浅谈LED防爆灯综合性能与选择

施家瑾

摘要：港口作业区欲采购一批罐区泵房、栈桥平台等处高效节能的防爆LED灯具，更新替代已老化的金卤灯、高压钠灯等防爆灯具。化工仓储场所、油品码头对灯具防爆防腐、照度等均有规范要求，作为采购方的用户根本无法接触到LED灯具从灯珠生产、电源生产、灯板贴灯珠加工生产到成品组装各环节的内在要素，如何从琳琅满目的品牌型号中择取所需且不被宣传误导迷惑是一门技术活。通过招标文件学习解读LED防爆灯的参数特点，兼听供应商侧面介绍，及样品略窥一二，进而辨析加深了解LED灯综合性能与选择。

关键词：LED防爆灯；招标采购；性能；选择

引言

LED防爆灯招标采购主要以公司现场常用的平台灯、投光灯分类报价，以30W、70W、160W为例，考虑各供应商型号不一致，允许正负偏差响应。

1 基本概况

根据投标文件及样本资料，以厂家推荐的同类产品，对LED灯性能参数、相关表述及报告数据进行分项整理、学习解读。鉴于招标内容不完整，检验报告不全，抛砖引玉谨供参考，亟待产品实践验证。

2 综合性能及选择

2.1 光源

LED光源是由LED灯珠组成，LED芯片是LED灯珠的核心子件。大功率灯珠属LED灯珠中的一种，其中集成灯珠是N个封装好的成品光源焊接在基板上，COB灯珠是将N个小功率LED芯片集成在一起直接封装到基板上。COB集成光源市场上别称集成光源，应注意区分供应商将集成灯珠光源也称为集成光源。集成光源并非都是COB集成光源。

热流通过物体的阻力称热阻，由物质材料决定，与长度、截面、材料导热系数有关。系统热阻分光源内部热阻和光源外部热阻。封装热阻主要指光源内部热阻，与光效成反比，故低热阻封装技术。

封装工艺细数不同，如灯珠支架有铝、黄铜、紫銅且镀银厚薄之分，导电胶有银胶或绝缘胶，焊接材料金线、银线、合金线且线径有粗细之分，环氧树脂胶体有户外加抗紫外线和防火剂等区别。

供应商买芯片自己去封装成LED光源即芯片提供商，也可直接买用芯片封装成好的光源即光源制造商（如CITIZEN西铁城）。LED芯片以美国科瑞、普瑞，德国欧司朗、日本日亚等进口芯片领先。

光源选择关注要素芯片品牌、尺寸功率、类型、封装技术工艺等。

2.2 光学参数

2.2.1 光通量

光通量是光源在单位时间（每秒钟）发出可见光线的总和，单位lm。光通量大表明光源输出可见光的总量多，与严格意义的亮度（视角范围内的光通量平均值）有区别。

相同功率总光通量并不相等。影响光通量的参数有芯片尺寸，通过芯片的电流，芯尺辐射功率，封装材料与封装工艺等。相同尺寸芯片，通过的电流或辐射功率越大，光通量越高，但超过额定电流提高光通量指标，会造成PN结结温升高，光衰加快。供应商芯片尺寸、电流、辐射功率不尽相同，故光通量选择反映一定封装材料与封装工艺，但并非最大就好。

2.2.2 光效

光效是光源发出的总光通量与该光源消耗的电功率（正常电源驱动下电压值和电流值乘积）的比值，单位lm/w。光效受温度影响。COB模组光效因芯片集成优化设计光效较高，区别灯具光效（=灯珠的光效×驱动电源效率×灯罩透光度×整灯产品的功率因数）。光效高表明光源将电能转换成可见光能的能力强。选择光效作为光源节能性的参考标准。

2.2.3 光衰

光衰是指LED通电一段时间后，光通量有所下降的情况。N小时的光衰=N小时时的下降光通量/初始光通量。光衰没有国家标准。根据厂家提供的光衰曲线可见芯片PN结的结温越高（由上到下增大），光衰越早，寿命越短。

PN结结温影响光衰，而PN结结温=芯片到散热器的综合热阻（℃/W）×热功率+散热器温度，散热器温度=环境温度+散热器温升。PN结结温与芯片材质、封装材料、封装工艺热阻、散热等有关。选择光衰从一定程度反映LED芯片特有属性好坏。（注：横坐标使用寿命，纵坐标光衰，曲线代表不同结温）

2.3 配光性能

2.3.1 配光曲线

配光曲线即光源发出的光在空间中的分布情况。曲线半径长短表示发光光强（cd）的大小。发光强度是特定方向角Ω内所发射的光通量cd=lm/Ω（立体角）。灯具功率相同，但配光设计如光源发光体的形状，位置及反射器、透明件的形状等不同，光的分布亮度及均匀度均不同。

2.3.2 发光角度

发光角度即发光范围的大小，通常用50%发光强度时的角度表示。发光角度小，发光强度高，指向性高。发光角度大，视角大，具有散射性。发光角度由LED设计和生产决定，同一款型号可以根据不同的芯片发光角度做成实际发光角度不同的成品灯。用户根据使用环境用途选择聚光或散光，还应注意为提高亮度而故意减少发光角度现象。

2.4 色度学参数

2.4.1 色温

色温是度量颜色温度的标准。色温越高光越偏冷，色温越低光越偏暖。白光色>5000K。色温选择主要看产品应用环境要求，综合考虑穿透力。招标问答LED芯片荧光粉的化学组成和粉层厚度可调整，色温降低偏黄可替代高压钠灯用作路灯透雾性照明。

