氙灯老化箱在电子产品光老化测试的应用 | IEC 60068

2021-09-18591

电子产品的种类很多，大部分是室内产品，涉及到的电子产品的标准主要是IEC 60068-2-5,MIL-STD-810,DIN 75220等。

电子产品光老化测试

电子产品光老化测试标准介绍

IEC 60068

IEC 60068-2-5（1975）是电子产品早期的阳光模拟测试，IEC 60068主要涉及三部分内容：

IEC 60068-1: 概览

IEC 60068-2-X:环境测试。IEC 60068-2是电子产品的一系列环境测试规程，覆盖了温度，振动，冲击，盐雾和光老化测试，其中IEC 60068-2-5就是阳光模拟测试

IEC 60068-3-X:支持性文件

MIL-STD-810

MIL-STD-810是环境工程考量和实验室测试标准，类似于IEC 60068,是对于产品部件级别的环境测试。其中MIL-STD-810C 505.1（1975）标准中提到阳光模拟测试的目的，是为了考察在地表大气中阳光辐射到设备上的影响，这个测试仅仅是考虑到达地表的太阳光谱。

无论是IEC 60068还是MIL-STD-810标准，都有一定的局限性，在开发之初是为进行热载荷测试，但还是被用于光老化测试，相比于全光谱，紫外波段没有特别去控制。

DIN 75220

DIN 75220（在阳光模拟箱中汽车零部件的老化），和IEC&MIL是有关联的，专门针对汽车零部件的光老化测试，主要模拟户外阳光，也有夜晚的模拟测试。

电子产品的测试标准有不同的目的，有些考察电子产品的热老化（电子产品由于光照循环，温度变化导致零部件间产生内应力），有些考察电子产品的光老化（光照时间长），热老化测试更关注长波段如可见光和红外线，大部分的光老化测试不控制红外部分，灯管老化会导致红外增加。光老化和热老化在测试标准中没有明确的界定，可根据不同的测试目的，有所侧重。

测试程序--以MIL-STD-810 method 505和IEC 60068-2-5为例

MIL-STD-810 method 505

MIL-STD-810 Method 505中有2个测试程度，程序1考察的是热老化，程序2考察的是材料光老化。

下表是MIL-STD-810 505.5C-I中频谱能量分布和允许公差

Spectral Region 光谱	Bandwidth 波段（nm）	Natural Radiation 自然辐射（%）	Tolerance 容忍度（%）		Irradiance 辐照度（W/m2）	Spectral Region Irradiance 光谱辐照度（W/m2）
Spectral Region 光谱	Bandwidth 波段（nm）	Natural Radiation 自然辐射（%）	Min	Max	Irradiance 辐照度（W/m2）	Spectral Region Irradiance 光谱辐照度（W/m2）
Ultraviolet-B UVB	280-320	0.5	0.3	0.7	5.6	5.6
Ultraviolet-A UVA	320-360	2.4	1.8	3	26.9	62.7
Ultraviolet-A UVA	360-400	3.2	2.4	4.4	35.8	62.7
Visible 可见光	400-520	17.9	16.1	19.7	200.5	580.2
	520-640	16.6	14.9	18.3	185.9
	640-800	17.3	12.8	19	193.8
Infrared 红外光	800-3000	42.1	33.7	50.5	471.5	471.5
Total总计					1120	1120

IEC 60068-2-5中，有Sa和Sb测试程序，Sa程序主要偏重热老化测试，Sb程序主要偏重光老化测试。

电子产品光老化测试剪裁

根据不同产品的实际测试要求，和现有设备的功能，测试可以剪裁以符合测试的关注点。

关键是需要对测试材料在实际服役环境中经受的环境状态和测试限制条件进行剪裁，制定相关的实验室测试方法以复制环境因素作用于材料的影响，而非复制环境本身。

测试方法不能被笼统地调用，也不能不做改变地应用，而是应该选择加以裁剪尽可能地产生相关的测试数据。

目前，对电子产品的光老化测试主要有三种设备，一种是氙灯老化箱（氙弧灯管，模拟全光谱太阳光），一种是荧光紫外老化箱（模拟太阳光中的紫外线），一种是卤素灯箱。Q-LAB认为氙灯很好地模拟紫外，能很好地重现户外的老化现象。

