劉尹

摘要：目前煤礦井下照明燈仍以傳統(tǒng)光源為主，兩燈之間的照度不足10Lux，影響煤炭生產(chǎn)的效能和煤礦安全。陶瓷金屬鹵燈作為新型高效固體光源，有清新純凈的白光，優(yōu)異的顯色性，穿透性強，光色好，整個壽命期間表現(xiàn)可靠，具有超穩(wěn)定的色彩，溫度低，發(fā)光效率高，使用壽命長特點。利用最先進的光源和照明燈具與煤礦的生產(chǎn)環(huán)境結(jié)合起來，進行集成創(chuàng)新研究，開發(fā)新一代礦用井下照明節(jié)能燈。

關(guān)鍵詞：煤礦井下照明 節(jié)能型陶瓷金鹵燈 集成研發(fā)

1 研究背景

中國是照明產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費大國，節(jié)能燈、白熾燈產(chǎn)量均居世界首位，2010年白熾燈產(chǎn)量和國內(nèi)銷量分別為38.5億只和10.7億只。據(jù)測算，中國照明用電約占全社會用電量的12%左右，采用高效照明產(chǎn)品替代白熾燈，節(jié)能減排潛力巨大。逐步淘汰白熾燈，對于促進中國照明電器行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、推動實現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)任務(wù)、積極應(yīng)對全球氣候變化具有重要意義。

目前煤礦井下照明燈具仍以傳統(tǒng)光源為主，煤礦井下大小巷道繁多而又漫長，據(jù)調(diào)查，多年來一直采用白熾燈為主、熒光燈為輔的照明結(jié)構(gòu)。兩燈之間的照度不足10Lux，這種照明結(jié)構(gòu)安全可靠性既得不到保障，又不滿足節(jié)能的要求，能源浪費嚴(yán)重。煤礦照明良好與否，除與煤礦節(jié)能關(guān)系密切，而且也影響煤炭生產(chǎn)的效能和煤礦安全。

2 陶瓷金屬鹵燈

陶瓷金屬鹵燈作為新型高效固體光源，是人類照明史上繼白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈的又一次飛躍。早期的陶瓷金屬鹵燈主要用于做指示燈。其發(fā)光強度，發(fā)光效率都不高，隨著陶瓷金屬鹵燈的迅速發(fā)展，特別是白光技術(shù)的突破，使陶瓷金屬鹵光源系列產(chǎn)品已發(fā)展成為新型產(chǎn)業(yè)。隨著其發(fā)光的強度及效率迅速提高、發(fā)光顏色齊全、功率增加、成本降低，給開發(fā)各種功能的陶瓷金屬鹵燈光源及燈具創(chuàng)造了極好的條件，也給二次開發(fā)陶瓷金屬鹵燈創(chuàng)造了良好的機會。陶瓷金屬鹵燈泡的發(fā)光效率高于白熾燈泡，而且壽命比節(jié)能熒光燈高8倍，比白熾燈高33倍多。陶瓷金屬鹵燈與傳統(tǒng)的白熾燈相比，單位發(fā)光強度對人眼的刺激大為降低，從根本上解決了眩光問題。如何利用最先進的光源和照明器材與煤礦的實際環(huán)境結(jié)合起來，進行集成創(chuàng)新，本課題研究煤礦井下照明節(jié)能技術(shù)，以及開發(fā)煤礦井下照明燈具，提高井下照明效率、節(jié)約能源。以提高煤礦生產(chǎn)安全性和效率為目標(biāo)的照明節(jié)能技術(shù)，與產(chǎn)品的研究及開發(fā)，對促進煤礦照明系統(tǒng)的現(xiàn)代化，創(chuàng)造高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的煤礦環(huán)境具有十分重要的作用，對降低煤礦生產(chǎn)安全事故、及時發(fā)現(xiàn)事故隱患也具有十分重要的作用。

陶瓷金屬鹵燈主要技術(shù)指標(biāo)與普通白熾燈、節(jié)能燈進行比較如表1：

采用新型的陶瓷金屬鹵燈作為井下巷道的照明，可滿足煤礦井下安全照明的要求，在結(jié)構(gòu)上便于安裝與維護。通過項目檢索，沒有發(fā)現(xiàn)煤炭行業(yè)有類似的研究與產(chǎn)品。因此項目的研究將填補煤炭行業(yè)照明技術(shù)及產(chǎn)品的空白。

3 礦用陶瓷金屬鹵燈設(shè)計要求

3.1 產(chǎn)品設(shè)計要有技術(shù)文件，包括標(biāo)準(zhǔn)、圖紙、使用說明書、主要受控零元部件明細(xì)表等。

3.2 設(shè)計出的礦用金鹵燈要有規(guī)范的產(chǎn)品名稱、型號、規(guī)格。

3.3 產(chǎn)品設(shè)計過程中的技術(shù)關(guān)鍵點：

①在采掘工作面使用時的隔爆型燈具（DGE或DGG）外殼應(yīng)為鑄鋁制成的保護罩，確?？箵敉饬姸确舷嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)；并注意外殼是否符合GB3836.2附錄C的相關(guān)要求，體積外面積不大于2000cm2。

