覃兆典 鄧加尊

【摘 要】針對(duì)目前國(guó)內(nèi)視鏡燈都采用白熾燈或鹵鎢燈做光源，存在功耗大、發(fā)熱量高、壽命短、光效差、單色性差、色彩純度低等缺點(diǎn)，文章介紹一種節(jié)能環(huán)保且適用于石油、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的生產(chǎn)過程中監(jiān)視容器和管道內(nèi)物料的照明裝置。該裝置能隨時(shí)觀察管道中液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)流動(dòng)、液位及反應(yīng)情況，起到監(jiān)視生產(chǎn)、避免生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)視；LED；視鏡燈；設(shè)計(jì)；光潔度

【中圖分類號(hào)】TQ320.52 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）02-0090-02

0 前言

視鏡燈是工業(yè)管道、容器等裝置上的主要附件之一，廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)生產(chǎn)過程的流體管道及容器上。而目前國(guó)內(nèi)的視鏡燈都采用白熾燈或鹵鎢燈做光源，存在以下缺點(diǎn)：①功耗大；②壽命短；③光效差；④單色性差、色彩純度低。針對(duì)現(xiàn)有視鏡燈存在的功耗大、壽命短、光效差、單色性差和色彩純度低、燈體表面粗糙易隱藏污垢等缺點(diǎn)，本文介紹了一種高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)[2]，并且照度均勻性良好，對(duì)眼睛無刺激性，專用于監(jiān)測(cè)容器和管道物料情況的視鏡燈。該視鏡燈能隨時(shí)觀察管道中液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)流動(dòng)、液位及反應(yīng)情況，起到監(jiān)視生產(chǎn)、避免生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生；燈體表面光潔，不隱藏污垢，符合高清潔區(qū)的要求。

1 視鏡燈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)方案

目前，國(guó)內(nèi)視鏡燈都采用白熾燈或鹵鎢燈做光源，存在功耗大、發(fā)熱量高、壽命短、光效差、單色性差、色彩純度低、燈體表面粗糙等缺點(diǎn)[3]。某公司自主研發(fā)出一種節(jié)能環(huán)保且適用于石油、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的生產(chǎn)過程中監(jiān)視容器和管道內(nèi)物料的照明裝置。其總體技術(shù)方案如下。

該LED視鏡燈主要部件包括光源、燈體、電源驅(qū)動(dòng)器和反光板，其中光源采用高品質(zhì)的LED作光源，安裝在喇叭形反光鏡的中間，反光鏡通過支架固定在殼體上，LED光源的正前方有防眩板，防眩板外面有前端蓋，LED光源粘貼在鋁基板上，鋁基板固定在散熱器上，LED光源由電源驅(qū)動(dòng)器提供穩(wěn)定的直流電源，燈體的后方有后端蓋[3]。

（1）主體光源為L(zhǎng)ED光源，該光源高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)[2]。

（2）防眩板采用雅克力或玻璃制成，照明均衡性良好，對(duì)眼鏡無刺激性。

（3）考慮到LED光源在工作過程中的散熱問題，采用了金屬氧化物（氧化鐵、氧化鈦）與聚硅氧烷（polysiloxane，silicone）復(fù)合而成的導(dǎo)熱體。該導(dǎo)熱體將LED光源的熱量有效地傳到散熱器上；散熱器采用垂直散熱模式，優(yōu)異的散熱特性能將芯片產(chǎn)生的熱量及時(shí)導(dǎo)出[1]，使得LED亮度高、散熱快、光衰小及光色漂移小[1]，確保LED處于良好的工作狀態(tài)。

（4）電源驅(qū)動(dòng)器包括降壓電路、整流電路、穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路，所述的降壓電路由變壓器、電阻R1和電容C1及C2組成，也可以采用單獨(dú)的電阻電容組成，整流濾波電路采用橋式整流器和C3、C4電容，穩(wěn)壓電路由317穩(wěn)壓集成塊和電容C5、C6和電阻R2、R3構(gòu)成，經(jīng)過C5濾高頻，保護(hù)電路包括IN4007型二極管、可控硅G和電阻R4、R5，防止反壓、過流，提供給LED光源D1～D4穩(wěn)定的直流電源，還設(shè)有調(diào)光電阻R3[3]。電源供電原理圖如圖1所示，電源供電電路圖如圖2所示。

（5）考慮到視鏡燈用于衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求高的工況問題，燈具外殼采用鋁合金或不銹鋼材質(zhì)加工而成，外殼表面光滑，易清潔、不藏污。

2 解決的關(guān)鍵技術(shù)方案

視鏡燈廣泛應(yīng)用于各工業(yè)設(shè)備上，如在石化煉油廠、糧油煉油廠、飲料加工廠、制藥廠等；當(dāng)前使用的視鏡燈，其光源是白熾燈或鹵鎢燈，都存在以下問題：①功耗大、效率低；②發(fā)熱大、壽命短；③有污染；④光效差、色純度低；⑤燈體表面粗糙，不易清潔。

