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电解电容还会降价10% 将淡出市场?

来源:发布时间:2018-10-10 15:09:12点击率:

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引言                                      


LED行业经历轮番的大洗牌,产业链各端陆续进入微利时代,作为LED电源核心元器件的电解电容亦难挡低价重压。有人预测,今年仍存在降价10%的可能性。且随着光电引擎无电解电容方案的大热,LED电解电容面临严峻挑战。那么,LED电解电容未来发展的方向在哪里?


01  


体积与寿命


电解电容器的两座大山


LED寿命取决于电源,电源寿命则受制于电容器,在行业对电容器体积与寿命呼声越来越高之际,本土电容企业能否顺利翻过这两座大山,穿过价格战的泥潭,在高端应用场合一展拳脚?


庞大的体积与LED小体量趋势


背道而驰


电解电容器是开关电源中一次和二次回路滤波电路中最重要的器件之一,电解电容器的等效电路被认为是理想电容器与寄生电感、等效串联电阻的串联。由于电解电容器多数采用卷绕结构,很容易扩大体积,因此单位体积电容量非常大,比其它电容大几倍到几十倍。


上海欧切斯实业有限公司工程师危检平认为,大电容量的获取是以体积的扩大为代价的,现代开关电源要求越来越高的效率,越来越小的体积,电容器的体积已经成为一个较为严重的问题。危检平提到,变换器多采用升压电路,因此要求耐高压的铝电解电容器。这样一来,利用以往技术制造的铝电解电容器,由于要吸收比以往更大的脉动电流,不得不选择大尺寸的电容器。结果,使电源的体积庞大,难以用于小型化的电子设备,尤其是LED越来越往小体量方向发展。


深圳市莱福德光电有限公司市场总监李少科在接受采访时表示,从莱福德电源使用的元件看,电解电容占电源很大的体积,这导致LED驱动电源体积变大。


明纬(广州)电子有限公司研发副总经理彭希和也提到,LED驱动因为在设计上朝缩小体积与降低成本发展,同时要应付恶劣的使用环境,对设计者的需求多会要求,希望加大电容的容比以满足小体积的需求。


阿拉丁新闻中心对业内一些电源企业进行采访时发现,被提及频率最多的一个问题,就是电容器的存在导致LED驱动电源体积变大这一问题。电容器、变压器以及电感,影响LED驱动电源体积的“三大件”,电容首当其冲。LED电源以及LED灯具都在往小体量方向发展,电容的存在恰恰阻碍或者放缓了这一发展趋势的步伐。而从目前市面上一些替代性的方案如“去电源化”,虽然省去了“三大件”在体量上有了极大的飞跃,然而产品的性能方面又出现了不可避免的短板,无法获得广泛的认可。体量与性能,似乎成为了LED驱动电源不可兼得的东西,这也是摆在电容企业面前的一大难题。


温度适应性低导致寿命短


成电容器短板


LED行业有一种比较流行的说法是,80%的LED灯具失效问题都是由LED驱动电源引起的,或许我们都错怪LED驱动电源了,真正出问题的其实是LED电源里面的一个元件——电容器。


英飞特电子市场策划中心经理张伟莉提到,目前高温情况下电解电容的可靠性及稳定性仍然偏低,特别是高压电解电容在远低于预期寿命的阶段发生非正常失效的现象仍非常普遍,这一问题在工作环境恶劣的LED灯具中尤为突出。


茂硕电子产品总监陈浩表示,电容器对工作温度的适应性需要更宽,如在极寒地区电解液会因冷冻而导致容值变化,最终影响驱动电源无法正常工作,而温度太高则又会影响寿命。


彭希和提到,LED驱动多是装置在灯具内驱动,本身的温升加上灯具的温升对电解电容来说很容易会超过温度上限,虽然这有赖灯具系统设计工程师的认知,但实际应用往往会超过电容的耐温上限,需要电解电容本身具有良好的耐温性能。


常用的电解电容都是采用液态电解液的电解电容,一旦电解液干了,电容量自然就没有了,温度越高,电解液就越容易蒸发。目前所有电解电容都是标出在105℃下的寿命。简单地说,如果环境温度高于105℃,那么它的寿命就会低于1,000小时,如果环境温度低于105℃,那么它的寿命就高于1,000小时,环境温度与电容器寿命有一个最简单而容易计算的关系,那就是环境温度每升高10度,寿命就降低一半;反过来,环境温度每降低10度,寿命就增加一倍。


在一些极寒地区,电解液活性下降甚至直接无法工作,而温度过高则又会大大缩短电解电容器的寿命。受到LED体积不断变小导致LED内部空间压缩、散热设计的好坏、密封工艺以及价格竞争导致的以次充好等因素的影响,电容器的寿命以及可靠性,成为电源企业呼声最大的一个环节。


