限制呼吸型燈具屬于“n”型防爆產(chǎn)品的一種。因為相關(guān)的標準在2003年才出版，所以對于我國廣大用戶來說是一種新的產(chǎn)品。而在國外，這種產(chǎn)品早已問世，被很好地使用在具有潛在爆炸危險性氣體環(huán)境2區(qū)的場所中。這種產(chǎn)品進人我國后，它的特點很快顯現(xiàn)出來。它在使用場所上與增安型燈具相同，但其光源種類比增安型燈具要多，重量比隔爆型燈具輕，但使用范圍不如隔爆型燈具廣。具有重量輕、適用光源種類多的特點，對使用在2區(qū)又需要光照好的場所，這種燈具無疑是一種既經(jīng)濟又好用的產(chǎn)品。
這種新型產(chǎn)品在防爆機理、特點、檢驗難點和設計上都有不少新穎之處，設計者和用戶只有了解這些才能很好地設計和使用。
1 防爆機理
了解限制呼吸型燈具的防爆機理，我們先要了解它的使用場所，了解這種產(chǎn)品是從哪個地方人手來考慮防爆結(jié)構(gòu)處理的。
限制呼吸型燈具在使用上有一定限制性，該種燈具只允許使用在具有潛在爆炸危險性氣體環(huán)境2區(qū)的場所中，也就是說這種燈具使用的場所相對危險性比較小。在平時正常工作時，該環(huán)境中無爆炸危險性物質(zhì)，包括氣體、蒸氣和薄霧，只有在出故障時才會出現(xiàn)危險的爆炸性氣體、蒸氣或薄霧，而且這種出故障的機會也非常少，即使出現(xiàn)故障，故障所存在的時間也非常短。正是因為使用環(huán)境的特殊性，該種燈具只須防止在極少狀況下出現(xiàn)危險性物質(zhì)、而且危險性物質(zhì)持續(xù)的時間極短的狀況下所出現(xiàn)的危險。所以，該種燈具的外殼是限制氣體、蒸氣和薄霧進入量，而不是防止氣體、蒸氣和薄霧進入。
燈具在正常工作時內(nèi)部光源的發(fā)熱量較高，這樣會造成內(nèi)部氣體膨脹，就在燈具的光源腔內(nèi)形成了正壓。由于形成了正壓，造成內(nèi)部氣體外泄。當燈具停止使用時，燈具內(nèi)會逐漸冷卻下來，這時在燈具內(nèi)由于溫度下降，氣體體積縮小，此時燈具內(nèi)的空氣量已比燈具初始狀態(tài)下的空氣量要小，就造成了燈具內(nèi)的負壓。如果燈具未采取防護措施，而此時又恰恰發(fā)生事故，有危險物質(zhì)泄露，那么危險物質(zhì)就有可能進入燈具內(nèi)。當再次使用燈具時，燈具內(nèi)部的高溫就有可能點燃此存在于燈具內(nèi)的爆炸性氣體、蒸氣或薄霧，出現(xiàn)危險事故。限制呼吸型燈具正是根據(jù)燈具的這種特點，將光源及其相關(guān)的電器部件裝入限制呼吸型外殼內(nèi)。限制呼吸型外殼是指能限制氣體、蒸氣和薄霧進人的一種外殼。也就是說，限制呼吸型燈具是一種具有特殊外殼的燈具產(chǎn)品。這種產(chǎn)品增加了殼體限制氣體、蒸氣和薄霧進入的能力，所以在短時間內(nèi)危險物質(zhì)不會進入燈具。當然，如果事故維持的時間較長的話，還會出現(xiàn)危險。因此對于這種燈具，又采取了相應的措施來進一步增加安全性。首先限制了它的使用場所，只允許使用在2區(qū)，這樣由于事故維持的時間短，事故出現(xiàn)的次數(shù)少，減少了出現(xiàn)危險的機會。同時，對于這種外殼內(nèi)的危險部件，如鎮(zhèn)流器、燈座、啟動器等進行了嚴格的性能檢驗，保證了部件的安全可靠性，這樣，這種防爆燈具才是安全的。
在限制呼吸型燈具出現(xiàn)前，防爆燈具的大家庭中有兩種常用的燈具：隔爆型燈具和增安型燈具。隔爆型燈具可以用于具有潛在爆炸危險性氣體環(huán)境1區(qū)的場所中。該種燈具主要是利用產(chǎn)品外殼的高強度和隔爆性來達到防爆目的，允許周圍環(huán)境中有事故發(fā)生，也允許燈具內(nèi)存在危險物質(zhì)。它是利用燈具外殼的強度防止燈具內(nèi)部爆炸產(chǎn)生的壓力損壞燈體而點燃周圍環(huán)境，同時利用外殼金屬接合面極小的間隙，防止燈具內(nèi)的火焰?zhèn)鞒鳇c燃周圍的可燃性物質(zhì)；增安型燈具也是使用場所很廣泛的一種防爆燈具，這種燈具是通過增加一系列安全措施，如加大電氣間隙和爬電距離、增加外殼的防護等級、將燈具內(nèi)可能出現(xiàn)火花的地方用隔爆措施處理、限制燈具的溫度級別等來達到安全目的。在我國，這種防爆類型的燈具大部分使用在2區(qū)，只有增安型單插頭熒光燈允許使用在1區(qū)。
