关于LED灯具的防爆设计.docxVIP

1004－289X201202－0074－04关于灯具的防爆设计LED徐建文，安鹏慧(中海油天津化工研究设计院，天津300131)摘要:从LED灯具的原理出发，根据不同的保护类型的原理，探讨一下防爆LED灯具的设计方法和注意事项。关键词:LED;防爆设计中图分类号:TM923文献标识码:BExplosion-ProofDesignonLEDLampsandLanternsXUJian-wen，ANPeng-hui(TianjinResearchandDesignInstituteofChemicalIndustry，Tianjin300131，China)Abstract:Thepaperdiscussesdesignmethodsofexplosion-proofLEDlampsandlanternsaccordingtodifferentprotec-tiontypes．Itputsforwardsomepointsforattentionindesign．Keywords:LED;explosion-proofdesign笔者只通过一个原理图来帮助我们进行防爆设计时参考。图1是一款用PT4105控制的输入电压为12V的LED光源控制原理图。1前言LED灯具主要包括两部分，即发光体和控制开关电路。LED灯具的发光体是发光二极管，LED(LightEmittingDiode)。发光二极管，是一种特殊的半导体材料，固态，强度较好，可以将电能转化为光能。发光二极管的主要部分是一个晶片，晶片被固封在强度较好的树脂中，二极管固定在一个支架上，一端是正极，另一端是负极。半导体晶体也分为两部分，一部分为P型半导体，在它内部空穴占主导地位;一部分为N型半导体，其内部电子占主导地位，这样形成PN结。当PN结端电压构成一定电势时，会出现大量电子向空穴移动，电子与空穴复合，其能量会以光子的方式发出，这就是LED的发光原理(更深的理论是在PN结中间有量子阱，电子和空穴在量子阱中复合)。由其产生光的原理看，这是一款很好的冷光源，而影响它的主要是电流和电压。所以在LED灯具中LED光源的控制电路主要是从这两方面考虑，在其控制原理上多是由开关电源电路+反馈电路这样的形式构成，反馈电路从负载处取样后对开关电路进行脉冲的占空比调整或频率调整，以达到控制开关电路输出的目的。其控制原理图在很多文献上都可以查到，这里就不详细解释电路了。图1其中R1*、C1*用于当输入电压大于12V时，为削减电源开关瞬间尖峰损伤而选用。芯片后部的L－C滤波器可以得到一个稳定的直流电压输出，加上反馈电阻R2和稳压管D1可以使LED发光二极管有一个稳定的电压。而输出电流随负载的变化而变化，当多个LED并联或分组串联(串联的发光更均匀)使用时，应注意在串联时电压要加倍。由此可以看出电流的稳定可以保证二极管发光的稳定性。另外，LED属电流控制型器件，负载特性类似PN结的UI曲线，正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化(指数级别)。LED消耗的能量，一部分《电气开关》(2012．No．2)75转化为光能，剩下的就转化为热能，使结温升高。温度升高，会使电子与空穴复合效率下降，发光强度减小。加上环境温度的影响，LED的主波长就会红移，亮度会下降，发光均匀性、一致性变差，所以LED灯具散热设计很关键。片与外壳连接，增加外壳的散热面积。(3)光源的照射角度。我们知道LED光源的照射角度为120°，而我们通常用的光源，如高压钠灯、白炽灯、荧光灯，其光源的照射角度为360°，所以在设计时要考虑灯具的照射范围。笔者收集了一些用LED光源做成的光源，供大家参考，在设计灯具时可以用这些光源。图片如图2、图3所示。2LED灯具防爆设计的原理及方法目前在防爆厂家，LED灯具的设计主要以隔爆型为主，有些厂家也设计成增安型及本安型。无论设计成什么保护型式，我们都要从保护类型的机理出发，来考虑防爆设计的方法。本文从目前防爆厂家广泛关心的三种防爆型式的机理出发，与大家一起探讨一下防爆LED灯具的设计方法，主要应注意的几个方面。隔爆型防爆LED灯具的设计隔爆—这种保护类型是我们最常见的防爆类型，在进行产品设计时，这也是最常采用的一种方式。隔爆是利用外壳进行保护的一种保护方式，这种保护方式的特点是设计考虑的因素较其他常用的防爆型，如增安型、本安型，要少，受限制少，只要考虑外壳的设计就可以了。当然，这只是达到防爆目的所做的考虑，如果要设计一款好的防爆LED灯具，还要考虑以下几个方面:(1)灯具散热的方式。由LED灯具的发光原理可以看出，散热的好坏是LED灯具设计成败的关键。而隔爆型灯具的散热一直都是难题，当进行大功率的灯具设计时，常因为散热问题要将灯体设计很大，加工时就相当复杂。但LED灯具的散热是与我们现在了解的光