CN104217859A

CN104217859A - 一种用于led灯的铝电解电容器

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Publication number: CN104217859A
Application number: CN201410441338.0A
Authority: CN
Inventors: 周春云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2014-12-17

Abstract

本发明公开了一种用于LED灯的铝电解电容器，包括铝外壳、设铝外壳内芯子和橡胶密封塞，以及负极引脚和和正极引脚，其中芯子由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔层叠后卷绕制成，正极铝箔和负极铝均设有分别用于连接正极引脚和负极引脚的导针，所述导针才有圆头舌片形状，其顶端为圆弧形；所述橡胶密封塞采用丁基胶密封塞；所述阴极铝箔为加压2～4VF的铝箔。本发明克服了现有电解电容器温升高、发热严重、高温状态下性能差、寿命短等缺陷。

Description

一种用于LED灯的铝电解电容器

技术领域

本发明主要涉及铝电解电容器生产技术。

背景技术

随着资源宝贵意识的提升，人们日益重视资源的合理利用。考虑节能的问题已经是全球的热题了。全球照明占电力消耗的比重约19%，换算成电力消耗量高达2651TWh。如果能够采用节能灯具，那么可以最大程度节能照明能源。LED照明具有明显的环保和节能的优势，LED照明产业是我国"十二五"规划中的战略性新兴产业之一，产业发展非常迅速，应用市场潜力巨大。当下，LED照明产品在逐年增加比重的同时也在慢慢地替换传统照明的地位。

LED照明电源属于开关电源，利用铝电解电容器滤波是开关电源设计中必不可少的一部分，而开关电源正常的工作寿命要取决于电源所使用的铝电解电容器寿命，铝电解电容器的寿命又与设计寿命和工作温度有关。根据LED照明电源的使用条件有以下特点：因为电源要内置在灯里，而发热是LED光衰最大的杀手，所以发热一定要小。所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。

近年来，LED照明迅猛发展，但品质良莠不齐，最直接的原因是配套的铝电解电容器品质。最直接表现为寿命短、光衰严重，拆开发现铝电解电容器开阀失效。分析原因正是因为电容器使用时温升高、发热严重、高温状态下性能差。

发明内容

发明目的：针对上述存在的问题和缺陷，为了克服现有电解电容器温升高、发热严重、高温状态下性能差、寿命短等缺陷，本发明提供了一种用于LED灯的铝电解电容器。

技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种用于LED灯的铝电解电容器，包括铝外壳、设铝外壳内芯子和橡胶密封塞，以及负极引脚和和正极引脚，其中芯子由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔层叠后卷绕制成，正极铝箔和负极铝均设有分别用于连接正极引脚和负极引脚的导针，所述导针才有圆头舌片形状，其顶端为圆弧形；所述橡胶密封塞采用丁基胶密封塞；所述阴极铝箔为加压2～4VF的铝箔。

当电容器工作电压Wv＜50V时，电解液的电导率为30~50us/cm；当电容器工作电压Wv为50v~100V，电导率为15~25 us/cm。

所述阳极铝箔采用VF84V规格或VF105V规格的铝箔。

电容器组合装配后经过老化工艺，该老化工艺具体步骤如下：先对电容器施反向加2～4V直流电压，老化30～60min；然后在105±5℃温度下，正向施加1.2～1.3Wv的直流电压，老化3～5h。

有益效果：与现有技术相比，本发明产品的ESR值更小、耐纹波能力更强、寿命更长、产品一致性更好，是理想的为LED配套的铝电解电容器。

具体实施方式

图1为本发明所述铝电解电容器的结构示意图；

图2为本发明所述导针的结构示意图。

其中，导针1、引线2、橡胶密封塞3、套管4、铝外壳5、阳极铝箔6、阴极铝箔7、电解纸8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明公开的用于LED灯的铝电解电容器，其主体结构与现有技术基本相同，包括铝外壳、设铝外壳内芯子和橡胶密封塞，以及负极引脚和和正极引脚，其中芯子由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔层叠后卷绕制成，正极铝箔和负极铝均设有分别用于连接正极引脚和负极引脚的导针。与现有技术相比具有以下创新点：

