LED光源在矿山照明中的应用探讨[2]

　　2.2　工作迎头面照明

　　现在采矿工作迎头面照明常采用的光源是小功率双管芯高压钠灯，虽然其寿命较长，但其光色性不是很好，使得整个工作面比较昏暗，容易导致事故的发生。近年来，随着大功率 LED 照明光源的迅速发展，其正逐步应用于采矿工作面照明。大功率 LED 路灯有别与常规高压钠灯光源，它采用低压直流供电，由GaN 基功率型蓝光 LED 与黄色荧光粉合成的高效白光二极管，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快及显色指数高等独特优点。随着 LED 光源的技术进步，不久大功率 LED 光源在工作迎头面中照明
将得到普遍应用。

　　2.3　在矿灯中的应用

　　老式矿灯多为白炽灯，其电能消耗大、灯泡寿命短，矿井下拆换灯泡极易引起瓦斯事故。LED 光源照明技术用在矿灯上，优势明显，既得到了与老式矿灯相同的照度，而且消耗电量不足白炽灯的 1/ 3，有打不烂、不漏气、不漏电的特性，而且寿命长。因此，LED 矿灯现正在广泛推广使用，逐步取代老式的矿
灯。

　　此外，由于 LED 光源具有抗震性和抗冲击性，隔爆型 LED 光源灯具也在掘进机等机车上得到了应用，并取得了很好的效果，正逐步替代非 LED 光源的防爆机车灯具。随着 LED 光源技术的不断进步，其在矿山
照明中的应用前景将更加广泛。

　　3　改善LED 光源输出功率的方法

　　发光效率是照明光源最重要的参数，LED 的发光效率为发射光通量与输入的电能之比 (单位为 lm/ W)。要提高 LED 的发光效率，可以提高发射的光通量，即 LED 输出功率。而对于单个 LED 而言，输出功率
很小，常采用 LED 点阵或者环状排列的方法取得大的功率输出，这样又造成体积过大、散热困难等缺点。为取得输出功率和 LED 数量之间取最优化的分配方案[4]，可采取以下措施。

　　3.1　提高散热效率

　　LED 光源是冷光源，单个的 LED 发热很小，但对于 LED 点阵，由于 LED 数量多，排列密集，发热量不可忽视，如果没有良好的散热控制，LED 将不能正常工作，输出功率将大大降低。提高散热效率的方法有选用高热导率材料、提高散热面积及改进散热方式等[5]。

　　3.2　增加反光 (伞) 罩

　　LED 发光角度很小，方向性强，但发散角较大，如面发光 LED，水平垂直发散角均为 120°。采用增加反光 (伞) 罩的方法，尽可能地收集 LED 的后向、边缘等杂散光，减小光的损失，使输出功率得到最大限度的利用。

　　3.3　LED 准直光学系统设计

　　LED 阵列是一个发散的光源，为了减少光的损失，除增加反光 (伞) 罩外，可以利用一种新型照明系统 LED 准直光学系统设计，如图 2 所示。

　　该系统采用非成像光学方法，使 LED 阵列的光通量得到有效的汇聚，把光通量转换成一个高亮度汇聚光束，从而得到较小的发散面积，增加 LED 输出功率。