受全球LED照明市場井噴的影響，LED照明供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)也出現(xiàn)強(qiáng)勁增長，高工LED產(chǎn)業(yè)研究所(GLII)數(shù)據(jù)表明，2013年中國LED照明驅(qū)動電源市場規(guī)格達(dá)130.6億元，同比增長31.8%，預(yù)計2014年市場規(guī)模將達(dá)到180億元左右，增速超過30%。

LED照明產(chǎn)品銷售行情日益看漲，但隨著LED燈具的廣泛應(yīng)用，消費(fèi)者也開始發(fā)現(xiàn)它們會出現(xiàn)頻繁失效的情況。相關(guān)研究表明，當(dāng)前LED照明產(chǎn)品的整體平均壽命還不足10000小時，但LED光源的壽命已經(jīng)能夠達(dá)到50000小時，是什么影響了LED燈具的壽命？

記者走訪發(fā)現(xiàn)，無論是來自燈具使用方還是燈具生產(chǎn)方的意見，他們均認(rèn)為當(dāng)前LED燈具壽命的短板主要來自于其所配套的驅(qū)動電源。記者隨后從相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)得到證實(shí)，當(dāng)前LED燈具用戶99%以上的故障均是由LED驅(qū)動電源引起的。

“如何解決驅(qū)動電源的壽命問題”在當(dāng)前的情形下，顯得非常關(guān)鍵。因為只要解決了電源的壽命問題，LED成品燈具的壽命難題也將不復(fù)存在。因而，本期《好產(chǎn)品》專題將針對影響電源壽命的因素進(jìn)行探討，并就如何解決電源壽命的問題對相關(guān)業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行咨詢。

電容成壽命殺手？

LED驅(qū)動電源主要由電容和驅(qū)動IC構(gòu)成，而驅(qū)動IC使用的材料包括硅、二氧化硅以及金屬，和LED二極管的材料構(gòu)成基本一致，所以驅(qū)動IC本身的壽命可以輕松達(dá)到光源產(chǎn)品的級別，并且現(xiàn)在IC產(chǎn)品穩(wěn)定性越來越高，已不會存在壽命的問題。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，目前LED驅(qū)動電源的壽命問題，主要是源于電容。

“在整個LED照明行業(yè)，基本上所有的工程師都會認(rèn)為，LED整燈的壽命取決于驅(qū)動電源，而驅(qū)動電源的短板則是在其內(nèi)置的電容上面。”深圳市萊福德光電有限公司市場部工程師陳耀華告訴記者，電容是電源產(chǎn)品中所有元器件中壽命最短的，所以目前行業(yè)內(nèi)一般以電容壽命的長短來衡量整體電源的壽命水平。

“目前，驅(qū)動電源里的電容類型分為很多種，其中主要包括電解電容、貼片電容以及瓷片電容，但影響壽命的主要因素在于電解電容。”肇慶綠寶石電子有限公司技術(shù)總監(jiān)羅偉表示，除此之外，驅(qū)動電源中還存在多種電容，例如鉭電容，以及最新推出的固態(tài)電容，但目前大多數(shù)驅(qū)動電源產(chǎn)品均無法離開電解電容，其屬于電源產(chǎn)品里一個非常重要的元器件。

“這和電容的特殊結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，因為電解電容屬于傳統(tǒng)的液態(tài)電容器，它是用液體作為導(dǎo)電物質(zhì)，所以在后期的使用過程中，隨著導(dǎo)電液體的逐步揮發(fā)和消耗，它的壽命會慢慢走向衰竭。”在談到電解電容制約電源產(chǎn)品壽命的原因時，羅偉告訴記者，由于電解電容屬于被動元器件，它是一種化學(xué)和物理變化同時存在的一類產(chǎn)品。在此類模式下，液體在高溫狀態(tài)中會導(dǎo)致電極逐步干枯，從而造成壽命有限的問題。

“除去材料部件的決定因素之外，LED驅(qū)動電源的壽命還取決于整機(jī)的設(shè)計水平，在這其中，主要包括電應(yīng)力設(shè)計和熱應(yīng)力設(shè)計兩方面。”深圳茂碩電源科技股份有限公司LED室內(nèi)驅(qū)動事業(yè)部楊志超博士告訴記者，其中電應(yīng)力設(shè)計指的是驅(qū)動電源電路拓?fù)涞脑O(shè)計方案，而熱應(yīng)力則指驅(qū)動電源的散熱結(jié)構(gòu)，它們均是決定電源壽命的因素中不可忽視的一環(huán)。

“此外，決定電源壽命的因素還包括加工的工藝水平等各類細(xì)小的問題，但就目前整體市場情況看來，對電源壽命起決定性影響的仍是電解電容。”楊志超告訴記者，即使在保證加工工藝、設(shè)計水平以及整機(jī)元器件能夠全部滿足正常要求的情況下，電源產(chǎn)品的壽命短板仍來自電解電容方面。