（1）如图2所示，本发明中导针采用圆头舌片形状，其顶端为圆弧形。目的是降低产品过大纹波电流时平头舌片的击穿几率。实践中，将导针更改前后在老化工序的击穿失效及客户的投诉击穿失效进行了数据统计，表1是相关的统计结果：

表1

（2）阴极铝箔的选用：选用加压2~4VF的高纯阴极箔。目的是进一步降低产品的tgδ值、产品在高频下ESR更低，使用时温升小、降低阴极箔表面水合的风险、产品寿命更长。

（3）阳极铝箔选用：选用高一~二档VF值，水煮时间按8~16小时后检测数据。目的是降低产品tgδ值、降低阳极箔氧化膜水合的风险、产品在高频下ESR更低，使用时温升小、产品寿命更长。下面是63V100uF D10*L13选用不同阳极箔的耐久性试验数据（其余材料相同）。A款：阳极箔选用 VF84V，比容12~13.5uF/cm2，Tr60≤30S；B款：阳极箔选用 VF105V，比容10~11 uF/cm2,Tr480≤30S。表2是对比数据表

表2

注：标注---，表示产品已完全失效，参数检测无意义。根据表面温升与产品中心温升的换算关系（如表3）可以看出，A款在耐久性试验进行到3000H时，产品中心温升已达8℃；而B款的产品在耐久性试验进行到3000H时，中心温升只有3.6℃明显低于A款，所以B款寿命一定会大大长于A款。

表3

（3）电解液的选用：Wv＜50V，电导率为：30~50us/cm；Wv：50v~100V，电导率为：15~25 us/cm。避免选用高电导率电解液，因为高电导率最直接的方法就是提高含水量，含水率越高越有可能导致铝箔“水合”反应。“水合”反应就是在铝电解电容器的正负极铝箔表面形成介电性能差、电阻率非常高的铝水合物。随着铝水合物的增长正极箔耐压值愈来愈低、产品漏电流越来越大、负极箔的电阻越来越大，在直流电压和纹波电流作用下电解电容器的发热就会更加剧烈，最终导致铝电解电容器凸底，直至开阀。

（4）老化工艺的改进：老化采用正、反向同时老化方式，先对负极（反向）施加2~4V直流电压进行预老化，老化时间30~60min，然后对电容器正极（正向）施加直流电压进行直流老化，其中常温老化1~3小时、高温恒压老化3~5小时；老化电压设定为1.2~1.3Wv；老化温度为105±5℃。

本改进工艺经过对正反向采用直流老化方式，达到对正极氧化膜和负极氧化膜同时进行修补的效果，避免了LED灯上线老练时容易出现整灯爆坏问题；产品的漏电降低、产品Z值进一步降低，在高频状态下整灯发热减少，电容器适应高纹波的能力进一步增强，产品的可靠性提高。表4给出了采用新型老化工艺与普通老化工艺，产品电参数的变化，（仅仅是老化工艺的区别）

表4

实施例：

下面举例说明，设计50V1000uF CD286L D16*L26 纹波电流2700mA （105℃ 100KHz），设计方案具体如下：

根据产品承受纹波电流公式（1）

得：tgδ=σSΔt2πfc/I2 (2)

S为散热面积，即产品的表面积，计算公式：S=πDL+πD²/4 （3）

其中，D和L分别为产品的外径和产品高度。σ为散热系数，一般取1.5~2.0*10^-3W/cm2*℃；Δt为纹波电流引起的温升，正常105℃产品Δt≤5℃；式中各参数的单位：f为Hz，C为uF，S为cm2，Δt为℃，I为mA。考虑到纹波电流2700mA 是在105℃ 100KHz条件下，利用下表纹波电流频率修正系数得出120Hz情况下的纹波电流为1350mA。纹波电流频率修正系数如下：