關(guān)鍵技術(shù)方案一：針對(duì)目前大多數(shù)視鏡燈均采用鹵鎢燈存在的技術(shù)問題，本文介紹了通過采用LED作為光源，在使用的效果方面達(dá)到了節(jié)能環(huán)保、功耗低、亮度高、色純度好、壽命長(zhǎng)的效果。但LED作為光源，其工作穩(wěn)定性受熱影響較大，因此在散熱方面需要采用特殊材料和技術(shù)處理。

（1）在LED光源與鋁基板的接觸面使用導(dǎo)熱性和絕緣性良好的金屬氧化物（氧化鐵、氧化鈦）與聚硅氧烷（polysiloxane，silicone）復(fù)合而成，利于LED散熱。

（2）散熱器采用垂直散熱模式，優(yōu)異的散熱特性能將芯片產(chǎn)生的熱量及時(shí)導(dǎo)出[1]，提高散熱效果。

關(guān)鍵技術(shù)方案二：為了更加有效地延長(zhǎng)LED視鏡燈的壽命，出于LED自身的伏安特性和溫度特性，使得LED對(duì)電流的敏感度要高于對(duì)電壓的敏感度[2]，在驅(qū)動(dòng)電路方面，采用了恒流驅(qū)動(dòng)電路，具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)等功能，最終達(dá)到安全可靠的效果。

3 技術(shù)創(chuàng)新性

3.1 應(yīng)用創(chuàng)新

（1）用LED作光源的視鏡燈適用于石油、化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)生產(chǎn)裝置的容器及管道上，視鏡能隨時(shí)觀察容器及管道中液體、蒸汽等介質(zhì)流動(dòng)及反應(yīng)情況，起到監(jiān)視生產(chǎn)、避免生產(chǎn)過程中事故發(fā)生的作用。

（2）燈殼外表面加工光滑，不藏污，易清潔，適合衛(wèi)生要求高的食品、醫(yī)藥加工行業(yè)。

（3）安裝支架可根據(jù)視鏡的安裝要求靈活制作，安裝簡(jiǎn)便。

（4）采用LED作為光源，節(jié)能環(huán)保，功耗低，亮度高，色純度好，壽命長(zhǎng)[3]。

3.2 技術(shù)創(chuàng)新

3.2.1 散熱技術(shù)

為了提高LED光源工作的穩(wěn)定性能，在LED光源與鋁基板的接觸面使用導(dǎo)熱性和絕緣性良好的金屬氧化物（氧化鐵、氧化鈦）與聚硅氧烷（polysiloxane，silicone）復(fù)合而成的導(dǎo)熱體，利于LED散熱。

3.2.2 電源電路穩(wěn)流技術(shù)

電源驅(qū)動(dòng)器包括降壓電路、整流電路、穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路，所述的降壓電路由變壓器、電阻R1和電容C1及C2組成，也可以采用單獨(dú)的電阻電容組成，整流濾波電路采用橋式整流器和C3、C4電容，穩(wěn)壓電路由317穩(wěn)壓集成塊和電容C5、C6和電阻R2、R3構(gòu)成，經(jīng)過C5濾高頻，保護(hù)電路包括IN4007型二極管、可控硅G和電阻R4、R5，防止反壓、過流，提供給LED光源D1～D4穩(wěn)定的直流電源，還設(shè)有調(diào)光電阻R3[3]。

上述的穩(wěn)壓電路的317穩(wěn)壓集成塊并聯(lián)IN4007型二極管，防止反壓沖擊。而散熱器采用鋁型材料制成，燈具外殼采用鋁合金制成，外殼表面光滑，符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，且重量輕，散熱和導(dǎo)熱性能優(yōu)越，并運(yùn)用鏤空導(dǎo)熱設(shè)計(jì)，加大了導(dǎo)熱面，散熱效果好。

與現(xiàn)有的視鏡燈相比，該產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)如下：①采用LED作光源，節(jié)能環(huán)保、功耗低、亮度高、色純度好、壽命長(zhǎng)。②防眩板采用雅克力或玻璃制成，照度均勻性良好，對(duì)眼睛無刺激性。③散熱器散熱效果好。且在LED光源與鋁基板的接觸面使用導(dǎo)熱性和絕緣性良好的金屬氧化物（氧化鐵、氧化鈦）與聚硅氧烷（polysiloxane，silicone）復(fù)合而成，利于燈珠散熱。④顯色性好，對(duì)實(shí)物顏色的呈現(xiàn)更真切，有多種光色可選，能滿足不同環(huán)境的需求。⑤驅(qū)動(dòng)電路：采用恒流驅(qū)動(dòng)電路，具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)和短路保護(hù)、可調(diào)光裝置等功能，安全可靠。⑥適用于石油、化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)生產(chǎn)裝置的容器、管道上，視鏡能隨時(shí)觀察管道中液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)流動(dòng)及反應(yīng)情況，起到監(jiān)視生產(chǎn)、避免生產(chǎn)過程中事故發(fā)生的作用。⑦燈殼外表加工光滑，易清潔，適合衛(wèi)生要求高的食品、醫(yī)藥加工行業(yè)。⑧安裝支架：根據(jù)視鏡的安裝要求，可以靈活制作，安裝簡(jiǎn)便。⑨配光技術(shù)：運(yùn)用先進(jìn)配光技術(shù)（用調(diào)光功能配合防眩裝置），使LED點(diǎn)光源擴(kuò)展為L(zhǎng)ED面光源，增大發(fā)光面，消除眩光，升華視覺效果。

