在激烈的市场竞争中,产品的“能用”已远远不够,“耐用”“可靠”“长寿命”正成为消费者和行业客户的核心诉求。无论是智能手机电池的续航衰减、户外LED灯具的光通维持率,还是医疗器械中高分子材料的脆化开裂,时间始终是检验产品真实性能的终极标尺。然而,企业无法等待数年甚至数十年去验证一款产品的实际寿命。
为此,老化寿命测试(Aging and Lifetime Testing)应运而生——它通过在实验室中施加加速应力(如高温、高湿、光照、电压、氧气等),模拟并压缩产品在正常使用或极端环境下的老化过程,从而在较短时间内预测其长期可靠性、失效模式与预期寿命。
一、老化寿命测试的核心目标
预测使用寿命:建立加速老化模型,推算产品在正常条件下的MTBF(平均无故障时间)或寿命终点;
识别失效机理:揭示材料降解、性能漂移、功能退化的根本原因(如氧化、水解、电迁移、光衰);
验证设计与选材:比较不同材料、工艺或结构方案的耐久性优劣;
满足法规与认证要求:如能源之星(ENERGY STAR)、IEC、UL、GB 等对产品寿命的强制或推荐性规定;
降低售后风险与质保成本:提前暴露早期失效(“婴儿死亡率”),优化质量控制策略。
二、老化失效的主要机理
不同产品在不同环境应力下表现出各异的老化行为:
| 应力类型 | 主要影响对象 | 典型失效模式 |
|---|---|---|
| 热老化(高温) | 塑料、橡胶、电解电容、电池 | 材料硬化/软化、电解液干涸、SEI膜增长、容量衰减 |
| 湿热老化(高温+高湿) | PCB、涂层、粘合剂、光学胶 | 金属腐蚀、分层、起泡、离子迁移、绝缘下降 |
| 光老化(UV/可见光) | 外壳、标签、光伏组件、车灯罩 | 黄变、粉化、开裂、透光率下降、光衰 |
| 电老化(高电压/电流) | 绝缘材料、半导体、连接器 | 电树枝、电迁移、击穿、接触电阻增大 |
| 氧化/臭氧老化 | 弹性体、不饱和聚合物 | 表面龟裂、弹性丧失(尤其在动态弯曲下) |
三、主流老化测试方法与标准
1. 高温老化测试
将样品置于恒温烘箱中(如85°C、105°C、125°C),持续数百至数千小时;
依据 GB/T 7141、ISO 188、ASTM D573 等标准;
广泛用于电线电缆、密封圈、电子元器件寿命评估。
2. 高温高湿老化测试
典型条件:85°C / 85% RH,持续1000小时;
是光伏组件(IEC 61215)、LED灯具(IES LM-80)、电容器的关键测试;
检测水汽渗透导致的腐蚀、分层、漏电流增加。
3. 紫外老化测试
使用 QUV 或 Xenon Arc 老化试验箱,模拟太阳光谱中的紫外线部分;
标准:GB/T 16422、ISO 4892、ASTM G154/G155;
用于汽车外饰件、建材、包装印刷油墨的耐候性验证。
4. 温度循环/热冲击老化
通过反复高低温切换(如 -40°C ↔ +125°C),加速热机械疲劳;
揭示焊点开裂、芯片脱层、密封失效等问题(参见 AEC-Q100、JESD22-A104)。
5. 通电老化测试
对电子整机或元器件在高温下施加额定或过载电压,长时间运行;
目的:剔除早期失效品,提升出厂可靠性;
常用于电源、服务器、军工电子。
结语
老化寿命测试,是一场与时间的对话,也是一次对产品“基因”的深度体检。它不仅关乎技术参数,更承载着品牌对用户的长期承诺。在可持续发展与循环经济日益重要的今天,延长产品寿命即是减少资源消耗与电子废弃物的最佳路径之一。未来,随着材料科学、传感技术和人工智能的深度融合,老化测试将从“经验加速”迈向“精准预测”,真正实现“未卜先知,历久弥新”的工程理想。


