氙燈老化試驗(yàn)箱IEC 60068-2-5中輻照度和溫度的解讀
IEC 60068-2-5標(biāo)準(zhǔn)廣泛用于電子電工產(chǎn)品的耐候性測(cè)試,主要是氙燈老化試驗(yàn)箱利用氙燈光源,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。
一、光譜和輻照度
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
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1120w/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340nm或420nm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。
二、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
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