老化-IEC 60068電子電工產(chǎn)品模擬太陽(yáng)輻射環(huán)境試驗(yàn)方法解讀

IEC 60068-2-5:2010《Environmental testing - Part 2-5: Test Sa: Simulated solar radiation at ground leveland guidance for solar radiation testing》是國(guó)際電工委員會(huì)的一個(gè)環(huán)境測(cè)試試驗(yàn)方法。目前電子行業(yè)在廣泛引用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)材料或產(chǎn)品進(jìn)行耐候老化測(cè)試，其中包括空調(diào)、洗衣機(jī)、電腦、電視、手機(jī)、耳機(jī)、廚衛(wèi)電器、太陽(yáng)能等電工電子產(chǎn)品。

很多廣泛使用的國(guó)標(biāo)也采用或引用了該標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 2423.24—2013《環(huán)境試驗(yàn)第2 部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Sa: 模擬地面上的太陽(yáng)輻射及其試驗(yàn)導(dǎo)則》。

該標(biāo)準(zhǔn)廣泛用于電子電工產(chǎn)品的耐候性測(cè)試，主要利用氙燈光源，來(lái)加速模擬材料和產(chǎn)品在大氣環(huán)境下，因光照等因素的作用而產(chǎn)生的破壞。

1 光譜和輻照度

1 . 1 光譜的定義

該標(biāo)準(zhǔn)的4.3節(jié)指出光譜能量分布參照CIE 85,具體見(jiàn)表1。波長(zhǎng)從280~3000nm總的輻照度為1120W/m2。

表1 光譜能量分布圖

在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)使用日光過(guò)濾片來(lái)過(guò)濾氙燈光源，實(shí)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光源的要求。日光過(guò)濾片是用來(lái)模擬戶外直射太陽(yáng)光常用的氙燈過(guò)濾系統(tǒng)，經(jīng)日光過(guò)濾片過(guò)濾的氙燈光源，接近實(shí)際的戶外光照環(huán)境，其光譜與太陽(yáng)光光譜之間的比較如圖1所示。因?yàn)?80nm或800nm以上的紅外光譜對(duì)于高分子材料的作用僅為熱效應(yīng)，在有黑板溫度控制的條件下，紅外光譜往往不被考慮。因此，新的光譜曲線一般僅描述紫外和可見(jiàn)光部分。

圖1 帶有日光過(guò)濾片的Q -SUN氙燈光譜和CIE 85標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜比較

1 . 2 輻照度設(shè)定

該標(biāo)準(zhǔn)的4.2節(jié)對(duì)試驗(yàn)箱中光譜的闡述為：地球表面的輻照度受太陽(yáng)常數(shù)及大氣層對(duì)其衰減和散射的影響，參照CIE 85 , 輻照度為1120 W/m2。在標(biāo)準(zhǔn)的5.8節(jié)“試驗(yàn)設(shè)備"中也指出，輻照度應(yīng)為1120 W/m2(1±10%)，光譜能量分布參照表1。因此該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輻照度的設(shè)定采用的是總輻照度的設(shè)定，即全光譜上的輻照度為1120W/m2。這種輻照度的定義沒(méi)有考慮到不同波段光線對(duì)材料老化的差異性，即波長(zhǎng)越短對(duì)材料的破壞力越強(qiáng)。新的標(biāo)準(zhǔn)中大多采用了點(diǎn)控制的方法，即采用340 nm或420 nm點(diǎn)控制，如 ISO 4892-2: 2013和ASTM G155— 2013?？紤]到 IEC 60068-2-5:2010模擬的是戶外直射太陽(yáng)光，建議使用340nm點(diǎn)控制，推薦Daylight-B/B 日光過(guò)濾片，而輻照度設(shè)定為0.60W/m2@340nm。

2 溫度

標(biāo)準(zhǔn)的5.2節(jié)指出，箱體內(nèi)的溫度，不管是光照階段還是黑暗階段,都應(yīng)符合程序A ,B或C的要求。而且指出，在光照階段，箱體內(nèi)的溫度應(yīng)以1K/min的速率上升或下降。

標(biāo)準(zhǔn)的7.1節(jié)又指出，在程序A 中，箱體內(nèi)的溫度應(yīng)在光照階段之前2h開(kāi)始升溫。在程序A和B的黑暗階段，箱體內(nèi)的溫度應(yīng)以大約1K/min的速率下降，并最終保持在25℃。

程序A的一個(gè)循環(huán)是24h,包括8h光照和16h黑暗，重復(fù)進(jìn)行。程序B的一個(gè)循環(huán)也是24h ,包括20h光照和4h黑暗，重復(fù)進(jìn)行。程序C是持續(xù)光照。每個(gè)程序的光照時(shí)間，黑暗時(shí)間，溫度要求如圖2 所示。

上述5.2節(jié)和7.1節(jié)中對(duì)溫度上升或下降速率的描述，與圖2 中溫度與時(shí)間的描述不符。如果按照5.2節(jié)和7.1節(jié)的要求，則在光照階段直接設(shè)置為40°C，在黑暗階段直接設(shè)置為25°C即可。

如果是按照?qǐng)D2中溫度上升、下降與時(shí)間的關(guān)系，在Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱中則可按圖3的要求對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)定。Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱中具體的溫度與時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)表2(Procedure A)、表3(Procedure B)和表4(Procedure C)。

圖2 測(cè)試程序A ,B和C

圖3 Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱對(duì)溫度的設(shè)定

表2 Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱中溫度與時(shí)間的關(guān)系

表3 Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱中溫度與時(shí)間的關(guān)系

表4 Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱中溫度與時(shí)間的關(guān)系

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)IEC 60068-2-5標(biāo)準(zhǔn)的解讀，推薦如下配置：Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱，Daylight-B/B 過(guò)濾片，輻照度設(shè)定為0.60W/m2@340nm , 溫度設(shè)定參照表2-4。

      另外，程序A的循環(huán)接近最嚴(yán)酷的自然條件，而程序B和程序C的循環(huán)比程序A的嚴(yán)酷很多，尤其是程序C，所以標(biāo)準(zhǔn)的7.1節(jié)也指出不推薦運(yùn)行程序C。因此，一般情況下推薦程序A ,對(duì)于耐候性好的材料，需要加速測(cè)試的，推薦程序B 。