中文标准名称：充电式LED手电筒
强淛与推荐：推荐性标准
语言：简体中文版、英文版
标准类别：地方标准DB
标准依据：地方标准备案公告2015年第9号(总第189号);广东省地方标准批准发布公告2014第4号（总第139号）
[摘 要] 结合LED光源的特点 ,依据国家防爆标准 ,对手电筒在爆炸性危险场所使用的爆设计进行了研究探讨
与传统的防爆手电筒相比 ,防爆LED 手电筒采用单颗LED 为光源 ,可以进行反复充電使用 ,具有抗冲击能力强、 省电、 耐用、 亮度高、 防水、 防尘、 防腐、 体积小、 便于携带等优点。防爆LED 手电筒(以下简称电筒)的出现解决了哽换电池的麻烦 ,也有利地保护了环境资源现在LED 光源电筒已经基本上替代了传统的防爆手电筒 ,广泛应用于石油、 化工等爆炸性气体环境场所 ,作为检修、 室内外巡视用移动应急或备用照明灯具。
1 防爆LED手电筒的设计
LED电筒由光源、 开关、 壳体、 线路板、 电池、 充电器等组成因其使用环境的特殊性,不但要满足普通手电筒及灯具的一般要求,还要满足手电筒及灯具的防爆要求,防爆标志为 ExdⅡ CT6 G b。
1. 1 壳体的设计与要求
LED电筒嘚壳体采用含镁、 钛和锆超过总含量7. 5 %的铝合金材料制造 ,其优点在于价格低廉、 重量轻、 加工容易、 表面阳极氧化处理后可以得到良好的耐腐蚀性防爆型式采用隔爆外壳“d”,LED电筒的隔爆外壳接合部分的接合方式及零部件名称见图2。
图1 防爆LED手电筒
透明件固定圈与灯头之间 ,灯頭与体之间 ,体与后盖之间 ,灯头与轴套之间均采用的是螺纹隔爆接合面结构按照 G B 3836. 2 — 2010 第 5. 3 条的规定 ,螺距应 ≥ 0. 7 mm ,最小啮合螺纹扣数为 5扣 ,啮合深度应 ≥ 5 mm ,螺纹形状和配合等级应符合 G B/ T197 — 2003和 G B/ T2516 — 2003 规定的中级或精密工差级的要求
开关操纵杆与轴套之间采用止口接合面 ,接合面最小宽度为6 mm ,其间隙不大於0. 1 mm。后盖上的充电用端子与后盖之间采用镶嵌式结构 ,牢固、 可靠
LED电筒的金属外壳按 G B 3836. 1 — 2010 第26. 4. 2条的规定进行冲击试验。按 G B 3836. 1 —2010第26. 4. 3条规定进行跌落試验 ,试验所产生的损伤不应使LED电筒防爆型式失效LED电筒的外壳要有足够的强度 ,能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙进入外壳内部的爆炸性混合物在内部爆炸而不损坏 ,并且不会引起外部由一种、 多种气体或蒸气形成的爆炸性气体环境的点燃。
1.透明件 2.反光杯 3. LED 光源 4.驱动电路板 5.微动开关 6.开关操纵杆 7.电池 8.充电器接口A.胶粘接合面 B.螺纹隔爆接合面 C.止口隔爆接合面
图2 隔爆外壳接合部分的接合方式及零部件名称
1. 2 开关的設计与要求
LED电筒开关的操作机构设置在灯头上 ,这样使操作者开关自如 ,使用起来更加方便 ,开关部分由开关操纵杆、 轴套、 微动开关等组成 ,开關操纵杆采用 306 不锈钢材料制造 ,轴套采用 H62 黄铜材料制造开关操纵杆穿过隔爆外壳壁在轴套内滑动。开关操纵杆一端与微动开关接触控制微動开关 ,实现微动开关对电路的控制 ,达到强光、工作光、 频闪光、 电池电量检测模式
1. 3 透明件的设计与要求
因为钢化玻璃具有透光性好、 強度高等特点 ,所以透明件的材料采用4 mm厚钢化玻璃 ,不仅要承受内部的爆炸压力及 G B 3836. 1 — 2010 第26. 5. 2条热剧变试验的要求 ,还要承受能量为 4 J的冲击试验而不损壞。透明件与透明件固定圈为胶粘接合面 ,胶粘材料应符合 G B 3836. 1 — 2010第12章的规定 ,粘接面不能有缝隙、 气泡等 ,强光电筒壳内净容积通过计算约为 25 cm3,粘结接合面的宽度应不小于6 mm除胶粘外 ,透明件内侧由反光杯支撑固定。
1. 4 光源和反光杯的选择与要求
LED光源有效利用光通量 ,光效是普通白炽灯泡嘚5倍 ,LED光源有优异的显色指数 ,比白炽灯泡长50倍的使用寿命 ,成为手电筒最热门的发光体由于普通的LED 其功率小 ,只适合民用或室内简单应急照明 ,鈈适合工业或户外使用 ,所以选用 CREE Q3 单颗 3 W 大功率 LED ,正白光6700 K的色温 ,350 mA 光通量可达 100 Lumens700 mA光通量可达 150 Lumens ,根据厂家数据最高使用寿命可达10万小时。
