LED防爆灯具设计和制造

靳盛

1、引言

爆炸性环境用电气设备分Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅱ类非矿用LED防爆灯具大多用于石油、石油化工、化学工业、制药等存在易燃易爆气体/粉尘的行业。从电气设备防爆型式分析，主要采用隔爆外壳、增安型、本质安全型、正压外壳型、浇封型等。目前来讲，隔爆型、本质安全型、烧封型作为照明灯具的主流。文章也以隔爆外壳型灯具为主线分析产品在设计、制造过程中的观点与结论。

2、灯具的性能、质量要求

能分配、透出或转变一个或多个光源发出光线的一種器具，并包括支承、固定和保护光源必需的所有部件，以及必需的电路辅助装置和将它们与电源连接的装置我们称这为灯具。针对于爆炸性环境，能发光是基本功能，不对环境安全造成直接或间接危险是安全性能方面的要求。因此，LED防爆灯具外壳耐压要求，2MPa水压，持续10秒以上，不损坏，不永久变形，且不通过外壳壁泄漏。内部点燃不传爆。外壳能承受7J冲击能量。防护等级IP65，灯具能完全防止粉尘进入及用水冲洗对产品无任何伤害。介电强度要求，1500V/50Hz，持续1分钟无击穿和闪络现象。低温零下25℃，24小时防爆性能符合要求。高温80℃，湿度93%RH，28天防爆性能符合要求。引入装置密封件3MPa，持续10秒以上不泄漏，力矩32Nm不损坏。透明部件高低温冲击不损坏。每一个项目的要求与试验都无不体现产品安全性能的重要性。

3、灯具设计与制造

3.1产品结构

LED防爆灯具通常由以下几个部分组成，即电源腔，光源腔，电源，光源，透明罩，防护罩，电缆引出装置等。灯具腔体外壳通常采用轻金属合金铸造而成。采用高科技喷涂技术，外壳永不生锈，永不腐蚀。依据腔体容积。壳体之间采用止口结合，两隔爆面长度保证不小于13mm，结合间隙不大于0.15mm，粗糙度不低于3.2um。密封圈采用防氧化防腐的硅胶密封圈来实现灯具的防护要求。阻止水汽和灰尘进入腔体，透明罩使用高强度钢化玻璃，加上不锈钢防护网罩。不仅增强抗冲击的能力，而且不会影响到到光源的照度等光性能。同时对光源组件及其他电气部件起到保护作用。

3.2电源设计

按照LED光源供电的方式，通常有两种方案，一是，一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电，这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作。另一种是，直接恒流供电，LED串联或并联运行。灵活性差，某个LED故障，将影响其他LED运行的问题。

依据可靠性原理，从系统角度分析，各元器件之间简单的串联与并联都是不可取的。综合考虑相关因素的影响。充分利用和发挥元器件的最大功效，提高整机利用率是我们首要思考的问题。

因此，基于多路恒流模式的直流集中供电解决方案和高压直流集中供电解决方案，已经受到广泛关注。直流集中供电，具有系统可靠性高，效率高，成本低的特点。系统化、模块化、智能化的设计，使系统的易用性、可维护性大幅度提升，管理、维护成本大幅度降低。

3.3光源设计

光源按其发光物质分类，分为固体发光光源和气体放电发光光源两大类。近年来，随着科学技术突飞猛进的发展。半导体发光二极管（LED）的飞速发展。LED光源在工矿、学校、医院、道路、等室内、室外照明各个领域都得以应用。

金属卤化物灯与LED灯光谱分析图对比可以看出，两种不同发光形式，其光谱分布、CIE颜色参数与光电参数都存在差异。

图2 金属卤化物灯光谱分析图

图3 LED灯光谱分析图

从光谱图形来看，在波长380-800nm范围内，前者是间断的，而后者则体现出了连续性。蓝、绿、红（图示从左到右）三种颜色的比例存在差异。从发光原理分析，气体放电光源内采用了不同种类的惰性气体对光源的光通量、色温、显色性等光的性能进行了调节。而固体发光光源所发出的光，相关的光电参数不需要调整。

LED光源温度不应超过80℃。随着温度的升高，其光的输出和寿命出现降低。LED出光率所示，LED结温在50℃左右，灯具发相对出光率100%。

3.4产品品质控制

生产单位的合法性，组织机构、管理体系、人员、技术文件管理、供方、生产过程控制、检验和测试、产品一致性、产品标识、库房管理、质量信息反馈与服务、不合格品控制及纠正预防、安全生产与劳动保护等方面，都与产品质量息息相关。因此，生产单位的生产技术条件及质量管理体系是否符合相关要求。对产品的品质及质量保证超到至关重要的作用。

4、结论

为保证LED防爆灯具可靠的安全性能及一般性能要求。在产品结构设计，配套部件的选型以及制造过程中，充分运用”PDCA”质量循环中每一个阶段，用制度、规范、标准来控制质量。制造出用户满意的产品才是制造商的追求和目标。

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（作者单位：贵州黔聚源光电科技有限公司）