礦燈管理工培訓教案
目錄
1.1使用前的工作 4
1.2初充電 4
1.3日常充電 4
1.4充電注意事項 5
1.5日常使用時應注意事項 6
1.7調製電解液 6
1.8補充蒸餾水的工序 7
第二章：原子分子離子基本知識 9
2.1原子的定義 9
2.2分子的定義 10
2.3離子的定義 10
第三章、電工學基本知識 12
第四章：煤礦安全01manbetx 中有關礦燈的檢修及管理製度17
第五章、礦燈行業的發展現狀及常用類型 20
5.1礦燈行業的發展現狀 20
5.2礦燈的類型 21
5.3現階段礦燈存在的不足 22
5.4問題的提出 24
第六章 節能型免維護鉛酸電池礦燈的結構 25
6.1節能型免維護鉛酸電池礦燈的結構 25
6.2節能型免維護鉛酸電池礦燈的特點 26
6.3閥控式密封免維護鉛酸蓄電池 27
7.1光源(燈頭)的本安型設計31
7.2控製電路 33
7.3使用範圍和環境條件 36
授課時數 2學時
教具 礦燈一個
實驗、電教內 容
教學目的 讓工人了解國家對礦燈管理工的規定與要求,並了解基本保養常識。
教學重點和難點 礦燈的保養知識;衝放電注意事項。
複習提問 1.新到的礦燈應進行幾次次循環充電?
2.對已用過的礦燈停止使用一個月以上，多久進行一次日常充電，以保護電池?
1.1使用前的工作
1、新到的礦燈和充電裝置要認真查看零部件有無損壞、鬆動現象。
2、檢查專用工具、備件是否齊全。
1.2初充電
1、新到的礦燈應進行2～3次循環充電。
2、將整流器接通電源，指示燈亮，調整電壓為最低，接通充電回路，充電指示燈應有偏轉，注意充電指示燈器無反向。
3、關閉礦燈燈頭開關，使燈熄滅。上架完畢後，調整電壓，使電壓保持3.4～3.7V，進行恒流充電。連續充電8小時，，初充電完畢後，進行放電11小時，電池電壓不低於3.4V，即可正常使用。
1.3日常充電
1、采用恒壓並聯充電法，充電電壓為4～12V。
2、礦燈充電時必須關閉燈頭開關，使燈熄滅。
3、充電時間一般不超過8小時，當充電指示燈綠燈亮時，表示礦燈已經充滿。礦燈必須能連續放電11小時以上。
4、當礦燈充滿電處於綠色指示燈亮時，若大於48小時不使用，
將礦燈旋離充電座，以免影響礦燈使用壽命。
1.4充電注意事項
1、在充電過程中，由於充電電壓比燈泡額定電壓高，容易燒壞燈泡，因此，充電時應關閉燈頭開關，使燈熄滅。
2、在初充電過程中，充電24小時後，各個電池的充電指示針應和指示表的指在同樣的位置，都在1安培左右，如果有個別充電指示器的指針不動或相差太遠應當檢查各自接觸情況。
3、有初充電前應做好準備，保證在初充過程中不中斷充電電流，否則將影響電池的使用質量。
4、對一般經過正常放電的電池，在充電開始時，其充電電流為2安培左右。但由於放電情況不同，充電電流會有所差異，如果有個別電池的充電電流特別小，則應仔細檢查充電回路內各接觸點是否有毛病。
5、公休假日電池可能不拿下充電架，也不必把充電電路切斷，不會引起過充電，同時由於電池放電情況不一樣，可以利用公休假日的充電時間，進行一次“均衡充電”，以使各個電池達到相同的充電狀態。
6、在充電過程中，如外電源突然被切斷，應立即反悔線個燈的燈頭向反時針方向旋轉，切斷充電電路，否則當交流電源切斷後，電池就會通過充電器放電。
7、矽整流器上的電壓表每月須用標準電壓表校驗一次。
1.5日常使用時應注意事項
