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電解電容還會降價10% 將淡出市場?

時間:2018/11/28 15:26:35

電解電容還會降價10% 將淡出市場?

引言                                      

LED行業經歷輪番的大洗牌,產業鏈各端陸續進入微利時代,作為LED電源核心元器件的電解電容亦難擋低價重壓。有人預測,今年仍存在降價10%的可能性。且隨著光電引擎無電解電容方案的大熱,LED電解電容面臨嚴峻挑戰。那么,LED電解電容未來發展的方向在哪里?

01  

體積與壽命

電解電容器的兩座大山

LED壽命取決于電源,電源壽命則受制于電容器,在行業對電容器體積與壽命呼聲越來越高之際,本土電容企業能否順利翻過這兩座大山,穿過價格戰的泥潭,在高端應用場合一展拳腳?

龐大的體積與LED小體量趨勢

背道而馳

電解電容器是開關電源中一次和二次回路濾波電路中最重要的器件之一,電解電容器的等效電路被認為是理想電容器與寄生電感、等效串聯電阻的串聯。由于電解電容器多數采用卷繞結構,很容易擴大體積,因此單位體積電容量非常大,比其它電容大幾倍到幾十倍。

上海歐切斯實業有限公司工程師危檢平認為,大電容量的獲取是以體積的擴大為代價的,現代開關電源要求越來越高的效率,越來越小的體積,電容器的體積已經成為一個較為嚴重的問題。危檢平提到,變換器多采用升壓電路,因此要求耐高壓的鋁電解電容器。這樣一來,利用以往技術制造的鋁電解電容器,由于要吸收比以往更大的脈動電流,不得不選擇大尺寸的電容器。結果,使電源的體積龐大,難以用于小型化的電子設備,尤其是LED越來越往小體量方向發展。

深圳市萊福德光電有限公司市場總監李少科在接受采訪時表示,從萊福德電源使用的元件看,電解電容占電源很大的體積,這導致LED驅動電源體積變大。

明緯(廣州)電子有限公司研發副總經理彭希和也提到,LED驅動因為在設計上朝縮小體積與降低成本發展,同時要應付惡劣的使用環境,對設計者的需求多會要求,希望加大電容的容比以滿足小體積的需求。

阿拉丁新聞中心對業內一些電源企業進行采訪時發現,被提及頻率最多的一個問題,就是電容器的存在導致LED驅動電源體積變大這一問題。電容器、變壓器以及電感,影響LED驅動電源體積的“三大件”,電容首當其沖。LED電源以及LED燈具都在往小體量方向發展,電容的存在恰恰阻礙或者放緩了這一發展趨勢的步伐。而從目前市面上一些替代性的方案如“去電源化”,雖然省去了“三大件”在體量上有了極大的飛躍,然而產品的性能方面又出現了不可避免的短板,無法獲得廣泛的認可。體量與性能,似乎成為了LED驅動電源不可兼得的東西,這也是擺在電容企業面前的一大難題。

溫度適應性低導致壽命短

成電容器短板

LED行業有一種比較流行的說法是,80%的LED燈具失效問題都是由LED驅動電源引起的,或許我們都錯怪LED驅動電源了,真正出問題的其實是LED電源里面的一個元件——電容器。

英飛特電子市場策劃中心經理張偉莉提到,目前高溫情況下電解電容的可靠性及穩定性仍然偏低,特別是高壓電解電容在遠低于預期壽命的階段發生非正常失效的現象仍非常普遍,這一問題在工作環境惡劣的LED燈具中尤為突出。

茂碩電子產品總監陳浩表示,電容器對工作溫度的適應性需要更寬,如在極寒地區電解液會因冷凍而導致容值變化,最終影響驅動電源無法正常工作,而溫度太高則又會影響壽命。

彭希和提到,LED驅動多是裝置在燈具內驅動,本身的溫升加上燈具的溫升對電解電容來說很容易會超過溫度上限,雖然這有賴燈具系統設計工程師的認知,但實際應用往往會超過電容的耐溫上限,需要電解電容本身具有良好的耐溫性能。