2.4.2 显色指数

显色指数是定义光源显色性评价的方法。国标采纳的显示指数最高为100。通常认为显色指数高，色彩还原度越好。显色指数和色温没有必然联系。光源的显色指数与照度（=单位面积的光通量1Lux=1lm/1m2。）决定环境的视觉清晰度。严格意义上显色指数对LED的显色评价存在与视觉评价不一致问题。显色指数高的LED白光在视觉显色性并不一定较好。LED灯高显色性设计要求，不仅考虑一般显色指数Ra，还要同时关注特殊显色指数。

2.5 使用寿命

使用寿命一般指光源在结温范围内，输出光通量衰减为初始70%的使用时间。光衰决定使用寿命。正确理解使用寿命，达使用寿命后LED仍有可能运作，只是光强弱，且使用寿命受到许多外部环境条件如环境温度、湿度和通风及其他电气设计因素影响。区别灯具的使用寿命，含LED芯片使用时间，驱动电源的使用寿命及灯具整体部分的损坏等。

2.6 驱动电源

2.6.1 驱动电源的输入、输出方式

驱动电源就是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电源转换器。宽电压输入更适合驱动电源供电的需求。

驱动电源的输出按驱动方式分两种。恒流即驱动电路输出的电流恒定，LED 串联或并联运行，优点亮度稳定，缺点某个LED故障可能影响其他LED运行。恒压恒流即一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。优点一路LED故障，不影响其他LED工作。

2.6.2 驱动电源的保护功能

驱动电源的保护即驱动电路的保护，除短路、过压、过载常规保护，抗浪涌保护可避免电网系统启用和雷击感应时保护LED不被损坏，温度保护可控制检测LED温度，防止LED芯片PN结温度过高。

2.6.3 驱动电源的效率，功率因数

效率=输入有功功率/输出有功功率，功率因数=输入有功功率/输入视在有功功率。效率高灯具损耗小，功率因数高对电网无功量小。

驱动电源的质量通常被认为与LED灯频闪有关。驱动电源腔与光学腔分离有利散热，电源连接线采用快速插拔接头有利检修。驱动电源选择关注品牌、电性稳定保护功能全、结构散热和防护等级高。

2.7 灯具

2.7.1 外壳

铝合金材料，防护涂层，其中AA6063热传导能力好，ADC12加工机械性能好，适合压铸成形。散热器与灯壳一体化。外壳选择有助散热、排水降风阻，集成灯具重量减轻灯杆负荷。

2.7.2 透明罩

主指二次配光设计透镜与灯罩一体化，以密封胶气密。区别一次配光设计透镜直接封装（或粘合）在LED芯片支架上。透镜材料有硅胶、亚克力、PC、玻璃。其中PC生产效率高；亚克力较PC透光率高，耐热温度低；玻璃较亚克力、PC透光性好、耐温高但易碎，镀膜或钢化处理改良。光学介面选择关注面板厚度反映抗冲击能力，照度均匀、增加防眩处理等反映照明效果和照明质量。

2.7.3 配件

加厚支架，角度转动可调式；引入口电缆夹紧密装置；接线端子；卡扣；不锈钢螺丝；浇注剂；防护密封圈（无有害物质石棉）……细节设计不容忽視，体现抗风，尘密，方便使用，节约后续维护成本等优点。综述配件选择关注各部件结构性与功能性匹配，表面做工细腻，更符合实际应用。

2.8 防触电保护等级

照明灯具按防触电保护分类：安全程度低到高0类<Ⅰ类<Ⅱ类<Ⅲ类。Ⅰ类一般用于金属外壳灯具如投光灯、路灯等，Ⅱ类适用于环境差，人经常触摸的灯具。防静电保护等级是识别LED模组设计安全性能优劣的参考因素。

2.9 工作温度

工作温度是LED灯具能正常工作的环境温度。LED灯只标示工作温度，不标温升。温升是灯具工作时允许升高的温度，是衡量散热器散热能力的标示。高档灯具的温升相对小。专家认为温升是实际选择LED灯具的一个参考标准。

2.10 防爆参数

重点了解爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境用电设备防爆标志，危险场所分类，外壳防护等级，防腐等级等。

爆炸性气体环境用电设备防爆标志：如隔爆外壳（d—隔爆型；e—增安型，mb—浇筑型）；爆炸性气体分级分组类别（如除煤矿外Ⅱ类）；表面设备最高表面温度（如T6分组越高，对应的气体燃点越低，对设备要求越高）；设备保护类别（如Gb级具有 “高”的保护级别），可燃性粉尘环境用电器设备，外壳保护型（tD）；防爆参数是港口化工场所LED灯具必不缺少的选择，出具国家级检测机构的测试报告（如高温湿热、振动、盐雾等试验）对户外灯具选择更具说服力。

2.11 认证和售后服务

了解相关认证机构如IECEx（国际认证），ATEX（欧洲认证），PCEC（国家防爆产品质量监督检验中心）；CQST（国家防爆电气产品质量监督检验中心）等。认证是防爆校验的必要环节，选择高级别权威机构的质量、环保认证，因审核严格更具可信度。横向比较承诺内容及质保期限，选择资质强信誉良好的供应商，为LED产品规范售后服务及后期无争议提供保障。

3 结语

通过对防爆LED灯具照明术语和防爆知识的梳理，拓展用户在招标采购防爆LED灯采购时的认知和辨识，更针对性地向供应商了解产品的质量控制。设计各有侧重，性能各有千秋，单独每一项都不能作为评判的标准。不同应用选择不同光源，原材料的迥然不同必造成价格的差异。用户宜在承受合理价位基础上，核算投资成本，用电时间电费等性价比，考虑灯具综合性能，正确选择适合自身作业区工况、安全可靠的LED防爆灯。

（作者单位：江苏省仪征市南京港股份有限公司）