1、使用中不應過放電,如經常過放電,會降低電池使用壽命。
2、對已用過的礦燈停止使用一個月以上，每月進行一次日常充電，以保護電池。
3、矽整流器內應經常清理，保持清潔。
4、充電架各部分應保持清潔幹淨。
5、充電架上如漏有電解液，應立即清洗，充電架隔板上不應有汙跡，以免使充電器及充電架隔板上皮板變質受損。
1.7調製電解液
1、配製電解液時，要戴好防護鏡。應使用鉛槽或瓷質耐酸槽，並應在耐溫100℃以上，不得使用不耐酸的一般金屬器具。配製時一定要將濃酸緩慢倒入蒸餾水中，切不可將蒸餾水倒入濃硫酸內，以防液體濺潑或者發生爆炸02manbetx.com 。
2、充電後電解液比重為1.28±0.01(30℃)稀硫酸。
七、補充蒸餾水和調電解液比重
在充電過程中，由於電解和蒸發，電池內蒸餾水將有所消耗，故應定期補充蒸餾水以免液麵降至極板邊緣以下，而降低電池壽命，連續使用的礦燈，每15天應補充一次蒸餾水。
1.8補充蒸餾水的工序
1、使用 柱搬手打開透氣蓋，取下墊圈和堵頭。
2、將電池放直，用注液器將蒸餾水注入每個單體電池內，補到液麵與注液口相平為止。
3、使用15天後，每個單體電池約耗水8--10毫升，在補水時每個單體電池應補入8--10毫升。
4、每三個月應正規地調整一次電解比重。
5、補充蒸餾水後，把外殼上的漏液擦幹淨，上好堵頭、墊圈及透氣蓋，如電池補水次數過多，應仔細檢查電池槽是否有破碎現象。
九、礦燈充電架矽整流器停送電要注意防止觸電，檢修充電架矽整流器要停電後方可進行。
課程 第二章、原子分子離子基本知識
授課時數 4學時
教具
實驗、電教內 容
教學目的 讓新工人了解礦燈的物理,化學基本知識以更好的加深對礦燈的保護保養。
教學重點和難點 原子,分子,電子,離子的定義,
複習提問 1、分子的定義及性質?
2、什麼叫陽離子與陰離子?
第二章：原子分子離子基本知識
2.1原子的定義
原子 :構成化學元素的基本單元和化學變化中的最小微粒，即不能用化學變化再分的微粒。原子由帶正電的原子核和帶負電的核外電子組成，原子核非常小，它的體積約為整個原子體積的10-15，但原子質量的 99.95%以上都集中在原子核內。質量很小的電 子在原 子核 外的空間繞核作有規 律的高速運動，原子核和核外電子相互吸引，組成中性的原子。在科學昌盛的20世紀，科學家已經能夠利用場發射顯微鏡直接觀察到原子圖像，這是證明原子存在的最有力的證據。
近代原子概念是在1803年由英國J.道爾頓提出的，主要內容有 3點：① 一切化學元素都是由不能再分割、不能毀滅的微粒組成的，這種微粒稱為原子。②同一種元素的原子的性質和質量都相同 ， 不同元素的原子的性質和質 量都不同。③兩種不同元素的化合作用是一種元素的一定數目的原子與另一種元素的一定數目的原子結合而形成化合物的各個分子。自從放射性元素發現以後，原子是可以蛻變和分裂的，因此，道爾頓關於原子不可分割的說法應該加以修正，隻能說在普通的化學反應中，原子不可分。同位素的發現也改變了同一種元素的原子的性質和重量都相同的說法，因為同一種元素的各種同位素的質量是不同的。1913 年英國 H.G.J. 莫塞萊提出原子序數概念，指出同一種元素的各原子的質量可能不等( 即各同位素的質量可以不等 ，但它們的核電荷一定相等)，由此可見，一種元素所有的原子的基本特征仍是原子序數。
2.2分子的定義
分子是獨立存在而保持物質化學性質的最小粒子。
