電解電容真的是導(dǎo)致LED燈具壽命短的罪魁禍?zhǔn)?/h1>
常常聽(tīng)說(shuō)現(xiàn)在LED燈具之所以壽命短主要是電源的壽命短，而電源之所以壽命短是因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電解電容">電解電容壽命短。這些說(shuō)法也有一定道理。因?yàn)槭忻嫔铣涑庵罅康亩虊勖土拥?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電解電容">電解電容，再加上現(xiàn)在都在拼價(jià)錢，所以一些廠家不顧質(zhì)量而去采用這些低劣的短壽命電解電容，結(jié)果就得出了上述結(jié)論。
那么實(shí)際情況到底是怎么樣的呢?
1、電解電容的壽命取決于它工作時(shí)的環(huán)境溫度
電解電容的壽命是怎么定義的呢?當(dāng)然是以小時(shí)定義的。但是如果一個(gè)電解電容的壽命指標(biāo)是1,000小時(shí)，并不是說(shuō)一千小時(shí)以后這個(gè)電解電容就壞了，不是的，而只是說(shuō)這個(gè)電解電容的容量在1000小時(shí)以后容量減小了一半，本來(lái)是20uF，現(xiàn)在只有10uF了。
另外，電解電容的壽命指標(biāo)還有一個(gè)特點(diǎn)，是一定要說(shuō)明在多少度的工作環(huán)境溫度情況下的壽命。而且通常都是規(guī)定為在105℃環(huán)境溫度下的壽命。
這是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在常用的電解電容都是采用液態(tài)電解液的電解電容，如果電解液干了，電容量當(dāng)然就沒(méi)有了。溫度越高，電解液就越容易蒸發(fā)。所以電解電容的壽命指標(biāo)必須注明是在什么環(huán)境溫度下的壽命。
所以目前所有電解電容都是標(biāo)出在105℃下的壽命。比如說(shuō)最普通的電解電容，在105℃時(shí)的壽命只有1,000小時(shí)。但是如果就以為所有電解電容的壽命都只有1,000小時(shí)。那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果環(huán)境溫度高于105℃，那么它的壽命就會(huì)低于1,000小時(shí)，如果環(huán)境溫度低于105℃，那么它的壽命就高于1,000小時(shí)。那么壽命和溫度之間有沒(méi)有一個(gè)大致的定量關(guān)系呢?有的!
有一個(gè)最簡(jiǎn)單而容易計(jì)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(guò)來(lái)，環(huán)境溫度每降低10度，壽命就增加一倍。當(dāng)然這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的估算，但也是相當(dāng)準(zhǔn)確的。
因?yàn)橛糜?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/LED">LED驅(qū)動(dòng)電源的電解電容，肯定都是放在LED燈具外殼內(nèi)部的，所以我們只要知道LED燈具內(nèi)部的溫度就可以知道電解電容的工作壽命了。
2、LED燈具里的環(huán)境溫度是多少?
因?yàn)樵诤芏酂艟呃風(fēng)ED和電解電容是放在同樣的外殼里，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)二者的環(huán)境溫度是一樣的。而這個(gè)環(huán)境溫度主要是由LED和電源的發(fā)熱和散熱平衡以后決定的。而且每個(gè)LED燈具的發(fā)熱和散熱的情況是不一樣的，那么我們?cè)趺茨軌蛑榔渲械沫h(huán)境溫度呢?
