多功能防爆灯的制作方法

专利名称：多功能防爆灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用LED半导体发光管作为照明光源，能够在 照明的同时提供供电正常指示光和方位标志指示，停电时提供应急照明光、 闪烁报警光和方位标志指示的新型矿用防爆灯。
背景技术：
目前现有技术中，矿用防爆灯所采用的光源大致分为二类，一 类为热辐射光源，如白炽灯和卤钩灯，第二类为气体放电光源，如荧光灯、 高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯和氙灯等，上述两类光源均存在体积大、 耗电多、热辐射高、易碎、使用寿命短等缺陷，气体放电光源还存在启动技 术复杂和启动困难等缺陷。根据《煤矿安全规程》规定，在不同矿井条件和 不同的地点分别采用三种类型的照明灯具，即矿用一般型(KY)、矿用增安 型(Exel)和矿用隔爆型(Exdl)。矿用一般型(KY)照明灯具要求外壳结 实，有很好的防潮性和运行中保持良好的绝缘。矿用增安型(Exe I)照明灯 具要求必须满足以下几点要求(1)、灯具更换灯泡时，发生火花的部分须装 入单独的隔爆腔内；(2)、灯具的进线腔与光源腔之间必须用反光罩或其他隔 离措施隔开；(3)、灯泡或灯管应有透明罩保护，并具有符合规定的抗冲击强 度；(4)、透明罩能承受1.2倍实际使用温升的温差而不损坏；(5)、白炽灯透 明罩外露面积大于50平方厘米时，须有金属网保护，网与灯罩之间最小距离 不小于10毫米，网的尺寸与强度应符合有关技术要求，使用荧光灯源的透明 罩上部须放金属的保护板。矿用隔爆型(Exd I)灯具除符合矿用增安型的有 关规定外，其抗冲击强度大于增安型，并且要求设有断开电源后才能打开透 明罩的联锁系统。由于现有防爆灯采用的光源限制以及技术条件的限制，普 遍存在耗电大、热辐射高、寿命短、抗冲击及振动性差，特别是当发生矿难 或重大停电事故时，整个矿井或作业面将漆黑一片，此时全靠矿工随身携带 的矿灯照明，不但照明时间有限，而且照明效果也差，给遇险矿工进行自救， 抢险人员开展救助工作和对矿井进行维修等都带来照明困难。再者，在既无 照明也无方向指示的情况下，也给困在井下的遇险矿工带来了巨大的心理压 力，加大了在黑暗中的恐惧感，更不利于自救。另外，由于随身携带的矿灯 照明时间有限， 一旦失去照明作用，全靠遇险者在黑暗中凭记忆摸索行进， 既看不清周围的情况变化，也辨不清方向，使自救、抢险和排险工作更加困 难，我们从众多的媒体中看到或听到"矿难发生后，遇险矿工在漆黑一片的 情况下，全靠记忆和毅力摸索前进，顽强自救求生……"的报道
发明内容
为了克服上述种种缺陷，本发明的任务就是提供一种采用热辐 射极低的LED发光器件作为照明光源；具有高效、节能、使用寿命长、抗冲 击性能强、防爆性能好的特点； 一旦发生矿难或停电事故时，仍能连续提供
48小时以上的应急照明、闪烁报警光和方位标志板指示，便于遇险人员或抢 险人员在闪烁报警光和方位标志板指引下，借助应急照明光及时脱险和开展 抢救工作的新型矿用防爆灯。
本发明所采用的技术方案是 一个防爆灯具和一个防爆灯胆，采用增安型 和隔爆型技术措施，将防爆灯胆安装在防爆灯具上，组成一个防爆性能良好 的多功能防爆灯。 一个防爆灯具包括在一个镁铝合金或高强度聚酯材料制 成的防爆外壳内，安装一个带有夹线、压线、保险丝装置和有内外两个隔爆 腔的电源隔离插座，将电源进线端隔离在防爆外壳内的进线腔中，形成一个 独立的防爆灯具，防爆灯具上的电源开关可在供电线路不停电的情况下，单 独切断防爆灯具电源隔离插座内的电源，保证在拆装防爆灯胆时，处于无电 状态，不会发生电火花现象。同样，专为电源开关设置的联锁装置，能在拆 装防爆灯胆之前就先切断电源，否则无法拆卸防爆灯胆。