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电解电容是导致LED灯具寿命短的罪魁祸首吗?

电解电容是导致LED灯具寿命短的罪魁祸首吗?

常常听说现在LED灯具之所以寿命短主要是电源的寿命短,而电源之所以寿命短是因为电解电容寿命短。这些说法也有一定道理。因为市面上充斥着大量的短寿命低劣的电解电容,再加上现在都在拼价钱,所以一些厂家不顾质量而去采用这些低劣的短寿命电解电容,结果就得出了上述结论。

那么实际情况到底是怎么样的呢?

1.电解电容的寿命取决于它工作时的环境温度

电解电容的寿命是怎么定义的呢?当然是以小时定义的。但是如果一个电解电容的寿命指标是1,000小时,并不是说一千小时以后这个电解电容就坏了,不是的,而只是说这个电解电容的容量在1000小时以后容量减小了一半,本来是20uF,现在只有10uF了。

另外,电解电容的寿命指标还有一个特点,是一定要说明在多少度的工作环境温度情况下的寿命。而且通常都是规定为在105℃环境温度下的寿命。

这是因为我们现在常用的电解电容都是采用液态电解液的电解电容,如果电解液干了,电容量当然就没有了。温度越高,电解液就越容易蒸发。所以电解电容的寿命指标必须注明是在什么环境温度下的寿命。

所以目前所有电解电容都是标出在105℃下的寿命。比如说最普通的电解电容,在105℃时的寿命只有1,000小时。但是如果就以为所有电解电容的寿命都只有1,000小时。那就大错特错了。简单地说,如果环境温度高于105℃,那么它的寿命就会低于1,000小时,如果环境温度低于105℃,那么它的寿命就高于1,000小时。那么寿命和温度之间有没有一个大致的定量关系呢?有的!

有一个最简单而容易计算的关系,那就是环境温度每升高10度,寿命就降低一半;反过来,环境温度每降低10度,寿命就增加一倍。当然这只是一个简单的估算,但也是相当准确的。

因为用于LED驱动电源的电解电容,肯定都是放在LED灯具外壳内部的,所以我们只要知道LED灯具内部的温度就可以知道电解电容的工作寿命了。

2.LED灯具里的环境温度是多少

因为在很多灯具里LED和电解电容是放在同样的外壳里,简单来说二者的环境温度是一样的。而这个环境温度主要是由LED和电源的发热和散热平衡以后决定的。而且每个LED灯具的发热和散热的情况是不一样的,那么我们怎么能够知道其中的环境温度呢?

其实这个问题可以反过来推算,也就是一个设计得好的LED灯具,它所允许的内部环境温度应该是一定的。这是因为LED芯片的结温是决定LED芯片光衰(寿命)的主要原因,LED结温当然也由其环境温度有关,所以只要知道允许的LED结温,也就可以推算出LED灯具内部的环境温度。但是其间还有至少三个热阻,就是LED芯片结到外壳的热阻θjc,和LED外壳到铝基板表面的热阻,其实其中经过了焊锡、铜箔、和绝缘层再到铝板,不过其中最主要的是绝缘层的热阻,统称为θlv,第三个就是铝板到泡壳内空气的热阻θla。

就拿3014型LED来说吧,它本身的热阻θjc是90℃/W,因为它的功率只有0.1W,所以内外温差也就是9℃。铝基板的热阻是1℃/W,对于一个10W的灯具由于所有10W的LED都是安装在同一块铝基板上的,所以它的总温差就是10℃,总共为19℃的温差,最后的θla很难估计,因为它和空气是否流通有关,在内部空气不流动的情况下,其温差大概只有1℃左右,所以加起来总共是20℃,。也就是说, LED结温等于环境温度加上20℃。

那么泡壳内的环境温度能够允许105度吗?只要看一下下面的一个图片就知道了。那是美国Cree公司有关LED芯片结温和光衰之间的关系。

如果环境温度是105℃,那么还至少要加上20℃才是结温,所以结温就大约是125℃。在这个曲线上已经查不到了,只能大致地估算其寿命只有4,000小时。这是绝对不能接受的!也就是说,LED泡壳里的环境温度必须大大低于105℃!

我们可以反过来根据所要求的LED寿命来看其环境温度应该是多少。假定我们要求LED的寿命是100,000小时,那么它的结温只能是低于65℃,所以环境温度就必须低于45℃.也就是说,电解电容的工作环境温度必须低于45℃。

3.各种寿命的电解电容在45℃的环境温度下的实际寿命   现在知道了电解电容在实际的LED灯具中的工作环境温度,就可以很容易计算出它的实际寿命了。我们在下面的表中列出了几种常用的电解电容的实际寿命。

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