中心議題：
- 電解電容與MLCC的特性比較
- LED燈具頻閃導致日本一位官員暈倒
- 在日本，MLCC替換電解電容的思路已經(jīng)鋪開(kāi)
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日本注重LED燈具的壽命和舒適性。LED燈具頻閃曾經(jīng)讓一名日本市政廳官員暈倒。TDK專(zhuān)家將LED照明燈具里的MLCC替換為電解電容，并且做了頻閃測試。測試發(fā)現，用MLCC去替換電解電容時(shí)不能同等容量進(jìn)行替換。日本一些領(lǐng)先廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出全部使用MLCC的LED燈具，這種替換思路已經(jīng)在日本獲得廣泛認同。
眾所周知，日本今年發(fā)生了很多事情，大海嘯和日本地震，引起日本主要電子供應廠(chǎng)商交貨出現一些問(wèn)題，另外一個(gè)是日本限電的因素，由于他們的產(chǎn)線(xiàn)不能按照預期去營(yíng)運，所以日本廠(chǎng)商的電子貨品出現一些交貨期的隱患。另外一個(gè)因素是日幣升值，間接引起日本電子元器件的價(jià)格偏高，所以在日本的電子元器件廠(chǎng)商成本管控方面壓力非常大。
LED照明主要分為兩大類(lèi)：一是室內照明，一是室外照明。室內照明里有應用在公共場(chǎng)所或者產(chǎn)線(xiàn)上大型的照明，它的使用環(huán)境非常惡劣。這種使用環(huán)境也間接導致使有壽命的隱患。二是室外照明，比較典型的是路燈照明。路燈照明長(cháng)期在外部溫度下使用，特別是像北方溫差比較大的情況下，LED照明會(huì )受比較大的溫差影響，用在燈具里面的電解電容比較多。電解電容在高低溫下，性能表現較差，間接影響了它的壽命。目前在LED照明行業(yè)里，壽命方面仍存在一些隱患性的問(wèn)題，短時(shí)間出現故障的問(wèn)題也沒(méi)有得到徹底的解決。
以L(fǎng)ED室內燈為例，由于在密封環(huán)境下使用，所以它在使用過(guò)程中會(huì )出現電子自身發(fā)熱的現象，而且內部環(huán)境的溫度也是非常高的。目前LED照明主流的電解電容在高溫下的表現不是很好。從這個(gè)隱患來(lái)考慮，TDK建議用MLCC去替代電解電容解決使用壽命上存在的隱患問(wèn)題。TDK從1971開(kāi)始生產(chǎn)MLCC，在日本本土有4間主工廠(chǎng)，主要做陶瓷電解電容核心的工序。TDK在日系的元器件廠(chǎng)商當中，是唯一一家把前工序放在日本本土的企業(yè)，說(shuō)明TDK在品質(zhì)管控方面的要求也非常高。
電解電容與MLCC的特性比較
電解電容有一個(gè)很大的特點(diǎn)，就是ESR值比較高。如果ESR比較高，會(huì )以發(fā)熱的形式損耗掉，所以電解電容自身發(fā)熱是比較嚴重的。另外，它的紋波電流比較高，同樣會(huì )引起自身發(fā)熱非常嚴重。ESR加上紋波電流，自身發(fā)熱達到一定程度會(huì )加速電解液揮發(fā)的速度，容量也會(huì )衰減，整個(gè)呈現惡性循環(huán)的趨勢。
另外，助焊劑里面我們會(huì )使用鹵素元素，也會(huì )間接引起電壓的變化。MLCC跟電解電容一樣，也有它的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。MLCC最主要的特點(diǎn)是壽命比較長(cháng)，另外它在高溫和低溫下的表現非常一致，它的特性在高溫和低溫下面不會(huì )有太大差異。
MLCC缺點(diǎn)：
1. 跟同等容量的電解電容相比，MLCC單價(jià)會(huì )比較高；
2. MLCC有偏壓的特性，它的容量跟施加的電壓呈衰減的趨勢，
3. MLCC的容量范圍比較小，MLCC不可能像電解電容那樣隨隨便便就可以做到200萬(wàn)、 300萬(wàn)。
LED燈具頻閃導致日本一位官員暈倒
日本業(yè)界目前發(fā)生比較普遍的現象是，人們長(cháng)期在房間里面工作時(shí)容易感到疲勞，后來(lái)發(fā)現原因是頻閃。如果電燈電力供應不足會(huì )出現頻閃現象，大約小于30%時(shí)人們容易感到疲勞感。