国产电容器创新能力较低,


产品品质无法满足应用


张伟莉认为,电解电容作为低成本、高能量密度的储能元件在电源设计中扮演了重要的角色,虽然在电源设计中完全取消电解电容并不存在太多技术上的障碍,但总会引起诸如防雷能力降低、一些电气技术指标变差等一系列问题,这些问题虽然都有技术手段去解决,但往往会显著增加电源的成本,性价比很难得到广泛认可。


因此,未来相当一段时间内电解电容在中大功率的主流LED电源产品中仍将存在,在一些对价格不敏感,对寿命和可靠性更为关注的高端场合,电解电容的设计可能受到欢迎。


与此同时,国内的电容产品,其品质无法满足高端市场的应用需求,只能作为一种备用品出现,处境相当尴尬。本土的电容企业,一方面起步较晚,在没有经过时间洗礼下底蕴方面有所欠缺,创新能力略显不足;另一方面,快速发展的中国经济导致企业过早开启价格竞争,大部分企业存在“捞快钱”现象,进一步加剧了产品品质问题。


电容企业在面对体积与寿命这两座大山的同时,还要考虑价格战带来的冲击,或许,接下来就是真正考验本土电容企业创新能力的时候了吧。


02


电解电容走向精细化:


低压贴片方案为行业提供借鉴思路


LED电解电容与电源寿命之间的讨论持续不断,此前充斥行业的“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”的看法虽然较为片面,但也让市场对于电解电容的品质提出诸多要求,电解电容品质不足和品质过剩问题都促使电解电容企业提出更高效的解决方案。


电解电容作为LED电源的关键性元器件,其寿命决定LED灯的寿命,但另一方面,考虑到电路板面积和电源设计的限制,电容需要缩小体积,并保持良好的耐高温性质,如何平衡两者的关系?综合当下电容小型化、长寿命、高可靠度的需求,在追求最优性价比的前提下,各家电解电容企业的技术解决方案又有哪些亮点,可以为行业的发展提供更多思路?


各家企业对于LED电容的产品特性要求各异,目前来说性价比是主导因素,但市场最终会走向高端制造发展的道路,为此,云星亦推出了贴片式铝电解电容,解决部分高端客户对于机器贴片生产的要求,即机器自动化。


综合各种技术方案,延长LED电解电容寿命可以从内部和外部双重因素上提出技术解决方案。


目前常用的电解电容主要采用液态电解液,而电解液与工作环境温度息息相关,一般简单可以大致认为,环境温度每升高10度,其寿命就会降低一半;反过来,环境温度每降低,寿命就会增加一倍,因此耐高温成为电解电容亟需突破的技术要点。针对于此云星电子导针型LED电解电容方案值得关注,其针对于此推出两款耐高温贴片新产品:涂膜铝壳贴片可通过260℃回流焊不鼓底,另一款内防爆铝壳加套管贴片通过240℃回流焊不鼓底,主打性价比。


针对低压与中高压两种贴片电解方案,云星电子也提出不同针对性解决方案。作为比较成熟的低压贴片电解市场,一般厂商电解液采用 γ -丁内脂体系,可以保证不含水,宽温性能较为良好,但是与此同时缺点也较为突出,品控要求严格,一致性和稳定性很难把握,同时我们知道,电解电容还应该在使用上更加注重减小纹波电流对其的影响,产品阻抗性较差对电解电容的品质提出严重的挑战。


云星电子则另辟蹊径,采用其他混合溶剂,既保证了产品的宽温特性(可通过260℃回流焊),且对制作过程中的湿气等管控也没有 γ -丁内脂体系严格,可以保证每一批产品的寿命特性良好,且高频下的阻抗大大低于 γ -丁内脂体系的贴片电解。


对于中高压贴片电解市场来说,受终端市场板子结构原因以及部分技术难点掣肘,量产并销售的长寿命贴片需求与应用并太高,但随着终端市场结构的更新,相关需求相信也会快速增长。针对于此,云星电子通过材料与结构的调整,使得中高压贴片电解的寿命可长达12000H,作为行业来说,借鉴意义重大。


电解电容下一阶段的增长可能会在LED的替代市场,而这也对电解电容企业下一步产品方案提供了思路借鉴。解决LED灯的小型化需求以及日益增长的自动化生产需求,企业将更加需要注重提供客制化的解决方案及服务。


03  


微利时代,


LED电解电容的破局之道


LED行业经历轮番的大洗牌,产业链各端陆续进入微利时代,作为LED电源核心元器件的电解电容亦难挡低价重压。“LED整体价格下降太快,我们只能通过量的增长,以减低价格下降对公司营运业绩的不利影响。”国内LED电解电容品牌企业福建云星电子有限公司总经理陈正华曾在受访时表示。纵然LED电解电容产品价格已经接近底线,但今年仍存在10%降价空间的可能性。


另外,线性IC随着光电引擎的大热,市场逐步起量,其中的无电解电容方案直指传统电容,对于电解电容企业提出极大的挑战。未来电解电容或将逐渐淡出市场?


