LED光源在矿用防爆灯具中的运用

时刻：2015-12-28 13:41:00   来历：我国防爆网   添加人：admin

　　煤矿井下照明的光源先后阅历了白炽灯、荧光灯、节能灯三个时代。led作为第四代新光源，具有发光功率高、耗电量少、运用寿数长、安全可靠性强，环保等特性。LED照明己经在煤矿安全出产中得到了广泛的运用，并发挥了不行代替的作用，像LED矿灯、LED巷道灯、LED支架灯等己经得到了遍及。由于LED光源的许多长处，LED光源在煤矿井下也必将有着宽广的运用前景。对煤矿节能，进步安全出产，下降采煤本钱必将具有重大意义。

　　1大功率LED作为矿用灯的功用特色发光功率高：LED光源经过近几十年的发展，发光功率得到了较大的进步。白炽灯、卤钨灯光效为12~24mw，荧光灯50~70m/W大部分的耗电成为热量损耗。LED的光效现己可到达90~200m/W而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤即可直接宣布有色可见光。

　　耗电量少，节能：LED小电流驱动，低电压作业。在相同照明作用的情况下，耗电量是白炽灯泡的十分之一，荧光灯管的二分之一。由于煤矿井下是长时刻继续照明，其节能作用将愈加杰出。

　　吏用寿数长，终身免维护：选用LED光源的灯具体积小、重量轻。LED光源环氧树脂封装，可接受高强度机械冲击和轰动，不易破碎。平均寿数达100000hLED灯具规划合理的话其运用寿数可达51年，极大地下降了灯具的维护费用，防止在井下常常换灯要拉闸停电等一系列的麻烦。

　　安全可靠，便于完本钱安化规划：LED发热量低，无热辐射性，低电压作业，为冷光源，整灯的作业温度低，本安电路规划简略灵敏。）体积和功率均小，灯具规划灵敏多样：选用不一样种类的LED光源可以规划成各种工况下运用的防爆灯具。

　　（6色柔软，无眩光，配光简略：LED封装时可以做成色温不一样的色彩，色温可以依据用户请求在4 0007000K之间灵敏选择。LED显色指数可达80以上，灯具发光色彩更接近于天然光。

　　（7）前期出资较大：受封装技能和技能的约束，LED光源报价如今较贵，可是用其运用一年时刻的节能回收光源的出资，然后可以获得35年中每年几倍的节能净收益。

　　2大功率LED在矿用灯具规划的技能疑问由于LED照明是新兴产业，煤矿用户和大多数出产厂家对LED运用技能缺少满意的知道，如今LED防爆灯具也是良莠不齐，有些灯具只是将LED光源以简略拼凑的方法装置到防爆壳体上，没有从LED光源的流明坚持率上思考更多，然后致使灯具的真实寿数远没有光源所承诺的时刻那么久，有的运用不到1年光衰就低于50%乃死灯。从如今现已运用的许多LED防爆灯具的运用测试和剖析，大功率LED防爆灯具除了处理好防爆功用外，要想真实做到灯具的长寿数，就有必要在灯具规划时，处理好散热和电源驱动这2个要技能难点。这也是灯具制造公司和煤矿用户一起关怀的关键疑问。

　　21LED防爆灯具要有较好的散热构造由于LED的发光功率跟着LED温度的升高而下降，所以散热是LED防爆灯具能否长寿的关键因素之一。LED防爆灯具光效高、发热量大，要在密闭的防爆腔中作业，而且井下的运用环境本身对比严苛，假如散热不良会直接致使LED迅速老化，稳定性下降，所以LED灯具要具有好的散热构造，通常可行的办法是将防爆灯具的壳体作为散热的重要途径。通常选用铝合金外壳外面加散热片，运用空气的天然对流散热。在规划时请求灯具有必要有满意的散热表面积。

　　也有些的灯具选用热管散热技能，作用很好但本钱过高，不适宜批量运用。由于井下煤灰粉尘的长时刻堆积，假如散热片规划过长或许过于密布，将会致使散热作用下降一半以上，所以在规划灯具的外壳时应将灯具的散热片规划成流线型且竖直方向摆放，这么尽可能地防止煤尘的堆积。

