關(guān)于高效電子節(jié)能燈用高品質(zhì)鋁電解電容器的幾點思考

高效電子節(jié)能燈是照明的趨勢，節(jié)能的效果不容質(zhì)疑，全世界各個國家都在大力推廣。鋁電解電容器是該產(chǎn)品的重要元件之一，其壽命和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性對整燈的壽命和一致性舉足輕重。怎樣才能做到鋁電解電容器完全符合整燈產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和壽命的要求呢？我們經(jīng)過長期的研究和生產(chǎn)實踐及應(yīng)用研究，有如下幾點淺見。

首先該產(chǎn)品的工作環(huán)境和應(yīng)用特點，對該產(chǎn)品提出了特殊要求。

1. 一、高效電子節(jié)能燈在工作時，會產(chǎn)生大量的熱量，而且熱量會向上傳遞到燈頭里面裝有線路板及各種電子元器件的空間，特別是帶殼燈和筒燈，鋁電解電容器工作的環(huán)境溫度會在85℃~125℃之間，而且整個環(huán)境散熱條件差。
2. 二、由于燈頭空間狹小的限制，一些保護線路或保護元件砍掉了，鋁電解電容器上承受的紋波電流就大了，甚至負(fù)載上的高次諧波都會加到鋁電解電容器上來，所以高效電子節(jié)能燈用鋁電解電容器必須具備三個特點。
1. 承受高溫的能力
2. 承受高紋波電流的能力
3. 要高穩(wěn)定、長壽命。

針對以上特點和要求，我們采取了如下措施：

1. 鋁電解電容器用電解液的耐溫性能直接決定產(chǎn)品的耐溫性能，我們與城市學(xué)院
2. 

環(huán)境與化學(xué)系、廣東工業(yè)大學(xué)建立了產(chǎn)、學(xué)、研基地，對電解液進行了大量有效的研究，在配制過程中采用高溫?zé)螅?80℃以上）確保電解液的耐溫性能。

2. 對原材料的選購嚴(yán)格把關(guān)，選用業(yè)內(nèi)先進的原材料，嚴(yán)把進廠檢驗關(guān)，我們建立了嚴(yán)格的進廠檢驗制度、標(biāo)準(zhǔn)及方法，檢驗數(shù)據(jù)存檔保存。
3. 接觸電阻、毛刺、粉塵是承受紋波電流大小的關(guān)鍵（在設(shè)計方案確定以后），我們對接觸電阻，毛刺、粉塵采取了特殊手段控制，大大的提高了產(chǎn)品承受紋波電流的能力。
4. 過多、特別是空氣中未經(jīng)有效處理的水份是影響鋁電解電容器壽命的致命因素，在生產(chǎn)過程中我們采用密封周轉(zhuǎn)箱隔離空氣，大大提高了產(chǎn)品壽命。
5. 嚴(yán)格的進廠檢驗和完善的出廠實驗。

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刀片存放區(qū)（圖一）              刀片存放（圖二）

刀片的鋒利程度，決定了產(chǎn)生毛刺的大小，同時也決定了產(chǎn)生粉塵的大小和多少，  刀片越鋒利，毛刺越小，粉塵越少，粉塵越小。

   因為鋁電解電容器的正鈉極鋁箔之間的絕緣是靠一層70um的紙來實現(xiàn)的。如果塵角的毛刺和粉塵超過一定大小時，會把紙刺破一部分，當(dāng)直流疊加紋波的峰值電壓到來時會產(chǎn)生塵端放電，擊穿絕緣紙，使電容器失效。

   經(jīng)過我們大量的實驗證明，毛刺大小控制在35um以下時，尖端放電現(xiàn)象就不會擊穿絕緣紙，為了使裁切過程中產(chǎn)生的毛刺小于35um，我們采取了如下管控措施。

   1、正極鋁箔，用專用的機器和刀片裁切，負(fù)極鋁箔和紙用另外的機器裁切。

   2、對刀片進行了嚴(yán)格的管控，新刀片裁切1萬米無條件下線，刀片每磨一次在刀片上進行標(biāo)示，刀片最多磨4次，4次后報廢，有明確的存放區(qū)域（如圖一）。

