CN106290131A - 光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***及测试方法，通过一个内表面涂有一层光吸收材料的恒温恒湿试验箱，恒温恒湿试验箱内部设有蓝光光源面板，蓝光光源面板的下方设有置物架，置物架的上下表面都设有一层光吸收材料，蓝光光源面板的上方设置有风扇；蓝光光源面板的一侧设有控制其工作的控制器和驱动装置，蓝光光源面板的中心具有置物区，在置物区的***布满均匀分布的穿孔；置物架上焊接有光度探头支架，光度探头支架的上端安装有放置光度探头的固定环。本发明的优点：够使样品温度、湿度不受环境的影响而波动，能够让样品表面不受力，且在测试过程中位置恒定。避免蓝光从后方反射照射到样品上，提高了测试结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及光学高分子材料测试设备相关技术领域，具体的涉及是一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***及测试方法。
背景技术
目前市场上绝大多数白光LED采用蓝光芯片激发荧光粉产生白光的技术路线，这些LED器件内部的光学高分子材料（如荧光胶和硅胶透镜）会发生缓慢的老化，严重时表现为发黄、发褐或者发黑现象。这些现象将加剧LED封装器件的光衰与色漂，导致使用寿命快速下降。
白光LED封装器件的光学高分子材料往往紧贴LED芯片，在LED封装器件的使用过程中，LED芯片结温的升高将提高光学高分子材料的温度。此外在LED芯片的蓝光辐射下，荧光粉的自发热也会升高光学高分子材料的温度。光学高分子材料多由环氧树脂或硅胶制成，而环氧树脂与硅胶具有较强的吸湿性能，且对段波长光（即蓝光）的照射非常敏感。因此在温度、湿度和蓝光照射的综合作用下，LED封装器件的光学部件逐渐老化，导致整个LED封装的光效降低、光谱偏离以及寿命的缩短。
目前多采用高温或高温高湿的测试方法对高分子材料进行可靠性测试，进而评估其老化性能。这种测量LED光学高分子材料老化性能的方法为将被测材料制备成封装器件成品后对所制备的器件进行老化测试，一定时间后（比如1000小时）后观察光学部件是否存在发黄、发黑等老化现象。采用该方法得到测量结果受LED芯片性能以及封装器件的加工工艺等方面的影响极为显著，因此只能间接地测量LED光学部件的老化性能。此外，采用该方法得到的测量数据不具备通用性，当LED芯片或封装工艺发生变化后，LED光学部件周边的环境也随之改变，需要重新测量LED光学高分子材料的老化性能。另一方面由于LED光学高分子材料多由硅胶制备而成，化学稳定性较好，采用高温或高温高湿方法对其直接测试往往需要数千小时的测试时间，测试成本巨大，因此不为企业采用。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供了一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***及测试方法，针对LED光学部件的应力环境，开发出同时提供蓝光照射、温度和湿度三种环境应力的光湿热老化加速测试***，用于直接、快速地测试LED光学高分子材料的老化性能。
为了达到本发明的目的，技术方案如下：
一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***，其特征在于，具有恒温恒湿试验箱，所述恒温恒湿试验箱的内表面涂有一层光吸收材料，恒温恒湿试验箱内部设有蓝光光源面板，所述蓝光光源面板的下方设有置物架，置物架的上下表面都设有一层光吸收材料，蓝光光源面板的上方设置有风扇；
蓝光光源面板的一侧设有控制其工作的控制器和驱动装置，蓝光光源面板的中心具有置物区，在置物区的***布满均匀分布的穿孔；置物架上焊接有光度探头支架，光度探头支架的上端安装有放置光度探头的固定环，固定环的直径大于光度探头的直径，固定环上穿设有固定光度探头用的螺母。
优选地，蓝光光源面板的侧部通过夹具固定在恒温恒湿试验箱的内侧壁上，夹具上竖向设置有多个螺纹孔。