分子有一定的大小和質量;分子間有一定的間隔;分子在不停的運動;分子間有一定的作用力。
同種分子性質相同，不同種分子性質不同。最小的分子是氫分子，其相對分子質量為2，大的分子其相對分子質量可高達幾百萬以上。相對分子質量在數千以上的分子叫做高分子。
2.3離子的定義
離子是指原子由於自身或外界的作用而失去或得到一個或幾個電子使其達到最外層電子數為8個或2個的穩定結構。這一過程稱為電離。電離過程所需或放出的能量稱為電離能。
在化學反應中,金屬元素原子失去最外層電子,非金屬原子得到電子,從而使參加反應的原子帶上電荷。帶電荷的原子叫做離子，帶正電荷的原子叫做陽離子，帶負電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由於靜電作用而形成不帶電性的化合物。
元素指自然界中一百多種基本的金屬和非金屬物質，它們隻由一種原子組成，其原子中的每一核子具有同樣數量的質子，用一般的化學方法不能使之變得更為簡單，並且單獨地或組合地構成一切物質。是化學元素的簡稱。
課程 第三章、電工學基本知識
授課時數 2學時
教具
實驗、電教內 容
教學目的 讓工人了解電工學基本常識，增強對電源電流的了解。
教學重點和難點 電流的概念及歐姆定律的定義。
複習提問 1、電流的基本概念是什麽?
2、電壓的基本性質?
3、交流電的三要素是什麽?
第三章、電工學基本知識
1，什麽叫電路?
電流所經過的路徑叫電路。電路的組成一般由電源，負載和連接部分(導線，開關，熔斷器)等組成。
2，什麽叫電源?
電源是一種將非電能轉換成電能的裝置。
3，什麽叫負載?
負載是取用電能的裝置，也就是用電設備。
連接部分是用來連接電源與負載，構成電流通路的中間環節，是用來輸送，分配和控製電能的。
4，電流的基本概念是什麽?
電荷有規則的定向流動，就形成電流，習慣上規定正電荷移動的方向為電流的實際方向。電流方向不變的電路稱為直流電路。
單位時間內通過導體任一橫截麵的電量叫電流(強度)，用符號I表示。
電流(強度)的單位是安培(A)，大電流單位常用千安(KA)表示，小電流單位常用毫安(mA),微安(μA)表示。
1KA=1000A
1A=1000 mA
1 mA=1000μA
5，電壓的基本性質?
1)兩點間的電壓具有惟一確定的數值。
2)兩點間的電壓隻與這兩點的位置有關，與電荷移動的路徑無關。
3)電壓有正，負之分，它與標誌的參考電壓方向有關。
4)沿電路中任一閉合回路行走一圈，各段電壓的和恒為零。
電壓的單位是伏特(V)，根據不同的需要，也用千伏(KV)，毫伏(mV)和微伏(μV)為單位。
1KV=1000V
1V=1000 mV
1mV=1000μV
6，電阻的概念是什麽?
導體對電流起阻礙作用的能力稱為電阻，用符號R表示，當電壓為1伏，電流為1安時，導體的電阻即為1歐姆(Ω)，常用的單位千歐(KΩ)，兆歐(MΩ)。
1 MΩ=1000 KΩ
1 KΩ=1000Ω
7，什麽是部分電路的歐姆定律?
流過電路的電流與電路兩端的電壓成正比，而與該電路的電阻成反比，這個關係叫做歐姆定律。用公式表示為 I=U/R
式中：I——電流(A);U——電壓(V);R——電阻(Ω)。
部分電路的歐姆定律反映了部分電路中電壓，電流和電阻的相互關係，它是03manbetx 和計算部分電路的主要依據。
8，什麽是全電路的歐姆定律?
