本刊上期專題提到,驅動電源是LED照明產品的死穴(詳見《LED照明世界》第99期封面專題《突破電源困境,整頓市場是關鍵》),而驅動電源的短板往往在于電容器,電容器的主要作用就是將一些電流的尖峰和雜波進一步過濾,以此保證各部分供電的穩(wěn)定性,其作用跟水庫差不多,在水流量大的時候會放水,在水流量小的時候又會蓄水,以此來保證水庫里蓄水量的平衡。
相較于目前廣泛應用的電解電容,固態(tài)電容在高低溫穩(wěn)定性方面有更加優(yōu)異的表現,能夠保障驅動電源達到更長的使用壽命。
據了解,固態(tài)電容已經廣泛應用于電腦主板、大型戶外LED顯示屏驅動器以及顯示屏驅動電源。然而,由于固態(tài)電容器的價格是普通電解電容的3-5倍,其在LED照明應用領域中一直處于“小眾”地位,只在對品質要求較高的照明產品中得以應用。據了解,一些高端LED照明產品已經開始使用固態(tài)電容,預計以后還是走這條小眾化路線。
綜合性能優(yōu)越
固態(tài)電容曾是評價一臺電腦主板質量的關鍵,也曾被電子產品發(fā)燒友捧上神壇,原因在于與液態(tài)電容器相比,其在安全性和穩(wěn)定性方面表現出的優(yōu)越特質。
固態(tài)電容全名為“固態(tài)鋁質電解電容”,它與普通電容(即液態(tài)鋁質電解電容)最大的差別在于采用了不同的介電材料,液態(tài)鋁電容介電材料為電解液,而固態(tài)電容的介電材料則為導電性高分子。固態(tài)粒子在高溫下,無論是粒子膨脹或是活躍性均較液態(tài)電解液低,它的沸點也高達350℃,因此幾乎不可能有出現爆漿的可能性。
傳統(tǒng)的鋁電解電容器以電解液作為離子導電,液體在低溫下的導電能力較弱,直接的表現就是其等效串聯電阻,即ESR特別大,而在高溫下又會加速消耗和揮發(fā),造成電容器容量的衰減及損耗的上升。依靠電解液離子作為導電機理決定了傳統(tǒng)鋁電解電容器先天的不足,使得其溫度特性及頻率特性相對較差,以及壽命相對比較短。
固態(tài)電容在等效串聯阻抗表現上相比傳統(tǒng)電解電容有更優(yōu)異的表現,即使是在零下55℃至105℃,固態(tài)電容的ESR電阻抗可以達到在0.1~0.3歐母。據測試顯示,固態(tài)電容在高頻運作時等效串聯電阻極為微小,而且導電性頻率特佳,具有降低電阻抗和更低熱輸出的特色,在100KHz至10MHz之間表現最為明顯。也就是說固態(tài)電容對溫度的敏感性不是很高,而電解電容比較容易受溫度影響。
以上特性使得固態(tài)電容導電性更加優(yōu)越,而且不會有電解質漏出,對電路其它元件可以起到保護作用。
價格上不占優(yōu)勢
固態(tài)電容擁有的諸多優(yōu)勢使其在電腦主板、顯卡、LED顯示屏驅動等領域得到了廣泛的應用,肇慶綠寶石電子科技股份有限公司技術總監(jiān)羅偉表示:“針對于室內的一些LED燈,相對來說目前還沒有大量在用。”羅偉稱,固態(tài)電容在LED照明領域遲遲不見起步,原因在于其過高的價格阻礙了優(yōu)勢的發(fā)揮。
深圳市潤格萊電子有限公司董事長吳鍵偉向LED照明世界記者表示,目前來說LED照明還不需要用到固態(tài)電容,首先是因為價格比較高,是普通電容的3-5倍,一般電源廠商肯定接受不了;其次,固態(tài)電容在通用照明中優(yōu)勢不夠明顯,“電解電容做得好一點的可以做到5000小時、8000小時,甚至是10000小時,這些已經做得非常不錯了,對于通用照明來說已經足夠。”固態(tài)電容的優(yōu)越特性在此情形下等同于“雞肋”。
羅偉表示,由于室內照明產品價格競爭比較激烈,而且室內的工作條件并不是特別惡劣,工作溫度也不高,相對于戶外照明來講,用長壽命的液態(tài)電容器也能解決問題。
走高端小眾化路線
“實際上LED應用的領域很廣,像LED電視、LED電腦這些適配器、電源,還有一些大型的戶外LED顯示屏,顯示屏的顯卡驅動以及顯示屏的驅動電源,這些范疇內已經在大量采用固態(tài)電容器,我們已經供了很多貨。”羅偉表示,一些高端LED照明設備例如路燈,為了保證長壽命和低故障率,會考慮把電解電容這個短板去掉,取而代之的是采用穩(wěn)定性較好的固態(tài)電容。
“以LED路燈電源為例,驅動電源內的電容靠近變壓器,工作溫度常年高達95℃,使用1顆56uF/50V 105℃8000h液態(tài)電容,推算其使用壽命約為16000h,而更換為39uF/50V耐溫125℃ 2000h固態(tài)電容后,在95℃長期使用壽命超過63000h。”固態(tài)電容的穩(wěn)定性在難以維護的戶外照明中能夠得到極大發(fā)揮。
羅偉向LED照明世界記者透露道:“以飛利浦為首的照明廠商,將在2015年推出一些用到固態(tài)電容的方案和產品,據我了解,他們在兩年前就已經開始做這方面的試驗了。”而據羅偉介紹,飛利浦的一些高端球泡燈已經采用了固態(tài)電容。
固態(tài)電容雖然具有性能優(yōu)勢,但是現階段價格還是過高,目前也只能應用在高端照明的小眾市場。