LED 產品壽命試驗

LED 產品壽命試驗(LED Lifetime Test)是評估發光二極體在長時間運作下,其光學特性與可靠度變化的重要驗證程序。隨著 LED 技術與應用日趨成熟,從車用照明、顯示面板、智慧照明到戶外光電設備,各領域對品質與壽命的要求也愈加嚴苛。由於製程與材料創新持續推進,為確保產品在不同環境與操作條件下仍具穩定性能,業界普遍採用 AEC-Q102 車用可靠度標準 作為主要依據。

 

與一般以電壓為控制因子的電子零件不同,LED 採 電流控制 方式運作,且對 靜電放電(ESD)熱管理設計 十分敏感。散熱不良會導致結溫(Tj)上升,進而加速光衰與縮短壽命,因此 LED 壽命試驗的核心目的在於模擬實際使用情境下的多重應力條件,以驗證其可靠度與使用壽命。

閎康科技 LED 壽命與可靠度測試項目
從光學表現到長期使用壽命的完整驗證

閎康科技(MA-tek)不僅提供 LED 可靠度與壽命試驗服務,更導入 積分球光學量測系統,可於測試前後比對光通量、色溫與發光效率變化,協助客戶快速掌握性能衰退趨勢。同時建置 大型恆溫恆濕試驗設備,可進行 LED 模組長期穩定性驗證,確保產品在嚴苛環境下仍具高可靠度與穩定輸出。

 

圖|LED 積分球

一、電性與光學可靠度驗證

確認 LED 在實際驅動條件下的性能穩定性。LED 不同於一般電子元件,除電性表現外,其光輸出、光譜與顏色穩定度同樣是可靠度評估的核心指標。閎康科技建置完整的電性與光學量測平台,可於試驗前後進行即時比對,確保測試結果具一致性與可追溯性,重點測試項目包含:

  • 靜電防護試驗(ESD:HBM/CDM):以 HBM 與 CDM 模式驗證產品對靜電衝擊的耐受能力。

  • 熱阻(Θth)量測與接面溫度(Tj)估算:協助客戶分析散熱設計效能,延長 LED 使用壽命。

  • LED 光通量(Lm)、光譜(Spectrum)量測

  • 顏色座標量測(CIE 1931、CIE 1976)

 

 

圖|ESPEC 大型 SML2 溫溼度 Chamber

二、環境與加速壽命試驗

模擬長時間操作與嚴苛環境下的老化行為。LED 的使用壽命高度受 溫度、濕度、電流驅動條件與環境腐蝕因子 影響。透過加速壽命與環境老化試驗,可提早暴露材料劣化、光衰與結構風險,試驗項目包含:

  • 產品點亮壽命試驗(不同電流/溫度/濕度組合):於不同電流、溫度、濕度條件下連續點亮,以評估光衰與壽命表現。

  • 脈衝試驗(IOL/PLT):加嚴但貼近實際使用狀態

  • 環境老化試驗(鹽霧、酸性氣體、混合氣體 FMG):針對戶外應用執行鹽霧或酸性氣體腐蝕測試,檢驗封裝與結構可靠度。

  • 濕度敏感性等級試驗(MSL):評估 SMD 封裝於回焊製程下的耐濕性能。

  • LM-80 壽命試驗(55°C / 85°C / 高溫點)

  • 壽命預估(Activation Energy 計算):利用活化能(Activation Energy)計算模型推估實際壽命。

 

 

三、結構與系統層級可靠度試驗

確保 LED 在戶外、車用與高功率應用中的長期結構穩定性。針對戶外照明、高功率模組與車用 LED 應用,產品可靠度不僅取決於 LED 元件本身的電性與光學表現,更高度仰賴封裝結構設計、模組組裝品質、散熱路徑與外部防護能力的整體協同表現,在實際使用環境中,LED 系統需長時間承受機械外力、溫濕度變化、高功率熱應力與環境侵蝕,任何結構弱點皆可能加速光衰、導致失效甚至引發系統性故障,閎康科技依據不同應用場景(戶外、車用、高瓦數照明),可量身規劃對應的系統層級可靠度試驗方案(System-Level Reliability Test),從元件上板、模組組裝到成品結構,全面驗證 LED 產品在真實使用條件下的結構穩定性與耐久度。

 

測試範圍包含:

  • 機械應力試驗(推拉力、振動、衝擊):透過模擬產品在組裝、運輸與實際使用過程中所承受的外力條件,評估 LED 元件、焊點與模組結構的機械強度與可靠度,測試項目包含推力、拉力、振動與衝擊等模式,並可依照產品應用環境(如車用行駛振動、戶外設備安裝條件)設定對應測試條件,以提早暴露潛在結構瑕疵與設計風險。

