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氙燈老化箱在電子產品光老化測試的應用 | IEC 60068-2-5

更新時間:2021-08-11  |  點擊率:1223

電子產品的種類很多,大部分是室內產品,涉及到的電子產品的標準主要是IEC 60068-2-5,MIL-STD-810,DIN 75220等。

電子產品光老化測試

電子產品光老化測試標準介紹

IEC 60068

IEC 60068-2-5(1975)是電子產品最早的陽光模擬測試,IEC 60068主要涉及三部分內容:

IEC 60068-1: 概覽

IEC 60068-2-X:環(huán)境測試。IEC 60068-2是電子產品的一系列環(huán)境測試規(guī)程,覆蓋了溫度,振動,沖擊,鹽霧和光老化測試,其中IEC 60068-2-5就是陽光模擬測試

IEC 60068-3-X:支持性文件

MIL-STD-810

MIL-STD-810是環(huán)境工程考量和實驗室測試標準,類似于IEC 60068,是對于產品部件級別的環(huán)境測試。其中MIL-STD-810C 505.1(1975)標準中提到陽光模擬測試的目的,是為了考察在地表大氣中陽光輻射到設備上的影響,這個測試僅僅是考慮到達地表的太陽光譜。

無論是IEC 60068還是MIL-STD-810標準,都有一定的局限性,在開發(fā)之初是為進行熱載荷測試,但還是被用于光老化測試,相比于全光譜,紫外波段沒有特別去控制。

DIN 75220

DIN 75220(在陽光模擬箱中汽車零部件的老化),和IEC&MIL是有關聯(lián)的,專門針對汽車零部件的光老化測試,主要模擬戶外陽光,也有夜晚的模擬測試。

電子產品的測試標準有不同的目的,有些考察電子產品的熱老化(電子產品由于光照循環(huán),溫度變化導致零部件間產生內應力),有些考察電子產品的光老化(光照時間長),熱老化測試更關注長波段如可見光和紅外線,大部分的光老化測試不控制紅外部分,燈管老化會導致紅外增加。光老化和熱老化在測試標準中沒有明確的界定,可根據(jù)不同的測試目的,有所側重。

測試程序--以MIL-STD-810 method 505和IEC 60068-2-5為例

MIL-STD-810 method 505

MIL-STD-810 Method 505中有2個測試程度,程序1考察的是熱老化,程序2考察的是材料光老化。

下表是MIL-STD-810 505.5C-I中頻譜能量分布和允許公差

Spectral Region
光譜
Bandwidth
波段(nm)
Natural Radiation
自然輻射(%)
Tolerance
容忍度(%)
Irradiance
輻照度(W/m2
Spectral Region Irradiance
光譜輻照度(W/m2
MinMax
Ultraviolet-B
UVB
280-3200.50.30.75.65.6
Ultraviolet-A
UVA
320-3602.41.8326.962.7
360-4003.22.44.435.8
Visible
可見光
400-52017.916.119.7200.5580.2
520-64016.614.918.3185.9
640-80017.312.819193.8
Infrared
紅外光
800-300042.133.750.5471.5471.5
Total總計11201120

IEC 60068-2-5中,有Sa和Sb測試程序,Sa程序主要偏重熱老化測試,Sb程序主要偏重光老化測試。

電子產品光老化測試剪裁

根據(jù)不同產品的實際測試要求,和現(xiàn)有設備的功能,測試可以剪裁以符合測試的關注點。

關鍵是需要對測試材料在實際服役環(huán)境中經受的環(huán)境狀態(tài)和測試限制條件進行剪裁,制定相關的實驗室測試方法以復制環(huán)境因素作用于材料的影響,而非復制環(huán)境本身。

測試方法不能被籠統(tǒng)地調用,也不能不做改變地應用,而是應該選擇加以裁剪盡可能地產生相關的測試數(shù)據(jù)。

目前,對電子產品的光老化測試主要有三種設備,一種是氙燈老化箱(氙弧燈管,模擬全光譜太陽光),一種是熒光紫外老化箱(模擬太陽光中的紫外線),一種是鹵素燈箱。Q-LAB認為氙燈很好地模擬紫外,能最好地重現(xiàn)戶外的老化現(xiàn)象。

測試剪裁示例:

