Thiết kế và sản xuất đèn LED chống cháy nổ và đèn lồng.

Thiết bị điện được sử dụng trong môi trường dễ cháy nổ được chia thành các loại I, II và III. Đèn LED chống cháy nổ loại II và III không dùng trong khai thác mỏ chủ yếu được sử dụng trong các ngành công nghiệp có khí hoặc bụi dễ cháy nổ, như dầu khí, hóa dầu, hóa chất, dược phẩm và các ngành khác. Theo phân tích về thiết bị điện chống cháy nổ, các loại chính bao gồm chống cháy nổ, tăng cường an toàn và loại composite. Hiện nay, loại chống cháy nổ là loại đèn chiếu sáng chủ đạo. Bài viết này phân tích các quan điểm và kết luận về quy trình thiết kế và sản xuất các sản phẩm đèn LED chống cháy nổ.

I. Đặc tính hiệu suất của đèn LED

   Trước hết là tiết kiệm năng lượng. Đèn LED và đèn lồng LED hoạt động ở điện áp thấp dưới chế độ điều khiển dòng điện liên tục. Trong cùng một hiệu ứng chiếu sáng, tiêu thụ điện năng chỉ bằng 1/10 so với đèn sợi đốt và 1/2 so với đèn huỳnh quang. Trong môi trường công nghiệp, nơi thường yêu cầu chiếu sáng liên tục trong thời gian dài, hiệu quả tiết kiệm năng lượng càng trở nên đáng kể.

Thứ hai, về bảo vệ môi trường, đèn LED là một nguồn sáng bền bỉ, chịu va đập, không vỡ, có thể tái chế, không gây ô nhiễm. Nguồn sáng LED có kích thước nhỏ gọn, có thể kết hợp linh hoạt, là sản phẩm chiếu sáng compact dễ phát triển, lắp đặt và bảo trì. Nguồn sáng LED hiện nay có giá thành cao hơn so với các nguồn sáng truyền thống, nhưng từ góc độ tiết kiệm năng lượng, với thời gian tiết kiệm năng lượng trong một năm có thể thu hồi chi phí đầu tư cho nguồn sáng, có thể tạo ra giá trị tiết kiệm năng lượng gấp nhiều lần lợi nhuận.

Một lần nữa, hiệu suất phát sáng cao. Sau hàng thập kỷ phát triển, hiệu suất phát sáng của LED đã được cải thiện đáng kể. Hiệu suất phát sáng của các nguồn sáng truyền thống là 12-24 lm/W, đèn huỳnh quang 50-70 lm/W, đèn natri 90-140 lm/W, phần lớn năng lượng tiêu thụ bị mất dưới dạng nhiệt. Hiệu suất phát sáng của LED được cải thiện lên 80-200 lm/W, có tính đơn sắc quang học tốt, phổ hẹp, có thể phát ra ánh sáng màu trực tiếp mà không cần lọc.

Cuối cùng, tuổi thọ cao. Việc sử dụng ánh sáng điện tử, phát quang trường ánh sáng, phát quang sợi đốt dễ bị cháy, bay hơi nhiệt, suy giảm ánh sáng, v.v. Đèn LED có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, được bọc bằng nhựa epoxy, có thể chịu được va đập và rung động cơ học cường độ cao, và không dễ bị hư hỏng. Tuổi thọ trung bình lên đến 100.000 giờ. Tuổi thọ của đèn LED và đèn lồng có thể lên đến 5 đến 10 năm, giúp giảm đáng kể chi phí bảo trì đèn và đèn lồng, đồng thời tránh được vấn đề phải thay thế đèn và đèn lồng thường xuyên.

II. Nguyên lý chống cháy nổ của đèn LED chống cháy nổ

   Đèn LED chống cháy nổ là nguồn sáng, nguồn điện và các thành phần khác có thể gây cháy nổ khí đều được bao bọc trong vỏ bọc. Trong trường hợp xảy ra cháy nổ, vỏ bảo vệ có thể chịu được áp lực mà không bị hư hỏng, đồng thời ngăn chặn sự hình thành của khí nổ bên ngoài do các loại khí khác nhau gây ra, từ đó đạt được mục đích chống nổ.

III. Thiết kế và sản xuất đèn LED chống cháy nổ và đèn lồng chống cháy nổ.

3.1 Cấu trúc sản phẩm

    Vỏ đèn phải có khả năng chịu được tác động của vụ nổ bên trong. Dựa trên sự kết hợp giữa khả năng tản nhiệt và hiệu quả chi phí, vỏ đèn thường được đúc từ hợp kim kim loại nhẹ (ZL102). Các mối nối chống nổ thường có dạng ren, phẳng, trụ và các dạng khác; Độ nhám bề mặt chống nổ không được vượt quá 6,3 μm, và chiều dài của các mối nối chống nổ, kích thước thể tích bên trong của khoang chống nổ và khe hở chống nổ có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.

Đèn chống cháy nổ thường bao gồm khoang nguồn sáng, khoang nguồn điện và khoang dây dẫn.

