电解电容的失效原因和解决方案有哪些

电解电容的失效原因和解决方案有哪些
电解电容很多灯具里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？因为我们知道在市电的交流电网上，经常会由于雷击而产生瞬间的高压浪涌，虽然在大电网上对于雷击已经做了很多防雷避雷措施，但是仍然不可避免会有漏网之鱼漏到居民家里。对于LED灯具如果是由市电供电的，那么在灯具的电源里面一定要在市电输入端加上防浪涌的措施，其中包括保险丝，和过压保护电阻，通常称为压敏电阻，来保护后面的元器件，否则再长寿命的电解电容也会被浪涌电压所击穿。
电解电容在选用电解电容时，除了要选用确保质量的品牌电解电容以外，还要在电压和容量上留有余量。例如对于220V经过桥式整流以后其直流电压会高达300V,但在选用电解电容时至少选用450V耐压的电解电容。如果计算出来需要10uF,最好选用20uF.这些措施也都可以延长电解电容的寿命。因为由于电容的等效电阻和纹波电流会使其内部的温度高于环境温度，所以留有余地是必须的。其实，要延长电解电容的寿命，方法很简单，因为它的寿终正寝主要是因为液体的电解液蒸发的结果，如果改善其密封性，不让它蒸发，它的寿命也自然就延长了，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。
电解电容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。为了同时获取高耐压和高容量，业界常见的做法是依据一些应用需要高耐压、高容量的电容器，例如在开关电源中作输入输出滤波，储能，尖峰吸收，DC-DC转换，直流阻隔，电压倍乘等等，此外，在一些应用中，尺寸和重量非常重要，需要小体积的电子元器件。
电解电容失效模式决定了设计上的局限，而多种失效模式的存在也限制了中、高耐压电容器的容值提升。有些失效模式是外在的，如机械应力或热应力导致的断裂，但同时我们也需要深入探讨内在失效模式，这在制造商的管控范围之内。多层陶瓷电容器在设计上的限制因素，随时代的不同而发生着变化。早期多层陶瓷电容器面临的主要限制因素，是电介质材料本身的点缺陷和杂质，这些因素影响了材料的质量和纯度，如图1,从而限制了电容器内部层数的上限和每层厚度的最小值。
电解电容随着电介质材料本身质量的提高和操作流程的改进，限制因素转变为电介质材料本身的强度，而该因素一旦得到了解决，我们本可以预期制造出更大更厚的电容器，而不必担心产生介质击穿或点失效，通常沿着一层或两层介质层贯穿整个电容的中部。大多数的解决方案是将多个电容器通过添加引脚进行叠加，从而在给定尺寸下提高容值，但这需要消耗大量人力，花费较多成本，并会产生可靠性问题。另外的解决方案使用特殊电介质配方，但同时以牺牲介电常数作为代价，并影响最终可获得的容值大小。压力缓冲层使用现成的材料系统组合，并经过标准的制造流程。压力缓冲层加在机械应力最大的一个或多个部位，从而缓解由于压电形变而带来的机械应力。
电解电容依据目前为止的实验，压力缓冲层可以将多层电容器在内部分成2段、3段或4段，从而大幅缓解内部形变带来的机械应力，同时通过FlexiCap柔性端头技术释放端头上的机械应力，这样我们就不需要将多个电容器进行叠加了，我们也就不需要再给电容器组装引脚，从而方便标准化的卷带包装以及自动化贴装。随着LED驱动电路板温度的提升，双极型器件的有效工作范围会迅速缩小，这样会导致器件在温度上升时故障从而影响LED灯具的可靠性，正确的做法是要选用MOSFET器件，MOSFET器件的使用寿命要远远长于双极型器件。如果设计的LED灯具功率不是很高，建议使用集成了MOSFET的LED驱动器产品，因为这样做的好处是集成MOSFET的导通电阻少，产生的热量要比分立的少，另外，就是集成的MOSFET是控制器和FET在一起，一般都有过热关断功能，在MOSFET过热时会自动关断电路达到保护LED灯具的目的。
电解电容中到底要不要使用电解电容？目前有支持者也有反对者，支持者认为如果可以将电路板温度控制好，依次达成延长电解电容寿命的目的，例如选用105度寿命为8000小时的高温电解电容，电解电容根据通行的电解电容寿命估算公式“温度每降低10度，寿命增加一倍”,那么它在95度环境下工作寿命为16000小时，在85度环境下工作寿命为32000小时，在75度环境下工作寿命为64000小时，假如实际工作温度更低，那么寿命会更长！由此看来，只要选用高品质的电解电容对驱动电源的寿命是没有什么影响的！还有的支持者认为由无电解电容带来的高纹波电流而导致的低频闪烁会对某些人眼造成生理上的不适，幅度大的低频纹波也会导致一些数码像机设备出现差频闪烁的亮暗栅格。
电解电容还是需要电解电容的。不过反对者则认为电解电容会自然老化，另外，LED灯具的温度极难控制，所以电解电容的寿命必然会减少，从而影响LED灯具的寿命。可以用高耐压陶瓷电容来代替电解电容从而提升可靠性，有的人在设计两级电路的时候，在输出采用了一个400V的电解电容，这会严重影响电路的可靠性，建议采用单级电路用陶瓷电容就可以了。而对于不太关注调光功能、高温环境及需要高可靠性的工业应用来说，不建议采用电解电容进行设计。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。