目前LED照明比較流行，日本政府市政廳把普通的節能燈全部換成LED照明，后來(lái)發(fā)生一件事，一個(gè)政府官員在工作當中突然暈倒了，后來(lái)查明原因是跟LED頻閃現象有關(guān)，LED頻閃會(huì )讓人引起疲勞感。為了解決這種現象，各個(gè)廠(chǎng)商也做了很多的努力，有一種回路叫PFC回路，像國內的廠(chǎng)商已經(jīng)在用了，這個(gè)屬于PFC回路的填谷回路。在第一次整流過(guò)后，在第一次平滑的階段，如果電壓下去，電流會(huì )有一個(gè)中斷現象。如果有中斷現象，就會(huì )出現頻閃。
我們也是在實(shí)際的基礎上做了一個(gè)這樣的測試，把電解電容替換為MLCC來(lái)看一下它的頻閃效果會(huì )不會(huì )得到很好的解決。首先粉紅色的地方是輸入的電壓，黃色部分是填谷后電壓的曲線(xiàn)，藍色部分是在LED電流的一個(gè)表現?？蛻?hù)在原來(lái)的設計里面，在這里用了4.7uf的電解電容。大家可以看一下它的電流曲線(xiàn)，雖然它呈現出一種波形，但中間沒(méi)有斷，所以這種設計不會(huì )有閃頻的現象。
我們也用MLCC做了一個(gè)替換來(lái)看一下它整體的表現。用MLCC替換電解電容的時(shí)候，像電壓跟容量怎么選，也是大家一直在考慮的問(wèn)題，所以我們也做了一個(gè)測試，就是用比4.7uf小一個(gè)型號2.2uf做測試。測試以后發(fā)現，黃色電壓部分就會(huì )下去。下去的話(huà)，這邊電流流過(guò)去就會(huì )出現中斷的現象，這樣會(huì )出現頻閃。就是說(shuō)用MLCC替代電解電容的時(shí)候，如果用小容量進(jìn)行替換就不能解決閃頻的現象。
我們接下來(lái)用大一點(diǎn)的容量，用10uf做試驗。用10uf做了試驗之后就是左下邊的圖，發(fā)現這種現象可以得到解決。從結果來(lái)看，這個(gè)試驗可以證明按照這個(gè)用途去用的話(huà)，其實(shí)用MLCC去替換電解電容是完全可以的。從這張圖上大家可以看到用MLCC去替換電解電容時(shí)就不能同等容量進(jìn)行替換，你要選一個(gè)容量稍微大的MLCC才可以進(jìn)行替換。如果大家做出口，如果往日本出口的話(huà)，日本是一個(gè)保證4萬(wàn)小時(shí)壽命的國家。如果你用電解電容的話(huà)，根本沒(méi)辦法滿(mǎn)足他們燈泡要4萬(wàn)小時(shí)的要求，所以大家普遍會(huì )考慮用MLCC去做。特別是是像這種室內燈，電解電容本身體積就很大，如果是這種小基板的話(huà)，MLCC就非常有優(yōu)勢。
在日本，MLCC替換電解電容的思路已經(jīng)鋪開(kāi)
現在在日本電解電容的壽命隱患也成為一個(gè)很大的問(wèn)題，日本一些尖端的LED廠(chǎng)商也在開(kāi)發(fā)全部用MLCC去做燈泡。日本某一個(gè)前端廠(chǎng)商，已經(jīng)研發(fā)出這種電源，整個(gè)電源用的電容全部換成MLCC。（保密原因，圖片不能展示，僅僅是思路介紹）。在日本這種思路已經(jīng)完全鋪開(kāi)，像一些尖端的廠(chǎng)商已經(jīng)在用MLCC去替換電解電容。
從三個(gè)方面考慮MLCC在LED照明領(lǐng)域的應用還是有可能性。接下來(lái)可能前端廠(chǎng)商走的這個(gè)路線(xiàn)比較多：從高壽命、小基板、薄型基板考慮，這種基板只有MLCC才可以貼上去。
在LED照明領(lǐng)域主要應用的MLCC分三類(lèi)：一是中耐壓產(chǎn)品，100V到630V的產(chǎn)品；二是 高溫對應產(chǎn)品，150度對應的；三是疊容（耐機械應力，耐熱沖擊16V-630V）。疊容是旁邊用金屬支架支撐的電容，它在高溫下的性能非常高，在路燈上，比如交通燈、路燈應用的比較多一點(diǎn)。
像這三類(lèi)產(chǎn)品，在下面的文件中有容量表，還有選型的一些思路，歡迎下載！
http://zzmyjiv.cn/whitepaper/download?id=775
