圓形LED防爆燈具的設(shè)計(jì)方法研究

 本文介紹了目前國內(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,使用該類型的散熱器可以滿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、體積小和壽命長等優(yōu)點(diǎn),正逐步取代傳統(tǒng)光源應(yīng)用于各類燈具。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,防爆燈具需要滿足特定的保護(hù)要求。根據(jù)GB3836—2010的規(guī)定,防爆燈需要滿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?。?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LED的正向壓降，IF為LED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)過渡層，稱為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，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)。