體積與壽命，電解電容器的兩座大山

　　LED壽命取決于電源，電源壽命則受制于電容器，在行業(yè)對電容器體積與壽命呼聲越來越高之際，本土電容企業(yè)能否順利翻過這兩座大山，穿過價格戰(zhàn)的泥潭，在高端應(yīng)用場合一展拳腳?

　　龐大的體積與LED小體量趨勢背道而馳

　　電解電容器是開關(guān)電源中一次和二次回路濾波電路中最重要的器件之一，電解電容器的等效電路被認為是理想電容器與寄生電感、等效串聯(lián)電阻的串聯(lián)。由于電解電容器多數(shù)采用卷繞結(jié)構(gòu)，很容易擴大體積，因此單位體積電容量非常大，比其它電容大幾倍到幾十倍。

　　上海歐切斯實業(yè)有限公司工程師危檢平認為，大電容量的獲取是以體積的擴大為代價的，現(xiàn)代開關(guān)電源要求越來越高的效率，越來越小的體積，電容器的體積已經(jīng)成為一個較為嚴重的問題。危檢平提到，變換器多采用升壓電路，因此要求耐高壓的鋁電解電容器。這樣一來，利用以往技術(shù)制造的鋁電解電容器，由于要吸收比以往更大的脈動電流，不得不選擇大尺寸的電容器。結(jié)果，使電源的體積龐大，難以用于小型化的電子設(shè)備，尤其是LED越來越往小體量方向發(fā)展。

　　深圳市萊福德光電有限公司市場總監(jiān)李少科在接受采訪時表示，從萊福德電源使用的元件看，電解電容占電源很大的體積，這導(dǎo)致LED驅(qū)動電源體積變大。

　　明緯(廣州)電子有限公司研發(fā)副總經(jīng)理彭希和也提到，LED驅(qū)動因為在設(shè)計上朝縮小體積與降低成本發(fā)展，同時要應(yīng)付惡劣的使用環(huán)境，對設(shè)計者的需求多會要求，希望加大電容的容比以滿足小體積的需求。

　　阿拉丁新聞中心對業(yè)內(nèi)一些電源企業(yè)進行采訪時發(fā)現(xiàn)，被提及頻率最多的一個問題，就是電容器的存在導(dǎo)致LED驅(qū)動電源體積變大這一問題。電容器、變壓器以及電感，影響LED驅(qū)動電源體積的“三大件”，電容首當其沖。LED電源以及LED燈具都在往小體量方向發(fā)展，電容的存在恰恰阻礙或者放緩了這一發(fā)展趨勢的步伐。而從目前市面上一些替代性的方案如“去電源化”，雖然省去了“三大件”在體量上有了極大的飛躍，然而產(chǎn)品的性能方面又出現(xiàn)了不可避免的短板，無法獲得廣泛的認可。體量與性能，似乎成為了LED驅(qū)動電源不可兼得的東西，這也是擺在電容企業(yè)面前的一大難題。

　　溫度適應(yīng)性低導(dǎo)致壽命短成電容器短板

　　LED行業(yè)有一種比較流行的說法是，80%的LED燈具失效問題都是由LED驅(qū)動電源引起的，或許我們都錯怪LED驅(qū)動電源了，真正出問題的其實是LED電源里面的一個元件——電容器。

　　英飛特電子市場策劃中心經(jīng)理張偉莉提到，目前高溫情況下電解電容的可靠性及穩(wěn)定性仍然偏低，特別是高壓電解電容在遠低于預(yù)期壽命的階段發(fā)生非正常失效的現(xiàn)象仍非常普遍，這一問題在工作環(huán)境惡劣的LED燈具中尤為突出。

　　茂碩電子產(chǎn)品總監(jiān)陳浩表示，電容器對工作溫度的適應(yīng)性需要更寬，如在極寒地區(qū)電解液會因冷凍而導(dǎo)致容值變化，最終影響驅(qū)動電源無法正常工作，而溫度太高則又會影響壽命。

　　彭希和提到，LED驅(qū)動多是裝置在燈具內(nèi)驅(qū)動，本身的溫升加上燈具的溫升對電解電容來說很容易會超過溫度上限，雖然這有賴燈具系統(tǒng)設(shè)計工程師的認知，但實際應(yīng)用往往會超過電容的耐溫上限，需要電解電容本身具有良好的耐溫性能。

　　常用的電解電容都是采用液態(tài)電解液的電解電容，一旦電解液干了，電容量自然就沒有了，溫度越高，電解液就越容易蒸發(fā)。目前所有電解電容都是標出在105℃下的壽命。簡單地說，如果環(huán)境溫度高于105℃，那么它的壽命就會低于1，000小時，如果環(huán)境溫度低于105℃，那么它的壽命就高于1，000小時，環(huán)境溫度與電容器壽命有一個最簡單而容易計算的關(guān)系，那就是環(huán)境溫度每升高10度，壽命就降低一半;反過來，環(huán)境溫度每降低10度，壽命就增加一倍。

　　在一些極寒地區(qū)，電解液活性下降甚至直接無法工作，而溫度過高則又會大大縮短電解電容器的壽命。受到LED體積不斷變小導(dǎo)致LED內(nèi)部空間壓縮、散熱設(shè)計的好壞、密封工藝以及價格競爭導(dǎo)致的以次充好等因素的影響，電容器的壽命以及可靠性，成為電源企業(yè)呼聲最大的一個環(huán)節(jié)。

　　國產(chǎn)電容器創(chuàng)新能力較低，產(chǎn)品品質(zhì)無法滿足應(yīng)用

　　張偉莉認為，電解電容作為低成本、高能量密度的儲能元件在電源設(shè)計中扮演了重要的角色，雖然在電源設(shè)計中完全取消電解電容并不存在太多技術(shù)上的障礙，但總會引起諸如防雷能力降低、一些電氣技術(shù)指標變差等一系列問題，這些問題雖然都有技術(shù)手段去解決，但往往會顯著增加電源的成本，性價比很難得到廣泛認可。

　　因此，未來相當一段時間內(nèi)電解電容在中大功率的主流LED電源產(chǎn)品中仍將存在，在一些對價格不敏感，對壽命和可靠性更為關(guān)注的高端場合，電解電容的設(shè)計可能受到歡迎。

　　與此同時，國內(nèi)的電容產(chǎn)品，其品質(zhì)無法滿足高端市場的應(yīng)用需求，只能作為一種備用品出現(xiàn)，處境相當尷尬。本土的電容企業(yè)，一方面起步較晚，在沒有經(jīng)過時間洗禮下底蘊方面有所欠缺，創(chuàng)新能力略顯不足;另一方面，快速發(fā)展的中國經(jīng)濟導(dǎo)致企業(yè)過早開啟價格競爭，大部分企業(yè)存在“撈快錢”現(xiàn)象，進一步加劇了產(chǎn)品品質(zhì)問題。

　　電容企業(yè)在面對體積與壽命這兩座大山的同時，還要考慮價格戰(zhàn)帶來的沖擊，或許，接下來就是真正考驗本土電容企業(yè)創(chuàng)新能力的時候了吧。