中通防爆

幾種大功率led光源在礦用防爆燈具中的合理應(yīng)用根據(jù)煤礦井下工作場所的布置和劃分,井下的防爆燈具一般由礦燈、巷道燈、機(jī)車等、支架燈、應(yīng)急燈、信號(hào)燈,以及一些特殊場所用的泛光燈和投光燈。

單從led光源的結(jié)構(gòu)特性來看,現(xiàn)應(yīng)用較多比較穩(wěn)定的也就下面幾種方案,下面詳細(xì)的介紹一下他們在礦用防爆燈具中的應(yīng)用:

早起巷道燈所用的小功率支架led型主要用在井下防爆信號(hào)燈和早期的巷道燈中,一般采用數(shù)十顆支架型小功率Y5Y10管來做光源。一般使用了幾十到幾百顆Y5Y10白光led點(diǎn)陣式排布,直接插接在PCB板或者焊接在鋁基板上,電源驅(qū)動(dòng)可以采用電容降壓來實(shí)現(xiàn)。光學(xué)設(shè)計(jì)上無需考慮過多,不存在散熱問題,燈具結(jié)構(gòu)上也很容易實(shí)現(xiàn);尤其是這種管子國產(chǎn)化程度很高,燈具的成本比較低,很容易設(shè)計(jì)成燈具。但生產(chǎn)工藝復(fù)雜、燈具工作的可靠性差、故障效率高、外殼尺寸大,所以現(xiàn)在的巷道燈很少采用這種方案,但用在防爆信號(hào)燈中效果很理想。

仿熒光燈型巷道燈所用的小功率貼片led型這種光源是對小功率支架型led的改進(jìn),與鋁基板條的焊接可采用回流焊,工藝自動(dòng)化高;做成燈條后整體導(dǎo)熱接觸充分,導(dǎo)電性能良好,所以生產(chǎn)效率高,成品率也相對高,如所示。led貼片體積更小,但功率要比支架led的大得多,所以燈具采用的管子數(shù)量要比支架led型少。燈具的功率一般有10W和20W的規(guī)格,驅(qū)動(dòng)電路采用串并聯(lián)結(jié)合的方式,由于受其封裝工藝的影響,光源的透光體大多采用硅橡膠制作,所以光源的長期穩(wěn)定性和可靠性不夠理想。目前在條型仿熒光燈的巷道燈上應(yīng)用較多,也可用在防爆支架燈上,由于電流小也易于實(shí)現(xiàn)本安化。

應(yīng)用較成熟的大功率基座(基板)led型如所示,這是目前應(yīng)用多也成熟的方案。大多數(shù)12~ 18W圓形巷道燈都在采用這種方案,如所示。這種led―般有1W和3W的規(guī)格,單顆功率較大,應(yīng)用廣泛。

井下一般的巷道高3m左右,寬4 ~5m燈的安裝間距一般為6~8m比較合適,為了達(dá)到在其照射范圍內(nèi)的理想照明效果,必須通過二次光學(xué)設(shè)計(jì)控制燈具的出光角度,使燈具在巷道的長度方向出光角度盡可能的大,一般以160為宜,在巷道的寬度方向一般只需80~90°即可,這樣將led光源發(fā)出的有限光就可全部合理地利用起來,使燈具發(fā)出的光形成一個(gè)橢圓型,使燈具在照射面域內(nèi)分布均勻。一般可采用專門設(shè)計(jì)的反光罩或者如所示的花生型led專用透鏡來進(jìn)行二次光學(xué)處理。

采用這種方案的防爆燈具的電源驅(qū)動(dòng)可以采用開關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電路,效率較高,可達(dá)80%以上。功率較大時(shí)電路上可以采用兩路串聯(lián)驅(qū)動(dòng),這樣可以降低總電路的負(fù)荷,避免單路驅(qū)動(dòng)時(shí)led管子損壞造成的電路不穩(wěn)定,從而提高燈具的可靠性。同時(shí)燈具必須要有良好的散熱結(jié)構(gòu),才能盡可能地降低管子本身的光衰,以保證燈具的使用壽命。

用基座型大功率led做光源的防爆燈具其價(jià)格比白熾燈、日光燈、節(jié)能燈要高得多,但它的節(jié)能效果及壽命比其他燈具也高得多。其一次性投資較高,但長期的節(jié)電效果及經(jīng)濟(jì)性都是非常可觀的。由于它容易實(shí)現(xiàn)二次光學(xué)設(shè)計(jì),所以也可用在井下機(jī)車燈、防爆泛光燈(如所示)防爆支架燈以及防爆應(yīng)急燈等復(fù)雜的燈具上。

巷道燈常用的多芯片集成型光源多芯片集成型led光源(如所示)具有獨(dú)特的優(yōu)勢:通過不同的串并聯(lián)組合,可以實(shí)現(xiàn)各種不同的額定電壓和電流,更好地適應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì),提高整體發(fā)光效能,降低成本;單位面積的芯片數(shù)可多可少,可以封裝成各種不同的點(diǎn)光源和面光源。

這種防爆燈具生產(chǎn)工藝簡單,由于多點(diǎn)發(fā)光,二次光學(xué)設(shè)計(jì)的難度大。因?yàn)橐话銌晤w就能做到10W甚至到100W,所以對燈具的散熱要求也比較苛刻。

燈具設(shè)計(jì)時(shí)靈活性不大,受芯片局限性大,但光學(xué)系這種管子內(nèi)部的電路復(fù)雜(如所示)由于芯片內(nèi)部采用4并5串的方式供電,如果其中某一路上的某顆或幾顆管子損害,勢必造成整個(gè)電路驅(qū)動(dòng)上的不平衡,從而導(dǎo)致電路的負(fù)荷加大,工作不穩(wěn)定,內(nèi)部管子損壞后,人眼從外部根本無法發(fā)現(xiàn);第二個(gè)原因就是管子自身的VF值也不均衡,或高或低,這樣也很難保證4路上的電流均衡,做不到真正的恒流驅(qū)動(dòng),除非管子的內(nèi)部再附加其他的調(diào)整電路才能夠解決。




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