什么是防爆LED泛光灯？
防爆LED泛光灯是一种能够产生可控光束的定向照明设备，专门设计用于工业区域和作业照明。这些灯具通常安装在存在火灾或爆炸风险的室外环境中，例如易燃气体或蒸汽、可燃粉尘或可燃纤维存在的场所。
在诸如以下场所，我们经常可以发现被划分为危险场所的室外区域：
化学生产和石油化学加工设施
炼油厂
钻井平台
海上石油平台
海运装卸和燃料转运站
海上和码头设施
储罐区
管道泵站
废水和污水处理厂
煤炭准备厂和煤炭处理设施
室外喷漆设施
在这些环境中，电气设备产生的电弧、火花或高温都可能引燃爆炸性混合物。因此，必须对电气装置进行保护，以防止设备外部的潜在爆炸性气体或物质被点燃。
防爆LED泛光灯的设计理念在于从根本上杜绝爆炸风险。同时，它必须足够坚固，以应对危险场所照明应用中常见的恶劣环境。这意味着它需要能够承受腐蚀性物质、极端温度和物理冲击。
危险（分类）场所
危险区域是指空气中可能存在易燃气体、蒸汽、粉尘或可燃纤维爆炸性浓度的场所。许多国家/地区都有既定的系统来对这些区域进行分类，并规定可在每个分类区域安装的灯具类型。
美国： 美国国家消防协会 (NFPA) 发布了 NFPA 70，《国家电气规范》（通常称为 NEC），其中定义了危险场所的类别和分区，以及用于此类场所的电气系统设计和设备的要求。
加拿大： 加拿大电气规范 (CEC) 采用了相同的系统。
认证： 按照NEC或CEC分类用于危险场所的灯具必须通过第三方认证，符合 UL 844“用于危险（分类）场所的灯具”或 CSA C22.2 No. 137“用于危险场所的灯具”的标准。
欧洲： ATEX 指令是一项 CENELEC（欧洲电工标准化委员会）标准，它定义了在欧盟内部潜在爆炸性环境中使用的电气设备的构造、测试和标记的标准和要求。
国际标准： 国际电工委员会 (IEC) 的 IECEx 系统是一个用于爆炸性环境使用的设备认证的国际系统。 IECEx 和 ATEX 都符合相同的标准，并使用区域系统来对危险场所进行分类。
爆炸抑制原理
在I类危险环境或ATEX/IECEx气体区域，易燃气体和蒸汽可能进入照明设备的外壳。针对此类环境设计的灯具，其核心设计理念是“爆炸抑制”。换句话说，坚固的外壳能够承受内部指定气体或蒸汽爆炸的冲击，并防止内部爆炸蔓延至外部，引燃周围的易燃气体或蒸汽。
灯具的外壳必须足够坚固，以承受内部爆炸，并提供火焰通道，用于排放内部爆炸产生的燃烧气体。火焰通道的设计旨在将内部爆炸产生的热气体冷却至低于周围爆炸性大气温度的水平。
对于II类和III类危险环境或ATEX/IECEx粉尘区域，防爆设计通过将光源和电气元件封闭在特定结构内来实现。这种结构能够阻止可燃性粉尘或可燃纤维和飞絮的进入，并防止内部产生的电弧、火花、闪光或热量点燃周围环境。
此外，安装在所有危险环境中的泛光灯，其工作温度必须低于周围爆炸性大气的点燃温度。在此，“工作温度”指的是灯具与爆炸性环境接触的最高表面温度。
固态照明技术的优势：LED
当今的工业设施面临着提高生产力、保障安全并降低运营成本的多重挑战。固态照明技术的持续发展，特别是LED技术的应用，为解决这些挑战提供了新的途径。LED具有许多独特的特性，使其非常适用于危险场所的照明应用，而这些应用领域以前主要由HID（高强度气体放电灯）和荧光灯占据。
LED照明允许对所有照明应用效率（LAE）因素进行整体优化，从而实现显著的节能，而不仅仅是提高光源效率。这些LAE因素包括光输出效率、光谱效率和强度有效性。除了通过提高能源效率和减少维护来显著降低运营成本外，LED灯具的可靠性、耐用性和更高的照明质量还有助于提高生产力和安全性。
相比之下，荧光灯和HID防爆灯的光源效率和LAE较低。此外，它们的物理和电气特性也对其在危险环境中的使用造成限制，对照明系统的坚固性提出了更高的要求。这些玻璃外壳的光源在受到机械冲击或振动时非常脆弱。当在危险环境中使用HID光源（如金属卤化物灯和高压钠灯）时，可能存在更大的爆炸风险。这些光源不仅在高压下运行，而且工作温度也高于1000°C。如果玻璃外壳破裂，滚烫的石英会掉出灯具，可能点燃周围任何成分的爆炸性环境。
LED是低压设备，通过电致发光将电能转化为光能。其无火花运行、固态耐用性和半导体特性使其能够制造出高性能、高可靠性和安全性的防爆照明系统。总而言之，LED技术为提升危险场所照明的安全性和效率提供了显著的优势。
