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亮点光电激光雷达光源完成10W+小时寿命测试等系列可靠性试验

来源:亮点光电2022-12-06我要评论(0)

1、前 言近年来,随着汽车自动/辅助驾驶技术的兴起,激光雷达变得越来越火热。激光雷达及其组件要进入车用器件供应链,必须通过严苛的可靠性验证。激光雷达光源作为激光...


1、前 言


近年来,随着汽车自动/辅助驾驶技术的兴起,激光雷达变得越来越火热。激光雷达及其组件要进入车用器件供应链,必须通过严苛的可靠性验证。激光雷达光源作为激光雷达的核心组件之一,自然也成为各大厂商的重点考核对象。面对动辄10W+小时的可靠性指标要求,如何设计合理有效的可靠性模型,并开展相应可靠性试验验证,是一项严苛、艰巨又必须完成的挑战。

被业界誉为 “激光雷达光源新秀”的江苏亮点光电集团(Lμmispot),已在激光半导体行业领域深耘十余载,并逐步扩展到固体激光器、光纤激光器等领域。近几年来,江苏亮点光电科技(下文简称 “亮点光电”)更是致力于人眼安全1.5μm波长的一系列激光雷达光源(如图1所示)的研发、设计、生产和销售。

激光雷达堪称自动/辅助驾驶的“眼睛”, 亮点光电所推出的车载激光雷达光源已于近期完成了MTBF 10W+小时寿命试验等一系列可靠性试验验证,赋能自动/高级辅助驾驶的“眼睛”,使其“看”得更远、更可靠。

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图1 亮点光电研制的1.5μm系列激光雷达光源(左到右依次为:圆型、方型、小型、微小型光纤激光器)


2、已完成的可靠性试验


所谓可靠性测试,即为了评估产品在规定的寿命期间内,在预期的使用、运输或贮存等环境下,保持功能可靠性而进行的活动,是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用,以评价产品在实际使用、运输和贮存环境条件下的性能,并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。

一般我们采用各种环境试验设备,来模拟气候环境中的高温、低温、高温高湿以及温度变化等情况进行可靠性测试试验,目的在于加速反应产品在使用环境中的状况,以验证其是否达到预期的质量目标,从而对产品进行整体评估,以确定产品可靠性寿命。

光纤激光器常用可靠性测试标准有GB/T2423、GB28046、ISO16750、JB/T 12632等标准,也有针对汽车电子元器件级别要求的AEC-Q系列认证标准。

小型化脉冲光纤激光器(含50 x70小型和55x55微小型激光器两款,如图2所示),是亮点光电针对自动驾驶、遥感勘测、激光测距等领域所推出的人眼安全1.5μm波长的模块化激光雷达光源。该光源具有体积小、重量轻,环境适应性强等特点,并且 已经通过上述光纤激光器行业标准的一系列可靠性试验验证。

下文简单分享该司 小型激光雷达光源已完成的可靠性试验项目,包括:系列温度试验、温湿度试验、冲击和振动、拉力试验、长期老化寿命试验等多项环境可靠性试验。

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图2 亮点光电研制的1.5μm小型激光雷达光源

2.1 高温工作试验


小型激光器在典型工作条件,高温+85℃下,连续工作时间72h的输出功率变化,如下图所示,试验结果表明激光器的功率稳定性高(0.525%)及激光器内部温度稳定。

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图3 小型激光器高温运行测试项目

2.2 低温工作试验


小型激光器在典型工作条件下,低温-40℃,连续工作时间72h的输出功率变化,如下图所示,试验结果表明激光器的功率稳定性高(0.533%)及激光器内部温度稳定。

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图4 小型激光器低温运行测试项目

2.3 高温贮存试验


小型激光器在+85℃环境条件下,贮存24小时再连续运行2小时的输出功率实时监测情况,如下图所示,试验结果表明该激光器的输出功率稳定性高(0.563%)及激光器内部温度稳定,符合设计要求。

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图5 小型激光器高温贮存后的输出功率曲线

2.4 低温贮存试验


小型激光器在低温-40℃环境条件下,贮存24小时后再运行2小时的功率变化情况如下图所示,试验结果表明激光器的功率稳定性高(0.412%)及激光器内部温度稳定。

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图6 小型激光器低温贮存试验后的输出功率曲线

2.5 温度循环试验


单个循环最低温和最高温各保温4小时,温度斜率≥3℃/min,一般不低于4个循环,小型激光器该试验项目的实时监控的输出功率变化情况如下图所示。试验结果表明温度循环过程中激光器的性能稳定,满足设计要求。