　　2.2LED防爆灯具要有合理的驱动电源LED光源要继续可靠地作业，有必要选用恒流驱动；电路电流的不稳定是致使LED光衰和灯具温升的直接因素。如今LED恒流驱动规划计划基本的是运用线性或开关型DC/DC稳压器反馈电路来恒流驱动LED.依据DC/DC稳压器外围电路规划的区别，通常有电感型LED驱动和开关电容型LED驱动两种。电感型升压驱动计划其长处是驱动电流较高，LED的端电压较低、功耗较低、功率坚持不变，特别适用于驱动多只LED.在大功率IED灯具规划中，要选用开关电容型IED驱动计划，其长处是IED两头的电压较高、流过的电流较大，然后可以获得较高的成效及光学功率，因而在大功率LED驱动中得到了广泛运用。如今对比抱负的驱动计划有的FWM操控驱动，可以对灯具的亮度进行调理，将使得节能作用愈加杰出，更适合井下不一样场合的实际需要。

　　关于大功率LED防爆灯具尽管大多数厂家都能做到恒流驱动，但往往思考本钱因素而简化电路，电路规划时简略构成冷态上电刹那间过高的开始峰值电压，很有可能将LED击穿或断开；尽管也是恒流，但电路故障率较高，如今发现的有刹那间击穿景象，单颗短路击穿以及单颗开路击穿，乃会构成整串灯死灯景象。所以面临杂乱的工况，LED防爆灯具在驱动电路规划时有必要思考处理好以下几个疑问。）电源有必要具有高可靠性、高功率驱动，具有高功率因数：LED防爆灯具在井下长时刻运用，修理很艰难，可靠性有必要得以确保。高的电源功率，耗费功率天然就小，也就下降了灯具的温升，对推迟LED的光衰能供给同步的辅佐作用。

　　宽规模输入电压，电路要有浪涌维护：由于井下电压波动较大，灯具要能满意在85255V规模内正常作业；LED抗浪涌的才干是对比差的，特别是抗反向电压才干。这方面的维护在电路规划时也很重要。由于电网负载的频频启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会致使LED的损坏。因而LED驱动电源有按捺浪涌的侵入，维护LED不被损坏的才干。电源除了常规的维护功用外，在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。

　　电源要具有别的电气功用；井下环境恶劣，灯具要防水、防潮；驱动电源的规划运用寿数要与LED的寿数相适配；要契合煤矿安规请求。

　　―2005煤矿用防爆灯具标准中关于灯具绝缘电阻和工频耐压的测试请求。

　　3几种大功率LED光源在矿用防爆灯具中的合理运用依据煤矿井下作业场合的安置和区分，井下的防爆灯具通常有矿灯、巷道灯、机车灯、支架灯、应急灯、信号灯，以及一些特殊场合用的泛光灯和投光灯。

　　但从LED光源的构造特性来看，现运用较多对比稳定的也就以下四种计划，下面具体介绍他们在矿用防爆灯具中的运用。

　　31前期巷道灯所用的小功率支架LED型要用在井下防爆信号灯和前期的巷道灯中，通常选用数十颗支架型小功率Y5Y10白光LED管来做光源，如所示。通常运用了几十到几百颗Y5Y10白光LED点阵式排布，直接插接在PCB板或许焊接在铝基板上，电源驱动可以选用电容降压来完成。光学规划上无需思考过多，不存在散热疑问，灯具构造上也很简略完成；尤其是这种管子国产化程度很高，灯具的本钱对比低，很简略规划成灯具。但出产技能杂乱、灯具作业的可靠性差、故障率高、外壳尺度大，所以如今的巷道灯很少选用这种计划，但用在防爆信号灯中作用很抱负。

　　32仿荧光灯型巷道灯所用的小功率贴片LED型这种光源是对小功率支架型LED的改善，与铝基板条的焊接可选用回流焊，技能自动化高；做成灯条后全体导热接触充沛，导电功用杰出，所以出产功率高，成品率也相对高，如所示。LED贴片体积更小，但功率要比支架LED的大得多，所以灯具选用的管子数量要比支架LED型少。灯具的功率通常有10W和20W的标准，驱动电路选用串并联的方法，由于受其封装技能的影响，光源的透光体大多选用硅橡胶制造，所以光源的长时刻稳定性和可靠性不行抱负。如今在条型仿荧光灯的巷道灯上运用较多，也可用在防爆支架灯上，由于电流小也易于完本钱安化。

