在LED照明领域,散热、光衰、高效率、驱动电源一直是业内关心的话题。作为LED驱动器组成部分的电解电容,我们了解多少,又如何选购呢?下面是专业生产厂家肇庆新宏一电子有限公司的品质经理黎启张先生对铝电解电容在LED驱动中的寿命分析及说明。
首先,简单介绍一下电解电容的结构。
电解电容的结构包括:引线、橡胶塞、芯子、铝壳;正极箔、负极箔、电解纸;胶塞、芯包、铝壳、套管。
我们做的是引线式的结构,借助引线插入PCB板。封口位置的橡胶塞把它立定起来。里面是芯子、芯包,外面就是铝壳把它们密封起来。在芯子的结构里,是正负极的引线、正极箔、负极箔和电解纸。长引线与正极箔相连的就是正极;短引线跟负极绕锭在一起,就是负极。这个是有极性的,如果用反了就会失效。正负极箔之间是用电解纸把它隔离开来的。外面就是PC的套管标示。这是电解电容的结构。
其次,介绍电解电容在灯具应用中的失效现象及解决方案。以下这些现象是我们时常遇见的:
现象1、芯子正负箔打火
大家如果有拆开过电解的话,可以发现正极箔、负极箔的箔边附近有缺口。这种现象一般是由于在生产过程中,对刀具的使用不规范造成的。裁切刀具使用时间过长,刀锋容易变钝,在裁切时,铝箔的箔条边会形成毛刺,如果毛刺刺穿电解纸,就会出现打火现象。
芯子正负箔打火现象解决方案:
以往对裁切刀具使用的管控,是以分切时间计算,用一两个月再去保修或更换,这是不太科学的;我们对每副刀具进行编号,对刀具的使用制定了寿命;以分切长度计算,记录每卷分切长度再累加,达到分切长度不能再切,一定更换刀具或者进行维修。
现象2、芯子电解液干涸
正常的芯子上面很湿润,干涸的芯子,外面包裹的电解胶已经融掉了。这跟橡胶塞的特性、材质、使用有关。电解如果受到环境温度过高的影响,内部就会产生气体。气体一膨胀,就会从密封轴及一些很薄弱的地方漏气、散透,不断蒸发,电解液蒸发干涸后就失效了。这跟密封塞是有关系的。
芯子电解液干涸解决方案:
封口橡胶塞一般多采用两种,一种是三元乙丙胶(EPT)、三元乙丙胶气密性不理想,一般适用于85 度以下的产品。另一种是丁基胶(IIR),丁基胶耐高温性能极好,气密性极高,是105度和125度产品理想的橡胶塞材质,我公司产品全部采用丁基胶(IIR)生产。
现象3、铝壳防爆阀炸开
正常的炸开,从一个点(点上有缺口)来释放气压的,这是正常的。另一种严重的从电解纸里着火,有时铝壳会炸飞掉,这是一种不安全的现象。那么铝壳为什么会炸开?这跟铝壳底部防爆安全——防爆阀设计有很大关系。铝壳防爆槽过浅,超大气压下才能打开——炸开或飞脱。
产品有多种型号,如Y型、B型、G型、十字型,每一种型号都有一点,这个点就是一个起爆点。铝壳防爆阀打开的方式与防爆槽的结构有很大关系。当内部压力增大到起爆点时,就会通过铝壳最薄弱的设计点起爆来释放内部压力。甚至产生很大爆炸声或者着火。现在所有的铝壳全部都会加强一种“点防爆”结构,“点防爆”结构的铝壳具有防爆声小,起爆不着火,不飞脱,安全可靠的优点。因为它是从点释放气压的。我公司的产品直径5mm以上的全部使用点防爆的结构,在铝壳的标准里,直径在8毫米以上一定要使用点防爆结构的,8毫米以下没这个规定。
铝壳防爆阀炸开解决方案:
铝壳防爆阀打开的方式与防爆槽的结构有很大关系,当内部压力增大到起爆压力时,是通过从铝壳最薄弱的设计点起爆来释放内部压力。“点防爆”结构的铝壳具有防爆声小,起爆为着火、不飞脱,安全可靠的优点,我司直径5mm以上的产品使用的全部是点防爆结构铝壳。
再次,我们做了电解在LED产品应用方面的相关试验项目
一、 105度耐纹波电流寿命试验
