蒙受不白之冤,電解電容真的會導致LED燈具壽命短嗎?
發布時間:2016-07-25 責任編輯:susan
【導讀】常常聽說現在LED燈deng具ju之zhi所suo以yi壽shou命ming短duan主zhu要yao是shi電dian源yuan的de壽shou命ming短duan,而er電dian源yuan之zhi所suo以yi壽shou命ming短duan是shi因yin為wei電dian解jie電dian容rong壽shou命ming短duan。這zhe些xie說shuo法fa也ye有you一yi定ding道dao理li。因yin為wei市shi麵mian上shang充chong斥chi著zhe大da量liang的de短duan壽shou命ming低di劣lie的de電dian解jie電dian容rong,再zai加jia上shang現xian在zai都dou在zai拚pin價jia錢qian,所suo以yi一yi些xie廠chang家jia不bu顧gu質zhi量liang而er去qu采cai用yong這zhe些xie低di劣lie的de短duan壽shou命ming電dian解jie電dian容rong,結jie果guo就jiu得de出chu了le上shang述shu結jie論lun。
那麼實際情況到底是怎麼樣的呢?
1、電解電容的壽命取決於它工作時的環境溫度
電解電容的壽命是怎麼定義的呢?當然是以小時定義的。但是如果一個電解電容的壽命指標是1,000小時,並不是說一千小時以後這個電解電容就壞了,不是的,而隻是說這個電解電容的容量在1000小時以後容量減小了一半,本來是20uF,現在隻有10uF了。
另外,電解電容的壽命指標還有一個特點,是一定要說明在多少度的工作環境溫度情況下的壽命。而且通常都是規定為在105℃環境溫度下的壽命。
這zhe是shi因yin為wei我wo們men現xian在zai常chang用yong的de電dian解jie電dian容rong都dou是shi采cai用yong液ye態tai電dian解jie液ye的de電dian解jie電dian容rong,如ru果guo電dian解jie液ye幹gan了le,電dian容rong量liang當dang然ran就jiu沒mei有you了le。溫wen度du越yue高gao,電dian解jie液ye就jiu越yue容rong易yi蒸zheng發fa。所suo以yi電dian解jie電dian容rong的de壽shou命ming指zhi標biao必bi須xu注zhu明ming是shi在zai什shen麼me環huan境jing溫wen度du下xia的de壽shou命ming。
所以目前所有電解電容都是標出在105℃下的壽命。比如說最普通的電解電容,在105℃時的壽命隻有1,000小時。但是如果就以為所有電解電容的壽命都隻有1,000小時。那就大錯特錯了。
簡單地說,如果環境溫度高於105℃,那麼它的壽命就會低於1,000小時,如果環境溫度低於105℃,那麼它的壽命就高於1,000小時。那麼壽命和溫度之間有沒有一個大致的定量關係呢?有的!
有一個最簡單而容易計算的關係,那就是環境溫度每升高10度,壽命就降低一半;反過來,環境溫度每降低10度,壽命就增加一倍。當然這隻是一個簡單的估算,但也是相當準確的。
因為用於LED驅動電源的電解電容,肯定都是放在LED燈具外殼內部的,所以我們隻要知道LED燈具內部的溫度就可以知道電解電容的工作壽命了。
2、LED燈具裏的環境溫度是多少?
因為在很多燈具裏LED和電解電容是放在同樣的外殼裏,簡單來說二者的環境溫度是一樣的。而這個環境溫度主要是由LED和電源的發熱和散熱平衡以後決定的。而且每個LED燈具的發熱和散熱的情況是不一樣的,那麼我們怎麼能夠知道其中的環境溫度呢?
其實這個問題可以反過來推算,也就是一個設計得好的LED燈具,它所允許的內部環境溫度應該是一定的。這是因為LED芯片的結溫是決定LED芯片光衰(壽命)的主要原因,LED結溫當然也由其環境溫度有關,所以隻要知道允許的LED結溫,也就可以推算出LED燈具內部的環境溫度。
但是其間還有至少三個熱阻,就是LED芯片結到外殼的熱阻θjc,和LED外殼到鋁基板表麵的熱阻,其實其中經過了焊錫、銅箔、和絕緣層再到鋁板,不過其中最主要的是絕緣層的熱阻,統稱為θlv,第三個就是鋁板到泡殼內空氣的熱阻θla。
就拿3014型LED來說吧,它本身的熱阻θjc是90℃/W,因為它的功率隻有0.1W,所以內外溫差也就是9℃。鋁基板的熱阻是1℃/W,對於一個10W的燈具由於所有10W的LED都是安裝在同一塊鋁基板上的,所以它的總溫差就是10℃,總共為19℃的溫差,最後的θla很難估計,因為它和空氣是否流通有關,在內部空氣不流動的情況下,其溫差大概隻有1℃左右,所以加起來總共是20℃。也就是說,LED結溫等於環境溫度加上20℃。
那麼泡殼內的環境溫度能夠允許105度嗎?隻要看一下下麵的一個圖片就知道了。那是美國Cree公司有關LED芯片結溫和光衰之間的關係。

如果環境溫度是105℃,那麼還至少要加上20℃才是結溫,所以結溫就大約是125℃。在這個曲線上已經查不到了,隻能大致地估算其壽命隻有4,000小時。這是絕對不能接受的!也就是說,LED泡殼裏的環境溫度必須大大低於105℃!
