光老化測試的案例
人工加速老化測試實驗種類淺析
人工加速老化測試實驗在生產生活中有著許多較為實際的應用，產品在自然環境下由于各種條件的影響會導致了一些列的變化而發生老化現象，這些現象很多是不可避免，但是對于企業生產合理的利用其中的規律，延長產品的老化時間和使用使用，在工業生產中常用的人工加速老化測試設備有如下幾類：
一、光老化測試
光老化測試又可以分為：氙弧燈老化、紫外燈老化、碳弧燈老化。
主要參考標準有
氙弧燈老化
GB/T 16422.2、GB/T 8427、GB/T 1865、ASTM D4355、ASTM G155、JIS K5600等
紫外光老化
GB/T 16422.3、GB/T 18950、ASTM G 154、ASTM D-4674、ASTM_D4674、JIS K 7350 等
碳弧燈老化
GB/T 16422.3(等同與GB/T4892.3)、ASTM G153、JIS D 0205、JIS B 7753等
光老化是戶外使用材料受到的主要老化破壞，對于室內使用材料，也會受到一定程度的光老化。模擬光老化主要的三種燈源各有優異，碳弧燈是最早發明使用建立的 測量體系較早、很多日本標準和纖維材料方面的標準都使用碳弧燈，但由于碳弧燈價格較高、性能不夠穩定（燈管使用90小時后需要更換），已經逐漸被氙弧燈、 紫外燈代替。氙燈在模擬自然光方面有較大優勢，價格也相對較低，適合多數產品的使用。紫外燈產生的是400nm以下的光，能較好地加速模擬自然光中紫外線 對材料的破壞作用，加速因子比氙燈要高，光源穩定性也比氙燈要好，但容易產生非自然光產出的破壞（尤其是UVB燈）。
主要應用范圍：戶外、室內使用的橡塑、涂料、油墨產品，通訊、電器等設備外殼，汽車件、摩托車配件。
展開 基于老化動力學模型計算輻照強度對聚碳酸酯PC光老化加速倍率的研究
2.2 基于輻照度強度指數加速因子計算
在老化過程中，不改變溫度、相對濕度的前提下，根據簡化加速因子模型公式：AF=k2/k1=(I2/I1)m，可以分別計算不同輻照度下的加速因子，以0.9W/m2為基準老化輻照度為例，可推算出聚碳酸酯純化單體以及添加不同耐候劑體系材料在其他老化輻照度下的老化加速因子，詳見表6所示。對于聚碳酸酯材料而言，在光老化過程中保持溫度、相對濕度不變，通過改變輻照強度可以提高老化速率，輻照度提升40%，可以實現1.38～1.54倍的加速，輻照度提升80%，可以實現1.76～2.13倍的加速。
表 6 PC 各配方樣品不同輻照度下的加速因子
3
結論
本文基于老化動力學模型重點研究了光照過程中輻照強度對聚碳酸酯材料光老化進程的影響，基于老化動力學模型，通過計算獲得不同耐候體系聚碳酸酯材料的輻照度響應指數區間為0.96～1.29。抗氧劑、紫外吸收劑及光穩定劑的添加會提升材料的輻照度響應指數，但添加比例對輻照度響應指數的影響較小。在光老化過程中，在保持溫度、相對濕度不變的前提下，通過提升輻照強度可以提高老化速率：輻照度提升40%，可以實現1.38～1.54倍的加速;輻照度提升80%，可以實現1.76～2.13倍的加速。
* 本文為國高材分析測試中心原創，轉載請注明出處。
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陽光型碳弧燈
熒光紫外燈
超級氙燈
知識小介紹
熒光紫外：UV不試圖模擬全光譜太陽光，但卻模擬太陽光的破壞作用。通過把熒光燈管的主要輻射控制在太陽光譜的紫外波段來實現。因為短波紫外線是造成戶外材料老化的最主要因素。
常用標準：ASTM G154（各種非金屬材料）、ISO 48923/ GB/T 16422.3（塑料件）、GB/T 14522（塑料件、涂料、橡膠件）、SAE J2020（汽車外飾）。
太陽輻射（氙燈、碳弧燈、鹵素燈）：模擬地面上全球總輻照度，對產品的主要影響是由加熱效應和光化學效應產生。
輻照強度：各國太陽輻射試驗標準中均規定總輻射強度為(1120±10％)w/m2。它模擬太陽在天頂時，對地球表面的總輻射。
常用標準：GJB 150.7A（設備）、GB/T 2423.24/ IEC 60068-25 （設備、元器件和材料）、 GB/T 16422.2（塑料件）和GB/T 1865（漆）。
下面提供一種簡單的可行性的，有數據支撐的計算方式。