防爆灯具外壳的电 缆进出口处除具有防爆紧咀以外，在进线腔内还有设置在电源隔离插座上的 夹线、压线装置，进入进线腔的电缆芯线必须用夹线装置夹紧后，再压接于 进线端子上，避免了电缆被意外拉脱的现象发生。防爆灯具内电源隔离插座 上的进线端子，可保证电缆芯裸线不必缠绕，直接压在进线端子上即可，非 常方便，既提高了安装速度，又保证了电缆的强度。同时，夹线装置内设置 的保险丝，可在灯内部电路出现短路时迅速切断电源，这是目前的防爆灯所 不具备的功能。 一个防爆灯胆包括在一个铝镁合金制作的隔离圆盘中心一 端面上，安装一个六面体的铝筒，构成防爆灯胆支架，六面体铝筒表面集成 了多颗大功率LED发光管，组成主发光单元，六面体铝筒的下端安装一个由 白色、红色和绿色超高亮度发光二极管集成的应急照明发光单元，六面体铝 筒内安装蓄电池。隔离圆盘的另一端面上，安装一个由电子开关稳压电路和 应急照明控制电路组成的主电源供电器，其中，电子开关稳压电路的输出端 与主发光单元、应急照明控制电路的输入端相连接，应急照明控制电路的供 电由应急电源开关控制，主电源供电器的外罩上端，是一个带有三个插头的 绝缘防爆盖，六面体发光源的外面罩有一个高强度透明塑料制成的防爆灯罩， 灯罩固定在隔离圆盘上，应急照明控制电路的应急电源开关按钮也设置在防 爆灯胆上，新灯启用时必须将连锁螺栓旋入按通该电源开关，应急照明控制 电路才能正常工作，停止使用防爆灯时，也必须将联锁螺栓旋出，才能关断 该电源开关，否则应急照明电路将继续工作，蓄电池做无为的放电。把防爆 灯胆的插头插入防爆灯具的电源隔离插座中，用螺栓将防爆灯胆和防爆灯具 牢固的连结为一体，再安装金属防护网和方位标志板，就构成本发明的多功 能防爆灯。
本发明的有益效果是向矿产业提供了一种用LED做照明光源的新型防 爆灯，具有高效、节能、热辐射极低、寿命长、抗冲击和防爆性能好，能在 提供照明的同时发出电路供电正常的绿色指示光和方位标志，当发生矿难和
停电事故时，能连续提供48小时以上的应急照明和红、绿闪烁报警光以及方
位标志，使遇险人员和抢险人员在报警光和方位标志的指引下，借助应急照 明光及时脱险和开展抢救工作，为抢险赢得宝贵时间，起到一灯多用的效果。
由于本发明采用了LED发光器件作为照明光源，高效、节电、热辐射低，使 用寿命长，抗冲击和防爆性能好是其主要优点，加上一灯多用的效果，可使 矿井照明电路安装简单化，避免重复设置，减少维修工作量，大大降低了安装 费用和运行成本，为矿井作业和生产提供了一种全新的照明技术手段。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明多功能防爆灯的全剖视图。
图2是本发明中防爆灯具构造的半剖视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是图2的B向视图。
图5是本发明中防爆灯胆构造的半剖视图。
图6是图5的C向试图。
图7是本发明中主电源供电器的电路原理图。
图中l、防爆外壳，2、防爆紧咀，3、防爆挡板，4、密封圈，5、电源隔离 插座，6、夹线装置，7、进线端子，8、保险丝，9、隔爆腔，10、隔爆插孔， 11、上盖，12、防爆灯胆插头，13、主电源供电器，14、隔离圆盘，15、六 面体铝筒，16、主发光单元，17、应急照明发光单元，18、蓄电池，19、应 急电源开关，20、透明防爆灯罩，21、金属防护网，22、方位标志板。
具体实施方式
