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LED 产品寿命试验

LED 产品寿命试验(LED Lifetime Test)是评估发光二极体在长时间运作下,其光学特性与可靠度变化的重要验证程序。随着 LED 技术与应用日趋成熟,从车用照明、显示面板、智慧照明到户外光电设备,各领域对品质与寿命的要求也愈加严苛。由于制程与材料创新持续推进,为确保产品在不同环境与操作条件下仍具稳定性能,业界普遍采用 AEC-Q102 车用可靠度标准 作为主要依据。

 

与一般以电压为控制因子的电子零件不同,LED 采 电流控制 方式运作,且对 静电放电(ESD)热管理设计 十分敏感。散热不良会导致结温(Tj)上升,进而加速光衰与缩短寿命,因此 LED 寿命试验的核心目的在于模拟实际使用情境下的多重应力条件,以验证其可靠度与使用寿命。

闳康科技 LED 寿命与可靠度测试项目
从光学表现到长期使用寿命的完整验证

闳康科技(MA-tek)不仅提供 LED 可靠度与寿命试验服务,更导入 积分球光学量测系统,可于测试前后比对光通量、色温与发光效率变化,协助客户快速掌握性能衰退趋势。同时建置 大型恒温恒湿试验设备,可进行 LED 模组长期稳定性验证,确保产品在严苛环境下仍具高可靠度与稳定输出。

 

图|LED 积分球

一、电性与光学可靠度验证

确认 LED 在实际驱动条件下的性能稳定性。LED 不同于一般电子元件,除电性表现外,其光输出、光谱与颜色稳定度同样是可靠度评估的核心指标。闳康科技建置完整的电性与光学量测平台,可于试验前后进行即时比对,确保测试结果具一致性与可追溯性,重点测试项目包含:

  • 静电防护试验(ESD:HBM/CDM):以 HBM 与 CDM 模式验证产品对静电冲击的耐受能力。

  • 热阻(Θth)量测与接面温度(Tj)估算:协助客户分析散热设计效能,延长 LED 使用寿命。

  • LED 光通量(Lm)、光谱(Spectrum)量测

  • 颜色座标量测(CIE 1931、CIE 1976)

 

 

图|ESPEC 大型 SML2 温溼度 Chamber

二、环境与加速寿命试验

模拟长时间操作与严苛环境下的老化行为。LED 的使用寿命高度受 温度、湿度、电流驱动条件与环境腐蚀因子 影响。透过加速寿命与环境老化试验,可提早暴露材料劣化、光衰与结构风险,试验项目包含:

  • 产品点亮寿命试验(不同电流/温度/湿度组合):于不同电流、温度、湿度条件下连续点亮,以评估光衰与寿命表现。

  • 脉冲试验(IOL/PLT):加严但贴近实际使用状态

  • 环境老化试验(盐雾、酸性气体、混合气体 FMG):针对户外应用执行盐雾或酸性气体腐蚀测试,检验封装与结构可靠度。

  • 湿度敏感性等级试验(MSL):评估 SMD 封装于回焊制程下的耐湿性能。

  • LM-80 寿命试验(55°C / 85°C / 高温点)

  • 寿命预估(Activation Energy 计算):利用活化能(Activation Energy)计算模型推估实际寿命。

 

 

三、结构与系统层级可靠度试验

确保 LED 在户外、车用与高功率应用中的长期结构稳定性。针对户外照明、高功率模组与车用 LED 应用,产品可靠度不仅取决于 LED 元件本身的电性与光学表现,更高度仰赖封装结构设计、模组组装品质、散热路径与外部防护能力的整体协同表现,在实际使用环境中,LED 系统需长时间承受机械外力、温湿度变化、高功率热应力与环境侵蚀,任何结构弱点皆可能加速光衰、导致失效甚至引发系统性故障,闳康科技依据不同应用场景(户外、车用、高瓦数照明),可量身规划对应的系统层级可靠度试验方案(System-Level Reliability Test),从元件上板、模组组装到成品结构,全面验证 LED 产品在真实使用条件下的结构稳定性与耐久度。

 

测试范围包含:

  • 机械应力试验(推拉力、振动、冲击):透过模拟产品在组装、运输与实际使用过程中所承受的外力条件,评估 LED 元件、焊点与模组结构的机械强度与可靠度,测试项目包含推力、拉力、振动与冲击等模式,并可依照产品应用环境(如车用行驶振动、户外设备安装条件)设定对应测试条件,以提早暴露潜在结构瑕疵与设计风险。

