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大功率LED在矿灯行业的应用概况  
发布时间:2008/11/21    [ 关闭 ]

1 前言   

随着中国社会开放程度的加深和人权意识的提升,煤矿的安全生产及矿工生命的安全已成为全社会共同关注的问题。   

据国家安全生产监督管理局的数据显示:2001~2004年期间,我国发生一次死亡10人以上的特大煤矿事故188起,平均每7.4天发生一起。2004年,死亡人数超过30人的特别重大事故总共14起,其中矿难6起,占42.8%。2004年官方公布的矿难死亡人数是6027人。2005年上半年,国家拿出了30亿元专项资金进行煤矿技术改造,安监局升格为安监总局,但形势依然严峻,上半年的死亡人数比去年同期上升了3.3%,达到2672人。   

2.1 传统矿灯概况     

18世纪中期,英国的工业革命对能源的需求大为提高。英国靠近地面的最佳煤层已经耗尽。采煤工程师必须打竖井以达到开采区域。深层采煤带来严重的甲烷爆炸的问题,这些都起因于蜡烛和油灯未加防护的火焰。人们尝试了各种地下照明的替代方法:包括用腐烂的鱼发出的鳞光以及火石刚磨机(1740-1750),还有从地面用镜子反光。但是,爆炸仍相当频繁,直到安全矿灯的发明。   

英国化学家戴维(H·Davy,1778~1829)应霍奇森(Hodgson)牧师的要求在1815年发明了安全矿灯,解决了因火焰引起的瓦斯爆炸问题,对19世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有益的贡献。   

2.2 LED矿灯概况     

(1)2001年,第一代采用LED光源的矿灯在我国产生,该产品电源采用锂离子蓄电池,光源采用多只红光、绿光、蓝光LED并联,多色光通过特殊的凸透镜后产生人眼所见的白光,照度可高达700Lx,基本达到矿灯标准要求的照度,并且产品体积、重量比传统矿灯减少了许多,且具有一定的免维护功能。但是,LED光源的混色及体积、光效等问题限制了其进一步的发展。   

随着LED YB双色白光技术的发展及其在照明领域的广泛应用,众多企业开始投入LED白光光源矿灯的开发研究,制造出用多个Φ5或Φ10的白光二极管矿灯,也能达到800lx以上的照度,并开始在一些矿区试用。   

(2)2002年开始出现的大功率白光LED技术采用新的芯片技术和封装结构,提高了发光效率,改善了散热性能,提高了LED的寿命。2005年最新的矿灯产品采用这种额定电流350mA的1W大功率白光LED作为光源,以聚合物锂离子蓄电池为电源,照度可达1500Lx以上,而且重量在200g左右,仅为传统矿灯的十分之一。可靠性及便利性都达到了实用水平,并在2005年开始大规模推广应用,至今已经形成一个50亿元规模的大功率LED应用市场。   

3 LED矿灯技术   

3.1 LED产品技术的性能和选用   

LED矿灯中,LED是最主要的元件,选择的过程必须谨慎,才能保证矿灯的整体性能。从目前LED产品的结构及产业发展的角度而言,照明LED产品主要需考虑光学性能、电性能、热性能、辐射安全和寿命可靠性等几方面的参数。   

选择适合矿灯使用的LED可以从以下几个方面进行考察。   

(1)光学性能   

LED的光学性能主要涉及到光谱、光度和色度等性能方面的要求。根据新制定的行业标准“半导体发光二极管测试方法”,主要有发光峰值波长、光谱辐射带宽、轴向发光强度、光束半强度角、光通量、辐射通量、发光效率、色品坐标、相关色温、色纯度和主波长、显色指数等参数。矿灯用的LED,主要是光通量指标,一般矿灯要求达到30Lm以上,国内市场上的Power LED一部分能达到这个要求,量子光电等部分企业的产品能够达到40Lm、50Lm以上,而且可靠性已经达到国际先进水平。由于井下照明环境恶劣,对色温和显色指数等相关参数也会有一定的要求,而色纯度和主波长一般不做考量。

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