我們可以反過來根據所要求的LED壽命來看其環境溫度應該是多少。假定我們要求LED的壽命是100,000小時,那麼它的結溫隻能是低於65℃,所以環境溫度就必須低於45℃.也就是說,電解電容的工作環境溫度必須低於45℃。
3、各種壽命的電解電容在45℃的環境溫度下的實際壽命
現在知道了電解電容在實際的LED燈具中的工作環境溫度,就可以很容易計算出它的實際壽命了。我們在下麵的表中列出了幾種常用的電解電容的實際壽命。

由表中可以看到,即使最普通的1,000小時壽命的電解電容,在環境溫度45℃時的壽命就可以達到64,000小時,對於標稱為50,000小時的普通LED燈具已經是夠用的了。
4、延長電解電容壽命的方法
4.1 從設計上延長其壽命
其(qi)實(shi),要(yao)延(yan)長(chang)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)的(de)壽(shou)命(ming),方(fang)法(fa)很(hen)簡(jian)單(dan),因(yin)為(wei)它(ta)的(de)壽(shou)終(zhong)正(zheng)寢(qin)主(zhu)要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)液(ye)體(ti)的(de)電(dian)解(jie)液(ye)蒸(zheng)發(fa)的(de)結(jie)果(guo),如(ru)果(guo)改(gai)善(shan)其(qi)密(mi)封(feng)性(xing),不(bu)讓(rang)它(ta)蒸(zheng)發(fa),它(ta)的(de)壽(shou)命(ming)也(ye)自(zi)然(ran)就(jiu)延(yan)長(chang)了(le)。例(li)如(ru)EvoxRifa公司設計的雙層密封係統就可減緩電解液蒸發速度。
還有,通過采用整體繞注有電極的酚醛塑料蓋和雙重的特製的封墊與鋁殼緊密咬合,也可大大減少電解液的損失。
4.2 從使用上延長其壽命
減小其紋波電流也可以延長其使用壽命,如果紋波電流過大,可以采用兩個電容並聯的方法加以減小
4.3 選用上延長其壽命
在選用電解電容時,除了要選用確保質量的品牌電解電容以外,還要在電壓和容量上留有餘量。例如對於220V經過橋式整流以後其直流電壓會高達300V,但在選用電解電容時至少選用450V耐壓的電解電容。如果計算出來需要10uF,最好選用20uF。這(zhe)些(xie)措(cuo)施(shi)也(ye)都(dou)可(ke)以(yi)延(yan)長(chang)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)的(de)壽(shou)命(ming)。因(yin)為(wei)由(you)於(yu)電(dian)容(rong)的(de)等(deng)效(xiao)電(dian)阻(zu)和(he)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)會(hui)使(shi)其(qi)內(nei)部(bu)的(de)溫(wen)度(du)高(gao)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du),所(suo)以(yi)留(liu)有(you)餘(yu)地(di)是(shi)必(bi)須(xu)的(de)。
5、保護電解電容
有時候即使采用了長壽命電解電容,可是還是會常常發現電解電容壞掉了,這是什麼原因呢?
其實如果認為這是電解電容的質量不過關,那可真是讓電解電容蒙受了不白之冤!實際上,這時候電解電容不是肇事者,而是受害者。為什麼這樣說呢?
因(yin)為(wei)我(wo)們(men)知(zhi)道(dao)在(zai)市(shi)電(dian)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)上(shang),經(jing)常(chang)會(hui)由(you)於(yu)雷(lei)擊(ji)而(er)產(chan)生(sheng)瞬(shun)間(jian)的(de)高(gao)壓(ya)浪(lang)湧(yong),雖(sui)然(ran)在(zai)大(da)電(dian)網(wang)上(shang)對(dui)於(yu)雷(lei)擊(ji)已(yi)經(jing)做(zuo)了(le)很(hen)多(duo)防(fang)雷(lei)避(bi)雷(lei)措(cuo)施(shi),但(dan)是(shi)仍(reng)然(ran)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)會(hui)有(you)漏(lou)網(wang)之(zhi)魚(yu)漏(lou)到(dao)居(ju)民(min)家(jia)裏(li)。
美mei國guo的de電dian網wang應ying該gai是shi很hen先xian進jin的de了le,可ke是shi在zai我wo家jia就jiu發fa生sheng過guo一yi件jian事shi,在zai一yi次ci雷lei擊ji以yi後hou,我wo發fa現xian我wo的de傳chuan真zhen機ji無wu法fa工gong作zuo了le,仔zai細xi檢jian查zha以yi後hou,原yuan來lai是shi因yin為wei受shou到dao雷lei擊ji而er把ba電dian源yuan徹che底di打da壞huai了le,隻zhi能neng報bao廢fei。
對於LED燈deng具ju如ru果guo是shi由you市shi電dian供gong電dian的de,那na麼me在zai燈deng具ju的de電dian源yuan裏li麵mian一yi定ding要yao在zai市shi電dian輸shu入ru端duan加jia上shang防fang浪lang湧yong的de措cuo施shi,其qi中zhong包bao括kuo保bao險xian絲si,和he過guo壓ya保bao護hu電dian阻zu,通tong常chang稱cheng為wei壓ya敏min電dian阻zu,來lai保bao護hu後hou麵mian的de元yuan器qi件jian,否fou則ze再zai長chang壽shou命ming的de電dian解jie電dian容rong也ye會hui被bei浪lang湧yong電dian壓ya所suo擊ji穿chuan。
我相信如果所有LED廠商都能采用正規的高質量電解電容,並且采用了以上有關的措施以後,那麼電解電容所蒙受的不白之冤一定能夠得到清洗!
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