  • 防水防尘试验(IP 等级):针对户外型与车用 LED 产品,防水、防尘能力是影响长期可靠度的关键因素,闳康可依产品需求执行不同 IP 等级之防护测试,验证封装结构、接合介面与密封设计在水气、粉尘侵入条件下的完整性,确保产品于严苛环境中仍能维持稳定运作。

  • 高瓦数 LED 散热验证(水冷循环系统):高功率 LED 在高电流驱动下易产生显著热堆积,若散热设计不良,将直接影响光衰速率与使用寿命,闳康科技可透过水冷循环系统与辅助热管理架构,验证高瓦数 LED 模组于长时间操作下的散热效率、温度稳定性与热路径设计合理性,协助客户优化材料选择与结构配置。

  • 焊锡性(Solderability)、PCT、耐热试验:针对 LED 元件与模组的组装可靠度,提供焊锡性(Solderability)、压力锅试验(PCT)与耐热试验(Heat Resistance Test)等评估,检视焊点品质、封装材料与结构在高温高湿或热冲击条件下的稳定性,降低长期失效风险。

 

四、整合式 LED 可靠度测试服务

符合 AEC-Q、LM-80 与产业规范的一站式平台。闳康科技提供完整 LED 可靠度与寿命验证服务,测试依据涵盖 AEC-Q101/AEC-Q102、LM-80 及客户自订规范,除元件级测试外,亦可支援 LED 模组与成品之长时间环境试验,并于测试前后同步进行光学特性比对,有效缩短验证时程并提升测试效率。

 

常见问题
Q&A
Q1|LED 产品可提供哪些光学量测服务?
A:针对 LED 元件、模组与成品,闳康科技已完整建置积分球(Integrating Sphere)量测系统,并与国内公正第三方单位进行定期校验,以确保量测数据的准确性、一致性与可追溯性。
可提供之光学量测项目包含:

1. LED 光通量(Luminous Flux, lm)量测
2. LED 光谱(Spectrum)分析
3. LED 色度座标量测:CIE 1931 (x, y)、CIE 1976 (u′, v′)

相关量测结果可应用于可靠度试验前后之光学衰退比较、寿命评估与品质验证。
Q2|是否可依 AEC-Q102 规范执行 LED 车用可靠度试验?
A:可以。闳康科技具备完整设备与测试经验,可依 AEC-Q102 规范执行车用 LED 专属可靠度试验项目,包含该规范新增之关键测试条件:

1. 气体腐蚀试验:单一气体(H₂S)、四种混合气体(FMG)
2. 结露试验(Dew Test)
3. 脉冲寿命试验(Pulse Life Test, PLT)

上述测试可协助车用客户验证 LED 产品于高湿、高腐蚀与实际行车环境下之耐久性与可靠度。
Q3|高瓦数 LED 产品的散热与热管理如何验证?
A:针对高功率 LED 产品,闳康科技可导入水冷循环系统进行测试规划,有效解决高电流驱动下可能产生的热堆积与散热不良问题,透过实际量测与长时间运作监控,可协助客户:

1. 评估散热结构设计之有效性
2. 验证高瓦数驱动条件下的温度稳定性
3. 降低热失效风险并延长产品使用寿命
Q4|是否可提供从封装到可靠度测试的一条龙服务?
A:闳康科技可配合客户需求,接受 Wafer 或 已完成封装之样品,并依测试需求提供相关前置制程支援,包括:

1. Die Bonding
2. Wire Bonding
3. SMT 组装制程

以利后续进行 LED 可靠度与寿命试验。惟封装胶材与荧光粉材料属于各家客户核心技术与 Know-how,基于保密与技术界线考量,暂不提供相关材料制作服务。
Q5|是否可执行 LM-80 LED 寿命测试?
A:可以。闳康科技可依 LM-80 规范执行 LED 寿命试验,测试条件包含三个温度点:55 °C、85 °C、第三温度点(自选,常见为 105 °C)

测试条件须符合以下要求:
1. LED 测试点温度不得低于规范温度 2 °C
2. 环境温度不得低于规范温度 5 °C
3. 测试时间至少 6,000 小时
4. 每 1,000 小时进行一次光学量测

测试结果可作为 LED 光衰行为分析与寿命预估的重要依据。
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1970
本次 MAFT 研讨会以「创新器件 & 封装」为核心主题,邀请专家学者们,聚焦超晶格铁电存储器、硅光子、6G高频EMI封装与量子计算等前瞻议题,带领与会者深入掌握下一世代半导体技术发展脉络。
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