　　33运用较老练的大功率基座（基板）LED型如所示，这是如今运用多也老练的计划。大多数12~ 18W圆形巷道灯都在选用这种计划，如所示。这种LED―般有1W和3W的标准，单颗功率较大，运用广泛。

　　井下通常的巷道高3m摆布，宽4 ~5m灯的装置距离通常为6~8m对比适宜，为了到达在其照耀规模内的抱负照明作用，有必要经过二次光学规划操控灯具的出光视点，使灯具在巷道的长度方向出光视点尽可能的大，通常以160为宜，在巷道的宽度方向通常只需80~90°即可，这么将LED光源宣布的有限光就可悉数合理地运用起来，使灯具宣布的光构成一个椭圆型，使灯具在照耀面域内散布均匀。通常可选用专门规划的反光罩或许如所示的花生型LED透镜来进行二次光学处理。

　　选用这种计划的防爆灯具的电源驱动可以选用开关恒流驱动电路，功率较高，可达80%以上。功率较大时电路上可以选用两路串联驱动，这么可以下降总电路的负荷，防止单路驱动时LED管子损坏构成的电路不稳定，然后进步灯具的可靠性。一起灯具有必要要有杰出的散热构造，才干尽可能地下降管子本身的光衰，以确保灯具的运用寿数。

　　用基座型大功率LED做光源的防爆灯具其报价比白炽灯、日光灯、节能灯要高得多，但它的节能作用及寿数比别的灯具也高得多。其一次性出资较高，但长时刻的节电作用及经济性都是十分可观的。由于它简略完成二次光学规划，所以也可用在井下机车灯、防爆泛光灯（如所示）防爆支架灯以及防爆应急灯等杂乱的灯具上。

　　34巷道灯常用的多芯片集成型光源多芯片集成型LED光源（如所示）具有共同的优势：经过不一样的串并联组合，可以完成各种不一样的额外电压和电流，十分好地习惯驱动电路的规划，进步全体发光效能，下降本钱；单位面积的芯片数可多可少，可以封装成各种不一样的点光源和面光源。

　　这种防爆灯具出产技能简略，由于多点发光，二次光学规划的难度大。由于通常单颗就能做到10W乃到100W，所以对灯具的散热请求也对比严苛。

　　灯具规划时灵敏性不大，受芯片局限性大，但光学系这种管子内部的电路杂乱（如所示）由于芯片内部选用4并5串的方法供电，假如其间某一路上的某颗或几颗管子危害，必然构成全部电路驱动上的不平衡，然后致使电路的负荷加大，作业不稳定，内部管子损坏后，人眼从外部底子无法发现；第二个因素即是管子本身的VF值也不均衡，或高或低，这么也很难确保4路上的电流均衡，做不到真实的恒流驱动，除非管子的内部再附加别的的调整电路才干够处理。

　　根据它的这些不足，所以如今只能用到圆形的巷道灯上对比适宜。

　　统及灯具构造可以借用旧式防爆灯具的外壳，可以节省前期开发本钱。

　　尽管这种计划报价相对较低，技能简略，但由于它是经过封装多个小功率芯片组合而成，数颗LED刹那间产生的热量要继续地经过壳体导出，对灯具的散热构造请求就十分的严苛；受防爆灯具本身构造的约束，灯具的散热作用较差，然后为管子的光衰埋下了危险。

　　4小结经过对如今几种井下常用防爆灯具所用的LED光源的剖析了解，咱们知道到：大功率LED光源作为一种新的光源，尽管在井下现已得到了广泛的运用，可是仍是存在许多的技能难题亟待*处理。不管选用哪种光源计划，要使LED防爆灯具可以满意井下照明的一起到达井下的防爆请求，其间要的是在下降灯具本钱的一起，经过对灯具的构造规划和光源计划上的优化组合，配以规划合理的恒流驱动电源，使规划出的防爆灯具可以真实发挥LED光源的安全可靠，长寿的优势，为煤矿现代化出产供给安全节能的照明环境。