在图2中，供电电缆通过安装在防爆外壳(1)上的防爆紧 咀(2)，去掉防爆挡板(3)，穿过密封圈(4)，进入防爆灯具内的进线腔中， 把电缆芯线夹紧在电源隔离插座(5)上的夹线装置(6)，再把电缆芯线压接 在进线端子(7)上，其中一进线端子连接夹线装置(6)中设置的保险丝(8)， 通过保险丝(8)进入隔爆腔(9)的外隔爆腔中，与外隔爆腔内设置的电源 开关输入端相连接，电源开关的输出端与外隔爆触点相连接，另一进线端子 直接进入隔爆腔(9)的内隔爆腔中，内外两个隔爆腔中的隔爆触点一个为圆 盘式， 一个为环形圆盘式，分别由弹簧压紧并盖住隔爆插孔(10)。该电源隔 离插座的特点是，只有在隔爆灯胆插头(12)插到一定深度时，内隔爆触点 才能与隔爆腔中的电极相接触，只有装上金属防护网(21)，并旋入电源开关 的联锁螺栓，才能接通电源，不插入防爆灯胆和旋入启动电源开关的联锁螺 栓，该电源隔离插座插孔中的隔爆触点均不带电，有效避免了拆装过程中发 生电火花的现象。在没有安装防爆灯胆之前，电缆芯线压接在进线端子(7)
之后，检査无误，调整电缆与密封圈(4)的配合，拧紧防爆紧咀(2)后，
即按规定安装上盖(11)，旋紧上盖(11)的压紧螺栓，构成本发明中的防爆 灯具。
在图5中，防爆灯胆上端有3个防爆灯胆插头(12)，中心一个插头是独 立的，中心两边的揷头可任选一个使用，分别连接主电源供电器(13)的输 入端，防爆灯胆插头(12)，和主电源供电器(13)，安装在隔离圆盘(14) 的上端面上。隔离圆盘下端面中心旋入六面体铝筒(15)，就构成了一个灯胆 支架，多个大功率LED发光管集成在六面体铝筒(15)的六个外立面上，构 成了主发光单元(16)，由多个白色、红色和绿色超高亮度LED发光二极管 集成的应急照明发光单元(17)，安装在六面体铝筒(15)底端，在六面体铝 筒(15)的筒内安装蓄电池(18)，作为应急照明控制电路和应急照明发光单 元(17)的备用电源，蓄电池(18)与主电源供电器(13)中的充电电路相 连接，并通过应急电源开关(19)连接应急照明控制电路的输入端，应急照 明控制电路的输出端连接应急照明发光单元(17)，主电源供电器(13)中的 电子开关稳压电路输出端连接主发光单元(16)，和应急照明控制电路的输入 端，电压为+12V。高强度透明防爆灯罩(20)，将六面体铝筒(15)，主发光 单元(16),和应急照明发光单元(17)罩住后通过螺钉紧固在隔离圆盘(14) 上，再把金属防护网(21)安装在隔离圆盘(14)上，用以保护透明防爆灯 罩(20)，用4个螺钉把方位标志板(22)固定在金属网(21)底部的圆盘上， 每次顺时针或逆时针调整一次固定螺孔，方位标志板上的指示方向即变化90 度，完成上述实施方式，构成本发明中的防爆灯胆。
在图7中，主电源供电器(13)的电路原理图共分上下两部分，上部分为 电子开关稳压电路，提供12V恒流恒压电源，下部分为应急照明控制电路和 充电电路，下面分别介绍其工作原理
该电子开关稳压电路中的IC1是釆用TOP2XX系列的三端开关电源控制 器，是一类将控制电路和功率开关集成在一起的三端开关电源芯片，它的内 部设有振荡器、PWM比较器、误差放大器、逻辑电路、高耐压MOSFET输 出开关管以及限流、，欠压锁定电路和过压、温度保护电路，改变IC1注入控 制极①脚的电流，即可控制芯片内输出MOSFET开关的占空比，从而改变其 输出电压。图中输入的交流电压通过保险丝FU、电源开关K1、电源噪声滤 波电容C1、电源噪声滤波电感L1、经二极管D1 D4组成的桥式整流电路、 滤波电容C2变为直流髙压，直流高压经高频变压器B的初级线圈Nl加在三
端开关电源控制器IC1的③脚，使其内部电路得审起动工作，即可在高频变
压器B的次级线圈N2中得到所需的高频方波电压，再经二极管D7、电容C6、 电感L2、电容C9组成的整流滤波电路变为直流电压。高频变压器B的反馈 绕组N3中的电压经二极管D8、电阻R5、电容C3整流滤波后加载IC1的控 制端①脚，由反馈绕组N3、 二极管D8、电容C7、光电耦合器IC2、精密稳 压器IC3、电阻R1、 R2、 R3、 R4和电容C8构成输出电压取样电路，控制IC1 输出脉冲的占空比，从而实现稳定输出电压的目的。稳压二极管D5和二极管 D6组成反馈钳位电路，可提高变换效率和降低IC1③脚的反向峰值电压。本 电子开关稳压电路输出12V直流电压，输出的12V直流电压通过限流电阻 R14,输送给大功率发光单元LED4，即主发光单元(16)。该电子开关稳压电 路可在供电交流电压为S5 265V的范围内正常工作。
