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氙燈老化試驗箱IEC 60068-2-5中輻照度和溫度的解讀

  IEC 60068-2-5標準廣泛用于電子電工產(chǎn)品的耐候性測試,主要是氙燈老化試驗箱利用氙燈光源,來加速模擬材料和產(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。

  一、光譜和輻照度

  光譜的定義

  該標準的4.3節(jié)指出光譜能量分布參照CIE 85,具體見表1。波長從280~3000nm總的輻照度為1120W/m2。

  表1 光譜能量分布圖

  在執(zhí)行標準時,應使用日光過濾片來過濾氙燈光源,實現(xiàn)該標準對光源的要求。日光過濾片是用來模擬戶外直射太陽光常用的氙燈過濾系統(tǒng),經(jīng)日光過濾片過濾的氙燈光源,接近實際的戶外光照環(huán)境,其光譜與太陽光光譜之間的比較如圖1所示。因為780nm或800nm以上的紅外光譜對于高分子材料的作用僅為熱效應,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光部分。

圖1.png

  圖1 帶有日光過濾片的Q-SUN氙燈光譜和CIE 85標準太陽光光譜比較

  輻照度設定

  該標準的4.2節(jié)對試驗箱中光譜的闡述為:地球表面的輻照度受太陽常數(shù)及大氣層對其衰減和散射的影響,參照CIE 85,輻照度為1120w/m2。在標準的5.8節(jié)“試驗設備"中也指出,輻照度應為1120 W/m2(1±10%),光譜能量分布參照表1。因此該標準對輻照度的設定采用的是總輻照度的設定,即全光譜上的輻照度為1120w/m2。這種輻照度的定義沒有考慮到不同波段光線對材料老化的差異性,即波長越短對材料的破壞力越強。新的標準中大多采用了點控制的方法,即采用340nm或420nm點控制,如ISO 4892-2:2013和ASTM G155—2013。考慮到IEC 60068-2-5:2010模擬的是戶外直射太陽光,建議使用340nm點控制,推薦Daylight-B/B日光過濾片,而輻照度設定為0.60W/m2@340nm。

  二、溫度

  標準的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)的溫度應以1K/min的速率上升或下降。

  標準的7.1節(jié)又指出,在程序A中,箱體內(nèi)的溫度應在光照階段之前2h開始升溫。在程序A和B的黑暗階段,箱體內(nèi)的溫度應以大約1K/min的速率下降,并保持在25℃。

  程序A的一個循環(huán)是24h,包括8h光照和16h黑暗,重復進行。程序B的一個循環(huán)也是24h,包括20h光照和4h黑暗,重復進行。程序C是持續(xù)光照。每個程序的光照時間,黑暗時間,溫度要求如圖2所示。

  上述5.2節(jié)和7.1節(jié)中對溫度上升或下降速率的描述,與圖2中溫度與時間的描述不符。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置為40°C,在黑暗階段直接設置為25°C即可。

  如果是按照圖2中溫度上升、下降與時間的關系,在Q-SUN氙燈老化試驗箱中則可按圖3的要求對溫度進行設定。Q-SUN氙燈老化試驗箱中具體的溫度與時間的關系見表2(Procedure A)、表3(Procedure B)和表4(Procedure C)。

圖2.png

  圖2 測試程序A,B和C

圖3.png

  圖3 Q-SUN氙燈老化試驗箱對溫度的設定

表2.png

  表2 Q-SUN氙燈老化試驗箱中溫度與時間的關系

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  表3 Q-SUN氙燈老化試驗箱中溫度與時間的關系

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  表4 Q-SUN氙燈老化試驗箱中溫度與時間的關系


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