关于矿用隔爆型LED巷道灯的研发应用

关于矿用隔爆型LED巷道灯的研发应用

侯绍刚

山东新升实业发展有限责任公司 山东 济南 250215

摘要：LED光源以其节能、长寿命、低热值、环保等优点，在许多国家和领域得到了广泛应用。本文详细分析了矿用隔爆型LED巷道灯的发光机理，并进一步分析了矿用隔爆灯设计中应考虑的具体因素。LED的使用对于节约能源、提高生产安全性和降低采矿成本非常重要。

关键词：LED光源；矿用防爆灯具；安全生产

LED（LED）是由半导体材料制成发光二极管，这种二极管也被称为冷光源，因为正向导通发光，热量非常低。LED照明是21世纪最具吸引力的高科技产品之一，它具有节能、环保、寿命长、污染、抗振动、抗冲击等优点，目前LED照明在煤矿安全生产中得到广泛应用，但与传统光源相比，LED光源仍存在一些问题，如LED光源的价格高于传统光源；光输出不高于正常光源。LED的理论光源寿命很长，但由于使用环境和局部散热结构。

一、优质蓝宝石晶体慨况

山东新升光电科技有限责任公司根据公司全产业链发展规划，成功研发了DGS19/127L(A)、DGS29/127L(A)、DGS39/127L(A)、DGS51/127L(A)四款LED巷道灯，经安标国家矿用产品安全标志中心检测，产品性能指标和安全指标大大优于国内同行业同类产品，顺利颁发产品防爆合格证、产品检测报告、矿用产品安全标志证书等相关产品准入证书。其产品研发升级，使产品具有更加优良的防爆性能，大大提升了其安全性，主要适用于煤矿、井下巷道、硐室、变电所等固定照明方面，更好的满足于煤矿行业有甲烷，煤尘等爆炸性混合物气体的危险环境，为煤矿、井下巷道及峒室内提供泛光照明。我公司防爆产品LED光源采用公司自产优质蓝宝石晶体，经过切、磨、抛、减薄、蚀刻等多道工序制作而成的蓝宝石衬底作为衬底基板。首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好，行业内通常用于高端灯具的制作;其次，蓝宝石衬底的稳定性很好，能够更好的满足防爆灯具长期处于恶劣工作状态下的高温高压使用环境。光源采用固态LED集成光源，具有光效高、节能环保、体积小、寿命长、抗震性能强、免维护等特点，平均使用寿命长达100000小时。防爆玻璃采用高透光性的钢化玻璃，51瓦特的巷道灯采用了防眩设计，通过合理的配光，灯照范围大，照度均匀，亮度高。外壳采用高强度的铝合金材料，配合多重反震结构设计，具有较高的防震防冲击的能力。

二、LED巷道灯的优越性

1.比较LED巷道灯与普通矿灯光源。LED巷道灯具有以下优点：全密封设计，电子短路保护，静电保护等措施，防爆产品；采用强大的LED冷光源，确保灯具在工作环境中的最高温度仅为60°C。冷光源灯即使在井中损坏也不会引起气体爆炸；采用大容量锂锰电池防爆，确保矿灯可安全点燃17小时以上，辅助照明可连续点亮100小时以上；所有电路都是本质安全的，电路保护设计有效，工作电流为0.35mA，短路保护操作时间小于0.35°；电池组采用ABS工程塑料，表面防静电，有效避免静电产生火花。外壳强度高，优化设计，产品能承受强烈冲击；保护锂离子免受过载和放电，确保产品更可靠。

2.比较LED巷道灯与普通灯。巷道灯是煤矿中最常用的五种小型电器之一，这是一种特殊的防爆产品。它们的安全和质量与煤矿开采密切相关。灯泡或高压钠灯广泛用于传统灯泡中。长时间在高温下运行时，灯丝会引起低强度气体爆炸。灯泡的使用寿命明显缩短，甚至恶化。此外，这些灯具有更高的热值和更高的温度。它们很容易在玻璃灯罩中烧结炭黑，这影响了透明度，而且很难拆卸。当电压降低时，照明显著降低，电压升高，光输出显著提高，但使用寿命显著缩短。LED是一种新型发光器件，具有高光输出、寿命（100000小时）、低功耗、抗冲击、免维护和振动性能。因此，LED灯泡消除了传统灯泡的缺点：安全、节能和环保；高渗透性和高光强度；抗震性能高，使用寿命长，免维护，换灯减少，大大降低了工人的劳动强度；低压和稳定照明的影响；为了解决故障、保护和电源故障的问题，有不同类型的保护电路。