C（uF） F（Hz）	≤120	1K	10K	100K
					1~4700	0.50	0.70	0.80	1.00

将D=1.6cm，L=2.6cm带入（3）式，得出S=15.07cm2，所以，将σ=2*10^-3W/cm2*℃、S=15.07cm2、Δt=5℃、f=120Hz、C=1000uF、I=1350mA，带入（2）式，得：tgδ=σSΔt2πfC/I2=2*10^-3*15.07*5*2*3.14*120*1000/13502=0.0623。综上所述，产品设计要求tgδ≤0.06、C:900~1180uF。

一：材料选用

阳极箔：Y100LN03 VF:72~84V、C：12~15uF/cm2、Tr480≤30S；

阴极箔：WF40-2~3VF；

导针：20200；

电解纸：ME260-50；

电解液：EM210-B U_闪≥250V；σ：20±3ms/cm；PH值6.5±0.5；

密封塞：15.1*5.5*1.8*5.3 100％IIR；

铝壳：16*26.5 Y型防爆。

二：生产工艺

分切：阳极箔、阴极箔裁切宽度为:16mm、电解液裁切宽度为19mm。裁切时注意切面毛刺及粉尘处理，盘与盘之间用干净珍珠棉隔开。

钉卷：尺寸16*480（510），接触电阻≤0.8mΩ，正箔铆接厚度：0.40~0.50mm；负极铆接厚度：0.36~0.40mm；钉铆时注意不能有箔片开裂、生产过程中严密注意箔边缘毛刺及剪刀切口毛刺、及时清理粉尘。

含浸：含浸前对素子进行80~90℃不少于1小时干燥。

装配：素子在振动盘内停留时间不超过60分钟；封口裸品高度25.5~25.8mm；罗颈直径14.4~14.8mm。

老化：先对负极（反向）施加2~4V直流电压进行预老化，老化时间30~60min，然后对电容器正极（正向）施加直流电压65~75V进行直流常温老化1~3小时、105±5℃高温60~65V恒压老化3~5小时。

分选：电参数设定C：900~1180uF tgδ≤0.06 Lc≤500uA。

三．耐久性试验

注：根据业内公认的电容器寿命计算式，阿列纽斯方程式，10℃的升温即等于约两倍的加速率。所以在125℃下进行耐久性试验2500小时，即可近似认为是在105℃下的10000小时耐久性试验。所以上述关于50V1000 CD286L D16*L26 产品的设计方案是能达到预期效果的，是可行的。

Claims

1.一种用于LED灯的铝电解电容器，包括铝外壳、设铝外壳内芯子和橡胶密封塞，以及负极引脚和和正极引脚，其中芯子由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔层叠后卷绕制成，正极铝箔和负极铝均设有分别用于连接正极引脚和负极引脚的导针，其特征在于：所述导针才有圆头舌片形状，其顶端为圆弧形；所述橡胶密封塞采用丁基胶密封塞；所述阴极铝箔为加压2～4VF的铝箔。

2.根据权利要求1所述用于LED灯的铝电解电容器，其特征在于：当电容器工作电压Wv＜50V时，电解液的电导率为30~50us/cm；当电容器工作电压Wv为50v~100V，电导率为15~25 us/cm。

3.根据权利要求2所述用于LED灯的铝电解电容器，其特征在于：所述阳极铝箔采用VF84V规格或VF105V规格的铝箔。

4.根据权利要求2所述用于LED灯的铝电解电容器，其特征在于：电容器组合装配后经过老化工艺，该老化工艺具体步骤如下：先对电容器施反向加2～4V直流电压，老化30～60min；然后在105±5℃温度下，正向施加1.2～1.3Wv的直流电压，老化3～5h。