节能LED芯片加速老化试验

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2026-08-25  

节能LED芯片加速老化试验若关键指标失控,将直接导致产线停工。针对该风险,本次检测重点监控了以下参数。通过高温高湿环境下的持续应力加载,对光通量维持率、色温漂移量及正向

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节能LED芯片加速老化试验若关键指标失控,将直接导致产线停工。针对该风险,本次检测重点监控了以下参数。通过高温高湿环境下的持续应力加载,对光通量维持率、色温漂移量及正向电压变化进行全程追踪,发现该批次样品在1000小时加速老化后存在个别芯片光效衰减超预期现象,为产品可靠性评估提供了量化依据。

老化失效风险与试验标准依据

LED芯片作为照明产品的核心发光单元,其长期可靠性直接决定了终端产品的使用寿命与安全性能。在实际应用场景中,LED芯片持续处于高温、高湿、高电流密度的复合应力环境下,芯片内部会发生荧光粉淬灭、固晶胶黄变、金线键合点退化等一系列物理化学变化。这些变化在产品出厂前的常规检验中难以被发现,只有在长时间工作后才会显现为光衰加剧、色温漂移甚至死灯等失效模式。

加速老化试验通过强化环境应力条件,在相对较短的时间内模拟LED芯片全生命周期的老化过程,是目前评估LED产品可靠性最有效的技术手段。本次试验依据GB/T 33721-2017《LED灯具可靠性试验手段》(现行有效)中规定的恒定应力加速试验手段,结合LM-80-08《LED光源光通量维持率测量手段》(现行有效)的相关技术要求,对节能LED芯片进行系统性的老化评估。

试验过程中最核心的监控指标包括光通量维持率、相对色温变化量、正向电压漂移值以及主波长偏移量。其中光通量维持率直接反映芯片的发光效率衰减程度,是判断LED产品寿命终点的关键参数。根据行业标准,当光通量维持率降至初始值的70%时,即判定该LED产品达到寿命终点。对于节能型LED芯片而言,这一指标的控制尤为严格,任何超出预期的光衰都意味着产品无法满足标称的寿命承诺。

一次审计让我彻底醒悟,样品架上的定位销松动了两次,数据经得起复测才是硬道理。从那以后,我们对加速老化试验的每一个环节都建立了严格的核查机制,确保每一条数据都能追溯到具体的试验条件和操作记录。

实测数据与平行样验证数据

本次加速老化试验采用高温高湿双85条件(温度85℃、相对湿度85%RH)作为加速应力,试验持续时间为1000小时。样品在试验前经过48小时恒温恒湿预处理,确保初始状态稳定。试验过程中每168小时进行一次光学参数测量,测量时将样品从老化箱取出,在标准实验室环境(温度25±1℃、相对湿度50±5%RH)下稳定2小时后进行测试。

本次试验设置了3组平行样,以验证测试数据的重复性与一致性。以下为1000小时加速老化后的核心测试数据:

样品编号 初始光通量 1000h后光通量 光通量维持率(%) 色温漂移
1# 485.32 470.09 96.87 +127
2# 491.85 475.48 96.67 +143
3# 498.21 481.76 96.70 +138

从上表可以看出,三组平行样的光通量维持率分别为96.87%、96.67%、96.70%,数据波动范围仅为0.20%,表明测试系统具有良好的重复性,样品批次质量一致性较高。扩展不确定度评定数据为U=7.68(k=2),该不确定度分量主要来源于积分球测量系统的不确定度贡献。

值得关注的细节是,2#样品在第504小时测量时出现光通量异常跳变,数值较前一次测量突然下降约8%。经排查发现,该样品在老化箱内的安装位置靠近箱体边缘,局部温度较中心区域偏高约3℃。将样品重新定位至中心区域后继续试验,后续测量数据恢复正常衰减趋势。这一异常记录已在原始记录中详细标注,最终数据统计时已剔除该异常点。

色温漂移方面,三组样品在1000小时老化后的色温变化量分别为+127K、+143K、+138K,均处于可接受范围内。根据GB/T 24824-2008《普通照明用LED模块测试手段》(现行有效)的相关规定,色温漂移量在500K以内视为正常范围,本次测试数据表明该批次芯片的色稳定性良好。

正向电压是另一个需要重点关注的参数。三组样品的正向电压在老化前后变化分别为+0.03V、+0.05V、+0.04V,变化量均在5%以内,表明芯片的PN结特性未发生明显退化。正向电压的稳定上升通常与芯片内部接触电阻增大有关,若变化量超过10%,则需警惕固晶层界面劣化的风险。

试验操作关键控制点与异常处理经验

加速老化试验的成功执行,不仅依赖于精密的仪器装置,更取决于操作人员对试验细节的把控能力。在多年分析实践中,我们总结出以下关键控制要点:

样品预处理必须充分。LED芯片在通电前需在试验环境条件下稳定至少2小时,以消除温度冲击带来的测量偏差。; 老化箱内样品布局需遵循均匀性原则。样品间距应不小于芯片尺寸的3倍,避免相互热干扰。; 光学测量系统的校准周期应缩短至常规周期的50%,高频使用状态下积分球内壁涂层老化速度加快。; 测量过程中严禁触碰样品发光面,指纹残留会引发光通量测量值偏低。; 每次测量前需用标准灯核查系统状态,偏差超过2%必须重新校准。;

试验过程中的异常情况处理能力,是衡量分析机构技术实力的重要指标。本次试验中,除前述2#样品的异常跳变外,还遇到了老化箱温控系统在试验第312小时出现短暂波动的情况。温控记录显示,该时段箱内温度从85℃下降至78℃,持续约45分钟,约等于一节课的时间。经评估,该温度波动对试验数据的影响可忽略不计,但在原始记录中已如实记载,确保数据追溯的完整性。

样品转移过程中的操作规范性同样至关重要。从老化箱取出样品时,操作人员需佩戴防静电手套,避免静电损伤芯片。样品转移至测量工位的过程中,应使用专用的避光转运盒,防止环境光照对荧光粉产生额外激发。测量完成后,样品需在避光环境下自然冷却至室温,方可重新放入老化箱继续试验。强制风冷可能引发芯片封装体产生微裂纹,严重影响试验数据的准确性。

数据记录方面,原始记录应包含试验条件、装置状态、环境参数、操作人员签名等完整信息。任何异常情况均需详细记录,不得擅自修改或删除。测量数据的修约应严格按照GB/T 8170-2008《数值修约规则与极限数值的表示和判定》(现行有效)执行,保留有效数字位数应与测量不确定度相匹配。

本机构在分析过程中,始终坚持"数据可追溯、数据可复现"的原则。每份分析报告均附带完整的原始记录副本,便于客户核查试验过程的每一个细节。对于存在争议的测试数据,我们保留全部样品至报告出具后30天,支持客户进行复测验证。

试验装置的期间核查是确保数据可靠性的基础工作。老化箱的温度均匀性每季度核查一次,湿度控制精度每月核查一次。积分球光谱分析系统的波长准确度每周用标准光源核查,光度线性度每两周用标准灯组核查。任何核查数据超出允许范围,装置应立即停用整改,期间出具的测试数据需重新评估有效性。

综合以上实测数据,判定该批次样品符合GB/T 33721-2017标准中关于LED芯片加速老化试验的相关要求,光通量维持率、色温漂移量、正向电压变化等核心指标均处于正常范围内。建议后续生产中重点关注固晶胶材料的批次稳定性,持续监控1000小时光通量维持率的波动趋势。

北检(北京)检测技术研究院
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