其實(shí)這個(gè)問(wèn)題可以反過(guò)來(lái)推算，也就是一個(gè)設(shè)計(jì)得好的LED燈具，它所允許的內(nèi)部環(huán)境溫度應(yīng)該是一定的。這是因?yàn)長(zhǎng)ED芯片的結(jié)溫是決定LED芯片光衰(壽命)的主要原因，LED結(jié)溫當(dāng)然也由其環(huán)境溫度有關(guān)，所以只要知道允許的LED結(jié)溫，也就可以推算出LED燈具內(nèi)部的環(huán)境溫度。但是其間還有至少三個(gè)熱阻，就是LED芯片結(jié)到外殼的熱阻θjc，和LED外殼到鋁基板表面的熱阻，其實(shí)其中經(jīng)過(guò)了焊錫、銅箔、和絕緣層再到鋁板，不過(guò)其中最主要的是絕緣層的熱阻，統(tǒng)稱為θlv，第三個(gè)就是鋁板到泡殼內(nèi)空氣的熱阻θla。
就拿3014型LED來(lái)說(shuō)吧，它本身的熱阻θjc是90℃/W，因?yàn)樗墓β手挥?.1W，所以內(nèi)外溫差也就是9℃。鋁基板的熱阻是1℃/W，對(duì)于一個(gè)10W的燈具由于所有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，最后的θla很難估計(jì)，因?yàn)樗涂諝馐欠窳魍ㄓ嘘P(guān)，在內(nèi)部空氣不流動(dòng)的情況下，其溫差大概只有1℃左右，所以加起來(lái)總共是20℃,。也就是說(shuō)， LED結(jié)溫等于環(huán)境溫度加上20℃。
那么泡殼內(nèi)的環(huán)境溫度能夠允許105度嗎?只要看一下下面的一個(gè)圖片就知道了。那是美國(guó)Cree公司有關(guān)LED芯片結(jié)溫和光衰之間的關(guān)系。
如果環(huán)境溫度是105℃，那么還至少要加上20℃才是結(jié)溫，所以結(jié)溫就大約是125℃。在這個(gè)曲線上已經(jīng)查不到了，只能大致地估算其壽命只有4,000小時(shí)。這是絕對(duì)不能接受的!也就是說(shuō)，LED泡殼里的環(huán)境溫度必須大大低于105℃!
我們可以反過(guò)來(lái)根據(jù)所要求的LED壽命來(lái)看其環(huán)境溫度應(yīng)該是多少。假定我們要求LED的壽命是100,000小時(shí)，那么它的結(jié)溫只能是低于65℃，所以環(huán)境溫度就必須低于45℃.也就是說(shuō)，電解電容的工作環(huán)境溫度必須低于45℃。
3、各種壽命的電解電容在45℃的環(huán)境溫度下的實(shí)際壽命
現(xiàn)在知道了電解電容在實(shí)際的LED燈具中的工作環(huán)境溫度，就可以很容易計(jì)算出它的實(shí)際壽命了。我們?cè)谙旅娴谋碇辛谐隽藥追N常用的電解電容的實(shí)際壽命。
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由表中可以看到，即使最普通的1,000小時(shí)壽命的電解電容，在環(huán)境溫度45℃時(shí)的壽命就可以達(dá)到64,000小時(shí)，對(duì)于標(biāo)稱為50,000小時(shí)的普通LED燈具已經(jīng)是夠用的了。
4、延長(zhǎng)電解電容壽命的方法
4,1 從設(shè)計(jì)上延長(zhǎng)其壽命
其實(shí)，要延長(zhǎng)電解電容的壽命，方法很簡(jiǎn)單，因?yàn)樗膲劢K正寢主要是因?yàn)橐后w的電解液蒸發(fā)的結(jié)果，如果改善其密封性，不讓它蒸發(fā)，它的壽命也自然就延長(zhǎng)了。例如Evox Rifa公司設(shè)計(jì)的雙層密封系統(tǒng)就可減緩電解液蒸發(fā)速度。
還有，通過(guò)采用整體繞注有電極的酚醛塑料蓋和雙重的特制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(zhǎng)其壽命
減小其紋波電流也可以延長(zhǎng)其使用壽命，如果紋波電流過(guò)大，可以采用兩個(gè)電容并聯(lián)的方法加以減小
4.3 選用上延長(zhǎng)其壽命
在選用電解電容時(shí)，除了要選用確保質(zhì)量的品牌電解電容以外，還要在電壓和容量上留有余量。例如對(duì)于220V經(jīng)過(guò)橋式整流以后其直流電壓會(huì)高達(dá)300V，但在選用電解電容時(shí)至少選用450V耐壓的電解電容。如果計(jì)算出來(lái)需要10uF，最好選用20uF。這些措施也都可以延長(zhǎng)電解電容的壽命。因?yàn)橛捎陔娙莸牡刃щ娮韬图y波電流會(huì)使其內(nèi)部的溫度高于環(huán)境溫度，所以留有余地是必須的。
5、保護(hù)電解電容
有時(shí)候即使采用了長(zhǎng)壽命電解電容，可是還是會(huì)常常發(fā)現(xiàn)電解電容壞掉了，這是什么原因呢?