该应急照明控制电路中，二极管D9、 DIO、电阻R13和蓄电池E相连接 构成充电回路，电阻R6、 R7、 R8和三级管IC4构成取样控制电路，电阻R9、 电容CIO、 555集成电路IC5构成定时器，其输出端③脚与电源正极之间接入 限流电阻R10和绿色发光二极管LED1，与电源负极之间接入限流电阻Rll 和红色发光二极管LED2，应急照明发光单元(17) LED3通过限流电阻R12 与电源正极相连接，由应急电源开关(19) K2控制应急照明电路的供电，电 子开关稳压电路输出的+12V电压通过二极管D9向应急照明控制电路供电， 同时向蓄电池E充电。当电源供电正常时，分压电阻R6、 R7把+12V分压后 输入IC4基极，使IC4处于饱和导通状态，使IC4集电极输出低电平，IC5输 出端③脚也成为低电平，LED1得电发出供电正常绿色指示光，应急照明单元 LED3发光。当发生停电事故时，电子开关稳压电路输出的+12V电压消失， 应急照明控制电路改由蓄电池供电，此时二极管D9起阻断作用，阻断应急照 明控制电路与电子开关稳压电路之间的连接，由于电阻R6、 R7接在D9的正 极端，三级管IC4的基极因无电流而使其截止，集电极输出高电平，从而IC5 的④脚也变为高电平，此时，555定时器构成一个它激式低频多谐振荡器，产 生的低频脉冲使LED1和LED2交替发出闪烁的绿光和红光，用以报警指示， 应急照明发光单元LED3由蓄电池供电发光。
把图5所示的防爆灯胆上的防爆灯胆插头(12)插入图2所示的防爆灯具 内的电源隔离插座(5)上的隔爆插孔(10)中，用螺栓将防爆灯具与防爆灯 胆牢固连接后，再安装金属防护网和方位标志板，便构成图1所示的多功能 防爆灯。
权利要求
1、一种多功能防爆灯，由一个特殊设计的防爆灯具和防爆灯但组合而成，其特征是一个防爆外壳内安装一个带有夹线装置、进线端子、保险丝、内外隔爆腔、电源开关和隔爆插孔的电源隔离插座，构成防爆灯具；一个隔离圆盘和六面体铝筒结合的灯胆支架上，集成了LED做发光源的主发光单元、应急照明发光单元、主电源供电器、蓄电池、应急电源开关、透明防爆灯罩、金属防护网和透明方位标志板构成防爆灯胆；防爆灯胆的插头插入防爆灯具的隔爆插孔中，构成多功能防爆灯，能在提供照明的同时，发出电路供电正常的绿色指示光和方位标志，当发生矿难和停电事故时，能连续提供48小时以上的应急照明和红绿闪烁报警光以及方位标志，使遇险人员和抢救人员在报警光和方位标志的指引下，借助应急照明光及时脱险和开展抢救工作。
2、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是电源隔离插座的上端 装有一个带保险丝的夹线装置和两个进线端子，把进线电缆的芯线，装入夹线 装置夹紧后，再压接在进线端子上，有效地避免了接线头脱落和电缆被拉脱的 现象发生，电源线一根经进线端子进入电源隔离插座的内隔爆腔，另一根经进 线端子连接夹线装置内设置的保险丝进入电源隔离插座的外隔爆腔内，与电源 开关一端相连接。
3、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是电源隔离插座中的隔 爆腔分为内隔爆腔和外隔爆腔，内隔爆腔内装有一个圆盘式隔爆触点，用弹簧 压住触点把内隔爆插孔盖紧，外隔爆腔内装有一个环形圆盘式触点，用弹簧压 住触点把外隔爆插孔盖紧，使隔爆腔与外界隔绝。