测试剪裁示例：

定制Q-SUN氙灯老化箱滤光器和设定值

Spectral Region 光谱	Bandwidth 波段（nm）	Taber 1 Irradiance Specification 表1辐照度（W/m2）	Taber 1 Irradiance Specification 表1辐照度（%）	Spectral Region Irradiance：Q-SUN with Daylight-B/B filter at 0.60 W/m2/nm @ 340nm(W/m2) 光谱辐照度，在340nm处，带滤光片Daylight-B/B的Q-SUN辐照度为0.60W/m2	Spectral Region Irradiance：Q-SUN with Daylight-Q filter at 0.68 W/m2/nm @ 340nm(W/m2) 光谱辐照度，在340nm处，带滤光片Daylight-Q的Q-SUN辐照度为0.68W/m2	Spectral Region Irradiance：Q-SUN with Daylight-F filter at 0.75 W/m2/nm @ 340nm(W/m2) 光谱辐照度，在340nm处，带滤光片Daylight-F的Q-SUN辐照度为0.75W/m2
Ultraviolet-B UVB	280-320	4.06	0.4	4.3	2.6	3.9
Ultraviolet-A UVA	320-360	70.5	6.4	23.7	26.6	29.4
Ultraviolet-A UVA	360-400	70.5	6.4	36.7	45.1	45.6
Visible 可见光	400-520	604.2	55.4	147.6	182.9	183.9
	520-640			137.9	171	171.3
	640-800			157.5	195.4	196.0
Infrared 红外光	800-2450	411.2	37.8	771.2	957.1	956.8
Total 总计	280-2450	1090	100	1279	1580.7	1586.9

电子产品光老化测试介绍

MIL-STD 810 505.5测试

MIL-STD 810 505.5-程序I为例，横坐标是一天24小时，左边纵坐标是温度，右边纵坐标是辐照度。图中粗黑色线是太阳光，A1和A2是温度线，A1温度高于A2，代表地球表面日照充足的地区。

MIL STD 810 505.5 –Procedure I

程序2侧重光老化测试，光照持续20小时，温度可以选择A1或A2。

MIL STD 810 505.5 –Procedure II

IEC 60068-2-5测试

IEC 60068-2-5 Cycles：Sa1

Sa1测试包含8小时光照（40℃）和16小时黑暗（25℃），用于热循环测试。Sa2测试包含20小时的光照（40℃）和4小时的黑暗（25℃），用于材料老化。Sa3测试包含24小时光照（40℃），用于光致反应。

电子产品光老化测试样品安装

许多光老化测试制成小样板/样件进行测试

IEC和MIL标准通常是针对Z终的部件进行测试

安装三维异样件可能产生热和辐照均匀性的问题

电子产品光老化测试样品安装建议

样品与灯管距离不能太近

测试面朝灯管

避免在平整的样品背面使用绝缘材料做背衬

样品的温度可能会超过黑板温度

总结

电子产品的光老化测试具有挑战性，在进行测试之前要确认产品是偏重做热老化测试还是光老化测试，根据自己的要求，使用裁剪制定更符合需求的测试，要使用正确的方式安装3D样品，3D样品架可以保持样品与灯管合适的距离。

Q-SUN氙灯老化测试箱介绍

Q-SUN氙灯试验箱是用于材料与成品测试的重要研发和质量控制设备，测试暴露于户外直射阳光、窗玻璃透射阳光或室内照明环境下的产品。Q-SUN试验箱型号和配置多样，您可以根据自己的测试要求，选择所需要的型号。

Q-SUN氙灯老化箱

Q-SUN氙灯老化箱?

Q-SUN氙灯试验箱的氙弧灯可以Z真实地再现全光谱太阳光，包括紫外线、可见光和红外线。对于许多材料的测试需要将其曝露在全光谱下，以提供准确的模拟，特别是在色牢度测试和耐光性测试中。

太阳光谱与辐照度

全光谱氙灯

Q-SUN氙灯试验箱使用风冷式氙弧灯，显著降低了操作和维护费用。原灯管的使用寿命为1500小时，而新一代的灯管可达3000小时。

长效滤光器

日光滤光器：日光滤光器用来模拟户外直射阳光。通常在户外使用的材料，如屋顶或户外涂料，应使用日光滤光器进行测试。Q-SUN氙灯试验箱有三种不同类型的日光滤光器可选：Daylight – F、Daylight – Q 、Daylight - B/B和window(-Q,-B/SL)&Window(-SF5,-IR,-B04)。

窗玻璃滤光器：窗玻璃滤光器模拟透过玻璃的透射阳光。窗玻璃滤光器用于测试室内材料，如家用电器、五金卫浴、印刷材料和纺织品。Q-SUN有5种不同的窗玻璃滤光器：Window Q、Window B/SL、Window SF-5 和 Window IR。

紫外延展滤光器：紫外延展滤光器允许在自然太阳光正常截止点以下的紫外光通过。该滤光器用于提供更快更严酷的测试条件。紫外延展滤光器被用于一些汽车、航空领域的测试。Q-SUN有两种紫外延展滤光器可选：Extended UV - Q/B 和 Extended UV- Quartz。