因為戶外光照，不僅跟季節和地域有關，還跟溫度有著密切的關系。不同的地方，海拔不一樣，不同的季節，光照也不一樣。所以我們只能大概的估算。
由于自然老化并不是簡單的輻照強度的疊加，只有在確定陽光是引起材料破環的主要因素且不能用其他方法確定試驗時間時，才可以使用此計算方法模擬。
以廣東南部為例，取值為1500 KWh/m2. 年，再除以1年8760小時，得171 Wh/m2 （即年平均每小時太陽輻射量）
各國太陽輻射試驗標準中均規定總輻射強度為 (1120±10％)w/m2 。它模擬太陽在天頂時，對地球表面的總輻射。
展開 轉鼓式氙燈老化箱中樣品類型和排布對測試結果的影響探究
不同缺口沖擊樣品制備和擺放方式對光氧老化測試結果的影響數據表
由以上數據表可以看出，注塑缺口沖擊樣品的耐候性能略好于手銑缺口沖擊 樣品；缺口沖擊樣品的擺放方式對光氧老化后 PP 樣品的沖擊性能影響不大，但 對于 PS 樣品，缺口對光放置的沖擊樣條耐候性略好于平鋪放置的樣品，這與我 們的預期有一定偏差，可能是因為平鋪樣品的光照接觸面積更大，雖然缺口沒有 對光，但樣品的總體老化程度更嚴重一些。
（3）拉伸樣品的氙燈老化測試
通常而言，我們進行拉伸樣品的氙燈老化測試時，樣品的加持方式相對固定， 擺放方式差異不大。
圖 6. 樣品老化 408h 后的外觀形貌
表 2. 不同拉伸樣品的光氧老化測試結果數據表
由上表可知，不同拉伸樣品進行光氧老化測試時，差異更多體現在材料自身特 性。聚烯烴類材料在老化過程中，拉伸強度通常會發生驟降，這與熱氧老化規律 一致，但其斷裂伸長率一般會有緩慢變化的過程，可以作為材料老化程度的信號 指示。
（4）老化樣品的微觀形貌
圖 7. PS 手銑缺口沖擊樣品老化前后微觀形貌（左圖為老化前）
通過對比 PS 缺口沖擊樣品的缺口位置老化前后的微觀形貌圖，除了老化后 的顏色發黃，并沒有觀察到預期的細微裂紋等老化現象。
04
總結
（1）在轉鼓式氙燈老化箱中，樣品架的輻照強度順序為中層> 下層>上層。
（2）光氧老化測試中，注塑缺口沖擊樣品的耐候性能略好于手銑缺口沖擊樣品； 缺口對光和平鋪樣品的差異，與樣品自身的老化特性有關。
*本文由“國高材分析測試中心”原創，轉載請注明出處
展開 
材料老化測試中遇到的問題及解決方法
因此，GB/T8814-2004 《門、 窗用未增塑聚氯乙烯 （PVC-U） 型材》 中， 既規定了光氧老化試驗方法， 采用 GB/T 16422.2 《塑料實驗室光源曝露試驗方法第二部分：氙弧燈》老化 4000h 或 6000h，模擬了室外紫外光及可見光、溫度、 濕度、降雨等因素，同時又規定了熱氧老化項目：加熱后狀態，150℃放置 30min，目測觀察是否出現氣泡、裂 紋、麻點或分離現象，以考察型材的耐熱性能。又如我國在國際市場上有競爭力的一個產品：外貿出口鞋。在 使用過程中，陽光中的紫外線是引起鞋子變色、褪色的主要原因，因此，有必要用紫外燈箱對其進行耐黃變測 試。常用的鞋類耐黃變試驗箱采用 30WUV 燈，樣品離光源 20cm，照射 3h 后觀察顏色變化。同時，在運輸過 程中，集裝箱內悶熱、潮濕的惡劣環境會引起鞋面、鞋底、膠水的變色、斑點，甚至是變質。因此，在裝船運 輸之前，有必要考慮進行耐濕熱老化試驗，模擬集裝箱內高熱、高濕環境，在 70℃、95％相對濕度的條件下， 進行 48h 試驗后觀察外觀、顏色變化。
2 人工加速老化光源的選擇
實驗室光源曝露試驗因為可以在一個試驗箱中同時模擬大氣可見環境中的光、氧、熱和降雨等因素，是目前 較為常用的一種人工加速老化試驗方法，在這些模擬因素中，又以光源最為重要。經驗表明，陽光中引起高分 子材料破環的波長主要集中在紫外線及部分可見光。目前使用的人工光源都力圖使在此波長區間內的能譜分布 曲線與太陽光譜接近，模擬性和加速倍率是選擇人工光源的主要依據。經歷了約一個世紀的發展，實驗室光源 已有封閉式碳弧燈、陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈、高壓汞燈等各種光源供選擇。國際標準化組織(ISO） 中與高分子材料相關的各技術委員會主要推薦使用陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈三種光源。
