MLCC代替LED电源中电解电容的可行性分析

日本对LED灯具的寿命和舒适性非常关注。曾有一位日本市政厅官员因LED灯具频闪而晕倒。为解决这一问题，TDK专家进行了LED照明灯具中MLCC代替电解电容的频闪测试。测试结果显示，直接用MLCC替代电解电容时无法实现同等容量的替换。然而，一些领先的日本厂商已成功开发出全面采用MLCC的LED灯具，这种替代方案在日本得到广泛认可。

LED照明主要分为室内和室外两类。室内照明包括应用在公共场所或产线上的大型照明，其使用环境非常恶劣，从而导致寿命问题。室外照明以路灯为典型，长期在外部温度下使用，尤其在北方温差较大的情况下，LED照明会受到温差的影响，从而使用较多的电解电容。然而，电解电容在高低温下性能表现较差，间接影响了其寿命。目前LED照明行业仍存在寿命方面的一些潜在问题，且短时间故障问题尚未彻底解决。

以LED室内灯为例，由于在密封环境下使用，其在工作过程中会产生电子自身发热现象，导致内部温度较高。而目前主流的电解电容在高温下性能表现并不理想。鉴于这一隐患，TDK建议使用MLCC代替电解电容，以解决寿命上存在的问题。TDK自1971年开始生产MLCC，其在日本本土拥有4间主要工厂，专注于陶瓷电解电容核心的制造。在日本的元器件制造商中，TDK是唯一将前工序置于本土的企业，这体现了对品质控制的高要求。

电解电容与MLCC的特性相比较。电解电容的一个显著特点是其ESR值较高。高的ESR值导致电解电容产生较多的发热，而且纹波电流也较大，这会加速电解液挥发和容量衰减，形成恶性循环。另外，电解电容中使用的卤素元素也会间接引起电压变化。MLCC与电解电容一样，也有其优缺点。MLCC最主要的特点是寿命较长，且在高温和低温环境下性能保持一致，没有太大的差异。

然而，MLCC的缺点包括：与同等容量的电解电容相比，MLCC的单价较高；MLCC有偏压的特性，容量会随着施加的电压呈衰减趋势；MLCC的容量范围较小，不像电解电容那样能够轻松达到200万或300万的容量。

频闪现象导致LED灯具问题，日本政府市政厅已将普通节能灯全部更换为LED照明。然而，一个政府官员在工作中突然晕倒，原因发现与LED频闪现象有关，LED频闪会引起疲劳感。为解决这一问题，厂商尝试了PFC回路等回路设计，但问题尚未完全解决。

在实际测试中，用MLCC代替电解电容观察频闪效果。测试结果显示，在用比4.7uf小一个型号的2.2uf MLCC进行替换时，频闪问题无法解决。然而，使用10uf MLCC进行替换则可以解决频闪问题。因此，可以证明在特定用途下，MLCC代替电解电容是可行的，但需要选择稍大容量的MLCC来实现替换。对于向日本出口的产品，考虑到日本要求4万小时寿命，普遍考虑使用MLCC替代电解电容。尤其对于体积较小的室内灯，MLCC具有明显优势。

在日本，MLCC替代电解电容的思路已经得到广泛采用。日本一些尖端的LED厂商已经成功开发出全面采用MLCC的LED灯泡。MLCC在LED照明领域应用的可能性可以从三个方面考虑：高寿命、小基板、薄型基板等，只有MLCC才能适用于这种基板。在LED照明领域，主要应用三类MLCC：中耐压产品（100V到630V），高温对应产品（150度对应），以及叠容（耐机械应力，耐热冲击16V-630V）。其中叠容在路灯和交通灯等应用中较为常见。

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