其實(shí)如果認(rèn)為這是電解電容的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，那可真是讓電解電容蒙受了不白之冤!實(shí)際上，這時(shí)候電解電容不是肇事者，而是受害者。為什么這樣說(shuō)呢?
因?yàn)槲覀冎涝谑须姷慕涣麟娋W(wǎng)上，經(jīng)常會(huì)由于雷擊而產(chǎn)生瞬間的高壓浪涌，雖然在大電網(wǎng)上對(duì)于雷擊已經(jīng)做了很多防雷避雷措施，但是仍然不可避免會(huì)有漏網(wǎng)之魚漏到居民家里。美國(guó)的電網(wǎng)應(yīng)該是很先進(jìn)的了，可是在我家就發(fā)生過(guò)一件事，在一次雷擊以后，我發(fā)現(xiàn)我的傳真機(jī)無(wú)法工作了，仔細(xì)檢查以后，原來(lái)是因?yàn)槭艿嚼讚舳央娫磸氐状驂牧耍荒軋?bào)廢。
對(duì)于LED燈具如果是由市電供電的，那么在燈具的電源里面一定要在市電輸入端加上防浪涌的措施，其中包括保險(xiǎn)絲，和過(guò)壓保護(hù)電阻，通常稱為壓敏電阻，來(lái)保護(hù)后面的元器件，否則再長(zhǎng)壽命的電解電容也會(huì)被浪涌電壓所擊穿。
我相信如果所有LED廠商都能采用正規(guī)的高質(zhì)量電解電容，并且采用了以上有關(guān)的措施以后，那么電解電容所蒙受的不白之冤一定能夠得到清洗!
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常常聽(tīng)說(shuō)現(xiàn)在LED燈具之所以壽命短主要是電源的壽命短，而電源之所以壽命短是因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電解電容">電解電容壽命短。這些說(shuō)法也有一定道理。因?yàn)槭忻嫔铣涑庵罅康亩虊勖土拥?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電解電容">電解電容，再加上現(xiàn)在都在拼價(jià)錢，所以一些廠家不顧質(zhì)量而去采用這些低劣的短壽命電解電容，結(jié)果就得出了上述結(jié)論。
那么實(shí)際情況到底是怎么樣的呢?
1、電解電容的壽命取決于它工作時(shí)的環(huán)境溫度
電解電容的壽命是怎么定義的呢?當(dāng)然是以小時(shí)定義的。但是如果一個(gè)電解電容的壽命指標(biāo)是1,000小時(shí)，并不是說(shuō)一千小時(shí)以后這個(gè)電解電容就壞了，不是的，而只是說(shuō)這個(gè)電解電容的容量在1000小時(shí)以后容量減小了一半，本來(lái)是20uF，現(xiàn)在只有10uF了。
另外，電解電容的壽命指標(biāo)還有一個(gè)特點(diǎn)，是一定要說(shuō)明在多少度的工作環(huán)境溫度情況下的壽命。而且通常都是規(guī)定為在105℃環(huán)境溫度下的壽命。
這是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在常用的電解電容都是采用液態(tài)電解液的電解電容，如果電解液干了，電容量當(dāng)然就沒(méi)有了。溫度越高，電解液就越容易蒸發(fā)。所以電解電容的壽命指標(biāo)必須注明是在什么環(huán)境溫度下的壽命。
所以目前所有電解電容都是標(biāo)出在105℃下的壽命。比如說(shuō)最普通的電解電容，在105℃時(shí)的壽命只有1,000小時(shí)。但是如果就以為所有電解電容的壽命都只有1,000小時(shí)。那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果環(huán)境溫度高于105℃，那么它的壽命就會(huì)低于1,000小時(shí)，如果環(huán)境溫度低于105℃，那么它的壽命就高于1,000小時(shí)。那么壽命和溫度之間有沒(méi)有一個(gè)大致的定量關(guān)系呢?有的!
