胡淳

LED照明目前在煤礦的安全生產(chǎn)中運(yùn)用十分廣泛，但是同傳統(tǒng)的光源相比LED光源也存在著一些還沒(méi)有解決的問(wèn)題，如LED光源與傳統(tǒng)光源相比價(jià)格較高;其發(fā)光效率與傳統(tǒng)光源相比沒(méi)有壓倒性?xún)?yōu)勢(shì);LED光源理論壽命很長(zhǎng)，但是，實(shí)際使用中由于現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境、散熱結(jié)構(gòu)等原因，導(dǎo)致光源實(shí)際壽命無(wú)法達(dá)到理論時(shí)間。LED防爆照明設(shè)備通過(guò)采用新型合金、環(huán)氧樹(shù)脂、ABS塑料等材料，其結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固、重量更輕、散熱效果更好。大規(guī)模集成電路的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的更加完備，大大提升了煤礦照明設(shè)備的電路穩(wěn)定性，使其更加可靠，具有更加優(yōu)秀的電器防爆性能。

1 LED光源在煤礦巷道中的照明機(jī)理

從圖1可以得知，當(dāng)前LED光源產(chǎn)品的整體性能還無(wú)法達(dá)到理想光衰曲線(xiàn)水平，為了令其與理想光衰特性曲線(xiàn)更加接近，可在其元件額定功率及其運(yùn)作時(shí)的實(shí)際功率兩者之間實(shí)現(xiàn)良好的平衡，找準(zhǔn)平衡點(diǎn)，犧牲一部分的額定功率，從而令其與理想光衰曲線(xiàn)更加接近，將其使用的壽命提升至35000小時(shí)以上。

在防爆燈具的日常使用中，我們要分析它的照度與我們的實(shí)際需求兩者是否契合，舉例而言，某礦山巷道的截面為一個(gè)3.5m×3m的長(zhǎng)方形，其光源在其巷道正上方3米處懸掛，在巷道中進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，每隔5米便會(huì)有一盞燈。

當(dāng)其處于光照環(huán)境下時(shí)，A點(diǎn)的照度是其該點(diǎn)水平照度貢獻(xiàn)值相加的總數(shù)。

由此來(lái)看，更換了光源與燈具之后，整個(gè)巷道中的照明環(huán)境得到了大幅度的改善，最亮點(diǎn)照度達(dá)到了9.411x，最暗點(diǎn)照度為4.371x。利用照度儀進(jìn)行檢測(cè)之后可得，兩點(diǎn)正上方1m處，其照度超過(guò)了101x，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了11.971x的平均照度，從當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)看，整體環(huán)境十分明亮，而且視野十分清晰，對(duì)于色彩具有較強(qiáng)的辨識(shí)度，其最亮與最暗兩個(gè)工作面的照度具體大小比值為2.15∶1，此時(shí)運(yùn)用的是LED光源，使用了功率更小，同時(shí)，其光線(xiàn)與自然光十分接近，因此，可以給人舒適的感覺(jué)，有效降低眩光的不利影響。

2 LED光源在煤礦巷道中的應(yīng)用

2.1散熱結(jié)構(gòu)

在LED溫度不斷升高的情形之下，LED的發(fā)光效率會(huì)隨之而不斷下降，因此，良好的散熱性是確保LED可以長(zhǎng)時(shí)間使用的一個(gè)重要的因素。LED防爆燈通常情況下其光效較高、發(fā)熱量大，如果在一個(gè)密閉的防爆腔內(nèi)進(jìn)行照明，加之井下惡劣的環(huán)境，如果不做好散熱，會(huì)不利于其使用性能的發(fā)揮，因此，LED燈具必須要設(shè)計(jì)高效散熱結(jié)構(gòu)。通常情況下，最為有效的辦法是利用燈具殼體來(lái)進(jìn)行散熱。圖3便是借助于燈殼散熱的案例，可利用空氣自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果。

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要確保燈具擁有足夠大的散熱面積。目前的一些高檔燈具在設(shè)計(jì)的過(guò)程中利用的是熱管散熱的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果，這種模式之下需要較高的成本。井下具有大量的煤灰、粉塵，假如散熱片設(shè)計(jì)的過(guò)程中長(zhǎng)度較長(zhǎng)，或者是片數(shù)較多，會(huì)導(dǎo)致其散熱效果不佳，因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)以流線(xiàn)型、豎直排列為主，從而避免粉塵堆積影響其散熱效果。

2.2驅(qū)動(dòng)電源

LED礦用防爆燈的電源具有特殊性，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中更加適用。由于煤礦安全生產(chǎn)是重中之重，我們這里以本安型電源為例，說(shuō)明其特性。

LED防爆燈的輸入端一般屬于非本安結(jié)構(gòu)類(lèi)型，同時(shí)，其輸出屬于本安結(jié)構(gòu)電路，而其內(nèi)部則是屬于非本安向本安不斷轉(zhuǎn)換。為了避免非本安輸入端的信息傳遞本安輸出端，造成電源性能受不利影響，因此，在其輸入與輸出端利用電器隔離，并保證其具有良好的耐壓性。

本安型電機(jī)設(shè)備從其安全程度出發(fā)，可以劃分為IA與IB兩個(gè)不同的等級(jí)。依據(jù)GB3836-2010《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》中的相關(guān)規(guī)定可知，本安電源利用的是IB等級(jí)，基于圖4分析可知，其保護(hù)元件、組件等都要利用雙重化結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本安電源要對(duì)其電路的火花放電量具有一定的限制，如圖5是其限流電路圖。圖5為限流電路，在電路上實(shí)現(xiàn)過(guò)流、短路、過(guò)壓時(shí)的電流快速切斷功能。

除了這些特殊功能，本安型電源及設(shè)備在使用時(shí)，其安全性強(qiáng)、重量輕、便于維護(hù)、成本經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)都可以體現(xiàn)出來(lái)，在易燃、易爆等環(huán)境下也可以使用。

2.3透明件

在防爆燈具中，透明件是核心外殼部件，它一般是利用鋼化玻璃、透明塑料所制。假如利用的是塑料，雖然該材料具有更輕、更耐壓、抗腐蝕性更好，但是應(yīng)重視塑料材料自身性能中對(duì)于抗紫外老化的作用。LED光源是在氮化銦鎵藍(lán)光芯片的基礎(chǔ)之上衍生，此有紫外射出，相比熒光燈而言，它們的差異只是在數(shù)量上，大多塑料的紫外老化都非常快，假如將其在LED防爆燈具的外殼設(shè)計(jì)中使用，必須通過(guò)GB3836.1-2010《爆炸性環(huán)境第1部分》設(shè)備通用要求第26.10章的1000～1025h（42d）的光老化試驗(yàn)。

3結(jié)論

本文分析了井下了防爆燈具LED光源之后可知，大功率LED光源在當(dāng)前的使用中可作為創(chuàng)新型光源使用。分析表明：較好的散熱結(jié)構(gòu)、透明件、合理的驅(qū)動(dòng)電源是重要考慮內(nèi)容，散熱會(huì)直接對(duì)LED燈的使用壽命產(chǎn)生影響，透明件是其最重要的外殼部件，LED光源要持續(xù)可靠地工作，必須采用恒流驅(qū)動(dòng)，為煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)提供安全節(jié)能的照明環(huán)境。

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