展開 技術研究 | 沒想到這種方法做拉伸測試，塑料老化壽命差異這么大
塑料在使用過程中會受到溫度、濕度等影響而逐漸老化，老化后拉伸強度是對塑料耐老化性能的評估的重要依據。塑料老化后通常會出現粉化、變形等變化，拉伸強度測試準確性降低，因此提升老化后拉伸測試的準確性很有必要。
二、 實驗設計
1 、實驗樣品
A（改性聚丙烯）和B（玻纖增強聚丙烯）
2.1樣品老化
將樣品放入到熱老化烘箱內，老化溫度為150℃，老化至樣品粉化，期間老化24h、48h、168h，264h、480h和600h取出進行拉伸測試。老化溫度為120℃，期間老化24h、48h和168h取出進行拉伸測試。
2.2測試與表征
拉伸測試和處理：拉伸測試速度50mm/min，夾具間距115mm。
三、 實驗探究分析
2.1 不同溫度和時間老化對拉伸強度的影響
實驗中對兩種樣品分別用120℃和150℃進行老化，并在固定時間取樣進行拉伸測試，測試結果如下：
圖1 不同溫度下老化后拉伸強度
從測試結果來看，A（普通改性）隨著老化時間的增加，拉伸強度越來越低，溫度越高，降低的速度和幅度越大；同時在老化168h內，斷裂伸長率變化不大。B(玻纖增強)在120℃老化168h內，拉伸強度在一定的范圍內（±5MPa）波動。老化后，斷裂伸長率無明顯變化，150℃老化比120℃老化后斷裂伸長率較低一些。
2.2 粉化樣條測試方法研究
2.2.1 粉化樣品測試強度測試
在150℃老化600h以后，兩種樣品均出現了分化現象，玻纖增強料B出現浮纖，但是表面較為平整；普通改性A出現了分層現象，樣條粉化嚴重，表面不平整，出現較多裂紋，樣品內部分層， 老化后樣條如圖2。
展開 光生物安全測試EN62471檢測
光生物安全性EN62471檢測是什么？
IEC/EN62471的目的是為了評估與不同燈和燈系統相關的光輻射危害，并全面取代IEC/EN60825標準中關于LED產品能量等級的要求，增加了光生物方面的要求，包括輻射強度，輻射亮度等，并根據測試數據對產品進行危害分級，包括豁免級，低危害，中等危害，高危害級別。
EN62471標準
IEC/EN62471主要是對寬波段的光進行測量，并綜合人眼及皮膚對光反應的時間，角度，敏感度等方面進行計算
適用的產品除激光以外的所有燈和燈系統。
光生物安全性的標準：
IEC/EN62471適用于所有的燈和燈系統，包括LEDs、白熾燈泡、熒光燈、氣體放電燈、電弧燈等其他燈和燈具。
EN62471檢測哪些？
EN60825主要是對單一波長的光進行能量測試計算
EN62471主要是對寬波段的光進行測量，并綜合人眼及皮膚對光反應的時間，角度，敏感度等方面進行計算
EN62471的目的是為了評估與不同燈和燈系統相關的光輻射危害，并全面取代IEC/EN60825標準中關于LED產品能量等級的要求，增加了光生物方面的要求，包括輻射強度，輻射亮度等，并根據測試數據對產品進行危害分級，包括豁免級，低危害，中等危害，高危害級別。
EN62471測試的參數和對象測試參數：
1.輻照度(輻射通量除以單元面積，單位：W/m-2)
2.輻亮度(輻照度除以視場，可以通過輻照度轉換)
3.眼睛的近紫外危害(315nm-400nm)
4.視網膜藍光危害
5.視網膜熱危害
6.視網膜熱危害
7.眼睛的紅外輻射危害(780nm-3000nm)
8.皮膚熱危害(380nm-3000nm)
想了更多IEC/EN62471標準信息詳情的請聯系我們優耐檢測！
展開 [VirtualLab] 基于分布式計算的AR光波導中測試圖像的仿真
在這個用例中，我們使用一個具有101×101個采樣點（即角度）的棋盤格測試圖像來研究光波導的角度性能，從而得到10201個單獨的基本模擬結果。
通過使用一個由5個提供41個客戶端的多核PC組成的網絡，模擬時間可以減少到大約4小時（與之前的大約43小時相比）。
模擬任務
1. 入射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。
2. 出瞳擴展
周期：268.7 nm；光柵脊寬度：198~215 nm；高度：50 nm；光柵方向：45°。
3. 出射耦合器
周期：380 nm；光柵脊寬度：200~300 nm；高度：124 nm；光柵方向：90°。
