圓形LED防爆燈具的設(shè)計(jì)方法研究

 本文介紹了目前國(guó)內(nèi)LED防爆燈具的技術(shù)現(xiàn)狀,從光源形式、散熱方法和光學(xué)設(shè)計(jì)等方面對(duì)各種技術(shù)方案進(jìn)行了比較,分析了在LED防爆燈具設(shè)計(jì)中需解決的主要問(wèn)題。測(cè)試了一種圓形直肋的散熱效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在常溫條件下,使用該類(lèi)型的散熱器可以滿(mǎn)足集成封裝的大功率光源模塊的散熱要求,根據(jù)環(huán)境溫度的變化,合理地調(diào)整驅(qū)動(dòng)功率有利于提率和延長(zhǎng)LED的使用命。

1引言LED具有光效高、顯色性好、體積小和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),正逐步取代傳統(tǒng)光源應(yīng)用于各類(lèi)燈具。防爆燈具是一種應(yīng)用于爆炸性環(huán)境中電器設(shè)備,與普通燈具相比,防爆燈具需要滿(mǎn)足特定的保護(hù)要求。根據(jù)GB3836—2010的規(guī)定,防爆燈需要滿(mǎn)足防爆電器的通用保護(hù)要求和防爆燈具特殊的保護(hù)要求。

 led是半導(dǎo)體二管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二管與普通二管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二管。發(fā)光二管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)二管的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：R=（E－UF）/IF。

    式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的正常工作電流。發(fā)光二管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二管叫發(fā)光二管，通稱(chēng)LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)流向陰時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。