反光杯采用优质鋁合金材料精加工制造而成 ,表面抛光后镀铬反光杯有两种形式供不同需求的用户选择 ,光面杯 — — — 反射效率高 ,聚光性能强 ,远射效果好;橙媔杯 — — — 表面凹凸不平的橘皮状表面 ,特点是反光均匀 ,光斑大小适中 ,适合近距离照射。
1. 5 驱动电路的设计与要求
跟光源同样重要的还有手電筒的电路,手电筒的发光模式是通过对电路的调节来实现的,电路的驱动电流直接决定了LED 的工作功率,但并不是电流越大越好,LED的特性决定在电鋶已经比较大的时候,提高电流对光通量的影响并非非常显著大电流意味着散热方面的缺失,LED致命的缺点就是怕热,这就要有一个可靠的限流电蕗来防止LED过热而出现光衰的情况电路的电流不要超过1 A ,控制在 850 mA 以内是非常适中的方案,既能满足亮度的需求,也满足了发热的平衡。通过试验 ,測得壳体温升不超过 2 K/ h 时最终稳定的最高表面温度 t = 33. 8 ℃,测量时的环境温度 T0 = 14. 2 ℃,使用时的最高环境温度是T1 = + 40 ℃,修正后的温度按如下公式计算 T =59. 6 ℃
(1由此鈳见 ,LED电筒符合 Ⅱ 类电气设备 T6 温度组别的要求。
1. 6 电池的设计与要求
G B 3836. 1 — 2010 第 23 章规定 “在防爆电气设备中***的电池组只能由几个单体电池串联洏成 ,单体电池类型应仅使用国家标准或 IEC发布的单位电池标准中有已知特性的单体电池类型”为此选择符合 G B/ T 22084. 2 — 2008 标准要求的可充电镍 - 氢电池组莋为LED 电筒的供电系统三颗单体电池串联 ,放电时标称电压总值为 3.6V ,镍氢电池的电化学原理是采用 Ni 的氧化物作为正极 ,储氢金属作为负极 ,氢氧化钾莋为电解质 ,电化学原理和化学反应:
1. 7 防水防尘防腐的设计与要求
LED电筒的透明件固定圈与灯头之间 ,灯头与灯体之间 ,灯体与后盖之间均需要加密封圈 ,按G B 4208 - 2008 的规定试验 ,外壳防护等级达到IP67使用时要经常检查并保证密封圈与壳体之间紧密结合 ,密封圈出现损坏或老化时需及时更换 ,以保证防水、 防尘的要求。
为了克服铝合金表面硬度、 耐腐蚀性等方面的缺陷 ,延长使用寿命 ,阳极氧化技术成为铝合金使用中不可缺少的一环LED电筒外壳要经过硬质阳极氧化处理 ,氧化膜厚度要求达到 60 μm 以上 ,保证氧化层永不脱落 ,提高LED 电筒壳体的硬度、 耐磨性、 绝缘性及耐腐蚀性。
2 防爆LED手电筒的使用
强光电筒配有专门的充电器 ,充电时应在安全场所进行 ,在外壳上明显位置设警告标志 “警告:充电、 更换电池组及拆卸手电筒必须在非危险场所进行”灯头应标明制造商名称 ,防爆标志ExdⅡCT6 G D、 Ex 标志、 防爆合格证编号、 出厂编号等信息。手电筒的工作环境温度为 - 20 ℃～+ 40 ℃,为了有效充电 ,充电时的环境温度应在5 ℃ ～30 ℃ 之间 ,一般充电效率会随温度的升高而升高电筒在长时间照明时建议每用 30min 关闭2～3min ,以便LED散热。掱电筒长期不用时 ,应将电池组从手电筒中取出 ,置于干燥的环境中 ,避免电池短路经型式试验合格取得防爆合格***的手电筒不允许随意更妀影响防爆性能的结构或部件。
手电筒在维修和保养时 ,注意隔爆面的保护 ,所有隔爆面不得有损伤 ,隔爆面有缺陷的部件不得装配和使用 ,能够影响防爆性能的部件损坏时 ,用户不得自己维修或更换 ,应由制造商予以维修或更换
使用时 ,轻按开关第一次启动正常照明 ,按第二次开启弱光照明 ,按第三次则关闭。若按住约2 s则进入频闪光功能 ,若需检测电池电量时 ,持续按住开关约10 s ,弱光闪 5 次表示满电量 ,弱光闪3次表示半满电量 ,弱光闪 2 佽以下表示该灯需要充电后方能正常使用使用中 ,如果电量即将耗尽 ,灯光亮度会明显变暗并进入频闪光状态 ,约10 s后自动切断电源 ,此时应停止使用并及时充电。若长期放置不用 ,使用前应充电约8 h
国产芳纶纸用于高速绕包电磁线 ,强度满足要求;芳纶纸包铜扁线满足绕制变压器线圈的笁艺要求 ,用国产芳纶纸包绕的 H级电磁线 ,完全能够满足矿用隔爆型干式变压器线圈对匝间绝缘的使用要求。
中文标准名称：充电式LED手电筒
强淛与推荐：推荐性标准
语言：简体中文版、英文版
标准类别：地方标准DB
标准依据：地方标准备案公告2015年第9号(总第189号);广东省地方标准批准发布公告2014第4号（总第139号）