基本仿真任務
1. 入射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。
2. 出瞳擴展
周期：268.7 nm；光柵脊寬度：198~215 nm；高度：50 nm；光柵方向：45°。
3. 出射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：200~300 nm；高度：124 nm；光柵方向：90°。
基本模擬任務的收集：入射視場角度
模擬時間（10201次模擬）：大約43小時。
模擬結果：不同視場角的輻射通量*。
*注： 21個×21個方向的結果存儲在參數連續變化的光柵的查找表中。
使用分布式計算
參數運行用于改變當前視場模式的角度，這允許將各種迭代分發到網絡中的計算機上。為了啟用分布式計算，只需導航到相應的選項卡，并配置可用的計算機和客戶端的數量。然后像往常一樣開始模擬，將數據傳輸到客戶端和結果的收集將自動完成（與本地執行的參數掃描的方式相同）。
展開 從0到1搭建通信設備光模塊可靠性測試體系
這些測試模擬運輸、安裝及使用過程中可能遇到的機械環境，確保光模塊在實際應用中能夠保持可靠的物理連接。
?振動測試：模擬運輸或設備運行中的機械振動環境。測試時，光模塊被固定在振動臺上，按規定的頻率范圍（如5-500Hz）、振幅和持續時間進行掃描。
振動可能導致內部元件松動、連接器接觸不良或光學對準偏移，進而引起光功率波動或鏈路中斷。測試后需檢查外觀結構并驗證光學參數是否在允許范圍內。
?沖擊測試：評估光模塊抵抗突然沖擊或跌落的能力。測試通常采用半正弦波沖擊脈沖，峰值加速度可達500-1500g，脈沖持續時間約0.5-2ms。
這種測試驗證模塊結構強度、元件固定可靠性以及金手指與插槽的連接穩定性。對于需要頻繁插拔的光模塊，沖擊測試尤為重要。
?插拔耐久性測試：針對光模塊接口和光纖連接器的專項測試，模擬實際使用中的反復插拔操作。標準通常要求數百次甚至上千次插拔循環后，連接器仍保持低插入損耗和機械穩定性
測試后需檢查接口磨損情況，并測量插入損耗變化是否超出允許范圍。
表：光模塊常見機械可靠性測試項目
壽命測試與加速老化測試
壽命測試旨在評估光模塊在長期工作條件下的性能衰減特性，為預測其使用壽命提供數據支持。由于實際使用壽命長達5年以上，加速壽命測試成為行業普遍采用的方法，通過提高應力水平（如溫度、電流、濕度）來縮短測試時間。
?持續運行測試：在額定工作條件下使光模塊長時間滿載工作，監測其關鍵參數（如發射光功率、接收靈敏度、偏置電流等）隨時間的變化。
通過數千小時的測試，可以觀察光模塊的性能衰減趨勢，評估其穩定性。對于激光器芯片，通常監測其偏置電流的變化——隨著老化，激光器效率降低，需要增加偏置電流以維持輸出光功率，當偏置電流增加超過一定閾值（如50%）時，即認為壽命終止。
展開 VirtualLab之基于分布式計算的AR光波導中測試圖像的仿真
在這個用例中，我們使用一個具有101×101個采樣點（即角度）的棋盤格測試圖像來研究光波導的角度性能，從而得到10201個單獨的基本模擬結果。
通過使用一個由5個提供41個客戶端的多核PC組成的網絡，模擬時間可以減少到大約4小時（與之前的大約43小時相比）。
模擬任務
1. 入射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。
2. 出瞳擴展
周期：268.7 nm；光柵脊寬度：198~215 nm；高度：50 nm；光柵方向：45°。
3. 出射耦合器
周期：380 nm；光柵脊寬度：200~300 nm；高度：124 nm；光柵方向：90°。
基本仿真任務
1. 入射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。
2. 出瞳擴展
周期：268.7 nm；光柵脊寬度：198~215 nm；高度：50 nm；光柵方向：45°。
3. 出射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：200~300 nm；高度：124 nm；光柵方向：90°。
基本模擬任務的收集：入射視場角度
模擬時間（10201次模擬）：大約43小時。