二、125度耐纹波电流寿命试验
三、 90度 LED整灯试验
四、LED整灯常温试验
五、20000次开关试验
六、LED零下40度低温启动试验
七、与国外知名品牌寿命对比试验
我们的产品试验用的是世界顶尖仪器 :如X射线无损检测仪、紫外分光光度计、电解液水分分析仪、日本尼康高倍显微镜、氮化学检测仪器、精工ROHS检测仪、电解液综合分析仪、离子色谱仪等。
一、105度耐纹波电流寿命试验
A.GK 330μF16V10000小时 (纹波电流756mA)
试验的初始平均值为329,10000小时后平均值为281,变化率为14.45%。也就是说,它的容量在10000小时后还有初始值的85%以上。
B.GLB 10μF 450V 14000小时 (纹波电流250 mA)试验的初始值为10.42,14000小时后平均值为8.5,容量的变化率为18.3%,也就是说,它的容量在14000小时后为初始值的82%。
二、125度耐纹波电流寿命试验
A.GH 330μF 50V 125度 4000小时(纹波电流930mA)
试验的初始值为327,4000小时后平均值为285,容量的变化率为12%,它的容量在4000小时后还有初始值的88%。
B.GK 330μF 100V 125度 4000小时(纹波电流1280mA)
试验的初始平均值为337,4000小时后平均值为300,容量的变化为10%,它的容量在4000小时后还有初始的90%。
三、90度 LED整灯试验
GLA 2.2μF 400V (纹波电流75mA)
10000小时整灯90度试验,把LED整灯放入90度的烘箱里,考验它安不安全。我们把烘箱温度设为90度。烘箱的指示灯显示:电解电容表面温度:118度;电板环境温度:111度;LED灯珠表面温度:102度;灯头内部温度:102度。试验的初始平均值为2.18,10000小时后平均值1.83,容量的变化率为16%,也就是10000小时后电解的容量还有案初始值的84%。
四、LED整灯常温试验
我们把LED灯放在常温中点亮,一款GLB系列 4.7μF 250V(纹波电流119mA) 12000小时
试验的初始平均值为4.63,10000小时后平均值为3.98,容量的变化率为14%,也就是在10000小时后,电解的容量还有初始值的86%。
五、20000次开关试验
A. GLA 2.2μF 250V 20000次开关试验
试验初始平均值为2.17,20000次开关后平均值为1.83,容量的变化率为15%,也就是在20000次后,电解的容量为初始值的85%。
六、LED零下40度低温启动试验
在零下40度低温环境下,储存24小时正常启动。
七、试验产品:GLA 10μF 250V 8000小时产品与国外知名品牌同规格产品对比,如蓝宝石。
试验条件:220V 23W LED灯具,每1000小时记录一次。
通过对比发现,我们的数据与国外的还有一点差距,但是与国外是很接近的。
常说“十年磨一剑”,GRP 电解在灯用电解领域磨练了十八年。
产品主要分为两大系列:一是LED灯专用低压系列,二是LED灯专用高压系列。客户可以根据设计的需要去选择使用某种系列。(与我们合作的品牌有欧司朗、飞利浦、欧普照明、三雄极光、雪莱特等等。)
关于肇庆新宏
肇庆新宏一电子有限公司成立于1996年,18年来只专注于照明使用的电解电容。1996-2008年专注研发、生产节能灯和电子镇流器使用的电解电容。2009年至今以研发、生产LED灯和LED驱动器使用的电解电容为主。
公司产品商标为GRP,GRP的目标是成为世界顶尖的铝电解电容器供应商。