4、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是电源隔离插座外隔爆 腔的隔爆触点与电源开关的另一端相连接，内隔爆腔的隔爆触点，在没有灯胆 插入的情况下，不与任何电极相接触，此时由于电源开关没有旋入联锁螺栓， 而处于断开状态，内外两个隔爆触点均不带电，只有灯胆插头插入一定深度时， 内隔爆触点才能与内隔爆腔内的电极相接触，同时安装金属防护网并旋入联锁 螺栓后，电源开关才能开启导通。
5、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是防暴灯胆中的灯胆支 架是一个隔离圆盘与六面体铝筒相结合而成，大功率LED发光器件集成于六面 体铝筒的外六角表面，作为主发光单元，LED应急照明发光单元安装在六面体 铝筒底部，蓄电池安装在六面体铝筒内，作为备用电源，隔离圆盘的上端部安 装主电源供电器和防爆灯胆插头。
6、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是应急照明单元是由多 个白色、绿色和红色超高亮度LED发光管集成在一个梯形圆盘上，梯形圆盘的 底面和周边表面依次集成绿色、白色和红色发光二级管。
7、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是主电源供电器由电子 开关稳压电路和应急照明控制电路两部分组成，应急照明控制电路中三极管IC4基极分压电阻R6、 R7直接连接电子开关稳压电路的输出端，集电极电阻R8通 过阻断二级管D9与电源正极相连接，以实现供电正常时，三极管IC4处于饱和 导通状态，应急照明控制电路由电子开关稳压电路供电，同时向蓄电池充电， 当电源停电时，改由蓄电池向应急照明控制电路供电，此时因三极管IC4基极 电路被D9阻断无电流流过，使IC4截止，其集电极输出的高电平送入集成电路 555的④脚，使555定时器构成一个它激低频式多谐振荡器，产生的低频脉冲使 绿色发光二极管LED1和红色发光二极管LED2交替发出闪烁报警光。
8、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是防暴灯胆插入防爆灯 具中后，只有按照规定安装金属防护网，并旋入联锁螺栓，才能开启电源开关 和应急电源开关，防爆灯正常工作，当拆下金属防护网时，电源开关和应急电 源开关自动断开电源。
9、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是 一个圆形透明方位标志 板上刻有指示方向的纵坐标和横坐标，固定在金属防护网底端带有90度均布螺 孔的圆盘上，每移动一次固定方位标志板的螺孔，方位标志板上的坐标便转动 90度方向。
10、 根据权利要求1所述的多功能防爆灯，其特征是电源开关和应急电源开关按钮的引出杆与联锁螺栓，通过相互垂直成90度的导孔相联结，旋入联锁 螺栓，开关开启，旋出联锁螺栓，开关自动断开。
全文摘要
一种多功能防爆灯。它由一个在防爆外壳内安装了带有夹线装置、进线端子、保险丝、内外隔爆腔、电源开关和隔爆插孔的电源隔离插座构成的防爆灯具，与一个在隔离圆盘和六面体铝筒结合的灯胆支架上，集成了用LED做发光源的主发光单元、应急照明发光单元和主电源供电器、蓄电池、应急电源开关、透明防爆灯罩、金属防护网以及透明方位标志板构成的防爆灯胆组合而成。本发明的特点是高效、节能、热辐射极低、寿命长、抗冲击和防爆性能好，能在提供照明的同时发出电路供电正常的绿色指示光和方位标志，当发生矿难和停电事故时，能连续提供48小时以上的应急照明和红、绿闪烁报警光以及方位标志，使遇险人员和抢险人员在报警光和方位标志的指引下，借助应急照明光及时脱险和开展抢救工作。具有较高的社会效益和经济效益。
文档编号F21W131/402GK101105285SQ20071014140
公开日2008年1月16日 申请日期2007年8月18日 优先权日2007年8月18日
发明者刘延民 申请人:刘延民