通過上述說明，我們不難發(fā)現(xiàn)限制呼吸型燈具是通過殼體良好的密封性限制爆炸性氣體、蒸氣或薄霧進入燈體內(nèi)部來達到防爆目的；隔爆型燈具是利用燈具外殼接合面良好的結(jié)構(gòu)和高強度的外殼來達到防爆目的；增安型燈具是通過增加燈具本身的安全性來達到燈具的防爆目的。所以這三種燈具各自具有不同的特點。
2 特點
通過對限制呼吸型燈具防爆原理的敘述，我們不難發(fā)現(xiàn)限制呼吸型燈具主要是提高了內(nèi)部元件的可靠性，同時增加了外殼的防護能力，又限制了其使用場所。這也就決定了它與其他防爆燈具不同的特點。
首先，由于對限制呼吸型燈具內(nèi)元件和外殼防護能力的要求，限制呼吸型燈具在選擇內(nèi)部元件上就有了較高的要求：一定是性能可靠、連接牢固的部件。在選好部件后，該種燈具的主要危險源就是外殼的限制呼吸能力和產(chǎn)品外表的發(fā)熱問題。所以在檢驗中表面溫度的測定是選擇燈體的表面，這一點與隔爆型產(chǎn)品相同，這也形成了它與增安型燈具相比大的優(yōu)點。
增安型燈具是增加燈具所有部位的安全性，包括溫度的限制，所以，增安型燈具測溫時是檢測燈具內(nèi)部各部件的高表面溫度，這樣在增安型燈具確定其溫度組別時是通過測量光源表面的高溫度點來確定其溫度的。因此增安型燈具的發(fā)熱都很高，其適用的范圍較窄，那些點燃溫度較低的可燃性氣體環(huán)境就不適合使用增安型燈具。正是因為增安型燈具是考慮燈具內(nèi)部元件的安全，這種燈具對光源的使用有一定限制。在我國目前使用的國標中，只允許端冷啟動的熒光燈、白熾燈和自鎮(zhèn)流熒光燈使用，在目前歐洲經(jīng)濟共同體中所形成的標準中增加了G13、G15的非熱啟動的熒光燈和燈泡打碎后短時點燃的燈泡(經(jīng)驗證，此時燈泡的短時高溫不會產(chǎn)生危險)。從增安型燈具上的限制我們不難發(fā)現(xiàn)，限制呼吸型燈具由于燈具外殼采用限制呼吸型的外殼，從而在測量燈具表面溫度時是測量燈具外表面的溫度。這樣在做好燈具設計、散熱好的情況下，很容易降低燈具的表面溫度，拓寬燈具的使用范圍。在降低了燈具表面溫度的同時，燈具所使用的光源種類也增多了。由于外殼是限制呼吸型，燈具內(nèi)部相對安全了，所以除了限制那些燈具本身會產(chǎn)生危險的光源外，大部分光源都可以使用了。限制呼吸型燈具可以使用白熾燈、汞燈、外鎮(zhèn)的鈉燈和外鎮(zhèn)的金屬鹵化物燈以及熒光燈。這樣限制呼吸型燈具的照度就大大增加了，一些掛在廠房高處需要高照度、發(fā)熱高的燈具就完全可以采用限制呼吸型燈具，因為在廠房的高處很容易形成2區(qū)危險場所。
其次，由于限制呼吸型燈具只須外殼有限制呼吸能力，所以它不需要和隔爆型燈具那樣把外殼制造得很厚，使燈具很重。這樣，在一些要求照度高、危險程度又不高的地方，限制呼吸型燈具完全可以代替隔爆型燈具，因為它比隔爆型燈具輕，但卻可以采用同樣的光源，有同樣的溫度組別。當然，它不能使用在1區(qū)危險場所，使用的范圍較小，這一點是與隔爆型燈具無法相比的。
綜上所述，限制呼吸型燈具有外表發(fā)熱低，適用的溫度范圍較寬，采用光源的種類相對較多，外殼相對輕的特點。
3 檢驗難點
從限制呼吸型燈具的防爆原理和其特點上，我們不難發(fā)現(xiàn)其檢驗當中主要會出現(xiàn)問題的地方。
首先，限制呼吸型燈具對內(nèi)部元件的性能要求很高，所以在檢驗中對燈具的內(nèi)部元件的檢驗相當繁瑣。主要集中在對鎮(zhèn)流器、燈座和啟動器的檢驗上。主要是鎮(zhèn)流器的檢驗和啟動器的檢驗，包括對鎮(zhèn)流器的高壓脈沖試驗、對啟動器座的性能檢驗，不但試驗的費用高，而且試驗時間長。
其次，限制呼吸型燈具的外殼限制呼吸能力是檢驗中的一個難點。對于燈具中較長的接合面，很難通過限制呼吸外殼的試驗。因為在進行試驗時，要求對外殼內(nèi)抽真空至－3