    Vỏ đèn bao gồm vỏ ngoài, nguồn sáng, nắp trong suốt, gương phản xạ và các bộ phận khác. Vỏ đèn là phần phát sáng của toàn bộ đèn, đồng thời cũng là bộ phận chính sinh nhiệt, do đó vỏ đèn ngoài việc có độ bền nhất định, còn phải có khả năng tản nhiệt tốt, để nhiệt độ của đèn và đèn lồng đáp ứng yêu cầu của nhóm nhiệt độ tương ứng. Nắp trong suốt thường được làm bằng kính cường lực. Cách phổ biến nhất là dán nắp trong suốt bằng nhựa epoxy vào vỏ khoang chứa nguồn sáng và sử dụng vòng áp lực để cố định, nhằm đạt được hiệu quả chống nổ.

Khoang nguồn điện bao gồm vỏ, nguồn điện điều khiển và các đầu nối dây.

Khoang dây điện là khoang chứa của đèn và đèn lồng, đồng thời là nơi tương tác với môi trường bên ngoài. Trọng tâm của nó là thiết kế và sử dụng thiết bị đưa dây vào. Thiết bị đưa dây vào được sử dụng phổ biến nhất trong việc lắp đặt đèn và đèn lồng chống cháy nổ, trong đó phổ biến nhất là sử dụng phương pháp đưa dây vào bằng vòng đệm kín và phương pháp đưa dây vào bằng đệm kín. Việc lắp đặt thiết bị dẫn dây theo hình thức đóng kín cần phải tương thích với kích thước vòng đệm của dây cáp, và phải siết chặt vít nén để đảm bảo tính chống cháy nổ của thiết bị điện.

3.2 Thiết kế nguồn điện

   Theo nguồn cấp điện cho đèn LED, thường có hai giải pháp. Thứ nhất là nguồn cấp điện đa nhóm, cung cấp nhiều nguồn dòng điện liên tục, mỗi nguồn dòng điện liên tục được sử dụng riêng cho từng đèn LED. Các kết hợp này rất linh hoạt. Sự cố của một đèn LED sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động của các đèn LED khác. Thứ hai là nguồn cấp điện dòng điện liên tục tất cả trong một, thiếu tính linh hoạt, nghĩa là sự cố của một đèn LED sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của đèn LED khác. Từ góc độ hệ thống, dựa trên nguyên tắc độ tin cậy và phân tích, việc kết nối series-parallel đơn giản giữa các thành phần không được khuyến nghị. Xem xét tác động của các yếu tố liên quan, tận dụng tối đa các thành phần để nâng cao hiệu suất sử dụng của toàn bộ nguồn sáng là ưu tiên hàng đầu. Do đó, các giải pháp nguồn điện DC tập trung dựa trên nhiều chế độ dòng điện không đổi và các giải pháp nguồn điện DC tập trung điện áp cao đã nhận được sự quan tâm rộng rãi. Nguồn điện DC tập trung có đặc điểm là độ tin cậy hệ thống cao, hiệu suất cao và chi phí thấp. Thiết kế hệ thống, mô-đun và thông minh giúp cải thiện đáng kể tính dễ sử dụng và khả năng bảo trì của hệ thống, đồng thời giảm đáng kể chi phí quản lý và bảo trì.

3.3 Thiết kế nguồn sáng

   Theo phân loại vật liệu phát sáng, nguồn sáng được chia thành hai loại: nguồn sáng bán dẫn và nguồn sáng phóng điện khí. Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, sự phát triển của đi-ốt phát sáng bán dẫn (LED) diễn ra rất nhanh. Nguồn sáng LED được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp, khai thác mỏ, trường học, bệnh viện, đường phố và các hệ thống chiếu sáng trong nhà và ngoài trời khác. Trong phân tích nguyên lý phát sáng, nguồn sáng phóng điện khí sử dụng các loại khí trơ khác nhau để điều chỉnh các thông số phát sáng của nguồn sáng, như lưu lượng ánh sáng, nhiệt độ màu, khả năng tái tạo màu và các yếu tố khác. Đối với ánh sáng phát ra từ nguồn sáng bán dẫn, không cần điều chỉnh các thông số quang điện liên quan. Nhiệt độ của nguồn sáng LED không được vượt quá 80°C. Khi nhiệt độ tăng, cường độ ánh sáng và tuổi thọ của đèn sẽ giảm. Tỷ lệ phát sáng của LED cho thấy rằng khi nhiệt độ tiếp điểm của LED khoảng 50°C, tỷ lệ phát sáng tương đối của đèn là 100%.

   Hiện nay, nguồn sáng được sử dụng phổ biến nhất trong gói sản phẩm là: COB tích hợp, 2835, 3030, 3535, 5050, 5054, 7070. Thiết kế sử dụng gói nhỏ, sau đó là chuỗi, với thiết kế nguồn sáng phân tán, giao diện thân thiện, diện tích tản nhiệt lớn, phân phối nhiệt đều, không gây quá nhiệt cục bộ, từ đó nâng cao hiệu quả tuổi thọ của đèn LED và đèn lồng.

Đèn LED chống cháy nổ là loại đèn chống cháy nổ chủ đạo, đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực chống cháy nổ. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được giải quyết bằng công nghệ mới. Ngoài ra, việc sử dụng đèn LED chống cháy nổ cần giảm chi phí, tối ưu hóa phương pháp tản nhiệt, lựa chọn nguồn điện điều khiển dòng điện ổn định hợp lý, đây là yếu tố quan trọng để thiết kế một đèn LED chống cháy nổ chất lượng cao.