S I
帶有一個電動勢的全電路圖：
r0 U R
E
圖中r0是電源的內阻;當導線的電阻可以忽略不計時，負載電阻R就是外電路的電阻;E表示電源的電動勢。S表示開關;I表示電流;U表示電源兩端的電壓。
當開關S閉和接通時，電路中將有電流流通，根據部分電路歐姆定律，在外電路負載電阻R上的電阻壓降等於I×R=U，而在內電路中電源內阻r0上的電壓降為U0=I×r0。
所以，全電路歐姆定律的數學表達式為：
E=U+ U0=IR+I r0 式中電流I=E/(R+ r0)
式中:E——電源電勢(V);R——外電路電阻(Ω);r0——電源內阻(Ω)。
全電路歐姆定律的定義是：在閉合回路中，電流的大小與電流的電動勢成正比，而與整個電路的內外電阻之和成反比。
換句話講，IR=E-I r0，即 U= E-I r0，該式表明電源兩端的電壓U要隨電流的增加而下降。因為電流越大，電源內阻壓降I r0也越大，所以電源兩端輸出的電壓U就降低。電源都有內阻，內阻越大，隨著電流的變化，電源輸出電壓的變化也越大。當電源的內阻很小(相對負載電阻而言)時，內阻壓降可以忽略不計，則可認為U= E-I r0≈E，即電源的端電壓近似等於電源的電動勢。
9，交流電的三要素是什麽?
最大值，周期(或頻率)，初相位。
授課時數 2學時
教具
實驗、電教內 容
教學目的 知道煤礦安全規程及煤礦礦井機電設備完好標準中的有關規定及礦燈的檢修規程,管理製度。
教學重點和難點 對礦燈的準備和裝添電液的要求。
複習提問 1、礦井完好的礦燈總數，至少應比經常用燈的總人數多多少?
第四百七十五條 礦燈的管理和使用應遵守下列規定：
(一)礦井完好的礦燈總數，至少應比經常用燈的總人數多10%。
(二)礦燈應集中統一管理。每盞礦燈必須編號，經常使用礦燈的人員必須專人專燈。
(三)礦燈應保持完好，出現電池漏液、亮度不夠、電線破損、燈鎖失效、燈頭密封不嚴、燈頭圈鬆動、玻璃破裂等情況時，嚴禁發放。發出的礦燈，最低應能連續正常使用11h。
(四)嚴禁使用礦燈人員拆開、敲打、撞擊礦燈。人員出井後(地麵領用礦燈人員，在下班後)，必須立即將礦燈交還燈房。
(五)在每次換班2h內，燈房人員必須把沒有還燈人員的名單報告礦調度室。
(六)礦燈必須裝有可靠的短路保護裝置。高瓦斯礦井應裝有短路保護器。
第四百七十六條 礦燈房應符合下列要求：
(一)應用不燃性材料建築。
(二)取暖應用蒸汽或熱水管式設備。個別情況下，采用火爐取暖時，火爐間應有單獨的間隔和出口。
(三)應有良好的通風裝置，燈房和倉庫內嚴禁煙火，並備有滅火器材。
充電裝置應有可靠的充電穩壓裝置。
第四百七十七條 準備和裝添電液必須使用專用器具。工作人員必須戴防護眼鏡、口罩和橡膠手套，係橡膠圍裙，穿膠鞋。
調合和貯存電液，必須使用有蓋的瓷質、玻璃質等容器。調合酸性電液時，必須將硫酸徐徐倒入水中，嚴禁向硫酸中倒水。
房間內必須備有中和電液用的溶液。
課程 第五章、礦燈行業的發展現狀及常用類型
授課時數 4學時
教具 礦燈
實驗、電教內 容
教學目的 知道礦燈的發展概況及礦燈的類型
教學重點和難點 熟知礦燈的各種類型
複習提問 1、說出幾種類型的礦燈?
2、現存礦燈的不足?