爆炸防护设备的安全性能高度依赖于精密的机械工程设计。对于爆炸防护LED泛光灯而言，坚固耐用的压铸铝外壳不仅提供结构强度，还具备散热和抗腐蚀能力。压铸铝门框通过高强度、抗冲击的钢化玻璃透镜与外壳紧密结合，形成防爆或粉尘点燃外壳。
对于设计用于Class I危险环境或ATEX/IECEx气体区域的照明设备，其外壳必须能够承受内部爆炸产生的超压。因此，防爆外壳必须能够承受四倍于最大内部爆炸压力的静水压力测试，且不能发生破裂。
火焰路径的构造
外壳与门框之间的火焰路径必须足够长，并提供可控的缝隙。这种设计的目的是确保燃烧的气体在通过缝隙时能够有效冷却，并尽可能地阻止灰尘、飞絮和纤维进入外壳内部。一个泛光灯可以拥有多个火焰路径。例如，为了实现热隔离和便于维护，LED驱动通常被封闭在一个单独的隔间或盒子中。因此，驱动的防爆外壳是必要的。
热管理的重要性
爆炸防护LED泛光灯的热管理涉及两个关键方面。对于普通场所使用的LED照明设备，热管理的目标是确保所有温度敏感元件（尤其是LED）的温度保持在功能和绝对最大限制范围内，设计重点在于提高系统将热量从LED结处导出的能力。
然而，在危险场所照明应用中，有效的热管理不仅对LED的性能和使用寿命至关重要，而且对安全也至关重要。灯具的最高表面温度必须始终低于周围爆炸性环境的引燃温度，以防止爆炸。
易燃气体根据其引燃温度分为不同的温度等级（T代码）。T代码的范围从非常热的T1（450°C/842˚F）到相对冷的T6（80°C/185˚F）。温度等级的划分使得能够验证产品是否适用于特定的危险场所环境。
虽然可燃粉尘没有专门的T代码，但通常粉尘的引燃温度低于易燃气体和蒸气。因此，Class II和Class III灯具的运行温度控制比Class I灯具更为严格。此外，Class II和Class III灯具的T等级是在灯具内部测量的，因为爆炸性环境可能会意外地进入灯具内部。另一方面，Class I防爆灯具的T等级是在灯具外部测量的，因为它们具有遏制内部爆炸的能力。因此，为了获得良好的温度等级，爆炸防护LED泛光灯的表面温度应尽可能降低。
不同类型的防爆灯具的热管理策略
对于防尘点燃LED泛光灯，不仅应降低热流必须克服的热阻，以防止热量在灯具内部积聚，还应控制驱动电流，以确保在LED结处产生的热能最小。
对于爆炸防护LED泛光灯（Class I灯具），散热器应该具有足够大的表面积，以便能够最大限度地降低其表面温度。散热器负责将热量从LED电路板导出，然后通过对流和辐射将热量散发到周围空气中。
光引擎设计与性能变体
防爆LED泛光灯通常提供多种流明输出、光分布、色温选项和显色性选择。LED，可以是高功率封装、反射式PLCC封装或COB封装，安装在金属基印刷电路板（MCPCB）上。 MCPCB直接连接到散热器，或者通过热界面材料（TIM）间接连接到散热器，以最大限度地提高热流。 辅助光学器件通常用于控制区域照明或任务照明的光分布。
LED驱动：电力控制的中枢
LED泛光灯的性能很大程度上取决于其驱动器，驱动器负责调节LED阵列的电源。大多数LED驱动器设计为开关电源，采用有源功率因数校正电路，可在宽输入电压范围内保持高功率因数和低总谐波失真（THD）。 DC-DC转换器为LED负载提供基本恒定的电流。 内置的差模和共模浪涌抑制功能可保护驱动器和连接的LED免受浪涌事件的影响。 为了释放照明控制的节能潜力，许多LED驱动器允许对连接的LED进行CCR和/或PWM调光，并通过0-10V或数字可寻址照明接口（DALI）接口接受控制输入。
防护设计：抵御严苛环境
防尘防水：户外LED泛光灯在其所有入口点和材料过渡处均经过彻底密封和衬垫处理，以防止潮湿、灰尘、污染物和昆虫等侵入。 防尘完整性是安装在Class II和III级危险环境或ATEX/IECEx粉尘区域的灯具的设计要求之一。
防腐蚀保护：为了防止潮湿空气、盐分、污染物、灰尘以及紫外线辐射对铝制外壳造成的腐蚀，通常使用化学转化涂层作为预处理，通过形成物理屏障来保护表面免受腐蚀，同时提高基材与紫外线防护面漆之间的附着力。
防爆LED泛光灯的卓越性能和长久寿命来源于各部件之间的有效集成和协同工作。 从光引擎的精巧设计、到LED驱动的精确控制，再到严苛的防护措施，每一个环节都至关重要。 只有全方位的系统集成，才能确保LED泛光灯在严苛的工业环境中稳定可靠地运行。 选择防爆LED泛光灯时，务必关注整体系统的性能指标和防护设计，以确保投资的安全和有效。
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