一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试方法，其特征在于，包括步骤：（1）、设置测试环境的温度-40℃至150℃，湿度10%RH至98%RH以及蓝光辐射照度大于等于15000W/m2；
（2）、启动蓝光光源及散热风扇，静置1小时；
（3）、将光度探头放入置物架上方的光度探头支架，测量蓝光照度初始值；
（4）、将样品安装至置物架后放入恒温恒湿试验箱内；
（5）、启动恒温恒湿试验箱，开始计算测试时间；
（6）、至少100小时后，关闭恒温恒湿试验箱，将光度探头放入置物架上方的光度探头支架，测量蓝光照度，调整蓝光光源驱动电流使蓝光照度测量值与初始值一致。
（7）、将样品从置物架中取出，离线测量其光学性能参数（如透过率、折射率等）；
（8）、重复（4）-（7）直至测试结束。
本发明具有的有益效果：
通过建立稳定的测试环境下光湿热加速测试，用以测试LED光学部件的老化性能。同时致力于建立一系列光湿热加速测试设备以简单有效的促进光湿热加速测试的标准化，避免在各种不同测试的环境中的测量结果导致的预测结果的差异。
结构简单，***稳定。测试实验时，温度、湿度和蓝光照射等应力可控，极大地缩短了光学高分子材料的老化时间。
蓝光光源模块均匀分布在支架上，设计特殊的光源夹具保证样品受光垂直均匀。
设计专门的蓝光辐射监测装置，确保可控的蓝光在样品上的辐射总量。
设计专门的置物架。置物架自带样品夹具，能够让样品表面不受力，且在测试过程中位置恒定。同时避免了蓝光从后方反射照射到样品上，能够更有效的控制蓝光辐射总量。
恒温恒湿设备的应用能够使样品温度、湿度不受环境的影响而波动，确保了样品温湿度的恒定。
本发明提出的测试方法适用范围广泛，不局限于荧光胶和硅胶材料，也包括普遍应用于LED封装器件和灯具中的基板白油、环氧树脂、PC、PMMA以及其他相关的高分子光学材料。
附图说明
图1是本发明光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***的结构示意图；
图2是图1中置物架的结构示意图；
图3为置物架上光度探头支架的结构示意图；
图4为夹具的结构示意图；
图5为置物架的侧视结构示意图；
图6为测试流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。
结合图1所示，一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***，具有恒温恒湿试验箱1，恒温恒湿试验箱1的侧部设有测试孔6，恒温恒湿试验箱1的外部设有铁罩4，提高测试条件的稳定性。恒温恒湿试验箱1的内表面涂有一层光吸收材料，恒温恒湿试验箱内部设有蓝光光源面板7，蓝光光源面板7靠近恒温恒湿试验箱1内部的上方。蓝光光源面板7上均匀分布有多个发光光源，恒温恒湿试验箱1的下方设置有冷却装置2，恒温恒湿试验箱1的侧部设有控制设备10，控制设备10控制整个恒温恒湿试验箱1的工作，控制设备10的侧部设有操作屏11，用以人工控制并设定参数。
结合图2和图5所示，蓝光光源面板7的下方设有置物架5，置物架5的上下表面都设有一层光吸收材料，以减少反射回的蓝光干扰。蓝光光源面板的上方设置有风扇3，风扇3用作散热，以保证蓝光光源的工作温度性。蓝光光源面板的一侧设有控制其工作的控制器8和驱动装置9，驱动装置9与控制器8电连接并驱动控制器进行工作，控制器8与蓝光光源面板7电连接并控制蓝光光源的开和关。蓝光光源面板的中心具有置物区51，置物区内51设有16个过孔55，待测量的标准样品放置在过孔55上，因此可以同时测量16个标准样品。过孔55的外侧设有过孔罩56，过孔罩56的直径大于过孔55的直径，过孔罩56用于固定放置在过孔上的测量样品，并且过孔罩56的上端和下端相通的，是一个无底和无盖的圆柱形结构。在本实施例中，过孔罩56的直径为70mm，过孔罩的高度为10mm，过孔55的直径为50mm，过孔之间的间距为40mm。在置物区51的***布满均匀分布的穿孔52，穿孔的作用是在减少蓝光通过的同时确保恒温恒湿试验箱内的湿度分布均匀。