LED光源在矿用防爆灯具中的运用

时刻：2015-12-28 13:41:00   来历：我国防爆网   添加人：admin

　　煤矿井下照明的光源先后阅历了白炽灯、荧光灯、节能灯三个时代。led作为第四代新光源，具有发光功率高、耗电量少、运用寿数长、安全可靠性强，环保等特性。LED照明己经在煤矿安全出产中得到了广泛的运用，并发挥了不行代替的作用，像LED矿灯、LED巷道灯、LED支架灯等己经得到了遍及。由于LED光源的许多长处，LED光源在煤矿井下也必将有着宽广的运用前景。对煤矿节能，进步安全出产，下降采煤本钱必将具有重大意义。

　　1大功率LED作为矿用灯的功用特色发光功率高：LED光源经过近几十年的发展，发光功率得到了较大的进步。白炽灯、卤钨灯光效为12~24mw，荧光灯50~70m/W大部分的耗电成为热量损耗。LED的光效现己可到达90~200m/W而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤即可直接宣布有色可见光。

　　耗电量少，节能：LED小电流驱动，低电压作业。在相同照明作用的情况下，耗电量是白炽灯泡的十分之一，荧光灯管的二分之一。由于煤矿井下是长时刻继续照明，其节能作用将愈加杰出。

　　吏用寿数长，终身免维护：选用LED光源的灯具体积小、重量轻。LED光源环氧树脂封装，可接受高强度机械冲击和轰动，不易破碎。平均寿数达100000hLED灯具规划合理的话其运用寿数可达51年，极大地下降了灯具的维护费用，防止在井下常常换灯要拉闸停电等一系列的麻烦。

　　安全可靠，便于完本钱安化规划：LED发热量低，无热辐射性，低电压作业，为冷光源，整灯的作业温度低，本安电路规划简略灵敏。）体积和功率均小，灯具规划灵敏多样：选用不一样种类的LED光源可以规划成各种工况下运用的防爆灯具。

　　（6色柔软，无眩光，配光简略：LED封装时可以做成色温不一样的色彩，色温可以依据用户请求在4 0007000K之间灵敏选择。LED显色指数可达80以上，灯具发光色彩更接近于天然光。

　　（7）前期出资较大：受封装技能和技能的约束，LED光源报价如今较贵，可是用其运用一年时刻的节能回收光源的出资，然后可以获得35年中每年几倍的节能净收益。

　　2大功率LED在矿用灯具规划的技能疑问由于LED照明是新兴产业，煤矿用户和大多数出产厂家对LED运用技能缺少满意的知道，如今LED防爆灯具也是良莠不齐，有些灯具只是将LED光源以简略拼凑的方法装置到防爆壳体上，没有从LED光源的流明坚持率上思考更多，然后致使灯具的真实寿数远没有光源所承诺的时刻那么久，有的运用不到1年光衰就低于50%乃死灯。从如今现已运用的许多LED防爆灯具的运用测试和剖析，大功率LED防爆灯具除了处理好防爆功用外，要想真实做到灯具的长寿数，就有必要在灯具规划时，处理好散热和电源驱动这2个要技能难点。这也是灯具制造公司和煤矿用户一起关怀的关键疑问。

　　21LED防爆灯具要有较好的散热构造由于LED的发光功率跟着LED温度的升高而下降，所以散热是LED防爆灯具能否长寿的关键因素之一。LED防爆灯具光效高、发热量大，要在密闭的防爆腔中作业，而且井下的运用环境本身对比严苛，假如散热不良会直接致使LED迅速老化，稳定性下降，所以LED灯具要具有好的散热构造，通常可行的办法是将防爆灯具的壳体作为散热的重要途径。通常选用铝合金外壳外面加散热片，运用空气的天然对流散热。在规划时请求灯具有必要有满意的散热表面积。

　　也有些的灯具选用热管散热技能，作用很好但本钱过高，不适宜批量运用。由于井下煤灰粉尘的长时刻堆积，假如散热片规划过长或许过于密布，将会致使散热作用下降一半以上，所以在规划灯具的外壳时应将灯具的散热片规划成流线型且竖直方向摆放，这么尽可能地防止煤尘的堆积。

