LED灯原理分析

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锂电池LED矿灯原理分析新型矿灯采用了现阶段最新的锂电池电源和

大功率LED照明技术。采用锂电池电源使产品重量、体积大幅度减小；采用大功率LED照明技术，解决了煤炭行业安全操作章程规定的在井下不允许更换灯泡的问题，大大提高了工作可靠性。新型矿灯采用整体式、全密封、不能拆卸的结构。能在恶劣、易燃易爆、高温低温的环境里使用，甚至也能在水中正常工作。小型煤矿炮掘工作面可以大力推广使用。

参考文献：

［1］徐永圻.煤矿开采学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1993.［2］谢泽平.薄煤层复杂地质条件下掘进支护技术研究［J］.中国西部科技，2009（27）：1－3.［3］吴淑芹，刘建胜.薄煤层炮掘半煤岩巷道优质快速低耗掘进技术［J］.中国煤炭，2008（7）：55－57.［4］弋伍余.炮掘工作面排矸工艺升级探讨［J］.煤矿现代化，2008（2）.［5］煤矿矿井采矿设计手册（上、下册）［K］.北京：煤炭工业出版社，

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了大量的钢丝绳、轨道、轨枕的材料消耗，每米降低工人劳动强度。采用掘进连续装运一体化运输系统后，大大降低了提升运输事故率和设备故障率，安全生产程度得以提高。进尺由原来的120m/30d，最高达到276m/30d，工作效率是未改造前的 2.3倍，极大地缓解了采煤三区接续紧张的局面，同时也提高了我矿的采掘机械化装备水平和安全管理水平。生产成本78元。同时减少了工作岗点设置，降低了

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结语薄煤层炮掘工作面掘进连续装运一体化运输

新型节能锂电池LED矿灯设计———楼晓春，等度，以节约电能，延长工作时间；

整体式、全密封、不能拆卸的结构具备防爆隔爆的特性，使矿工在井下无法拆卸矿灯；将电源、灯头、

（4）充电口防反向放电电路能保证矿灯不对外供电，由Q4和MOS管Q5完成，Q5选用MOS管的原因是MOS管电压电阻小，电压降基本为0。以上电路设计，保证矿灯在灯不亮时，静态电流约10μA内，尽可能延长电池待机工作时间。功能上，主灯/副灯设计，使矿灯有2个不同亮度。平时工作用主灯，意外情况用副灯，副灯最长可用90h，能有效应对突发情况长时间照明需要；主灯恒流（恒亮度）设计，可保证主灯不随电池电压波动，始终保持同一亮度；低电量主灯自动转副灯控制电路，是当电池剩余20%电量，自动转副灯工作，提醒电池电量不足，并保证最长照明时间；充电口防反向放电电路能保证矿灯不对外供电，防止意外发生。

LED灯泡合成在一起，没有电缆，不存在蓄电池、矿灯

头碰撞破损，电缆破皮扯断以及灯泡烧坏而引起的电火花现象，掐断了矿灯引发事故的根源。

1.1

组成锂电池LED矿灯由锂电池组、LED发光部件、

控制电路和外壳4部分构成。锂电池组由锂电池电芯和电池保护模块2部分组成,完成低电压保护，过充电保护，过流保护和短路保护功能；

LED发光部件采用主灯/副灯设计，使矿灯有2

个不同亮度。平时工作用主灯，意外情况用副灯，副灯最长可用90h，能有效应对突发情况长时间照明需要；控制电路由主灯/副灯顺序开关控制、主灯恒流、低电

量主灯自动转副灯控制电路和充电口防反向放电电路组成。

1.3

主要技术指标新型矿灯主要技术指标如下电源：锂离子电池充电时间/h亮灯时间/h工作电流/mA

1.2

工作原理分析锂电池LED矿灯的控制电路如图1所示。控制

3.7V、

4.5Ah＜5

主灯：＞20副灯：＞90主灯：210副灯：45主灯＞1200Lx

电路由4个部分组成，分别是主灯/副灯顺序开关控制、主灯恒流电路（恒亮度）、低电量主灯自动转副灯控制电路和充电口防反向放电电路。

C1104

161514SW-PB131211109

C2103R2100k

C3105

D1

Q39012

12345678

12345678

R110k

CD4017

C5R81041k R3R4R79013R15R92010k U12010k12k1%U201-1(0805)R11U1 35810k D24148Q2Q1-29013C6R12C4R10R51001040.2499261041k1%R1847k R17 220k R1910k3581/2C8104