三、LED光源在矿井巷道中的应用

1.散热结构。LED温度的升高而降低，因此确保LED长期使用的一个重要因素是良好散热性。LED灯通常具有高光光效和高热值。如果在防爆腔内照明，地下环境较差，散热较差，使用不便。因此，LED灯的设计必须具有有效的冷却结构，通常最有效的方法是从壳体散热。例如灯壳散热，自然对流可用于实现高散热，灯具必须设计有足够的散热表面。目前，一些高品质的灯泡在设计过程中被用作热管散热，以实现良好的热效率。井里有很多灰和灰尘，如果散热片长度长或数量多，则散热效率低。因此，在设计过程中必须选择合理的垂直配置，以避免灰尘积聚并影响散热效果。

2.驱动电源。矿用隔爆型LED巷道灯是煤炭生产过程中一种特殊防爆灯。由于矿井生产安全是核心，本文通过本安型实例说明了其主要安全源的特点。防爆LED巷道灯的输入侧通常是一个不重要的安全结构，而输出是一个基本本安结构电路，其内部是从非本安向本安转换。为了防止信息非本安输入端安全传输到本安输出端，这会对电源性能产生负面影响，使用电器隔离对入口和出口，以确保良好耐压性。根据安全等级，主要安全电机设备可分为IA和IB。根据GB3836《爆炸性气体环境用电气设备》，主要安全电源为IB级。除了这些特殊功能外，基本安全电源和设备具有安全性高、重量轻、维护方便、成本低等优点，也可用于易燃易爆环境。

3.透明件。在防爆灯泡中，透明部分是外壳的中心部分，通常由钢玻璃和透明塑料制成。在使用塑料时，虽然材料具有高亮度、高压缩强度和耐腐蚀性，但应注意塑料本身的性能，以抗紫外老化。LED氮化铟镓蓝光芯片上衍生，并具有紫外发射特性。它们只在数量上与荧光灯不同，大多数塑料在紫外线下会迅速老化，用于LED防爆灯。

四、LED巷道灯需要注意的事项

1.防爆矿灯能及时清除路灯外壳内的灰尘和污垢，保持外壳清洁，提高灯具的特殊效果和导热性。清洁方法可根据灯泡保护的类型确定，如果IP65防水等级为6，则应完全避免灰尘。为了防水，必须清洁，不得损坏。禁止使用干布（全透明）清洁灯罩的塑料外壳，以防静电。

2.检查透明部分是否有污垢痕迹，安全网是否松脱、焊接和腐蚀。如有必要，及时停用、维修和更换。

3.在潮湿环境中，如果常规照明的腔内中有水，应及时拆除并更换密封材料，以确保其安全防护性能。

4.打开仪表盖后，检查防爆密封面是否正常，密封件的硬度和粘度，电线电缆的黄色和碳软管，绝缘和电气部件的变形和模具。如有问题，应及时修理、拆卸和更换。

5.施工前，可根据制造商的标签和产品说明检查LED巷道灯：型号、类型、防爆质量；金属外壳的密封性；安装标准组件的方法和要求应确保隧道灯安装的可靠性。不允许拆卸或意外更换紧固螺钉，弹性垫必须完整。

通过对防爆灯LED光源的分析，表明目前高效的LED光源可以作为一种新型光源。分析表明，良好的散热结构、透明的组件和合理驱动电源是重要因素。LED灯的散热直接影响LED灯的使用寿命。其外壳最重要的部分是透明度。为了使LED光源继续可靠运行，有必要为现代煤矿的生产创造一个安全、节能的照明环境。

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