LED照明燈具的防爆性能設計要求

我國對于在爆炸危險環境中動力、儀表設備以及照明燈具的安裝都做出了有關的規定，在安裝時必須要符合相關規定。作為一種防爆設備，防爆照明燈時常被應用于各種容易爆炸的危險環境中，主要是因為其數量及產品種類較多。白熾燈、熒光燈、金鹵燈及LED這些光源都常常被應用于防爆照明燈的生產當中。和傳統的光源相比，LED光源具有發熱量更小、能效更低、壽命更長等優點。

1.產品的構造

1.1外殼的構造

一般情況下，由輕金屬合金典型的壓鑄用合金代號 YL113或鑄造用ZL102的鋁合金材料鑄造LED防爆燈具槍體的外殼。在外殼材料中，EPL Ga設備的鋁、鎂、鈦、鋯的含量要低于10%，鎂、鈦和鋯的含量要低于質量的7.5%。至于EPL Gb設備的外殼材料中鎂、鈦、鋯的含量要低于7.5%。為防止外殼腐蝕并達到WF1/WF2的防腐等級，通常要通過噴涂來提升其耐腐蝕性。為了確保產品強度出廠時須對外殼進行耐壓測試，出于安全考慮一般用水壓進行測試，測試壓力為1.5倍參考壓力，持續時間不少于10秒，測試后外殼不能破損且不能有影響防爆性能的變形。

1.2隔爆結合面

國家對于隔爆型殼體之間的結合方式和隔爆結合面的表面粗糙程度以及長度都作出了規定，要依據國家標準GB 3836.1-2021《爆炸性環境第1部分：設備通用要求》來進行設計。外殼防護罩、電源腔，光源腔，電源，光源，透光罩，防護罩，電纜引出裝置，控制電路、接線盒等是LED防爆燈的組成部分。比較常見的隔爆面結合方式有平面結構，止口結構和螺紋結構等，選用合適的防爆結合面結構再依據GB 3836.1-2021標準設計隔爆面的粗糙度，長度，間隙和形位公差等參數，從而使防爆外殼達到所需的防爆性能。

1.3防護的級別

為了提升IP防護等級至65以上，從而減少水劑和塵土的進入，一般情況下利用防氧化防腐的硅膠密封圈來對防爆結合面進行密封。同時要對密封材料進行28天高溫和1天低溫的高低溫交變試驗，常用的數據為高溫95～150℃，低溫-20～-65℃。

1.4透光罩

為了提升防爆燈抗沖擊的能力，保護光源組件和有關的電器部件，同時保證光源的照度和其他性能穩定通常要采用不銹鋼防護網罩和高強度的鋼化玻璃來設計透光罩。

2.LED照明燈具的特點

（1）節能性好，在同樣的時間，消耗同樣的電量的情況下LED光源所發出的光比傳統光源多。白熾燈的發光效率為10～20 lm/w ，熒光燈的發光效率為50～70 1m/w， LED燈的發光效率為120～250 lm/W。美國能源部曾發布LED燈和白熾燈的對比實驗數，LED光源消耗大約白熾燈的1/10，節能燈的1/3的能源，就可以取得相同光效。

（2）LED照明燈管低壓能耗很低。LED照明管單個發光LED管的功耗極低，但是發光轉換率卻高。超過了傳統光源60%～80%。

LED照明燈的體積不大但是安全系數卻很高同時有著較強的正壓性和密封性，以及較低的電壓電流和發熱量。

（3）有較長的使用壽命。LED發光源的發光起較為堅固通常用環氧樹脂封裝固體光源。與傳統光源相比，燈絲不易燒壞，熱，不易沉積。光率也比較低。安全使用壽命為普通光源的30倍，高達30000～50000小時。

（4）環保且綠色，為一種環保的綠色光源 LED光源對于環境產生的污染很少，不含有汞鈉等金屬有害物質和紫外線紅外線。

3.電源設計要求

LED防爆照明燈具之所以能夠長壽命的工作還取決于其配套的供電電源可以持續穩定的工作。電源質量的好壞是LED 照明燈具技術發展的瓶頸，因此，對供電電源的優化設計*。

（1）供電電源必須有可靠性高、電源效率高、功率因數高的特性。由于防爆燈具多在石油化工企業使用且照明設施多安裝在高處，不便于維修，可靠性可以保證照明燈具可以長時間的使用。一般LED 防爆照明燈具的電源效率要達到90%以上，由于電源效率與損耗功率成反比的關系，電源效率高那么其損耗功率自然就會變小，損耗功率小就可以降低溫升，對延緩光衰起到輔助作用。

（2）供電電源必須要有開路保護、短路保護、浪涌保護等附加保護措施。當系統出現故障時，供電電源能夠自動切斷，保護元器件不受損壞。另外要求供電電源有寬范圍電壓輸入、恒功率輸出的特點。石化企業由于輸入電壓的波動較大，所以燈具的供電電源要有100 V～300 V的寬范圍輸入能夠正常工作的特點。浪涌保護是防止LED供電電源不受電網負載的頻繁啟動和雷擊電感應從而損壞LED。

（3）供電電源要有電磁兼容的要求。LED的驅動電源是電子類的驅動電源，為了保證其在工作時不影響其他電路系統，這就要求驅動電源必須滿足國家規定要求的電磁兼容的性能特點。

4.電纜引入裝置設計要求

可以通過直接和間接兩種引入方式來引入LED防爆照明登陸的裝置連接，兩種引入方式都應該旋轉壓緊電纜時引入裝置的螺紋結構，不會損壞電連接部分，以達到防爆的標準要求。針對引入裝置的選擇和設計，有如下注意事項：

（1）要用不銹鋼材質或者銅合金等材質將引入裝置設計成非專業工具不能夠拆除的結構，使其緊固到位。為了減少對電纜的損傷，圓角的處理不能大于0.5毫米，尖銳的棱角或者毛刺等，不能夠出現在照明燈具的引入口。

（2）安裝時要注意引入裝置的壓緊元件和設備，引入口螺紋的有和扣數，通常情況下要保證扣數不能小于5扣。密封圈材質要選擇硬度在45℃至55℃之間的硫化橡膠，凝露裝置中的彈性密封圈，一孔對應一根電纜的密封。金屬電和密封圈的大小要和電纜的外徑相適應最多，差值不能大于一毫米。壓緊之后的彈性密封圈，正常情況下，要均勻的將電纜沿圓周擠緊。