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铝电解电容在LED驱动领域的应用同使命
发布者:beryl 来源: 发布时间:2015/7/24 17:45:08

【来源:LED老总群】

LED老总群聚集了LED行业众多企业家及教授、博士,群贤毕至、人才济济,旨在打造中国照明行业高端即时互动交流平台,服务LED光电行业。 

 

铝电解电容在LED驱动领域的应用同使命

 

主持人:丁明均/肇庆绿宝石电子科技股份有限公司副总经理

   时间:2015年6月15日

                                

主持人介绍:00年始专职从事电解行业达15年之久,从台系港系到现在的民企,对电解电容、固态电容工艺和制造及自身特性有丰富的认知。同时也是华工EDP肇庆班学员。14年始工作重心开始由内务转向市场。

引言
很多论坛专场都有提到:控制电源+LED驱动电源的失效率占LED灯具所有部件总失效率近60%,也有推测为高达75%以上!而唯一含有液体的铝电解电容在驱动中的使用同发挥至关重要。今晚讨论“铝电解电容在LED驱动领域的应用同使命”,分4个部分:1、液态铝电解自身特性同其发展现状

2、液态铝电解在LED驱动应用中的不足

3、固态电容的高压化给LED驱动带来的新机遇

4、电容安装过程中需注意的细节
讨论

1液态铝电解自身特性同其发展现状

铝电解电容发展的历程:

1921年液态铝电解电容器研发成功1956年固态钽质电容研发成功

1996年固态铝电解电容器研发成功,但电压25V含以上为瓶颈。

2010年绿宝石开始投入针对25V以上电压开发,力争突破固态铝电解电容电压25V以上瓶颈问题。

2014年底绿宝石已开发出250V固态铝电解电容并量产。
液态铝电解电容描述:

以氧化铝为介质,以电解液为阴极的铝质电容器。正箔同AL2O3结合借以正引线作为正极引出(阳极),电解液借以负箔和负引线作为负极引出(阴极)。
液态铝电解外型包含:

引线式(导针型)、焊针式(牛角型)、螺栓式、贴片型(SMD)
液态铝电解具有特点:

电解液做负极、介质的依附性同再生性和可控性及单向导通性、高承载电场强度能力(达600KV/MM为纸质30倍)、容量密度高且随电压成反比、价廉,工艺成熟。相对钽电解、铌电解电压200V上限,铝电解在国内可以做到630V。
失效现象有:漏液、爆炸、起鼓、燃烧、衰减等

Q:王叙/联宏精密/科拓光电:

高压主动式PF芯片,会不会对高压电容的影响

A:丁明均/绿宝石电容:

不会
Q:沈新汉/燊业光电:

固态电容会发热吗?会产生噪音吗?

A:丁明均/绿宝石电容:

相对同规格液态电容在相同的纹波电流下发热较少,固态电容相对液态电容噪音也会小;固态的高频特性好。但是价格较高,限制了它的批量使用
25V下固态电容已应用于:
计算机与笔记本电脑(主板、显卡) 
网络通信(路由器、转换器、机顶盒) 
数字产品(如薄型DVD)
电源模块(适配器)
工业计算机
LED 电视
服务器
Q:李锡文/伊甸源:

有统计数据显示驱动中哪个部位的电解易失效吗?输入高压级呢?

A:张小波/绿宝石:

IC供电电容更容易失效。IC供电电容选型很关键,输入高压级对电容本身性能要求高。IC供电电解靠近热源,而且小尺寸的液态电解寿命很难做到很长寿命。
Q:邓维增/广东光汇:

固态电容和液态电容的导电率对电容的哪种性能相关?

A:丁明均/绿宝石电容:

固态导电性远优于液态!液态为离子移动,固态为电子移动!体现在容量变化,温度特性,频率特性等!