常用的電解電容都是采用液態電解液的電解電容,一旦電解液干了,電容量自然就沒有了,溫度越高,電解液就越容易蒸發。目前所有電解電容都是標出在105℃下的壽命。簡單地說,如果環境溫度高于105℃,那么它的壽命就會低于1,000小時,如果環境溫度低于105℃,那么它的壽命就高于1,000小時,環境溫度與電容器壽命有一個最簡單而容易計算的關系,那就是環境溫度每升高10度,壽命就降低一半;反過來,環境溫度每降低10度,壽命就增加一倍。

在一些極寒地區,電解液活性下降甚至直接無法工作,而溫度過高則又會大大縮短電解電容器的壽命。受到LED體積不斷變小導致LED內部空間壓縮、散熱設計的好壞、密封工藝以及價格競爭導致的以次充好等因素的影響,電容器的壽命以及可靠性,成為電源企業呼聲最大的一個環節。

國產電容器創新能力較低,

產品品質無法滿足應用

張偉莉認為,電解電容作為低成本、高能量密度的儲能元件在電源設計中扮演了重要的角色,雖然在電源設計中完全取消電解電容并不存在太多技術上的障礙,但總會引起諸如防雷能力降低、一些電氣技術指標變差等一系列問題,這些問題雖然都有技術手段去解決,但往往會顯著增加電源的成本,性價比很難得到廣泛認可。

因此,未來相當一段時間內電解電容在中大功率的主流LED電源產品中仍將存在,在一些對價格不敏感,對壽命和可靠性更為關注的高端場合,電解電容的設計可能受到歡迎。

與此同時,國內的電容產品,其品質無法滿足高端市場的應用需求,只能作為一種備用品出現,處境相當尷尬。本土的電容企業,一方面起步較晚,在沒有經過時間洗禮下底蘊方面有所欠缺,創新能力略顯不足;另一方面,快速發展的中國經濟導致企業過早開啟價格競爭,大部分企業存在“撈快錢”現象,進一步加劇了產品品質問題。

電容企業在面對體積與壽命這兩座大山的同時,還要考慮價格戰帶來的沖擊,或許,接下來就是真正考驗本土電容企業創新能力的時候了吧。

02

電解電容走向精細化:

低壓貼片方案為行業提供借鑒思路

LED電解電容與電源壽命之間的討論持續不斷,此前充斥行業的“LED燈具之所以壽命短主要是電源的壽命短,而電源之所以壽命短是因為電解電容壽命短”的看法雖然較為片面,但也讓市場對于電解電容的品質提出諸多要求,電解電容品質不足和品質過剩問題都促使電解電容企業提出更高效的解決方案。

電解電容作為LED電源的關鍵性元器件,其壽命決定LED燈的壽命,但另一方面,考慮到電路板面積和電源設計的限制,電容需要縮小體積,并保持良好的耐高溫性質,如何平衡兩者的關系?綜合當下電容小型化、長壽命、高可靠度的需求,在追求最優性價比的前提下,各家電解電容企業的技術解決方案又有哪些亮點,可以為行業的發展提供更多思路?

各家企業對于LED電容的產品特性要求各異,目前來說性價比是主導因素,但市場最終會走向高端制造發展的道路,為此,云星亦推出了貼片式鋁電解電容,解決部分高端客戶對于機器貼片生產的要求,即機器自動化。

綜合各種技術方案,延長LED電解電容壽命可以從內部和外部雙重因素上提出技術解決方案。

目前常用的電解電容主要采用液態電解液,而電解液與工作環境溫度息息相關,一般簡單可以大致認為,環境溫度每升高10度,其壽命就會降低一半;反過來,環境溫度每降低,壽命就會增加一倍,因此耐高溫成為電解電容亟需突破的技術要點。針對于此云星電子導針型LED電解電容方案值得關注,其針對于此推出兩款耐高溫貼片新產品:涂膜鋁殼貼片可通過260℃回流焊不鼓底,另一款內防爆鋁殼加套管貼片通過240℃回流焊不鼓底,主打性價比。