电解电容仍然必不可少


阿拉丁新闻中心深入了解,大部分电源企业均认为未来电解电容仍是不可或缺的关键元器件之一,尤其在运动场所、路灯及要求较高的无频闪照明应用方面。“无电解电容带来的高纹波电流而导致的低频闪烁会对人眼或生理上造成不适。”广东科谷电源股份有限公司研发经理谭超如是说。


全汉企业股份有限公司LED电源事业部业务拓展经理郭俊雄认为,电解电容的优势在于高容值及低成本,虽然使用条件受限制,但仍然可以满足大部分室内商业环境的使用。“在没有其它新材料取代的情况下,目前仍有存在的必要。”


电解电容作为低成本、高能量密度的储能元件,在电源设计中扮演了重要的角色。虽然在电源设计中完全取消电解电容,并不存在太多技术上的障碍,但会引起防雷能力降低、电气技术指标变差等一系列问题。通过技术手段可解决这些问题,但也会显著增加电源的成本,性价比相应降低。


英飞特电子市场策划中心经理张伟莉总结道,“在未来相当长的一段时间内电解电容在中大功率的主流LED电源产品中仍将存在;而在一些对价格不敏感,更为关注寿命和可靠性的高端场合,无电解电容的设计可能受到欢迎。当然愿意牺牲功率因数或LED纹波电流等一些技术性能,以换取无电解电容设计的低端应用就另当别论了。”


茂硕电子产品总监陈浩认为未来电解电容在特定应用上如储能、滤波、耦合及输出平滑上仍有不可替代的作用。如在电源适配器、汽车充电桩、逆变器等领域,电解电容是其中必不可少的主要储能器件。


电源企业在肯定电解电容的存在价值的同时,也对其提出了更高的技术及性能需求,如小体积、大容量、低纹波电流、长寿命、提高工作温度等等。


“电解电容需在不降低可靠性和寿命的基础上提升对纹波电流的耐受能力,这有助于降低开关电源的体积和成本。另外,电解电容对高频纹波的滤波效果及耐过压能力也需要提升。”张伟莉道出了电源企业对电解电容的提升要求。


明纬(广州)电子有限公司研发副总彭希和认为电解电容首要是品质能稳定受控,接着才是特性上的突破,“这需要电解厂商对产品进行严格的品质控制,但目前能够认真制作电容的厂商感觉已经不多。”


电解电容的破局之道


微利时代的重压、电容仍存的诸多诟病、新技术的冲击、下游客户源源不断的优化需求……在新的产业环境下,LED电解电容企业该如何发展?


针对传统液态铝电解电容的寿命短板,电解电容企业推出了固态电解,其具高稳定性长寿命的特性,能优化新型高端电源线路设计中的大部分应用要求。但由于价格较高,目前这一产品的市场主要定位于消费类电源通讯类电源市场,在LED领域则较多应用于使用条件严苛的户外领域。


“这一产品将是铝电解电容未来发展的方向,市场前景广阔,但从目前的技术来看,固态电容要替代液态铝电解电容还有很长的路要走。”陈正华分析,一是由于固态电解电压的应用范围仍然局限于中低压,高压在技术层面仍然有很长的路要走;二是液态铝电解电容技术成熟,可满足大部分市场的要求,且成本优势明显,特别是对于普通照明市场,铝电解电容的成本优势无可动摇。


为抢占高端市场这一较高毛利的增量市场份额,电解电容企业未来的研发重点是降低固定电解成本、提高电压应用范围。


众所周知,变压器和电解电容占据电源元件当中的大部分体积,且考虑到电路板面积的限制,电容小型化被认为是未来发展的必然趋势。


陈正华表示,随着社会不断进步及应用上的快捷要求,未来微型封装器件的发展大有替代普通封装器件的趋势。小体积电解电容,特别是贴片式铝电解电容,作为一种质量轻、厚度薄、体积小的新型被动元器件,适用于结构紧凑、体积小、精度高的各类电子产品,应用领域非常广阔。


同时工业4.0时代对于自动化生产提出更高要求,小体积的贴片式铝电解电容切合这一应用趋势,受各大高端市场的认可。“小体积、长寿命、低价格竞争将是未来LED电解电容企业发展方向。”


据了解,在LED业务方面,云星在小体积化市场的份额已达到90%以上。但随着LED对电解的体积要求日渐“苛刻”,需要企业与供应链进行合作及整合,更好地将超小型化的电解运用到LED产品上。在现阶段,如果不从技术材料及核心设备方面改进,就很难实现超小型化的要求。


小结


近两年铝电解电容的利润还是聚集在LED的替代市场,但这一部分市场并没有爆炸式增长的可能,若只坚持在通用照明这一红海市场开拓,发展之路何其艰辛。LED电解电容企业应该结合自身优势,或是实现生产自动化,攻克小型化市场;或是提供客制化的的解决方案及服务,符合多元化时代的需求;或是开辟固态电解、融入智能化等新蓝海领域,谋求高毛利市场,实现华丽转型。

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