有一個(gè)最簡(jiǎn)單而容易計(jì)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(guò)來(lái)，環(huán)境溫度每降低10度，壽命就增加一倍。當(dāng)然這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的估算，但也是相當(dāng)準(zhǔn)確的。
因?yàn)橛糜?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/LED">LED驅(qū)動(dòng)電源的電解電容，肯定都是放在LED燈具外殼內(nèi)部的，所以我們只要知道LED燈具內(nèi)部的溫度就可以知道電解電容的工作壽命了。
2、LED燈具里的環(huán)境溫度是多少?
因?yàn)樵诤芏酂艟呃風(fēng)ED和電解電容是放在同樣的外殼里，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)二者的環(huán)境溫度是一樣的。而這個(gè)環(huán)境溫度主要是由LED和電源的發(fā)熱和散熱平衡以后決定的。而且每個(gè)LED燈具的發(fā)熱和散熱的情況是不一樣的，那么我們?cè)趺茨軌蛑榔渲械沫h(huán)境溫度呢?
其實(shí)這個(gè)問(wèn)題可以反過(guò)來(lái)推算，也就是一個(gè)設(shè)計(jì)得好的LED燈具，它所允許的內(nèi)部環(huán)境溫度應(yīng)該是一定的。這是因?yàn)長(zhǎng)ED芯片的結(jié)溫是決定LED芯片光衰(壽命)的主要原因，LED結(jié)溫當(dāng)然也由其環(huán)境溫度有關(guān)，所以只要知道允許的LED結(jié)溫，也就可以推算出LED燈具內(nèi)部的環(huán)境溫度。但是其間還有至少三個(gè)熱阻，就是LED芯片結(jié)到外殼的熱阻θjc，和LED外殼到鋁基板表面的熱阻，其實(shí)其中經(jīng)過(guò)了焊錫、銅箔、和絕緣層再到鋁板，不過(guò)其中最主要的是絕緣層的熱阻，統(tǒng)稱為θlv，第三個(gè)就是鋁板到泡殼內(nèi)空氣的熱阻θla。
就拿3014型LED來(lái)說(shuō)吧，它本身的熱阻θjc是90℃/W，因?yàn)樗墓β手挥?.1W，所以內(nèi)外溫差也就是9℃。鋁基板的熱阻是1℃/W，對(duì)于一個(gè)10W的燈具由于所有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，最后的θla很難估計(jì)，因?yàn)樗涂諝馐欠窳魍ㄓ嘘P(guān)，在內(nèi)部空氣不流動(dòng)的情況下，其溫差大概只有1℃左右，所以加起來(lái)總共是20℃,。也就是說(shuō)， LED結(jié)溫等于環(huán)境溫度加上20℃。
那么泡殼內(nèi)的環(huán)境溫度能夠允許105度嗎?只要看一下下面的一個(gè)圖片就知道了。那是美國(guó)Cree公司有關(guān)LED芯片結(jié)溫和光衰之間的關(guān)系。
如果環(huán)境溫度是105℃，那么還至少要加上20℃才是結(jié)溫，所以結(jié)溫就大約是125℃。在這個(gè)曲線上已經(jīng)查不到了，只能大致地估算其壽命只有4,000小時(shí)。這是絕對(duì)不能接受的!也就是說(shuō)，LED泡殼里的環(huán)境溫度必須大大低于105℃!