4 技術(shù)路線

為了確保產(chǎn)品的開發(fā)、推廣成功，本設(shè)計(jì)采用如下技術(shù)路線。

（1）以市場(chǎng)為需求，以專業(yè)為尺度，以實(shí)用為宗旨的產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)路線，項(xiàng)目產(chǎn)品功能需求分析完全遵循市場(chǎng)規(guī)則，以用戶真實(shí)需求為基礎(chǔ)，以解決用戶節(jié)能、燈具長(zhǎng)壽命的目的，通過采用自主研發(fā)的LED視鏡燈先進(jìn)技術(shù)，克服了現(xiàn)階段功耗大、壽命短、光效差、單色性差色彩純度低等缺陷。

（2）要做好LED視鏡燈市場(chǎng)需求的調(diào)研工作，汲取自主開發(fā)的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，綜合研究目前的帶燈視鏡的生產(chǎn)技術(shù)工藝，把現(xiàn)有產(chǎn)品中有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)功能、經(jīng)驗(yàn)發(fā)揮出來，同時(shí)克服目前產(chǎn)品的不足，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、功能、開發(fā)進(jìn)行提升。

（3）在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，要以目前市場(chǎng)需求方向?yàn)閯?chuàng)新方向。本設(shè)計(jì)以性能穩(wěn)定、功能專業(yè)、操作簡(jiǎn)單為主要要求，因此在開發(fā)設(shè)計(jì)中，各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用均要求成熟、性能穩(wěn)定。對(duì)于一些需要?jiǎng)?chuàng)新的應(yīng)用、技術(shù)，需在設(shè)計(jì)開發(fā)后，進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)試后才能投入到使用開發(fā)過程中。主要解決了以下問題：①體光源采用LED，是一種綠色環(huán)保的光源，該光源功耗低、壽命長(zhǎng)、光效好。②防眩板采用雅克力或玻璃制成，照明均衡性良好，對(duì)眼鏡無刺激性。③采用金屬氧化物（氧化鐵、氧化鈦）與聚硅氧烷（polysiloxane，silicone）復(fù)合而成導(dǎo)熱體，做LED光源與鋁基板導(dǎo)熱介質(zhì)，提高了LED光源工作的穩(wěn)定性。圖3是本發(fā)明監(jiān)測(cè)容器和管道物料情況的LED視鏡燈的結(jié)構(gòu)圖。

5 結(jié)論

能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，過去200多年人類依賴煤炭、石油、天然氣等石化燃料生存和發(fā)展，但是現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)大規(guī)模使用這些燃料的嚴(yán)重后果是資源日益枯竭、環(huán)境不斷惡化，同時(shí)全球還有20億人得不到正常的能源供應(yīng)?？梢?，利用清潔環(huán)保的太陽(yáng)能、風(fēng)能，使用節(jié)能環(huán)保的新型電器關(guān)系到地球氣候變化、人類生存環(huán)境、國(guó)家能源安全和可持續(xù)發(fā)展的大局，為此全世界各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人都對(duì)開發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能等綠色能源和發(fā)展環(huán)保節(jié)能的綠色照明光源LED產(chǎn)業(yè)高度關(guān)注并給予大力支持，市場(chǎng)前景十分廣闊。

國(guó)家相繼出臺(tái)了一系列政策來促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2012年7月，科技部發(fā)布《半導(dǎo)體照明科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》；2012年8月，“三部委”（財(cái)政部、發(fā)改委、科技部）開展半導(dǎo)體照明產(chǎn)品財(cái)政補(bǔ)貼推廣項(xiàng)目招標(biāo)（837萬(wàn)盞）；目前，科技部批復(fù)了37個(gè)“十城萬(wàn)盞”試點(diǎn)城市，推進(jìn)半導(dǎo)體照明技術(shù)集成及應(yīng)用示范，LED照明將迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

本文介紹的產(chǎn)品使工業(yè)生產(chǎn)過程更加可控，減少事故的發(fā)生，減少企業(yè)的損失，具有較好的市場(chǎng)前景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉沛，柴廣躍，郭倫春.基于不同散熱模式LED的光電熱特性研究[J].照明工程學(xué)報(bào)，2011，22（6）.

[2]張準(zhǔn)、陳曉冰.大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012（16）.

[3]覃兆典，鄧加尊.LED視鏡燈[P].中國(guó)專利：ZL201310024188.9，2015-12-02.