  • 防水防塵試驗(IP 等級):針對戶外型與車用 LED 產品,防水、防塵能力是影響長期可靠度的關鍵因素,閎康可依產品需求執行不同 IP 等級之防護測試,驗證封裝結構、接合介面與密封設計在水氣、粉塵侵入條件下的完整性,確保產品於嚴苛環境中仍能維持穩定運作。

  • 高瓦數 LED 散熱驗證(水冷循環系統):高功率 LED 在高電流驅動下易產生顯著熱堆積,若散熱設計不良,將直接影響光衰速率與使用壽命,閎康科技可透過水冷循環系統與輔助熱管理架構,驗證高瓦數 LED 模組於長時間操作下的散熱效率、溫度穩定性與熱路徑設計合理性,協助客戶優化材料選擇與結構配置。

  • 焊錫性(Solderability)、PCT、耐熱試驗:針對 LED 元件與模組的組裝可靠度,提供焊錫性(Solderability)、壓力鍋試驗(PCT)與耐熱試驗(Heat Resistance Test)等評估,檢視焊點品質、封裝材料與結構在高溫高濕或熱衝擊條件下的穩定性,降低長期失效風險。

 

四、整合式 LED 可靠度測試服務

符合 AEC-Q、LM-80 與產業規範的一站式平台。閎康科技提供完整 LED 可靠度與壽命驗證服務,測試依據涵蓋 AEC-Q101/AEC-Q102、LM-80 及客戶自訂規範,除元件級測試外,亦可支援 LED 模組與成品之長時間環境試驗,並於測試前後同步進行光學特性比對,有效縮短驗證時程並提升測試效率。

 

常見問題
Q&A
Q1|LED 產品可提供哪些光學量測服務?
A:針對 LED 元件、模組與成品,閎康科技已完整建置積分球(Integrating Sphere)量測系統,並與國內公正第三方單位進行定期校驗,以確保量測數據的準確性、一致性與可追溯性。
可提供之光學量測項目包含:

1. LED 光通量(Luminous Flux, lm)量測
2. LED 光譜(Spectrum)分析
3. LED 色度座標量測:CIE 1931 (x, y)、CIE 1976 (u′, v′)

相關量測結果可應用於可靠度試驗前後之光學衰退比較、壽命評估與品質驗證。
Q2|是否可依 AEC-Q102 規範執行 LED 車用可靠度試驗?
A:可以。閎康科技具備完整設備與測試經驗,可依 AEC-Q102 規範執行車用 LED 專屬可靠度試驗項目,包含該規範新增之關鍵測試條件:

1. 氣體腐蝕試驗:單一氣體(H₂S)、四種混合氣體(FMG)
2. 結露試驗(Dew Test)
3. 脈衝壽命試驗(Pulse Life Test, PLT)

上述測試可協助車用客戶驗證 LED 產品於高濕、高腐蝕與實際行車環境下之耐久性與可靠度。
Q3|高瓦數 LED 產品的散熱與熱管理如何驗證?
A:針對高功率 LED 產品,閎康科技可導入水冷循環系統進行測試規劃,有效解決高電流驅動下可能產生的熱堆積與散熱不良問題,透過實際量測與長時間運作監控,可協助客戶:

1. 評估散熱結構設計之有效性
2. 驗證高瓦數驅動條件下的溫度穩定性
3. 降低熱失效風險並延長產品使用壽命
Q4|是否可提供從封裝到可靠度測試的一條龍服務?
A:閎康科技可配合客戶需求,接受 Wafer 或 已完成封裝之樣品,並依測試需求提供相關前置製程支援,包括:

1. Die Bonding
2. Wire Bonding
3. SMT 組裝製程

以利後續進行 LED 可靠度與壽命試驗。惟封裝膠材與螢光粉材料屬於各家客戶核心技術與 Know-how,基於保密與技術界線考量,暫不提供相關材料製作服務。
Q5|是否可執行 LM-80 LED 壽命測試?
A:可以。閎康科技可依 LM-80 規範執行 LED 壽命試驗,測試條件包含三個溫度點:55 °C、85 °C、第三溫度點(自選,常見為 105 °C)

測試條件須符合以下要求:
1. LED 測試點溫度不得低於規範溫度 2 °C
2. 環境溫度不得低於規範溫度 5 °C
3. 測試時間至少 6,000 小時
4. 每 1,000 小時進行一次光學量測

測試結果可作為 LED 光衰行為分析與壽命預估的重要依據。
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上海實驗室

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