　　2.2LED防爆灯具要有合理的驱动电源LED光源要继续可靠地作业，有必要选用恒流驱动；电路电流的不稳定是致使LED光衰和灯具温升的直接因素。如今LED恒流驱动规划计划基本的是运用线性或开关型DC/DC稳压器反馈电路来恒流驱动LED.依据DC/DC稳压器外围电路规划的区别，通常有电感型LED驱动和开关电容型LED驱动两种。电感型升压驱动计划其长处是驱动电流较高，LED的端电压较低、功耗较低、功率坚持不变，特别适用于驱动多只LED.在大功率IED灯具规划中，要选用开关电容型IED驱动计划，其长处是IED两头的电压较高、流过的电流较大，然后可以获得较高的成效及光学功率，因而在大功率LED驱动中得到了广泛运用。如今对比抱负的驱动计划有的FWM操控驱动，可以对灯具的亮度进行调理，将使得节能作用愈加杰出，更适合井下不一样场合的实际需要。

　　关于大功率LED防爆灯具尽管大多数厂家都能做到恒流驱动，但往往思考本钱因素而简化电路，电路规划时简略构成冷态上电刹那间过高的开始峰值电压，很有可能将LED击穿或断开；尽管也是恒流，但电路故障率较高，如今发现的有刹那间击穿景象，单颗短路击穿以及单颗开路击穿，乃会构成整串灯死灯景象。所以面临杂乱的工况，LED防爆灯具在驱动电路规划时有必要思考处理好以下几个疑问。）电源有必要具有高可靠性、高功率驱动，具有高功率因数：LED防爆灯具在井下长时刻运用，修理很艰难，可靠性有必要得以确保。高的电源功率，耗费功率天然就小，也就下降了灯具的温升，对推迟LED的光衰能供给同步的辅佐作用。

　　宽规模输入电压，电路要有浪涌维护：由于井下电压波动较大，灯具要能满意在85255V规模内正常作业；LED抗浪涌的才干是对比差的，特别是抗反向电压才干。这方面的维护在电路规划时也很重要。由于电网负载的频频启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会致使LED的损坏。因而LED驱动电源有按捺浪涌的侵入，维护LED不被损坏的才干。电源除了常规的维护功用外，在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。

　　电源要具有别的电气功用；井下环境恶劣，灯具要防水、防潮；驱动电源的规划运用寿数要与LED的寿数相适配；要契合煤矿安规请求。

　　―2005煤矿用防爆灯具标准中关于灯具绝缘电阻和工频耐压的测试请求。

　　3几种大功率LED光源在矿用防爆灯具中的合理运用依据煤矿井下作业场合的安置和区分，井下的防爆灯具通常有矿灯、巷道灯、机车灯、支架灯、应急灯、信号灯，以及一些特殊场合用的泛光灯和投光灯。

　　但从LED光源的构造特性来看，现运用较多对比稳定的也就以下四种计划，下面具体介绍他们在矿用防爆灯具中的运用。

　　31前期巷道灯所用的小功率支架LED型要用在井下防爆信号灯和前期的巷道灯中，通常选用数十颗支架型小功率Y5Y10白光LED管来做光源，如所示。通常运用了几十到几百颗Y5Y10白光LED点阵式排布，直接插接在PCB板或许焊接在铝基板上，电源驱动可以选用电容降压来完成。光学规划上无需思考过多，不存在散热疑问，灯具构造上也很简略完成；尤其是这种管子国产化程度很高，灯具的本钱对比低，很简略规划成灯具。但出产技能杂乱、灯具作业的可靠性差、故障率高、外壳尺度大，所以如今的巷道灯很少选用这种计划，但用在防爆信号灯中作用很抱负。

　　32仿荧光灯型巷道灯所用的小功率贴片LED型这种光源是对小功率支架型LED的改善，与铝基板条的焊接可选用回流焊，技能自动化高；做成灯条后全体导热接触充沛，导电功用杰出，所以出产功率高，成品率也相对高，如所示。LED贴片体积更小，但功率要比支架LED的大得多，所以灯具选用的管子数量要比支架LED型少。灯具的功率通常有10W和20W的标准，驱动电路选用串并联的方法，由于受其封装技能的影响，光源的透光体大多选用硅橡胶制造，所以光源的长时刻稳定性和可靠性不行抱负。如今在条型仿荧光灯的巷道灯上运用较多，也可用在防爆支架灯上，由于电流小也易于完本钱安化。