Q5P sot-23+50-8C7D2R13R1410410k100k Q4

J1

照度电池寿命光源寿命/h工作环境/°C相对湿度/%充电器整体重量/g

161514131211109

充放电次数300次后大于80%C

＞10000-20～6045～90

输入：AC110～250V输出：DC4.2V、1200mA

R610k R2010k C9104

0.638v

图1

锂电池LED矿灯控制电路

185

（1）主灯/副灯顺序开关控制由U1CD4017和按扭、电阻、电容等外围元件组成，上电后，CD4017

2

锂电池LED矿灯与铅酸蓄电池矿灯的比较锂电池LED矿灯与铅酸蓄电池矿灯的性能比

15脚通过电容C1复位，4脚和2脚输出电压均为0，灯均不亮。按下按扭后，CD40174脚和2脚依次

输出高电平，控制主灯/副灯依次发光；（2）主灯恒流（恒亮度）由D2组成的基准源部分、U2组成的比较器和R12的取样反馈这3个主要部分组

成。Q1-1为调整驱动管，恒流电流控制在

较如表1，新型锂电池LED矿灯具有以下优点：（1）重量轻、体积小现有铅酸蓄电池矿灯的重量为2500g左右，新型锂电池矿灯的重量为185g，只相当铅酸蓄电池矿灯灯头的重量，其体积比现有铅酸蓄电池矿灯灯头还要小，重量减轻94%；改善了矿工的工作条件。

表1锂电池LED矿灯与铅酸蓄电池矿灯的性能比较

产品体积/cm3重量/g灯泡工作时间/h单次工作时间/h安全性铅酸蓄电池矿灯20×10×52500硫酸泄漏20012锂电池LED矿灯6×7×8高1851000020 225mA；

（3）低电量主灯自动转副灯控制电路由LM358的另一运算器完成，当电池电压低于 3.6V后，C8产生一个高电平脉冲，加到CD4017的14脚触发输入端，电路自动将主灯熄灭，副灯开始工作，降低亮度

井下巷道矸石充填输送机的开发与研制

冉隆河1，邵强2，王翠清

2

（1.开滦铁拓重机公司，河北唐山063103； 2.唐山学院，河北唐山063020）摘

要：由于节能环保的要求，河北省规定煤矿井下掘进产生的矸石不允许上井，在井下的矸

石就地消耗掉。这样即减少了成本，又达到了环保的要求，也不会因矸石堆放占用大量的土地。井下巷道矸石充填输送机在全国各地煤矿几乎未被使用，因此，开发这种设备将会有很大的市场空间。

抛射机构参数和结构形式的设计抛矸机（即井下巷道矸石充填输送机）将在开滦（集团）公司林南仓矿试点使用，要求填充的巷道断面高度为2~4m、宽度为 4.3m的梯形截面。在设计中考虑用带式输送机运输、改造掘进机行走部和机械抛扬等多种方式来达到设计目的。由于带式输送机运输是井下较常用的一种经济可靠简便的运输方式，也考虑到其他运输方式在扬尘和安全等方面的因素，最后经过研究决定抛射部分采用带式输送机运输形式。

1.1

抛矸输送机长度的设计根据设计基本参数要求，抛矸机构前端必须达

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!发矿难事故的根源。因此传统矿灯有天生技术结构（2）节能效果明显现有铅酸蓄电池矿灯的工作电流为700mA，功上的缺陷存在，引发矿难事故。新型锂电池LED矿率 2.8W。新型锂电池矿灯的工作电流为210mA，灯将电源、灯头、LED灯泡合成在一起，没有电缆，功率0.8W，节能71%；现有铅酸蓄电池矿灯打开不存在蓄电池、矿灯头碰撞破损，电缆破皮扯断以及灯泡烧坏而引起的电火花外漏现象，从生产工艺11h后的照度为开始时的45%(国家标准)，其光照特征为前亮后暗变化大。新型锂电池矿灯打开11h上掐断了矿灯引发事故的根源。参考文献：后的照度为开始时的98%，其光照特征为前后亮度变化小，因而既节能亮度又高，并且日光型白色光线更适合在煤矿井下使用。（3）单次工作时间长传统矿灯单次工作时间小于12h，而新型锂电池矿灯主灯的工作时间大于20h，副灯工作时间大于90h。主、副灯的设置使矿灯工作更为合理。（4）安全可靠性能高铅酸蓄电池矿灯电源与灯头是分离式，容易产生蓄电池、矿灯头碰撞摔破，电缆破皮扯断等现象产生电火花，继而引发瓦