②透明件燈罩的抗沖擊力，散熱，以及燈具表面溫度必須符合規(guī)定要求。

③防爆燈的額定電壓應(yīng)不超過127V，為保證使用安全，額定電壓在36V以上時，應(yīng)采用綜合保護裝置。

3.4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求

該型礦用金鹵燈為礦用隔爆型，由陶瓷金屬鹵化物光源、散熱一體化燈具外殼體、反光杯、接線端子、驅(qū)動電路板、上蓋、電纜固定裝置、玻璃罩構(gòu)成（表2）。

3.5 其他要求

①外觀設(shè)計要人性化，重量輕、體積小、美觀大方，安裝、維護、操作簡單方便。

②外殼采用鋁合金材料，強度高，抗沖擊性能好，表面采用靜電噴涂工藝，附著力強、美觀、耐腐蝕性強。

③一體化設(shè)計，光源控制電器全部安裝在燈具腔體內(nèi)、結(jié)構(gòu)緊湊、抗沖擊、抗振動，耐熱變、密封性好、防水。

④選用高品質(zhì)陶瓷金屬鹵化物為光源，使用3～5年不用更換，徹底解決老式燈具需要頻繁更換燈泡的問題，做到免維護，使用安全。

⑤電源供電方式上，使其工作電壓范圍寬，在交流85V～250V之間均能夠正常工作，且亮度無任何變化。適用性強，具有軟啟動功能。運用先進光學(xué)技術(shù)設(shè)計反光鏡，使照度更均勻，亮度大，適合于煤礦井下巷道照明。

⑥光源無頻閃和電磁干擾，無紅（紫）外輻射，無熒光燈中的汞蒸氣等污染物，符合未來燈具生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

4 主體設(shè)計

4.1 殼體設(shè)計

防爆殼體（含壓鑄鋁殼、玻璃罩、側(cè)孔防水密封圈）等。

通過多次對隔爆型燈具外殼進行設(shè)計、修改，以下圖設(shè)計為最優(yōu)方案。作為陶瓷金鹵燈的配套外殼。修改后防爆燈具外殼內(nèi)徑加大至φ122mm，整體加高至124mm，蓋子與之相對應(yīng)加大，經(jīng)過反復(fù)的修改后定型（圖1）。主要技術(shù)參數(shù)見表3。

4.2 光源組件（含二代陶瓷金鹵燈泡，開關(guān)電源等）、電子鎮(zhèn)流器、光源采用飛利浦功率為35W、70W兩種規(guī)格的CDM-

TC緊湊型陶瓷金鹵燈（圖2）。

4.4 技術(shù)特點

選用陶瓷金鹵燈泡作為光源是一種綠色環(huán)保型光源。具有體積小、重量輕、壽命長、無污染、免維護、節(jié)能和安全性高等優(yōu)點。

二代陶瓷金鹵燈具有清新純凈的白光，優(yōu)異的顯色性，穿透性強，光色好，整個壽命期間表現(xiàn)可靠，具有超穩(wěn)定的色彩，溫度低，發(fā)光效率高，使用壽命長，使用壽命期內(nèi)無需更換光源。

燈具外殼采用高壓壓鑄鋁成型，表面粉末靜電噴涂，耐高溫硅橡膠密封和鋼化玻璃一體化設(shè)計。

燈具內(nèi)置高品質(zhì)開關(guān)電源，安全性和穩(wěn)定性高

5 標(biāo)準(zhǔn)與實驗

5.1 引用標(biāo)準(zhǔn)

5.2 實驗

6 結(jié)論

6.1 礦用高效節(jié)能燈通過現(xiàn)場工業(yè)性試驗效果良好，具有發(fā)光效率高、顯色性好、光色穩(wěn)定、壽命長、安全可靠、高效節(jié)能等特點。

6.2 符合國家技術(shù)指標(biāo)要求的礦用防爆節(jié)能燈具，通過了實驗室性能檢測和型式試驗，獲得了有關(guān)部門批準(zhǔn)

的“防爆電氣設(shè)備防爆合格證”和“礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書”。

6.3 研制的礦用金鹵燈，輕便、耐用，適合于煤礦井下巷道照明。

參考文獻：

[1]煤礦安全規(guī)程.2005年.

[2]GB 50215-2005.煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范.

[3]節(jié)能技術(shù).中國環(huán)境出版社，2008年.

[4]國務(wù)院五部委《關(guān)于逐步禁止進口和銷售普通照明白熾燈的公告》2011年28號.

[5]MT 221-2005.煤礦用防爆燈具.