strahlaustrittsflächen 46 heran reicht und den Innenraum 26 der Wanne 22 vollständig ausfüllt, aber die Strahlaustrittsflächen 46 frei bleiben.

Sowohl an der Strahleintrittsfläche 44, als auch an der Strahlaustrittsfläche 46 findet jeweils eine Brechung zwischen dem Material des optischen Elements 40 und Luft statt, da zwischen der Leuchtdiode 30 und der Strahlein ^¬ trittsfläche 44 der Spalt 45 im Aufnahmeraum 41 vorhanden ist. Daher entspricht der Öffnungswinkel der aus der

Strahlaustrittsfläche 46 austretenden Lichtstrahlen dem Öffnungswinkel, der auf die Strahleintrittsfläche 44 auf ^¬ treffenden Lichtstrahlen (Figur 11).

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Leuchte 20 ist in den Figuren 12 bis 14 veranschaulicht. Im Wesentlichen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem dritten Ausführungs ^¬ formen gemäß der Figuren 8 bis 11, so dass auf die vorste ^¬ hende Beschreibung verwiesen wird. Nachfolgend werden lediglich Unterschiede zum dritten Ausführungsbeispiel erläu ^¬ tert . Beim vierten Ausführungsbeispiel ist das optische Ele ^¬ ment 40 mehreren Leuchtdioden 30 zugeordnet. Es weist meh ^¬ rere Aufnahmeräume 41 auf, die wie beim dritten Ausfüh ^¬ rungsbeispiel eine quaderförmige Kontur aufweisen. Im Un ^¬ terschied zum dritten Ausführungsbeispiel sind in einem Aufnahmeraum 41 mehrere Leuchtdioden 30 in einer Reihe nebeneinander liegend angeordnet. In Abwandlung hierzu wäre es auch möglich, die Leuchtdioden 30 in einem Aufnahmeraum 41 matrixähnlich in Reihen und Spalten nebeneinander anzuordnen oder unregelmäßig im Aufnahmeraum 41 zu verteilen. Der Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Leuchtdio ^¬ den 30 können gleich oder verschieden groß gewählt werden. Jedem Aufnahmeraum ist ein quaderförmiger Zentralabschnitt 47 zugeordnet. An diesem quaderförmigen Zentralabschnitt 47 sind die Strahlaustrittsflächen 46 für die einzelnen

Leuchtdioden 30 vorhanden. Die Strahlaustrittsflächen 46 befinden sich alle in einer gemeinsamen Ebene. Abhängig vom Abstand der Leuchtdioden 30 im Aufnahmeraum 41 können sich die Strahlaustrittsflächen 46 benachbarter Leuchtdioden 30 auch überlappen. Wie in Figur 13 und 14 zu erkennen ist, weist ein optisches Element 40 drei quaderförmige Zentral ^¬ abschnitte 47 mit jeweils mehreren Strahlaustrittsflächen 46 auf. Jedem dieser quaderförmigen Zentralabschnitte 47 ist ein quaderförmiger Aufnahmeraum 41 angrenzend an die Unterseite 42 zugeordnet.

In Abwandlung zu den beschriebenen Ausführungsformen kann ein optisches Element 40 auch lediglich einen einzigen Aufnahmeraum 41 für alle Leuchtdioden 30 aufweisen. Kombinationen und Abwandlungen der verschiedenen Ausführungsformen sind möglich. Beispielsweise kann eine Leuchte auch un ^¬ terschiedliche optische Elemente 40 aufweisen, wie sie vor ^¬ stehend beschrieben wurden. Die vorliegende Erfindung betrifft eine explosionsge ^¬ schützte Leuchte 20 mit mehreren Leuchtdioden 30. In einer Wanne 22 ist eine Leiterplatte 34 angeordnet, auf der die Leuchtdioden 30 elektrisch und mechanisch befestigt sind. Um jede Leuchtdiode 30 ist ein optisches Element 40 auf der Leiterplatte 34 angeordnet. Die Leuchtdiode 30 befindet sich in einem Aufnahmeraum 41 des optischen Elements 40. Das von der Leuchtdiode 30 abgegebene Licht tritt an einer Strahleintrittsfläche 44 angrenzend an den Aufnahmeraum 41 in das optische Element 40 ein und an einer Strahlaus ^¬ trittsfläche 46 aus. Zwischen der Strahleintrittsfläche 44 und der Leuchtdiode 30 ist ein Spalt 45 vorhanden. Die Lei ^¬ terplatte 34 und die den Leuchtdioden 30 zugeordneten optischen Elemente 40 sind eingegossen. Ein Gusskörper 49 füllt den Innenraum der Wanne 22 um die Leiterplatte, die opti ^¬ sche Elemente und gegebenenfalls weitere elektrische und elektronische Bauelemente aus. Die Strahlaustrittsfläche 46 ist durch den Vergusskörper 49 nicht abgedeckt und kann sich außerhalb des Innenraums der Wanne 22 befinden. Die Leuchte 20 ist in der Explosionsschutzart Vergusskapselung oder druckfeste Kapselung ausgeführt.

Bezugs zeichenliste :

20 Leuchte

21 Abstrahlseite

22 Wanne

23 Längsseitenwand

24 Querseitenwand

25 Boden

26 Innenraum

30 Leuchtdioden

31 Leuchtdiodenchip

32 Chiptäger

33 Leuchtdiodenkörper

34 Leiterplatte

34a Leiterplattenkern

34b Insolationslage

34c Leiterbildlage

34d Kupferbahn

34e Isolationslack

35 Anschlussleitung

36 Seitenwandinnenkante

37 Fase

38 erster Abschnitt

39 zweiter Abschnitt des Leiterplattenkerns

40 optisches Element

41 Aufnahmeraum

42 Unterseite

43 Klebefolie

44 Strahleintrittsfläche

45 Spalt

46 Strahlaustrittsfläche

47 Zentralbereich

48 Ringflansch 49 Gusskörper

50 Vertiefung

51 Vorsprung

55 Strahlleitfläche

56 Kammer

57 Rand

60 plattenförmiger Abschnitt

61 Übergangsabschnitt

A optische Achse

H Höhe des Gusskörpers