模擬結果：不同視場角的輻射通量*。
*注：21個×21個方向的結果存儲在參數連續變化的光柵的查找表中。
使用分布式計算
參數運行用于改變當前視場模式的角度，這允許將各種迭代分發到網絡中的計算機上。為了啟用分布式計算，只需導航到相應的選項卡，并配置可用的計算機和客戶端的數量。然后像往常一樣開始模擬，將數據傳輸到客戶端和結果的收集將自動完成（與本地執行的參數掃描的方式相同）。
展開 基于分布式計算的AR光波導中測試圖像的仿真
[圖片]
VirtualLab之基于分布式計算的AR光波導中測試圖像的仿真
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通過使用一個由5個提供41個客戶端的多核PC組成的網絡，模擬時間可以減少到大約4小時（與之前的大約43小時相比）。
模擬任務
1. 入射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。
2. 出瞳擴展
周期：268.7 nm；光柵脊寬度：198~215 nm；高度：50 nm；光柵方向：45°。
3. 出射耦合器
周期：380 nm；光柵脊寬度：200~300 nm；高度：124 nm；光柵方向：90°。
基本仿真任務
1. 入射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：190 nm；高度：100 nm；光柵方向：0°。
2. 出瞳擴展
周期：268.7 nm；光柵脊寬度：198~215 nm；高度：50 nm；光柵方向：45°。
3. 出射耦合
周期：380 nm；光柵脊寬度：200~300 nm；高度：124 nm；光柵方向：90°。
基本模擬任務的收集：入射視場角度
模擬時間（10201次模擬）：大約43小時。
模擬結果：不同視場角的輻射通量*。
*注：21個×21個方向的結果存儲在參數連續變化的光柵的查找表中。
使用分布式計算
參數運行用于改變當前視場模式的角度，這允許將各種迭代分發到網絡中的計算機上。為了啟用分布式計算，只需導航到相應的選項卡，并配置可用的計算機和客戶端的數量。然后像往常一樣開始模擬，將數據傳輸到客戶端和結果的收集將自動完成（與本地執行的參數掃描的方式相同）。
展開 道路車輛電氣和電子設備環境應力試驗 附ISO 16750-3-2012 Mechanical loa
此類測試相比于獨立的溫濕度測試或者振動 測試，更能迅速發現設備的薄弱點，因而也就能更快的從設計上對設備進行改善，從而提高設備 的可靠度，更好的拓展市場。
氣候環境應力測試
高低溫測試即模擬設備的實際使用環境或極限使用環境。不同地區氣候環境大不相同，汽車上的電子電氣零部件既需要在高溫環境中能夠正常運行，也需要在低溫環境中能夠正常運行。
溫度變化測試涵蓋冷熱沖擊測試、快速溫變測試、溫濕度循環測試。冷熱沖擊測試模擬設備所處環境劇烈變化，這種高溫和低溫的變化通常會在幾分鐘甚至十幾秒之內完成。快速溫變相對 冷熱沖擊來說，其變化的劇烈程度較小，通常是以每分鐘變化幾℃至幾十℃來進行。溫濕度循環 的高低溫變化則最為平緩，通常是按1 /min ℃ 的溫變速率進行。
一些對密封性有較高要求的汽車零部件，諸如汽車控制器、汽車車燈、汽車電機等還需進行 防塵防水測試。通常，防塵測試考察設備阻止灰塵侵入的能力，防水測試考察設備阻止水侵入的 能 力 。防 固 體 異 物 進 入 及 防 塵 測 試 從 包 含 防 IP1X~IP6X（ IP5KX、 IP6KX） ， 水 測 試 從 包含 。另外，還有日標 的汽車零 件的耐 IPX1~IPX9K（ IPX4K、IPX6K） JIS D0203濕及耐水試驗。為了保護人身安全不受帶電設備傷害，還需對產品做防護測試。防護測試的等級則有IP1X~IP4X。
氙弧燈、金屬鹵素燈測試主要考察汽車涂漆件、內飾件等部件的耐光老化的能力。金屬鹵素燈廣泛應用于汽車產品，而氙弧燈則廣泛應用于日常生活用品，諸如紡織品、涂料、顏料等等。光老化測試結束后，一般會對試樣進行色差、灰卡評級、光澤度、力學性能等方面的檢測，驗證 產品抗光老化能力的高低。
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