   3、專職質(zhì)檢每天用800倍的顯微鏡觀察、記錄并存入電腦確認(rèn)簽名，發(fā)現(xiàn)毛刺大小接近35um時，立即更換新刀片。

4、刀片的存放，有獨特妙巧的設(shè)計，將刀片存放于竹簡上（如圖二），確保刀片刃口不損壞。

                                                          800倍全電腦顯微鏡（圖三）        毛刺顯微照片（圖四）

公司有800倍全電腦控制的顯微鏡（圖三），由專職質(zhì)檢員每天對裁箔機的裁切

毛刺和卷機的剪刀毛刺進行檢驗，存入電腦并簽名確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)毛刺接近35um時，立

即停機告知相關(guān)部門，相關(guān)部門在一小時之內(nèi)采取有效措施后方可開機。

裁切機吸塵裝置（圖六）  裁切機吸塵裝置（圖七）  釘卷機吸塵裝置（圖八）

粉塵的危害近視毛刺，當(dāng)塵角粉塵卷到正、負(fù)極鋁箔之間時，有可能半刺破絕緣紙，當(dāng)峰值電壓到來時，產(chǎn)生尖端放電現(xiàn)象，擊穿絕緣紙，使電容器失效。

裁箔機和釘卷機上，裝有獨特的吸塵裝置，可把粉塵全部吸掉，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性（如圖六、七、八）。

水 份 測 試 儀（圖九）

過多的水份（4%以上）是影響高壓鋁電解電容器壽命的重要因素，公司有先進的水份測試儀，對每批成品電解液進行測試，由專職質(zhì)檢員記錄并簽名確認(rèn)，確保電解液的含水量在合理范圍。

預(yù)刺孔裝置（圖十）      沒預(yù)刺孔照片（圖十一）    有預(yù)刺孔照片（圖十二）

比較圖十一和圖十二，可以明顯看出，有預(yù)刺孔裝置生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，在平整度、毛刺等方面，有預(yù)刺孔裝置的產(chǎn)品明顯優(yōu)于前者。

經(jīng)接觸電阻測量儀測試，沒有預(yù)刺孔的產(chǎn)品接觸電阻在0.5-0.7毫歐之間；有預(yù)刺孔裝置的產(chǎn)品，接觸電阻在0.4-0.5毫歐之間。

接觸電阻越小，通過電流的能力越強，通過降低接觸電阻，大大提高了產(chǎn)品承受紋波電流的能力。該裝置是我公司獨有的專利。（見附件）

含浸機（圖十三）           真 空 系 統(tǒng)（圖十四）

含浸工藝直接影響鋁電解電容器的壽命，工作電解液能否有效、充分的滲透到正極鋁箔的微孔中，絕緣紙的纖維內(nèi)壁中，對電容器的壽命起至關(guān)重要的作用。要做到這點，首先正極鋁箔表面微孔，紙纖維內(nèi)壁中的空氣能否有效排出是關(guān)鍵，空氣排不干凈，工作電解 液就無法滲入。

我公司有專用的真空系統(tǒng)，真空度達到550帕，排氣量75L/S（圖十五），完全能確保產(chǎn)品有效、充分滲透，保證了產(chǎn)品的壽命和一致性。

密 封 周 轉(zhuǎn) 箱（圖十五）

工作電解液中過多的水份會影響產(chǎn)品的壽命，工作電解如果暴露在空氣中，能快速吸收空氣中的水份，空氣中的水份是沒有經(jīng)過有效處理的，過多的空氣中的水份進入到鋁電解電容器中是影響產(chǎn)品壽命的致命因素。

含浸電解液后的產(chǎn)品在組粒之前，我們采用密封的周轉(zhuǎn)箱完全隔開空氣，空氣中的水份、灰塵無法進入產(chǎn)品，從而確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和長壽命。