定制Q-SUN氙燈老化箱濾光器和設定值

Spectral Region
光譜
Bandwidth
波段(nm)
Taber 1 Irradiance Specification
表1輻照度(W/m2)
Taber 1 Irradiance Specification
表1輻照度(%)
Spectral Region Irradiance:Q-SUN with Daylight-B/B filter at 0.60 W/m2/nm @ 340nm(W/m2)
光譜輻照度,在340nm處,帶濾光片Daylight-B/B的Q-SUN輻照度為0.60W/m2
Spectral Region Irradiance:Q-SUN with Daylight-Q filter at 0.68 W/m2/nm @ 340nm(W/m2)
光譜輻照度,在340nm處,帶濾光片Daylight-Q的Q-SUN輻照度為0.68W/m2
Spectral Region Irradiance:Q-SUN with Daylight-F filter at 0.75 W/m2/nm @ 340nm(W/m2)
光譜輻照度,在340nm處,帶濾光片Daylight-F的Q-SUN輻照度為0.75W/m2
Ultraviolet-B
UVB
280-3204.060.44.32.63.9
Ultraviolet-A
UVA
320-36070.56.423.726.629.4
360-40036.745.145.6
Visible
可見光
400-520604.255.4147.6182.9183.9
520-640137.9171171.3
640-800157.5195.4196.0
Infrared
紅外光
800-2450411.237.8771.2957.1956.8
Total
總計
280-2450109010012791580.71586.9

電子產品光老化測試介紹

MIL-STD 810 505.5測試

MIL-STD 810 505.5-程序I為例,橫坐標是一天24小時,左邊縱坐標是溫度,右邊縱坐標是輻照度。圖中粗黑色線是太陽光,A1和A2是溫度線,A1溫度高于A2,代表地球表面日照充足的地區(qū)。

MIL STD 810 505.5 –Procedure I

程序2側重光老化測試,光照持續(xù)20小時,溫度可以選擇A1或A2。

MIL STD 810 505.5 –Procedure II

IEC 60068-2-5測試

IEC 60068-2-5 Cycles:Sa1

Sa1測試包含8小時光照(40℃)和16小時黑暗(25℃),用于熱循環(huán)測試。Sa2測試包含20小時的光照(40℃)和4小時的黑暗(25℃),用于材料老化。Sa3測試包含24小時光照(40℃),用于光致反應。



電子產品光老化測試樣品安裝

許多光老化測試制成小樣板/樣件進行測試

IEC和MIL標準通常是針對最終的部件進行測試

安裝三維異樣件可能產生熱和輻照均勻性的問題

電子產品光老化測試樣品安裝建議

樣品與燈管距離不能太近

測試面朝燈管

避免在平整的樣品背面使用絕緣材料做背襯

樣品的溫度可能會超過黑板溫度

總結

電子產品的光老化測試具有挑戰(zhàn)性,在進行測試之前要確認產品是偏重做熱老化測試還是光老化測試,根據(jù)自己的要求,使用裁剪制定更符合需求的測試,要使用正確的方式安裝3D樣品,3D樣品架可以保持樣品與燈管合適的距離。


Q-SUN氙燈老化測試箱介紹

Q-SUN氙燈試驗箱是用于材料與成品測試的重要研發(fā)和質量控制設備,測試暴露于戶外直射陽光、窗玻璃透射陽光或室內照明環(huán)境下的產品。Q-SUN試驗箱型號和配置多樣,您可以根據(jù)自己的測試要求,選擇所需要的型號。

Q-SUN氙燈老化箱

Q-SUN氙燈老化箱?

Q-SUN氙燈試驗箱的氙弧燈可以最真實地再現(xiàn)全光譜太陽光,包括紫外線、可見光和紅外線。對于許多材料的測試需要將其曝露在全光譜下,以提供準確的模擬,特別是在色牢度測試和耐光性測試中。

太陽光譜與輻照度

全光譜氙燈

Q-SUN氙燈試驗箱使用風冷式氙弧燈,顯著降低了操作和維護費用。原燈管的使用壽命為1500小時,而新一代的燈管可達3000小時。

長效濾光器

日光濾光器:日光濾光器用來模擬戶外直射陽光。通常在戶外使用的材料,如屋頂或戶外涂料,應使用日光濾光器進行測試。Q-SUN氙燈試驗箱有三種不同類型的日光濾光器可選:Daylight – F、Daylight – Q 、Daylight - B/B和window(-Q,-B/SL)&Window(-SF5,-IR,-B04)。

窗玻璃濾光器:窗玻璃濾光器模擬透過玻璃的透射陽光。窗玻璃濾光器用于測試室內材料,如家用電器、五金衛(wèi)浴、印刷材料和紡織品。Q-SUN有5種不同的窗玻璃濾光器:Window Q、Window B/SL、Window SF-5 和 Window IR。

紫外延展濾光器:紫外延展濾光器允許在自然太陽光正常截止點以下的紫外光通過。該濾光器用于提供更快更嚴酷的測試條件。紫外延展濾光器被用于一些汽車、航空領域的測試。Q-SUN有兩種紫外延展濾光器可選:Extended UV - Q/B 和 Extended UV- Quartz。