我們可以反過(guò)來(lái)根據(jù)所要求的LED壽命來(lái)看其環(huán)境溫度應(yīng)該是多少。假定我們要求LED的壽命是100,000小時(shí)，那么它的結(jié)溫只能是低于65℃，所以環(huán)境溫度就必須低于45℃.也就是說(shuō)，電解電容的工作環(huán)境溫度必須低于45℃。
3、各種壽命的電解電容在45℃的環(huán)境溫度下的實(shí)際壽命
現(xiàn)在知道了電解電容在實(shí)際的LED燈具中的工作環(huán)境溫度，就可以很容易計(jì)算出它的實(shí)際壽命了。我們?cè)谙旅娴谋碇辛谐隽藥追N常用的電解電容的實(shí)際壽命。
由表中可以看到，即使最普通的1,000小時(shí)壽命的電解電容，在環(huán)境溫度45℃時(shí)的壽命就可以達(dá)到64,000小時(shí)，對(duì)于標(biāo)稱為50,000小時(shí)的普通LED燈具已經(jīng)是夠用的了。
4、延長(zhǎng)電解電容壽命的方法
4,1 從設(shè)計(jì)上延長(zhǎng)其壽命
其實(shí)，要延長(zhǎng)電解電容的壽命，方法很簡(jiǎn)單，因?yàn)樗膲劢K正寢主要是因?yàn)橐后w的電解液蒸發(fā)的結(jié)果，如果改善其密封性，不讓它蒸發(fā)，它的壽命也自然就延長(zhǎng)了。例如Evox Rifa公司設(shè)計(jì)的雙層密封系統(tǒng)就可減緩電解液蒸發(fā)速度。
還有，通過(guò)采用整體繞注有電極的酚醛塑料蓋和雙重的特制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(zhǎng)其壽命
減小其紋波電流也可以延長(zhǎng)其使用壽命，如果紋波電流過(guò)大，可以采用兩個(gè)電容并聯(lián)的方法加以減小
4.3 選用上延長(zhǎng)其壽命
在選用電解電容時(shí)，除了要選用確保質(zhì)量的品牌電解電容以外，還要在電壓和容量上留有余量。例如對(duì)于220V經(jīng)過(guò)橋式整流以后其直流電壓會(huì)高達(dá)300V，但在選用電解電容時(shí)至少選用450V耐壓的電解電容。如果計(jì)算出來(lái)需要10uF，最好選用20uF。這些措施也都可以延長(zhǎng)電解電容的壽命。因?yàn)橛捎陔娙莸牡刃щ娮韬图y波電流會(huì)使其內(nèi)部的溫度高于環(huán)境溫度，所以留有余地是必須的。
5、保護(hù)電解電容
有時(shí)候即使采用了長(zhǎng)壽命電解電容，可是還是會(huì)常常發(fā)現(xiàn)電解電容壞掉了，這是什么原因呢?
其實(shí)如果認(rèn)為這是電解電容的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，那可真是讓電解電容蒙受了不白之冤!實(shí)際上，這時(shí)候電解電容不是肇事者，而是受害者。為什么這樣說(shuō)呢?
因?yàn)槲覀冎涝谑须姷慕涣麟娋W(wǎng)上，經(jīng)常會(huì)由于雷擊而產(chǎn)生瞬間的高壓浪涌，雖然在大電網(wǎng)上對(duì)于雷擊已經(jīng)做了很多防雷避雷措施，但是仍然不可避免會(huì)有漏網(wǎng)之魚漏到居民家里。美國(guó)的電網(wǎng)應(yīng)該是很先進(jìn)的了，可是在我家就發(fā)生過(guò)一件事，在一次雷擊以后，我發(fā)現(xiàn)我的傳真機(jī)無(wú)法工作了，仔細(xì)檢查以后，原來(lái)是因?yàn)槭艿嚼讚舳央娫磸氐状驂牧耍荒軋?bào)廢。
對(duì)于LED燈具如果是由市電供電的，那么在燈具的電源里面一定要在市電輸入端加上防浪涌的措施，其中包括保險(xiǎn)絲，和過(guò)壓保護(hù)電阻，通常稱為壓敏電阻，來(lái)保護(hù)后面的元器件，否則再長(zhǎng)壽命的電解電容也會(huì)被浪涌電壓所擊穿。
我相信如果所有LED廠商都能采用正規(guī)的高質(zhì)量電解電容，并且采用了以上有關(guān)的措施以后，那么電解電容所蒙受的不白之冤一定能夠得到清洗!
評(píng)論