第五章、礦燈行業的發展現狀及常用類型
5.1礦燈行業的發展現狀
我國礦燈行業從六十年代開始，由當時的上海煤研所和上海礦燈廠、撫順礦燈廠聯合研製8型礦燈進行起，至今已近五十年，經過幾代研發人員的努力，對產品進行了不斷改進和創新。回顧礦燈行業的發展史，大致經曆了三個階段：
六十年代初到七十年代末，是國產礦燈的起步和發展階段，我國礦燈產品從無到有逐步發展壯大，結束了礦燈依賴國外進口的曆史，主要生產KS8型及KS7型礦燈。
八十年代至九十年代，是礦燈的全塑化發展時期和燈頭的雙光源結構開發期。在這期間開發的全塑KS8(A)型單絲礦燈，其重量輕，結構簡單，攜帶方便，受到廣大煤礦職工的歡迎，得到了較大的推廣。而雙燈絲礦燈，由於增加了燈頭的維護難度，加上價格因素的製約，並未形成氣候。
九十年代後期至今，是礦燈的免維護化和礦燈的小型化及電源的多樣化發展階段。在礦燈電池的免維護化，電源的小型化、多樣化方麵進行了探索和試驗，已取得一定成果，形成了鎳氫礦燈、鋰電礦燈等多種規格的係列產品。
由於受到煤礦特定使用環境的製約，鎳氫礦燈、鋰電礦燈雖然顯示出了自身的優越性，但在安全性、可靠性方麵還未完全達到煤礦井下的要求。
在國外，如美國、英國等國家，煤礦井下仍使用鉛酸蓄電池礦燈。在光源方麵，美國、英國等國家采用雙燈絲結構;德國、俄羅斯采用雙燈絲或雙燈泡的結構。根據國外發展情況和我國煤礦實際預測，礦燈以免維護蓄電池為電源，以LED為光源的技術方案，應為國內煤礦井下使用的礦燈產品近期發展趨勢。
5.2礦燈的類型
現階段煤礦使用的礦燈大至分為三類：鉛酸電池礦燈、鎳氫電池礦燈、鋰電池礦燈。
普通鉛酸礦燈的蓄電池極板是由鉛和鉛的氧化物構成，電解液是硫酸的水溶液。它的主要優點是電壓穩定、價格便宜;缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短、日常維護頻繁。
鎳氫礦燈的鎳氫電池是以鎳鎘電池技術為原型改進的，鎘電極被儲氫合金取代，應用在鎳氫電池上。它的缺點是嚴重過放電、長期存放不用，電池自放電過大內部正負電極易造成短路。
鋰電礦燈的鋰電池大致為三類：一是鈷酸鋰電池;二是錳酸鋰電池;三是聚合物鋰電池。這三種電池都不同程度地存在著過充或過放所產生的爆炸問題，而鈷酸鋰電池因活性最高、體積小，安全性能最差。
隨著科學技術的不斷發展，新材料新技術取代傳統材料和傳統技術已成為必然趨勢。我公司研製的節能型鉛酸免維護礦燈，在結構上進行了徹底的改造，電池電解液消耗量非常小，在使用壽命內不需補充蒸餾水，耐震、耐高溫、體積小、自放電小，使用壽命可達普通蓄電池的兩倍。
5.3現階段礦燈存在的不足
礦燈是礦工的眼睛，是其煤礦安全和生產的保障。根據現代化礦井發展的需要，利用新科技成果，開發新型礦燈是實現煤礦本質安全的必然要求。