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图7 小型激光器温度循环试验项目

2.6 湿度试验(恒定湿热存储)


恒定湿热一般采用典型高温高湿条件85℃/85%RH,具体条件和测试时间以相关标准要求或实际需求为准。小型激光器该试验项目的输出功率变化情况如下图所示。试验结果表明激光器的功率稳定性高(<0.44%)、激光器内部温度稳定。

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图8 小型激光器恒定湿热后回常温运行图

2.7 振动&冲击试验


振动试验和冲击试验一般是合并进行,主要模拟产品运输和颠震等场景,亮点激光雷达光源已通过激光雷达IEC60068标准的相关测试。

2.8 老化寿命


小型激光器的寿命可以用平均失效时间(MTBF)表示。平均失效时间是指产品相邻无故障的平均工作时间,值越高说明产品的稳定性就越高。一般分为可靠性预计(采用应力分析法和计数分析法,参考GJB299C-2006)和构建可靠性加速老化模型测试。

MTBF老化测试的计算公式如下:

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下图为小型激光器的老化寿命测试数据。注意:这里老化寿命测试,亮点光电一次性同时投入样品数量为8台,连续测试时间>31天,折算成等效MTBF时间10W+小时寿命,满足相关可靠性指标要求和设计要求。

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图9 小型激光器寿命(MTBF)试验图

除了上述展示的试验项目和数据外,亮点光电的小型激光雷达光源还 通过了直流电源适应能力试验、极限电压上/下电和重启试验、极限温度上/下电和重启试验、过/欠压保护、异常断电、静电放电抗扰度、自由跌落、规定变化率的温度循环、规定转换时间的快速温度变化等一系列试验项目。

亮点光电并不止步于此,目前已按照IATF-16949质量管理体系的要求,逐步建立起车规级的产品设计、质量管控、可靠性试验验证体系,并将适时向市场推出相关量产产品,敬请期待。

3、关于江苏亮点光电


江苏亮点光电科技有限公司(Lμmispot) 总部位于苏州工业园区,注册资本7000万,拥有1.4万平方米的办公和生产面积,设有北京亮度、无锡亮源、泰州亮点三个子公司。公司专注于激光信息应用领域,研发、生产及销售半导体激光器、光纤激光器、固体激光器及相关HTH登陆入口网页 系统。 公司获得高功率激光器工程中心、省部级创新人才称号、多项国家级创新基金和军工科研计划支持等。

目前 亮点光电正进行B轮融资,准备扩大公司的激光雷达光源产品线。亮点光电研制的1550nm红外激光的人眼安全上限远大于905nm的激光,背景光干扰问题相对较小,可以实现远距离探测;下游雷达系统如采用相干技术,信噪比远高于905nm -ToF激光雷达,最大探测距离可以达到1000米以上。目前公司研制的1550nm激光雷达光源已给国内众多知名激光雷达厂商供货。

亮点光电,除了测绘领域用的常规圆盘激光雷达光源外,还 推出更小体积的模块化小型/微小型激光雷达光源。这两款产品结构紧凑、体积小巧、重量轻、工作温度范围宽,通过外接TTL触发信号实现脉冲输出,非常适合系统集成。目前这两款产品分别做到50mm×70mm×19mm和55mm×55mm×16mm的尺寸,于近期通过一系列可靠性验证项目(含MTBF 10W+小时寿命测试),将产品体积、重量、性能和可靠性不断做到极致,致力于成为激光雷达的理想光源。

该司优势还在于其 全资子公司--无锡亮源,具有完整的半导体封装技术和批量生产基地,光纤激光器的核心器件——半导体激光器可以自主独立封装,根据客户要求定制,将最低的成本、最优的品质提供给客户。

同时, 亮点光电具有领先国内的全国产化技术,可以实现所有器件国产化,不受国际经济环境影响,保证产品性能的同时,也可以保证产品交付时间,并控制产品成本。

亮点光电仍在加快技术研发和创新步伐,将不断推出更低成本、更高可靠性的1.5μm激光雷达光源产品,以满足市场需求。

来源:亮点光电


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