(一)LED的光效極限

　　隨著LED照明技術(shù)的快速發(fā)展，LED亮度不斷提高，光效也越來越大，西歐一些領(lǐng)域應(yīng)用到的LED光效已經(jīng)達(dá)到了180-200LM，當(dāng)前國內(nèi)LED燈具的平均光效也已經(jīng)普遍做到100-120 LM。而理論上，LED的最高光效可達(dá)683 LM①, 可以預(yù)見，隨著LED技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，LED的光效將會持續(xù)增加，原先未曾考慮的LED輻射能量對可燃性環(huán)境的危險也變得突出起來。于是，人們認(rèn)識到，如果對光輻射設(shè)備及相應(yīng)的傳輸系統(tǒng)中的輻射光能不加限制地濫用，其必然會反噬人類自身的安全。

　?、賚m是光(準(zhǔn)確的說是指可見光)的功率單位，準(zhǔn)確的說，是指人眼感覺到的可見光的能量，也叫光通量?？梢姽獾牟ǘ螢?80nm – 780nm，研究表明，人眼對波長為555nm的光(差不多位于可見光的中段，光色黃中偏綠)最敏感，此時1W的電能如果全部轉(zhuǎn)換為555nm的光，其光通量為683 lm, 然后隨著波長的偏離，人眼敏感度越來越低。如1W電能完成轉(zhuǎn)換為500nm的光為221 lm, 450nm為261lm, 而當(dāng)1W電能全部轉(zhuǎn)為400nm的光時，光通量還不到0.31lm, 已經(jīng)幾乎看不見了。

　　(二)光輻射的點燃機理和其標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)原理

　　研究表明，激光、LED、光纖等光輻射對爆炸性環(huán)境的點燃機理有以下四種：

　　1，輻射被設(shè)備表面或浮塵吸收后，可能會因溫度升高進(jìn)達(dá)到點燃溫度;

　　2，可燃性氣體通過吸收同波段的光波，可能會引起熱點然;

　　3，短波輻射(如紫外線)能光解空氣中的氧，可能引起光-化學(xué)點燃; 4，激光燈強光聚焦可導(dǎo)致氣體分解，可能產(chǎn)生引起點燃的能量;

　　此外，當(dāng)環(huán)境存在吸收物質(zhì)，如強光聚焦在某固體物質(zhì)時，會顯著加大點燃的可能; 因此2006年，國際電工委員會根據(jù)光輻射對可燃性環(huán)境的點燃機理，以及對光輻射點燃的保護(hù)原理，發(fā)布了IEC 60079-28的標(biāo)準(zhǔn)，并在2015年發(fā)布了該標(biāo)準(zhǔn)的第二版。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對光學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)要求，相應(yīng)的保護(hù)原理，并定義了光輻射保護(hù)等級，以及在認(rèn)證和測試這這些光學(xué)設(shè)備和光學(xué)傳輸系統(tǒng)②的評估與測試方法，以保護(hù)和限制用于光輻射的設(shè)備和傳輸系統(tǒng)的輻射能量。由此，電氣設(shè)備在爆炸性環(huán)境中的保護(hù)型式由原先的9種增加到了10種③。

　?、?光學(xué)傳輸設(shè)備通常指指含光纖設(shè)備，光纖設(shè)備的保護(hù)原理分為 結(jié)構(gòu)保護(hù)(標(biāo)志為op pr)， 和開蓋連鎖防護(hù)(標(biāo)志為op sh)。

　?、圻@10種防爆型式依次為：d / e / n / m / o / p / i / q / t 和 op is \ pr\sh.

　　對于光纖以外的LED燈具或激光等光輻射設(shè)備，其保護(hù)原理不依賴于其他保護(hù)措施，而是是從源頭上限制光輻射的能量，具有最高的安全等級，因此也歸于固有安全型，也即光輻射的本質(zhì)安全型。為了將其與電路的本安型(Ex i)區(qū)分開來, 故將本標(biāo)準(zhǔn)的防爆標(biāo)志定為“op is”。

　　(三)LED燈具的光輻射標(biāo)準(zhǔn)的評判措施和測量方法

　　由于紫外線光解及氣體原子直接吸收光能的情況極其罕見④，因此，在IEC60079-28的標(biāo)準(zhǔn)中只考慮設(shè)備表面、空氣浮塵和強光聚焦在固體材料上的