2液态铝电解在LED驱动应用中的不足
液态铝电解应用在内外置LED驱动中会面临:尺寸、高低温、纹波、浪涌冲击等
1、LED内置电源的小型化配合光源面,输出端液态铝电解尺寸要相应缩体

2、价格导向小功率球泡灯对液态铝电解的降容使用需电解具备较强的耐纹波

3、液态铝电解在内置电源的耐温=环境温度+灯具温度+电源温升+元件温升,

4、高压液态铝电解会因工作和周围的温度使得内温上升,寿命衰减

5、极低温环境下的启动困难

6、LED电源受体积导向而采用高频逆变技术显得液态铝电解的高频性能不足

7、抗雷击问题

8、铝电解电容的目前的寿命和LED灯具其它器件的寿命不匹配

9、高频情况下液态铝电解滤波效果变差,发热增大,易早期失效

3固态电容的高压化给LED驱动带来的新机遇

1、固态电容的描述:

固态铝电解电容器,与液态铝电解最大差别在于阴极所使用的导电材料不同,液态铝电解导电材料是电解液,固态铝电解是导电性高分子材料,能大幅提升产品的稳定度与安全性,故固态电容成本相对较高。
2、固态电容导电机理

液态铝电解为离子移动。固态铝电解为电子移动,其导电率达500S/cm,可有效避免液态铝电解之电解液干涸、漏液、爆炸、燃烧等失效的风险
3、固态电容性能体现

固态电容在-65~135℃温度下容量变化率比液态电容小;固态电容120~100kHz频率下容量变化率比液态电容小;固态电容在高频下可以降低容量使用,高频下容量可降到液态的1/3左右使用。
4、固态电容的瓶颈

电压提升:2014年3月Beryl就已召开了领先全球的固态电容220V全球发布会。绿宝石目前电压250V量产。现正验证300-400V固态产品。价格下调:63V以上品现行的价格比早期的价格已近60%的降幅,未来的价格也必将随应用的提升而逐步下降。
5、固态铝电解目前的应用领域

25V下固态电容已应用于:
计算机与笔记本电脑(主板、显卡)

网络通信(路由器、转换器、机顶盒)

数字产品(如薄型DVD)

电源模块(适配器)

工业计算机

LED 电视

服务器

35V以上产品可应用于:

家居照明、商业照明、路灯、工矿灯、隧道灯、智能灯具、汽车灯具等高端领域
6、固态铝电解可靠性:

LED灯由于工作温度高,质保时间长,液态电容相对不易满足。而固态高压电容的出现,打破液态铝电解电容的物理化学极限。固态电容耐温性好,降低电路的高频纹波电压,降低电源整体发热量,提升电源可靠性和使用寿命!随着固态电容电压在250V基础上的再提升,会逐步扩展到更多的使用领域。

固态电容可广泛在高温、极寒、长寿命、高频、高纹波、差异化环境中使用。
高频电路中固态电容可以降低容量使用,固体积是可以缩小的,具体可根据实际参数定

4电容安装过程中需注意的细节安装注意:

a)装入灯具中通过电的电容器请不要再使用;

b)当电容器产生再生电压时,可通过约1KΩ左右的电阻进行放电;

c)长期保存的电容器,需通过约1KΩ左右的电阻加压处理;

d)确认静电容量及额定电压及极性后,再安装;

e)变形的电容器不要安装;

f)电容器正、负极间距与电路板孔距必须相吻和;

g)自动插入机的机械手力量不宜过大;

h)T型机板应避免电容和金属灯罩接触

i)液态铝电解的铝外壳与负极间不绝缘,安装设计时应避免铝电解的本体与其它元器件的金属端子有接触,器件近的金属端子建议加安规套管或绝缘胶使其与电容处于隔离状态,避免金属端子或本体与产品接触短路。

j)安装时应尽量避免机械应力,如上拉、下压、堆叠等

k)带防爆阀的铝电解安装应留有足够空间(≤ 8φ:2mm;10-16φ:3mm;≥ 18φ:5mm)

l)铝电解电容器使用时尽量远离发热元件

m)卧式安装的元器件,电容引脚90°折脚与电容本体间隔1mm以上。
设计确认:

a)电容器正、负极间距必须与线路板孔距相吻合;

b)保证电容器防爆阀上方留有一定的空间;

c)电容器防爆阀上方尽量避免配线及安装其他元件;

d)电路板上,电容器的安装位置,请不要有其他配线;

e)电容器四周及电路板上尽量避免设计、安装发热元件;

f)温度及频率的变化不至于引起电性能变化;

g)双面印刷板上安装电容器时,电容器的安装位置避免多余的基板孔和过孔;

h)两只以上电容器并联连接时的电流均衡;

i)两只以上电容器串联连接时的电压均衡
Q:王叙/联宏精密/科拓光电:

为什么电解的脚这么长,能否短一点,或者按照需要做3毫米或者5毫米长?这样是否会让成本增加?

A:丁明均/绿宝石电容:

可以的,切脚成型也可。比例极小

 

 

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