本刊上期专题提到,驱动电源是LED照明产品的死穴(详见《LED照明世界》第99期封面专题《突破电源困境,整顿市场是关键》),而驱动电源的短板往往在于电容器,电容器的主要作用就是将一些电流的尖峰和杂波进一步过滤,以此保证各部分供电的稳定性,其作用跟水库差不多,在水流量大的时候会放水,在水流量小的时候又会蓄水,以此来保证水库里蓄水量的平衡。
相较于目前广泛应用的电解电容,固态电容在高低温稳定性方面有更加优异的表现,能够保障驱动电源达到更长的使用寿命。
据了解,固态电容已经广泛应用于电脑主板、大型户外LED显示屏驱动器以及显示屏驱动电源。然而,由于固态电容器的价格是普通电解电容的3-5倍,其在LED照明应用领域中一直处于“小众”地位,只在对品质要求较高的照明产品中得以应用。据了解,一些高端LED照明产品已经开始使用固态电容,预计以后还是走这条小众化路线。
综合性能优越
固态电容曾是评价一台电脑主板质量的关键,也曾被电子产品发烧友捧上神坛,原因在于与液态电容器相比,其在安全性和稳定性方面表现出的优越特质。
固态电容全名为“固态铝质电解电容”,它与普通电容(即液态铝质电解电容)最大的差别在于采用了不同的介电材料,液态铝电容介电材料为电解液,而固态电容的介电材料则为导电性高分子。固态粒子在高温下,无论是粒子膨胀或是活跃性均较液态电解液低,它的沸点也高达350℃,因此几乎不可能有出现爆浆的可能性。
传统的铝电解电容器以电解液作为离子导电,液体在低温下的导电能力较弱,直接的表现就是其等效串联电阻,即ESR特别大,而在高温下又会加速消耗和挥发,造成电容器容量的衰减及损耗的上升。依靠电解液离子作为导电机理决定了传统铝电解电容器先天的不足,使得其温度特性及频率特性相对较差,以及寿命相对比较短。
固态电容在等效串联阻抗表现上相比传统电解电容有更优异的表现,即使是在零下55℃至105℃,固态电容的ESR电阻抗可以达到在0.1~0.3欧母。据测试显示,固态电容在高频运作时等效串联电阻极为微小,而且导电性频率特佳,具有降低电阻抗和更低热输出的特色,在100KHz至10MHz之间表现最为明显。也就是说固态电容对温度的敏感性不是很高,而电解电容比较容易受温度影响。
以上特性使得固态电容导电性更加优越,而且不会有电解质漏出,对电路其它元件可以起到保护作用。
价格上不占优势
固态电容拥有的诸多优势使其在电脑主板、显卡、LED显示屏驱动等领域得到了广泛的应用,肇庆绿宝石电子科技股份有限公司技术总监罗伟表示:“针对于室内的一些LED灯,相对来说目前还没有大量在用。”罗伟称,固态电容在LED照明领域迟迟不见起步,原因在于其过高的价格阻碍了优势的发挥。
深圳市润格莱电子有限公司董事长吴键伟向LED照明世界记者表示,目前来说LED照明还不需要用到固态电容,首先是因为价格比较高,是普通电容的3-5倍,一般电源厂商肯定接受不了;其次,固态电容在通用照明中优势不够明显,“电解电容做得好一点的可以做到5000小时、8000小时,甚至是10000小时,这些已经做得非常不错了,对于通用照明来说已经足够。”固态电容的优越特性在此情形下等同于“鸡肋”。
罗伟表示,由于室内照明产品价格竞争比较激烈,而且室内的工作条件并不是特别恶劣,工作温度也不高,相对于户外照明来讲,用长寿命的液态电容器也能解决问题。
走高端小众化路线
“实际上LED应用的领域很广,像LED电视、LED电脑这些适配器、电源,还有一些大型的户外LED显示屏,显示屏的显卡驱动以及显示屏的驱动电源,这些范畴内已经在大量采用固态电容器,我们已经供了很多货。”罗伟表示,一些高端LED照明设备例如路灯,为了保证长寿命和低故障率,会考虑把电解电容这个短板去掉,取而代之的是采用稳定性较好的固态电容。
“以LED路灯电源为例,驱动电源内的电容靠近变压器,工作温度常年高达95℃,使用1颗56uF/50V 105℃8000h液态电容,推算其使用寿命约为16000h,而更换为39uF/50V耐温125℃ 2000h固态电容后,在95℃长期使用寿命超过63000h。”固态电容的稳定性在难以维护的户外照明中能够得到极大发挥。
罗伟向LED照明世界记者透露道:“以飞利浦为首的照明厂商,将在2015年推出一些用到固态电容的方案和产品,据我了解,他们在两年前就已经开始做这方面的试验了。”而据罗伟介绍,飞利浦的一些高端球泡灯已经采用了固态电容。
固态电容虽然具有性能优势,但是现阶段价格还是过高,目前也只能应用在高端照明的小众市场。