防爆灯具的分类及防爆LED灯具的设计原理

关于LED灯具的防爆设计

1. LED（Light Emitting Diode）灯具主要包括两个部分：发光体和控制开关电路。

1）.发光体是发光二极管,一种特殊的半导体材料，其特点是：固态，强度较好，可以将电能转化为光能。

   2）. 二极管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。

   3）.半导体晶体分为：P型半导体，在它内部空穴占主导地位；

                      N型半导体，在内部电子占主导地位。

      形成PN结，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灯的发光原理。

   4）.根据其发光原理来看，这是一款很好的冷光源，影响它的主要是电流和电压。因此LED灯具中LED光源的控制电路主要从这两方面考虑。

   其控制原理上多有开关电源电路+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，已达到控制开关电路输出的目的。                    

   5）.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，一部分转化为光能，剩下的转化为热能，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。加上环境温度影响，LED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。

2.LED灯具防爆设计的原理及方法

  1）.隔爆型防爆LED灯具的设计

     隔爆是我们最常见的防爆类型。在进行产品设计时，这是最常用的一种方式。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考虑因素较其他常用的防爆型，受限制要少，只考虑外壳的设计就好。要设计好的隔爆型LED灯具，还需考虑：

  A.灯具的散热方式。LED灯的散热原理是：用铜基热衬，再连接到铝基散热器上，晶粒与热衬之间以锡片焊作为连接，这种散热方式效果较好，性价比较高。对于单颗LED光源，只有铜基热衬。所以在设计隔爆型LED灯具，要考虑有铝基散热器，最好将铝基散热器做为灯具的外壳。

  B.隔爆灯具的结构形式。由于散热问题，所以LED的散热片最好与灯成一体，特别是大功率的LED灯具。因此，开关控制反馈电路应放置在另一腔体内。

  C.光源的照射角度。LED光源的照射角度为120°，所以设计时应考虑灯具的照射范围。

2）.增安型LED灯具的设计

  设计增安型LED灯具主要考虑：常态和故障状态下的安全问题。需考虑：光源玻璃破了后光源内部的情况，其次是灯座，镇流器的时效情况，还应考虑电气距离和爬电距离。

设计增安型LED灯具的防爆保护时，应充分考虑其温升的型式，进行分析，从而确定是否达到1.5倍安全系数的要求。还可将LED灯具的开关控制器件在其失效后，光源的温度或其他危害仍能满足要求。

2）.本安型防爆灯具的设计

     本质安全型防爆灯具的设计要考虑这种保护类型的原理。本质安全型是从能量上来控制，从而保证受本安保护的电路或器件不产生危险能量的火花、温度灯。所以设计思路是：保护电路不让危险能量传过去。