針對低壓與中高壓兩種貼片電解方案,云星電子也提出不同針對性解決方案。作為比較成熟的低壓貼片電解市場,一般廠商電解液采用 γ -丁內脂體系,可以保證不含水,寬溫性能較為良好,但是與此同時缺點也較為突出,品控要求嚴格,一致性和穩定性很難把握,同時我們知道,電解電容還應該在使用上更加注重減小紋波電流對其的影響,產品阻抗性較差對電解電容的品質提出嚴重的挑戰。

云星電子則另辟蹊徑,采用其他混合溶劑,既保證了產品的寬溫特性(可通過260℃回流焊),且對制作過程中的濕氣等管控也沒有 γ -丁內脂體系嚴格,可以保證每一批產品的壽命特性良好,且高頻下的阻抗大大低于 γ -丁內脂體系的貼片電解。

對于中高壓貼片電解市場來說,受終端市場板子結構原因以及部分技術難點掣肘,量產并銷售的長壽命貼片需求與應用并太高,但隨著終端市場結構的更新,相關需求相信也會快速增長。針對于此,云星電子通過材料與結構的調整,使得中高壓貼片電解的壽命可長達12000H,作為行業來說,借鑒意義重大。

電解電容下一階段的增長可能會在LED的替代市場,而這也對電解電容企業下一步產品方案提供了思路借鑒。解決LED燈的小型化需求以及日益增長的自動化生產需求,企業將更加需要注重提供客制化的解決方案及服務。

03  

微利時代,

LED電解電容的破局之道

LED行業經歷輪番的大洗牌,產業鏈各端陸續進入微利時代,作為LED電源核心元器件的電解電容亦難擋低價重壓?!癓ED整體價格下降太快,我們只能通過量的增長,以減低價格下降對公司營運業績的不利影響?!眹鴥萀ED電解電容品牌企業福建云星電子有限公司總經理陳正華曾在受訪時表示??v然LED電解電容產品價格已經接近底線,但今年仍存在10%降價空間的可能性。

另外,線性IC隨著光電引擎的大熱,市場逐步起量,其中的無電解電容方案直指傳統電容,對于電解電容企業提出極大的挑戰。未來電解電容或將逐漸淡出市場?

電解電容仍然必不可少

阿拉丁新聞中心深入了解,大部分電源企業均認為未來電解電容仍是不可或缺的關鍵元器件之一,尤其在運動場所、路燈及要求較高的無頻閃照明應用方面?!盁o電解電容帶來的高紋波電流而導致的低頻閃爍會對人眼或生理上造成不適?!睆V東科谷電源股份有限公司研發經理譚超如是說。

全漢企業股份有限公司LED電源事業部業務拓展經理郭俊雄認為,電解電容的優勢在于高容值及低成本,雖然使用條件受限制,但仍然可以滿足大部分室內商業環境的使用?!霸跊]有其它新材料取代的情況下,目前仍有存在的必要?!?/p>

電解電容作為低成本、高能量密度的儲能元件,在電源設計中扮演了重要的角色。雖然在電源設計中完全取消電解電容,并不存在太多技術上的障礙,但會引起防雷能力降低、電氣技術指標變差等一系列問題。通過技術手段可解決這些問題,但也會顯著增加電源的成本,性價比相應降低。

英飛特電子市場策劃中心經理張偉莉總結道,“在未來相當長的一段時間內電解電容在中大功率的主流LED電源產品中仍將存在;而在一些對價格不敏感,更為關注壽命和可靠性的高端場合,無電解電容的設計可能受到歡迎。當然愿意犧牲功率因數或LED紋波電流等一些技術性能,以換取無電解電容設計的低端應用就另當別論了?!?/p>

