荣彦超,来自中国人民警察大学,于2019年8月在《武 警 学 院 学 报》(Journal of the Armed Police Academy)第35卷第8期发表了题为《LED光源火灾危险性探究》的研究论文。该研究聚焦于LED光源的火灾危险性,旨在通过实验探究LED光源在不同条件下的火灾风险,特别是其在聚热和过电压故障情况下的表现。
LED(Light-Emitting Diode,发光二极管)光源因其高发光效率、低耗电量、长使用寿命等优点,逐渐成为照明领域的主流选择。然而,尽管LED光源通常被认为是“冷光源”,且发热量较少,但近年来由LED光源引发的火灾事件逐渐增多。例如,2014年日本JR电车静冈站地下广场的LED灯因电源配线过热引发火灾,2015年湖南省张家界市武陵源建材市场的LED照明灯具故障导致严重火灾。这些事件表明,LED光源并非完全安全,其潜在的火灾危险性尚未得到足够的重视。
目前,关于传统光源(如白炽灯、碘钨灯)的火灾危险性研究较为丰富,但针对LED光源的相关研究较为欠缺。因此,荣彦超的研究旨在通过类比传统光源的研究方法,分析LED光源的火灾危险性,特别是LED日光灯在聚热和过电压故障条件下的表现,为LED光源火灾的调查和预防提供理论基础。
研究主要分为以下几个步骤:
试验耗材及设备准备
试验使用的耗材包括额定功率为3W、10W、30W、60W的LED日光灯及其灯具、多股铜导线、脱脂棉和纸壳。试验设备包括Fluke TI400型红外热成像仪、电气故障试验台和Canon 700D型数码相机。
聚热条件下灯体温度试验
试验分为4组,分别使用额定功率为3W、10W、30W、60W的LED日光灯。每组试验中,用纸壳和脱脂棉将灯泡裹覆,通电120分钟,定时使用红外热成像仪测量灯身温度。由于LED日光灯的灯身主要由玻璃和金属片构成,试验分别测量了玻璃和金属片的温度。每组试验重复3次,剔除无效数据后取平均值记录。
过电压故障试验
试验分为两组:第一组将额定功率为3W、10W、30W、60W的LED日光灯接入380V电压的电源中,观察灯泡现象;第二组使用额定功率为10W的LED日光灯,分别接入380V和220V的电源,测量灯身温度。每组试验重复3次,剔除无效数据后取平均值记录。
聚热条件下灯体温度试验结果
试验结果显示,随着通电时间的增加,LED日光灯灯体表面温度逐渐升高,且一直保持上升趋势。通电120分钟内,3W、10W、30W、60W的LED日光灯灯体最高温度分别为79.3℃、132.2℃、140.3℃和149.8℃。灯体金属片温度普遍高于玻璃温度,金属片与玻璃的平均温度差值分别为13.6℃、22.0℃、26.9℃、16.3℃。特别是10W、30W、60W的LED日光灯灯体最高温度均高于纸张的燃点(130℃),表明其在聚热条件下具备引燃纸张的火灾危险性。
过电压故障试验结果
在过电压故障情况下,不同额定功率的LED日光灯表现不同。3W和10W的LED日光灯可以承受380V的电压,但10W的灯体表面温度明显升高,且灯泡表面出现深棕色物质覆盖,内部玻璃表面覆盖浓密的小液滴。30W的LED日光灯在平均通电7秒后熄灭,灯泡损毁,但未引发火灾。60W的LED日光灯在通电瞬间发出强光并伴随巨大声响,灯泡熄灭,电压转换装置出现严重烟熏,火灾危险性较高。此外,10W的LED日光灯在380V电压下,灯体最高温度达到144.8℃,高于纸张燃点,表明其在过电压故障下具备引燃纸张的火灾危险性。
研究表明,LED光源在聚热和过电压故障条件下具备一定的火灾危险性。具体结论如下: 1. 在聚热条件良好的情况下,LED日光灯灯身最高温度为金属片温度,其温度为玻璃温度的1.1~1.4倍。 2. 在聚热条件良好的情况下,额定功率为10W、30W、60W的LED日光灯灯体最高温度均高于纸张燃点,具备引燃纸张的火灾危险性。 3. 在过电压故障情况下,LED日光灯在通电初期温度急剧升高,且随着额定功率的提升,火灾危险性逐步上升。 4. 在过电压故障情况下,额定功率为10W的LED日光灯灯体最高温度可以达到144.8℃,高于纸张燃点,具备引燃纸张的火灾危险性。
该研究填补了LED光源火灾危险性研究的空白,为LED光源的安全使用和火灾预防提供了重要的理论依据。研究结果表明,尽管LED光源通常被认为是安全的,但在特定条件下(如聚热和过电压故障)仍可能引发火灾。因此,在实际应用中,应加强对LED灯具的质量监管,特别是电压转换装置的电气元件应符合国家标准,以减少火灾风险。
研究还提到,市场上约40%~50%的LED灯具未达到国家标准,存在电气元件不达标等问题,这进一步增加了LED光源的火灾风险。因此,建议相关部门加强对LED灯具市场的监管,确保产品质量符合安全标准。