電解電容真的會(huì)導(dǎo)致LED燈具壽命短嗎?
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)殡娊怆娙輭勖?。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碾娊怆娙?,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)橛糜贚ED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℃!