　　影響，并根據(jù)可燃環(huán)境最小點燃能量和結(jié)合其他的防爆型式，確立了以下7種對LED設(shè)備光輻射的適用范圍：

　　④ 光纖設(shè)備而言，其保護(hù)措施通常都是采用鋼纜護(hù)套包覆，或埋入地下溝渠等方式，由于本文重點在于對LED照明的光輻射標(biāo)準(zhǔn)，因此該措施不列入范圍內(nèi)。

　　1)低強度的非陣列而集中的輻射，如指示性質(zhì)的或背光性質(zhì)的光源等;

　　2)連續(xù)且發(fā)散的，或保護(hù)級別為Gc/Dc級的LED光源;

　　3)輻射被限制在封閉(遮光)殼內(nèi)，且外殼符合相關(guān)防暴型式(如隔爆型、正壓型、限制呼吸型、粉塵防護(hù)、及IP6X的外殼等)

　　4)LED為固有安全元件(輻照度低于5mW/mm2)，可用于所有設(shè)備; 選用10只LED顆粒，依此施加電流發(fā)光，使主要光束貼近并通過一直徑為3-4mm的圓孔，用光功率計測量光功率，然后逐漸提高電流，使其光功率逐漸升高，直到升至最高點并開始下降，記錄10只LED中測得的最高光功率值。當(dāng)光功率最高值/通孔面積，求出輻照度，若不超過5mW/mm2，則通過評定。

　　5)輻射功率/輻照度限值，

　　測量儀器：光功率計、光譜分析儀，或單色光傳感器等。

　　測量方法：給光源施加電流，使光束的最強部分通過一面積小于100mm2的孔，測量穿過該孔的光功率，然后求得輻照度值。

　　5.1輻射功率低于15mW，或輻照度低于5mW/mm2，可用于所有設(shè)備;對驅(qū)動要求為四種方式之一：

　　a、設(shè)備實際電路驅(qū)動：根據(jù)設(shè)備EPL級別，參考本安電路對設(shè)備驅(qū)動電路進(jìn)行故障分析，然后輸入理論最大電功率，在設(shè)備工作溫度下測量最大光功率;

　　b、可調(diào)電源驅(qū)動：根據(jù)設(shè)備EPL級別，參考本安電路對電路故障進(jìn)行分析，然后用可調(diào)電源輸入理論最大電功率，在設(shè)備工作溫度下測量最大光功率;

　　c、可調(diào)電源驅(qū)動：選10個樣品，然后用可調(diào)電源輸入無限制電流，測得最大的光功率

　　d、可調(diào)電源驅(qū)動：以b計算出的最大電功率作為該光源的最大光功率;

　　5.2輻射功率低于35mW，可用于IIC/T4或IIB、IIIA設(shè)備;

　　一般而言，由于照明燈具的功率遠(yuǎn)超過35mW，因此輻射功率限值的意義僅在儀表指示燈之類的設(shè)備，但又由于其非陣列的指示用途，可免于參照本標(biāo)準(zhǔn)，因而這個限值實在是個雞肋，無所謂有，也無所謂無。

　　6)輻射面積限值，

　　6.1 當(dāng)受輻射表面積超過 400 MM^2時, 可通過測量輻射表面最高溫度，用溫度組別的方式替代輻射功率或輻照度的限制

　　眾所周知，大多數(shù)燈具的燈罩表面積都超過了400mm2, 因此似乎該評估方式測量溫度組別極為便利。但實際上由于光輻射標(biāo)準(zhǔn)類同于本安標(biāo)準(zhǔn)，或者需按本安電路評估方法評估驅(qū)動電路的故障條件，從而使測量問題復(fù)雜化;或者輸入理論上最大的電流，此時20W的燈具在輸入理論最大值時，實際功率往往超過100W，從而使測試結(jié)果變得不可接受，并且，即便按此方式測試通過，也不可用于粉塵。

　　6.2 當(dāng)受輻射表面積小于 130mm2時,輻射功率的限值最大為400mW;

　　7)通過在特定氣體的點燃試驗。

　　以上評估依據(jù)中，對1)、2)和3)條可依據(jù)結(jié)構(gòu)評估等方式判定是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，而對4)、5)、6)條又可合并為對光功率/輻照度的測量，而對7)條類似與隔爆點燃原理，此處不再贅敘。

（轉(zhuǎn)載）