　　33运用较老练的大功率基座（基板）LED型如所示，这是如今运用多也老练的计划。大多数12~ 18W圆形巷道灯都在选用这种计划，如所示。这种LED―般有1W和3W的标准，单颗功率较大，运用广泛。

　　井下通常的巷道高3m摆布，宽4 ~5m灯的装置距离通常为6~8m对比适宜，为了到达在其照耀规模内的抱负照明作用，有必要经过二次光学规划操控灯具的出光视点，使灯具在巷道的长度方向出光视点尽可能的大，通常以160为宜，在巷道的宽度方向通常只需80~90°即可，这么将LED光源宣布的有限光就可悉数合理地运用起来，使灯具宣布的光构成一个椭圆型，使灯具在照耀面域内散布均匀。通常可选用专门规划的反光罩或许如所示的花生型LED透镜来进行二次光学处理。

　　选用这种计划的防爆灯具的电源驱动可以选用开关恒流驱动电路，功率较高，可达80%以上。功率较大时电路上可以选用两路串联驱动，这么可以下降总电路的负荷，防止单路驱动时LED管子损坏构成的电路不稳定，然后进步灯具的可靠性。一起灯具有必要要有杰出的散热构造，才干尽可能地下降管子本身的光衰，以确保灯具的运用寿数。

　　用基座型大功率LED做光源的防爆灯具其报价比白炽灯、日光灯、节能灯要高得多，但它的节能作用及寿数比别的灯具也高得多。其一次性出资较高，但长时刻的节电作用及经济性都是十分可观的。由于它简略完成二次光学规划，所以也可用在井下机车灯、防爆泛光灯（如所示）防爆支架灯以及防爆应急灯等杂乱的灯具上。

　　34巷道灯常用的多芯片集成型光源多芯片集成型LED光源（如所示）具有共同的优势：经过不一样的串并联组合，可以完成各种不一样的额外电压和电流，十分好地习惯驱动电路的规划，进步全体发光效能，下降本钱；单位面积的芯片数可多可少，可以封装成各种不一样的点光源和面光源。

　　这种防爆灯具出产技能简略，由于多点发光，二次光学规划的难度大。由于通常单颗就能做到10W乃到100W，所以对灯具的散热请求也对比严苛。

　　灯具规划时灵敏性不大，受芯片局限性大，但光学系这种管子内部的电路杂乱（如所示）由于芯片内部选用4并5串的方法供电，假如其间某一路上的某颗或几颗管子危害，必然构成全部电路驱动上的不平衡，然后致使电路的负荷加大，作业不稳定，内部管子损坏后，人眼从外部底子无法发现；第二个因素即是管子本身的VF值也不均衡，或高或低，这么也很难确保4路上的电流均衡，做不到真实的恒流驱动，除非管子的内部再附加别的的调整电路才干够处理。

　　根据它的这些不足，所以如今只能用到圆形的巷道灯上对比适宜。

　　统及灯具构造可以借用旧式防爆灯具的外壳，可以节省前期开发本钱。

　　尽管这种计划报价相对较低，技能简略，但由于它是经过封装多个小功率芯片组合而成，数颗LED刹那间产生的热量要继续地经过壳体导出，对灯具的散热构造请求就十分的严苛；受防爆灯具本身构造的约束，灯具的散热作用较差，然后为管子的光衰埋下了危险。

　　4小结经过对如今几种井下常用防爆灯具所用的LED光源的剖析了解，咱们知道到：大功率LED光源作为一种新的光源，尽管在井下现已得到了广泛的运用，可是仍是存在许多的技能难题亟待*处理。不管选用哪种光源计划，要使LED防爆灯具可以满意井下照明的一起到达井下的防爆请求，其间要的是在下降灯具本钱的一起，经过对灯具的构造规划和光源计划上的优化组合，配以规划合理的恒流驱动电源，使规划出的防爆灯具可以真实发挥LED光源的安全可靠，长寿的优势，为煤矿现代化出产供给安全节能的照明环境。