礦燈的安全性和質量可靠性與煤礦安全生產息息相關。隨著煤礦本質安全建設的不斷深化，對礦燈也提出了更高的要求。礦燈的安全性、可靠性和便攜性是每個煤礦職工的不懈追求。以鎳氫電池、鋰離子電池作為礦燈電源，實現了礦燈的便攜性。但是，鎳氫電池的記憶效應，也造成了使用上的不便，常常引起電池提前失效，一旦發生過充電以後，就會形成單體電池隔板熔化的問題，導致整組電池迅速失效。如反極充電會造成電池內壓升高，激活安全閥，使電池泄漏，甚至破裂。長期儲存也會加速電池自放電和活性物質鈍華。鋰電池因熱衝擊安全性能不穩定，發生過鋰電礦燈在井上充電爆炸、井下放電起火的案例。2006年8月，美國召回180萬個蘋果電腦，戴爾召回410萬個筆記本電腦，都因鋰電池充電時過熱、有爆炸危險。目前，世界各國的煤礦井下很少有使用鋰電池礦燈。
我國在貫徹CB7957-2003《礦燈通用安全要求》標準時，將新型礦燈理解為鋰電礦燈是不科學的。按照煤礦本質安全的要求，新型礦燈應該是安全性、節能性和可靠性更符合煤礦安全生產要求的礦燈。
5.4問題的提出
針對以上存在的問題，我們設計一種符合煤礦本質安全要求，且重量輕、體積小、安全可靠的節能型免維護鉛酸電池礦燈。
課程 第六章、礦燈的結構及鉛酸蓄電池性能
授課時數 4學時
教具 礦燈一個
實驗、電教內 容
教學目的 了解礦燈的結構。
教學重點和難點 熟知礦燈的結構及其蓄電池的原理,性能。
複習提問 1.礦燈總共有多少零部件?
2.節能型免維護鉛酸電池礦燈的特點?
第六章 節能型免維護鉛酸電池礦燈的結構
6.1節能型免維護鉛酸電池礦燈的結構
節能型鉛酸電池免維護礦燈是一種便攜式移動照明設備，由燈頭、電源和控製保護電路組成。燈頭內設有主輔兩個光源和光源驅動電路;電源包括閥控式鉛酸蓄電池和電源管理器。見如下圖1。
圖1 節能型免維護鉛酸電池礦燈結構及組成
1-電纜 2-電池槽蓋 3-電池槽 4-電池管理器 5-安全閥 6-燈麵玻璃
7-光源管理器 8-燈頭蓋 9-光源10-反射器 11-燈頭殼
6.2節能型免維護鉛酸電池礦燈的特點
節能型免維護鉛酸電池礦燈采用的免維護密閉鉛酸蓄電池，具有全密閉、免維護、體積小、重量輕、不漏液、壽命長、放電平穩、無氣體析出等特點，提高了礦燈的防爆性能，確保了礦燈的本質安全。該電池采用先進的工藝技術進行整體優化設計，使電池使用壽命可達500次。燈頭光源采用節能的LED冷光源，體積小，結構堅固，工作電壓低，在壽命期內不需更換光源，節電效果明顯，是公認的環保節能型光源。
6.3閥控式密封免維護鉛酸蓄電池
采用專用閥控式密封免維護鉛酸蓄電池(簡稱VRLA電池)作為電源，其安全性、可靠性優於其它類型的蓄電池，其壽命周期內不需要補充電解液，降低了礦燈的維護費用和補充電費用，同時充電時沒有酸霧，對人體和設備不構成危害和損害，是礦燈的首選電源。
a) VRLA電池的材料
VRLA電池所用的材料沒有產生火花與明火引發瓦斯氣體爆炸的因素。VRLA電池的主要材料是：
①鉛及它的化合物PbO，PbO2 PbSO4這些無機材料在常溫下衝擊，摩擦都不產生火花，更不會產生明火。在高溫(300℃～1200℃)不會燃燒。
②隔板用材料是純度高的超細玻璃纖維組成的，它的主要化學成分是SiO2，還有K，Na，Ca,Mg，Ai，Zn元素的氧化物，在衝擊摩擦時，都不產生火花或明火，它的熔點在550℃左右。