kPa，然后依靠外殼自身的密封性能使其在3min內(nèi)不下降至1．5kPa。這項試驗對密封的要求非常嚴，要求密封墊的彈性非常好。在我們進行的大量試驗中，沒有一個單位是一次通過試驗，都是在試驗中不斷改進，從而在最后完成產(chǎn)品設計定型的。
4 設計A可采用的幾個技巧
通過上面的分析，對限制呼吸型燈具的設計提出幾個自己的建議。
首先，由于要減少限制呼吸外殼的接合面。一個限制呼吸外殼的接合面越多，它的泄露點就越多，相反，限制呼吸外殼的接合面越少，它的泄露點就越少，這樣在進行限制呼吸外殼試驗時，通過的機會就越大。即使有泄露，也很容易找出泄露點進行補救。
其次，減少接合面的長度。由于限制呼吸型外殼要求密封的程度很高，一個接合面的距離越長，泄露點也就越多，為密封就必須減少密封距離，這樣緊固件就會增多，在安裝和拆卸時就會增加麻煩。

最后，躲避檢驗中的難點。在檢驗當中，一些內(nèi)部元件的檢驗相當費時；也會花費大量的檢驗經(jīng)費，我們在設計中也可以想法避免。
上面，我主要說了一些原則，下面就以限制呼吸型燈具為例，說明限制呼吸型燈具的設計要點。
首先，注意燈體的設計，這樣可以降低燈具的高表面溫度。燈具的金屬部分應盡量大，將光源盡量包在金屬當中，利用拋物線上焦點的原理，將光盡量通過燈體的反射而打出，如果有反光傘，可以考慮反光傘盡量貼近燈體，利用燈體將熱量散出。
其次，在設計透明件與燈體的接合方式上，應考慮膠粘結(jié)構(gòu)。因為透明件與燈體的接合面一般是燈具中長的一個接合面，而且由于發(fā)熱易形成橡膠老化的問題，不宜采用橡膠材質(zhì)進行密封，通過采用膠封的方法，結(jié)合增大燈體以降低燈體表面溫度是一種較好的密封措施。這樣，這個接合面在進行限制呼吸型外殼試驗時就很容易通過。但是，利用膠粘劑的同時，要考慮膠粘劑的耐熱溫度和由于熱膨脹率不同而造成的燈具透明件損壞的狀況。通常解決膠粘劑熱膨脹率不同的方法是在膠封劑中加入其他材料的添加劑，使玻璃的熱膨脹有一定空間而不會損壞。
第三，在限制呼吸外殼內(nèi)只安裝光源和接線座以及燈座，而將啟動器、鎮(zhèn)流器采用其他防爆措施處理，這樣可以大大降低生產(chǎn)成本和檢驗成本。
第四，采用將光源從燈體后部或從側(cè)面取出的方式。這樣可以減少燈具接合面的數(shù)量和接合面的長度。燈具一般有三個接合面，透明件與燈蓋、燈蓋與燈體、燈體與接線盒蓋。其中燈蓋與燈體的接合面常被當作更換光源的地方，但這一接合面較大，由于作為更換光源的需要，緊固件不易過多，這就形成了一個矛盾，限制呼吸試驗不易通過。如果考慮將光源從后部取出更換，那么接合面的長度將大大縮短，用四個緊固件很容易密封好這個接合面。如果害怕由于后部取出光源所造成的燈座溫度過高造成的燈具性能問題，可以考慮將燈具的反光傘分為兩部分，大的部分是固定的，不隨光源的取出而取出；另一個小的部分是可以移動的，與燈座成為一體，當光源取出時，它隨之取出。它的主要作用是將打向燈座的光反射出去，使燈座的溫度降低，同時將密封材料放置在溫度低的地方，可以很好地防止橡膠材料的老化。
第五，是密封材料的選擇。用于密封限制呼吸外殼的密封材料是很難選擇的，在進行試驗時，有些客戶要反復進行選擇才能選出一種較好的材料。當然，耐高溫、不易老化、材料彈性好、恢復性好是選材的主要條件。
第六，是密封結(jié)構(gòu)的選擇。在國內(nèi)，大多數(shù)企業(yè)所采取的密封結(jié)構(gòu)通常是面密封。兩個平面中間夾橡膠，此種結(jié)構(gòu)有很大的弊病。首先是平面加工不好造成的，由于平面加工不好，造成平面度達不到要求，在離緊固件遠的地方往往會由于受
力不均造成密封不嚴；其次是安裝鉸鏈不匹配，造成上下鉸鏈互相吃勁，在安裝鉸鏈的地方不易壓緊密封墊，容易造成泄露。目前較好的密封方法是采用線密封，在接合面的一面上做出凸出平面的線密封用凸起，然后用緊固件壓緊，這樣的密封效果較好。
5 結(jié)束語
這種產(chǎn)品只有很好地設計，才能保證順利通過檢驗，用戶只有了解了它的機理，才能正確使用，防止誤用而產(chǎn)生的危險和損失。