密封周轉(zhuǎn)箱內(nèi)盒（圖十六）    

密封周轉(zhuǎn)箱內(nèi)有三個不銹鋼內(nèi)盒，操作人員在組粒工序加料時，可以定量，而

且可以直接倒入，減少了彎腳產(chǎn)生的機會，特別是每次加料數(shù)量方便可控。每次加

料量確保機器在30分鐘之內(nèi)生產(chǎn)完畢，嚴(yán)格管控了含浸電解液的芯包在空氣中暴

露的時間，保證了產(chǎn)品的壽命和一致性。    

材料檢驗室（圖十七）        材料檢驗室部分儀器（圖十八）

有完善的原材料進廠檢驗制度，方法和儀器。對正箔、負(fù)箔、引線、鋁殼、皮頭、電解紙、電解液八大原材料的重要參數(shù)每批進行檢驗，由專職質(zhì)檢員記錄、存檔并簽字確認(rèn)，合格原材料方可投入生產(chǎn)。

紋波實驗室（圖十九）            點燈實驗室（圖二十）

公司有完善的產(chǎn)品實驗室，有三種實驗方法來確定產(chǎn)品的壽命：

一、引入室點燈：電解電容標(biāo)配設(shè)計條件下，將電容器引入145℃高溫烘箱中進行連續(xù)點燈試驗，按10℃法則來快速確定電解電容的使用壽命（10℃法則：溫度每下降10℃ ，壽命延長一倍）。

• 在滿足壽命要求后，電解電容器的外觀完好，電性能滿足：

   ΔC：± 20﹪     tgδ:≤2倍標(biāo)稱值     Ic  :≤0.04*規(guī)格容量*工作電壓

• 經(jīng)反復(fù)試驗驗證，上述對鋁電解電容器性能的快速檢測方法是有效的，對客戶在采購電解電容器過程中保護節(jié)能燈的使用壽命方面具有非常好的效果。
• 結(jié)論：375H——電容器無異常，屬于6000H產(chǎn)品；

     例：145℃，壽命是375小時，按10℃法則來計算。

        135℃，壽命是375 X 2=750小時，按10℃法則來計算。

        125℃，壽命是750 X 2=1500小時，按10℃法則來計算。

        115℃，壽命是1500 X 2=3000小時，按10℃法則來計算。

        105℃，壽命是3000 X 2=6000小時，按10℃法則來計算。

     500H——電容器無異常，屬于8000H產(chǎn)品；

二、整燈實驗：把電容器放置于整燈內(nèi)，環(huán)境溫度為105度，經(jīng)多次實驗，電解內(nèi)部溫度為140度以上，然后加上其它元件也同樣處于高溫度下，由于三極管、二極管的電性能參數(shù)等會發(fā)生變化，電容器上承受的紋波電流將會更大，造成的溫升將會更高，因此試驗條件將更嚴(yán)苛。

• 在滿足壽命要求后，電解電容器的外觀完好，電性能滿足：

   ΔC：± 20﹪    tgδ:≤2倍標(biāo)稱值    Ic  :≤0.04*規(guī)格容量*工作電壓

結(jié)論：375H——電容器無異常，屬于6000H產(chǎn)品；

         500H——電容器無異常，屬于8000H產(chǎn)品；

1. 三、紋波實驗：把電解放置于125度溫度內(nèi)，電解相對遞加直流+交流6000小時產(chǎn)品，            1500小時不壞，電容器合格；8000小時產(chǎn)品，2000小時不壞，電容器合格。

 例：6000小時產(chǎn)品125℃，壽命是1500小時，按10℃法則來計算。

        105℃，壽命是3000 X 2=6000小時，按10℃法則來計算。

        115℃，壽命是1500 X 2=3000小時，按10℃法則來計算。

125℃，壽命是750 X 2=1500小時，按10℃法則來計算。

           直流+交流成份為下表：

400V產(chǎn)品 直流364V+交流36V

                250V產(chǎn)品 直流225V+交流25V

                    200V產(chǎn)品 直流180V+交流20V

四、快速壽命實驗：經(jīng)過大量實驗把電容器整燈從105度開始每30分鐘升高10度溫度，穩(wěn)定2小時電容器不損壞為合格：

                6000H  升到 165度穩(wěn)定2小時

8000H  升到 185度穩(wěn)定2小時

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