③電解液是稀H2SO4，占重量的35%左右。它雖有腐蝕性，但沒有產生火花或明火的因素，使用時完全密封在電池槽內。
④電池槽護蓋塑料件材料是ABS樹脂，它是高強度的絕緣材料，擊穿電壓12KV～16KV/mm，阻燃性能達到UL94V-0，表麵電阻﹥10.14Ω，抗拉強度633kg/cm2，抗彎強度749kg/cm2。此外，礦燈整體方案都按本質安全要求進行設計。
b) VRLA電池安全閥
電池設有安全閥，其作用是電池內壓力大於60Kpa時，將電池內的氣體排出，低於22Kpa時關閉。保證了VRLA電池的安全性與可靠性。
c)VRLA電池主要特性
①安全密封：在使用過程中，電解液不會從電池的端子或外殼中泄露出。
②沒有自由酸：特殊的吸液隔板將酸保持在其內部，電池內沒有自由酸液。
③泄氣係統：電池內壓超出正常水平後，VRLA電池會放出多餘氣體並自動重新密封，保證電池內沒有多餘氣體。
④維護簡單：由於獨一無二的氣體複合係統使產生的氣體轉化成水，在使用VRLA電池的過程中不需要加水。
⑤使用壽命長：采用了有抗腐蝕結構的鉛鈣合金欄板VRLA電池可浮充使用10～15年。
⑥質量穩定，可靠性高：采用先進的生產工藝和嚴格的質量控製係統，VRLA電池的質量穩定，性能可靠。電壓、容量和密封在線進行100%檢驗。
d) VRLA電池結構
在電池中，一部分數量的電解液被吸收在極片和隔板中，以此增加負極吸氧能力，阻止電解液損耗，使電池能夠實現密封。
組件 材料 作用
正極 正極為鉛-銻-鈣合金欄板，內含氧化鉛為活性物質 保證足夠的容量
長時間使用中保持蓄電池容量，減小自放電
負極 負極為鉛-銻-鈣合金欄板，內含海綿狀纖維活性物質 保證足夠的容量
長時間使用中保持蓄電池容量，減小自放電
隔板 先進的多微孔AGM隔板保持電解液，防止正極裕負極短路。隔板采用無紡超細玻璃纖維，在硫酸中化學性能穩定。多孔結構有助於保持活性物質反應所需的電解液 防止正負極短路
保持電解液
防止活性物質從電極表麵脫落
電解液 在電池的電化學反應中，硫酸作為電解液傳導離子 使電子能在電池正負極活性物質間轉移
外殼和蓋 在沒有特別說明下，外殼和蓋子為ABS樹脂 提供電池正負極組合欄板放置的空間
具有足夠的機械強度可承受電池內部壓力
安全閥 材質為具有優質耐酸和抗老化的合成橡膠。帽狀閥中有氯丁二烯橡膠製成的單通道排氣閥 電池內壓高於正常壓力時釋放氣體，保持壓力正常
阻止氧氣進入
端子 根據電池的不同，正負極端子可為連接片、棒狀、螺柱或引出線。端子的密封為可靠的粘結劑密封。
密封件的顏色：紅色為正極，黑色為負極 密封端子有助於大電流放電和長的使用壽命
課程 第七章、光源設計及礦燈電路設計
授課時數 6學時
教具
實驗、電教內 容
教學目的 讓工人了解礦燈燈頭的本安型設計原理及控製電路功能和特點。
教學重點和難點 控製電路功能和特點
複習提問 1、LED光源技術最主要的優點是什麼?
2、控製電路特點是什麼?