结合图3所示，置物架5上焊接有光度探头支架53，光度探头支架53的下端焊接在置物区51的焊接点57上。光度探头支架53的上端安装有放置光度探头的固定环54，固定环的直径大于光度探头的直径，固定环54上穿设有固定光度探头用的螺母58，光度探头置于固定环内，再通过螺母58固定。
结合图4所示，蓝光光源面板7的侧部通过夹具12固定在恒温恒湿试验箱的内侧壁上，夹具12竖直设置，蓝光光源面板7的每个侧边设置一个，总共4个。夹具上竖向设置有多个螺纹孔121，在螺纹孔121内***螺栓将夹具12固定在恒温恒湿试验箱的内侧壁上，通过对应不同的螺纹孔，使蓝光光源面板7保持水平。
结合图6所示，一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试方法，其特征在于，包括步骤：（1）、设置测试环境的温度-40℃至150℃，湿度10%RH至98%RH以及蓝光辐射照度大于等于15000 W/m2；
（2）、启动蓝光光源及散热风扇，静置1小时；
（3）、将光度探头放入置物架上方的光度探头支架，测量蓝光照度初始值；
（4）、将样品安装至置物架后放入恒温恒湿试验箱内；
（5）、启动恒温恒湿试验箱，开始计算测试时间；
（6）、至少100小时后，例如100-500小时，关闭恒温恒湿试验箱，将光度探头放入置物架上方的光度探头支架，测量蓝光照度，调整蓝光光源驱动电流使蓝光照度测量值与初始值一致。
（7）、将样品从置物架中取出，离线测量其光学性能参数（如透过率、折射率等）；
（8）、重复（4）-（7）直至测试结束。
测试过程中，定期将光度探头通过测试孔6放置于光度探头支架53内，测量置物架5上方的蓝光辐射照度，并反馈到蓝光光通量，控制设备,1以根据需要调节，确保蓝光辐射能量的稳定。同时，也可以将样品通过测试孔6从测试设备中取出，测量其光学性能参数（如透过率、折射率等），用于评价该样品的老化性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (3)
1.一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***，其特征在于，具有恒温恒湿试验箱(1)，所述恒温恒湿试验箱的内表面涂有一层光吸收材料，恒温恒湿试验箱内部设有蓝光光源面板(7)，所述蓝光光源面板的下方设有置物架(5)，置物架的上下表面都设有一层光吸收材料，蓝光光源面板的上方设置有风扇(3)；
蓝光光源面板的一侧设有控制其工作的控制器(8)和驱动装置(9)，蓝光光源面板的中心具有置物区(51)，在置物区的***布满均匀分布的穿孔(52)；置物架上焊接有光度探头支架(53)，光度探头支架的上端安装有放置光度探头的固定环(54)，固定环的直径大于光度探头的直径，固定环上穿设有固定光度探头用的螺母(58)。
2.根据权利要求1所述的光学高分子材料用的光湿热老化加速测试***，其特征在于，蓝光光源面板的侧部通过夹具(12)固定在恒温恒湿试验箱的内侧壁上，夹具上竖向设置有多个螺纹孔(121)。
3.一种光学高分子材料用的光湿热老化加速测试方法，其特征在于，包括步骤：(1)、设置测试环境的温度-40℃至150℃，湿度10％RH至98％RH以及蓝光辐射照度大于等于15000W/m2；
(2)、启动蓝光光源及散热风扇，静置1小时；
(3)、将光度探头放入置物架上方的光度探头支架，测量蓝光照度初始值；
(4)、将样品安装至置物架后放入恒温恒湿试验箱内；
(5)、启动恒温恒湿试验箱，开始计算测试时间；
(6)、至少100小时后，关闭恒温恒湿试验箱，将光度探头放入置物架上方的光度探头支架，测量蓝光照度，调整蓝光光源驱动电流使蓝光照度测量值与初始值一致。
(7)、将样品从置物架中取出，离线测量其光学性能参数(如透过率、折射率等)；
(8)、重复(4)-(7)直至测试结束。
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