如何解決“電容短板”？

“電解電容在電路中的基本功能是，它能夠保證電源產(chǎn)品在電路響應(yīng)時，電壓不會發(fā)生突變，起到穩(wěn)定電壓的作用，這是它的一項基本工作原理。”湖南艾華集團(tuán)股份有限公司副總裁殷寶華告訴記者，基于電解電容器的此類特點(diǎn)，它對驅(qū)動電源有著無法替代的作用。

既然電解電容如此重要，那我們該如何解決這一壽命難題？業(yè)內(nèi)人士首先會想到，從產(chǎn)品本身的參數(shù)特性上進(jìn)行提升，例如選用品質(zhì)更好、設(shè)計更為合理、更貼合電源本身的電解電容。

“基于多方面的考慮，我們選用鋁電解電容器，因為鋁電解技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，目前已邁向一個非常成熟的狀態(tài)。”陳耀華告訴記者，目前他們所使用的鋁電解電容器在105℃的情況下，壽命可達(dá)到5000小時左右，這屬于一個比較常規(guī)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

“因為，LED驅(qū)動電源的壽命計算公式是，每降低10℃，壽命提高一倍。所以，我們的電解電容器在95℃的情況下，壽命將達(dá)到10000小時，85℃時達(dá)到20000小時。”陳耀華表示，5000小時的使用壽命，僅指的是電解電容器處于最高環(huán)境溫度下，但在目前的驅(qū)動電源產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，其內(nèi)部實(shí)際使用溫度一般是不會達(dá)到這個溫度標(biāo)準(zhǔn)，所以這類鋁電解電容器能夠滿足目前大多數(shù)LED驅(qū)動電源產(chǎn)品的壽命要求。

但這僅僅是比較傳統(tǒng)的做法，從去年開始，驅(qū)動電源行業(yè)內(nèi)開始關(guān)注到固態(tài)電容，而且目前的高端驅(qū)動電源已經(jīng)開始采用該類電容器。據(jù)悉，目前在3C產(chǎn)品的應(yīng)用中，包括蘋果、三星、小米、華為等手機(jī)的充電器，它們的輸出部分均已開始采用固態(tài)電容。

“采用固態(tài)電容后，電源壽命短板將不再取決于電容，因為我們的固態(tài)電容在125℃情況下，通過相關(guān)實(shí)驗測試，7000個小時都不會有任何異常，理論壽命是非常長的。”羅偉告訴記者，此前幾十年，電源壽命的計算公式都是以電容的壽命來作為計算標(biāo)準(zhǔn)，采用固態(tài)電容后將會改寫這個歷史。

據(jù)悉，固態(tài)電容器的壽命計算公式是，溫度每降低20℃，壽命提高10倍，而傳統(tǒng)的液態(tài)電容器，溫度每降低10℃，壽命僅僅提高2倍。因此，將固態(tài)電容器應(yīng)用于LED驅(qū)動電源中，理論壽命基本上可以說是無窮的。

壽命長短之爭？

“我認(rèn)為，電源壽命在30000小時是一個比較合理的解決方案，因為30000小時已能滿足目前大部分燈具使用者的需求。”深圳市潤格萊電子有限公司總經(jīng)理吳鍵偉表示，此前驅(qū)動電源行業(yè)內(nèi)宣稱的電源使用壽命達(dá)50000小時，更多只是企業(yè)用來宣傳的噱頭而已。

“因為，器件本身會存在一個自然老化的現(xiàn)象。從用戶的使用習(xí)慣來計算，如果電源壽命能夠保證在30000小時，或者是3年的有效使用期內(nèi)，那么這個電源就可以算作一個合格的產(chǎn)品。50000小時很難達(dá)到，我認(rèn)為它僅存在于理論的實(shí)驗室狀態(tài)中。”吳鍵偉提到。

“壽命多長時間合理？這個問題不取決于我們電源企業(yè)，其實(shí)這只是折中的考慮，因為企業(yè)的需求是跟著市場走的，如果有一天，大家認(rèn)為燈具產(chǎn)品成為了易耗品，那么它的壽命周期將會大幅度縮短。就目前市場形勢而言，燈具產(chǎn)品并不是每天都換，所以我認(rèn)為在室內(nèi)照明中，兩至三年的使用壽命是比較合理的。”楊志超博士表示。

“此外，我認(rèn)為還有一個原因在于，目前LED燈具的主要市場在于商業(yè)照明和辦公領(lǐng)域，而這些場所往往在三年左右便會進(jìn)行一次裝修，所以燈具產(chǎn)品必然存在產(chǎn)品周期性。這點(diǎn)在商業(yè)照明領(lǐng)域尤為突出，例如很多專賣店，會被市場強(qiáng)制性地要求三年裝修一次，因為三年的裝修風(fēng)格便會經(jīng)歷一次更新?lián)Q代。”楊志超表示，基于以上所有情況考慮，他認(rèn)為電源壽命在兩至三年是比較合理的。

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