第七章：光源設計及礦燈電路設計
7.1光源(燈頭)的本安型設計
LED早期被用來作為指示燈光源，現今LED應用則相當廣泛。LED照明技術用在礦燈上，獲得老式礦燈相同的照度，其所耗能量僅為白熾燈泡的1/8。其不漏氣、不漏電的特性， 可達50000h的使用壽命，對礦燈來說是最佳的選擇。它為多年困擾我們的礦燈燈泡壽命短(標準規定>150 h)的問題。GB7957 -2003《礦燈通用安全要求》標準的執行，使用LED替代白熾燈泡成為了礦燈的新技術。
LED發光效能高，發出的熱量少，因而省電;LED的光譜幾乎全部集中於可見光頻段，發光效率可達80%～90%，不像熒光燈那樣耗能高，且產生有毒氣體;LED屬於全固體冷光源，體積小，結構堅固，工作電壓低，實驗結果表明，在相同照明效果下LED比熒光燈管節能60%，節電效果明顯。LED眩光小，無輻射，使用中不產生有害物質(熒光燈易揮發汞蒸汽)，光譜中幾乎沒有紫外線和紅外線，利於減緩被照物老化速度，是綠色環保無汙染光源。
LED光源技術最主要的優點是較高的防爆安全性。LED光源工作時溫度隻有65度，光源器件采用完全封閉的封裝，因此徹底消除了使用白熾燈泡可能引燃易爆氣體的危險。
LED光源輸入端采用恒流驅動裝置，使LED工作電流不隨電池端電壓的變化而變化，從點燈開始到點燈11小時的照度基本保持不變。
綜上所述，節能型鉛酸免維護礦燈選用新型礦燈專用LED光源，設計專門的配光係統，不僅發光效率高，而且節能效果好。
7.2控製電路
該礦燈控製電路采用串聯雙保護電路，短路保護電流為≤1.5A，短路時間在≤15ms內安全地切斷電源，電路板根據本質安全的要求，設計爬電的履銅皮間距、元器件引腳與履銅皮的間距，保證電路工作的絕對安全。
a) 控製電路功能
該電路采用先進的高效率、高穩定性、高集成的高頻開關電源控製IC，PWM調製輸出，性能穩定，溫升低，采用高精度的恒流恒壓控製電路，通過不同的程序可以對鉛酸電池充電，具有充電恒流、過充停止等多種保護功能，最大限度延長電池壽命，有效的提高電池安全性。同時采用低內阻專用開關控製器對充電部分進行連接，當礦燈離開充電器(即充電器斷電或從充電架上取下)充電控製部分會自動脫離電池，最大限度的增加產品的安全係數(此時充電電路不帶電)，減少電池的損耗。
b) 控製電路特點
燈頭內設有充放電管理板，有效地保證了電池的充放電。充放電管理板具有以下特點：
①充電架的電壓範圍寬，該管理板可使用電壓在5.0～6.5的礦燈充電架。
②當電池電壓到4.8V～4.9V時，礦燈進入脈衝充電狀態。
③LED主光源放電電流控製在155～160mA的最佳工作電流內。
④具有充電保護、欠壓保護和放電限流的功能，保證正常充放電，延長了礦燈的使用壽命。
c) 技術參數
序號 項 目 單位 參數
1 輸入電壓 V DC 4.5～15
2 輸入功率 VA 5
3 恒壓充電電壓 V 4.2
4 恒流充電電流 mA 750
d) 產品外形
產品外形如下圖2：
圖2 燈頭控製電路
e)安裝事項
輸入端正極接在焊盤IN +，(直接螺絲固定)，輸入端負極接在IN-：
f)主要技術參數
序號 項 目 單位 參數
1 額定電壓 V 4
2 額定容量 Ah 3
3 點燈時間 h ≥15
4 LED 主光源 額定電壓 V 4
額定電流 A 0.18
輔光源 額定電流 A 0.06
5 (主光源)
最大照度
(距1m處) 點燈開始 Lx ≥1900
點燈11h Lx ≥1600
點燈15h Lx ≥1100
6 蓄電池壽命 次 500
7 全燈重量 Kg ≤0.75
8 析氣量 ml/Ah ≤7.5
9 外形尺寸(長×寬×高) mm 91×41×120
7.3使用範圍和環境條件
節能型鉛酸免維護礦燈為便攜式照明工具，主要適用於煤礦井下照明，也可以用於礦山等需要移動的照明場所。
可以用於有甲烷、瓦斯等爆炸性氣體的礦井，環境溫度 -10℃～50℃。