茂碩電子產品總監陳浩認為未來電解電容在特定應用上如儲能、濾波、耦合及輸出平滑上仍有不可替代的作用。如在電源適配器、汽車充電樁、逆變器等領域,電解電容是其中必不可少的主要儲能器件。

電源企業在肯定電解電容的存在價值的同時,也對其提出了更高的技術及性能需求,如小體積、大容量、低紋波電流、長壽命、提高工作溫度等等。

“電解電容需在不降低可靠性和壽命的基礎上提升對紋波電流的耐受能力,這有助于降低開關電源的體積和成本。另外,電解電容對高頻紋波的濾波效果及耐過壓能力也需要提升?!睆垈ダ虻莱隽穗娫雌髽I對電解電容的提升要求。

明緯(廣州)電子有限公司研發副總彭希和認為電解電容首要是品質能穩定受控,接著才是特性上的突破,“這需要電解廠商對產品進行嚴格的品質控制,但目前能夠認真制作電容的廠商感覺已經不多?!?/p>

電解電容的破局之道

微利時代的重壓、電容仍存的諸多詬病、新技術的沖擊、下游客戶源源不斷的優化需求……在新的產業環境下,LED電解電容企業該如何發展?

針對傳統液態鋁電解電容的壽命短板,電解電容企業推出了固態電解,其具高穩定性長壽命的特性,能優化新型高端電源線路設計中的大部分應用要求。但由于價格較高,目前這一產品的市場主要定位于消費類電源通訊類電源市場,在LED領域則較多應用于使用條件嚴苛的戶外領域。

“這一產品將是鋁電解電容未來發展的方向,市場前景廣闊,但從目前的技術來看,固態電容要替代液態鋁電解電容還有很長的路要走?!标愓A分析,一是由于固態電解電壓的應用范圍仍然局限于中低壓,高壓在技術層面仍然有很長的路要走;二是液態鋁電解電容技術成熟,可滿足大部分市場的要求,且成本優勢明顯,特別是對于普通照明市場,鋁電解電容的成本優勢無可動搖。

為搶占高端市場這一較高毛利的增量市場份額,電解電容企業未來的研發重點是降低固定電解成本、提高電壓應用范圍。

眾所周知,變壓器和電解電容占據電源元件當中的大部分體積,且考慮到電路板面積的限制,電容小型化被認為是未來發展的必然趨勢。

陳正華表示,隨著社會不斷進步及應用上的快捷要求,未來微型封裝器件的發展大有替代普通封裝器件的趨勢。小體積電解電容,特別是貼片式鋁電解電容,作為一種質量輕、厚度薄、體積小的新型被動元器件,適用于結構緊湊、體積小、精度高的各類電子產品,應用領域非常廣闊。

同時工業4.0時代對于自動化生產提出更高要求,小體積的貼片式鋁電解電容切合這一應用趨勢,受各大高端市場的認可?!靶◇w積、長壽命、低價格競爭將是未來LED電解電容企業發展方向?!?/p>

據了解,在LED業務方面,云星在小體積化市場的份額已達到90%以上。但隨著LED對電解的體積要求日漸“苛刻”,需要企業與供應鏈進行合作及整合,更好地將超小型化的電解運用到LED產品上。在現階段,如果不從技術材料及核心設備方面改進,就很難實現超小型化的要求。

小結

近兩年鋁電解電容的利潤還是聚集在LED的替代市場,但這一部分市場并沒有爆炸式增長的可能,若只堅持在通用照明這一紅海市場開拓,發展之路何其艱辛。LED電解電容企業應該結合自身優勢,或是實現生產自動化,攻克小型化市場;或是提供客制化的的解決方案及服務,符合多元化時代的需求;或是開辟固態電解、融入智能化等新藍海領域,謀求高毛利市場,實現華麗轉型。




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