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氙灯老化试验箱IEC 60068-2-5中辐照度和温度的解读

  IEC 60068-2-5标准广泛用于电子电工产品的耐候性测试,主要是氙灯老化试验箱利用氙灯光源,来加速模拟材料和产品在大气环境下,因光照等因素的作用而产生的破坏。

  一、光谱和辐照度

  光谱的定义

  该标准的4.3节指出光谱能量分布参照CIE 85,具体见表1。波长从280~3000nm总的辐照度为1120W/m2。

  表1 光谱能量分布图

  在执行标准时,应使用日光过滤片来过滤氙灯光源,实现该标准对光源的要求。日光过滤片是用来模拟户外直射太阳光常用的氙灯过滤系统,经日光过滤片过滤的氙灯光源,接近实际的户外光照环境,其光谱与太阳光光谱之间的比较如图1所示。因为780nm或800nm以上的红外光谱对于高分子材料的作用仅为热效应,在有黑板温度控制的条件下,红外光谱往往不被考虑。因此,新的光谱曲线一般仅描述紫外和可见光部分。

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  图1 带有日光过滤片的Q-SUN氙灯光谱和CIE 85标准太阳光光谱比较

  辐照度设定

  该标准的4.2节对试验箱中光谱的阐述为:地球表面的辐照度受太阳常数及大气层对其衰减和散射的影响,参照CIE 85,辐照度为1120w/m2。在标准的5.8节“试验设备"中也指出,辐照度应为1120 W/m2(1±10%),光谱能量分布参照表1。因此该标准对辐照度的设定采用的是总辐照度的设定,即全光谱上的辐照度为1120w/m2。这种辐照度的定义没有考虑到不同波段光线对材料老化的差异性,即波长越短对材料的破坏力越强。新的标准中大多采用了点控制的方法,即采用340nm或420nm点控制,如ISO 4892-2:2013和ASTM G155—2013。考虑到IEC 60068-2-5:2010模拟的是户外直射太阳光,建议使用340nm点控制,推荐Daylight-B/B日光过滤片,而辐照度设定为0.60W/m2@340nm。

  二、温度

  标准的5.2节指出,箱体内的温度,不管是光照阶段还是黑暗阶段,都应符合程序A,B或C的要求。而且指出,在光照阶段,箱体内的温度应以1K/min的速率上升或下降。

  标准的7.1节又指出,在程序A中,箱体内的温度应在光照阶段之前2h开始升温。在程序A和B的黑暗阶段,箱体内的温度应以大约1K/min的速率下降,并保持在25℃。

  程序A的一个循环是24h,包括8h光照和16h黑暗,重复进行。程序B的一个循环也是24h,包括20h光照和4h黑暗,重复进行。程序C是持续光照。每个程序的光照时间,黑暗时间,温度要求如图2所示。

  上述5.2节和7.1节中对温度上升或下降速率的描述,与图2中温度与时间的描述不符。如果按照5.2节和7.1节的要求,则在光照阶段直接设置为40°C,在黑暗阶段直接设置为25°C即可。

  如果是按照图2中温度上升、下降与时间的关系,在Q-SUN氙灯老化试验箱中则可按图3的要求对温度进行设定。Q-SUN氙灯老化试验箱中具体的温度与时间的关系见表2(Procedure A)、表3(Procedure B)和表4(Procedure C)。

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  图2 测试程序A,B和C

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  图3 Q-SUN氙灯老化试验箱对温度的设定

表2.png

  表2 Q-SUN氙灯老化试验箱中温度与时间的关系

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  表3 Q-SUN氙灯老化试验箱中温度与时间的关系

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  表4 Q-SUN氙灯老化试验箱中温度与时间的关系


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