莊愛鵬，張恒，孫杏蕾

IEC 60068-2-5中輻照度和溫度的解讀

莊愛鵬，張恒，孫杏蕾

（美國(guó)Q-Lab公司中國(guó)代表處，上海 200436）

為了更好解讀IEC 60068-2-5:2010中的輻照度和溫度設(shè)定，及如何執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)輻照度和溫度設(shè)定的要求，提供具體的解決方案。建議在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)使用日光過濾片來過濾氙燈光源，實(shí)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光源的要求。同時(shí)建議使用340 nm點(diǎn)控制，輻照度設(shè)定為0.60 W/m2@340 nm。對(duì)于溫度的設(shè)定，建議按照標(biāo)準(zhǔn)中圖2的溫度上升、下降與時(shí)間的關(guān)系，對(duì)其進(jìn)行設(shè)定。另外，標(biāo)準(zhǔn)中程序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。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。

IEC 60068-2-5:2010；Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱；輻照度

IEC 60068-2-5:2010《Environmental testing – Part 2-5: Test Sa: Simulated solar radiation at ground level and guidance for solar radiation testing》[1]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》[2]。

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，具體見表1。更詳細(xì)的光譜能量分布，見附錄C中的表C.1。波長(zhǎng)從280~3000 nm總的輻照度為1120 W/m2。

表1 光譜能量分布

在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)使用日光過濾片來過濾氙燈光源，實(shí)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光源的要求。日光過濾片是用來模擬戶外直射太陽(yáng)光最常用的氙燈過濾系統(tǒng)，經(jīng)日光過濾片過濾的氙燈光源，最接近實(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)?80 nm或800 nm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光部分。

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1120 W/m2。這種輻照度的定義沒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[3]和ASTM G155—2013[4]?？紤]到IEC 60068-2-5: 2010模擬的是戶外直射太陽(yáng)光，建議使用340 nm點(diǎn)控制，推薦Daylight-B/B日光過濾片，而輻照度設(shè)定為0.60 W/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1 K/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2 h開始升溫。在程序A和B的黑暗階段，箱體內(nèi)的溫度應(yīng)以大約1 K/min的速率下降，并最終保持在25 ℃。

程序A的一個(gè)循環(huán)是24 h，包括8 h光照和16 h黑暗，重復(fù)進(jìn)行。程序B的一個(gè)循環(huán)也是24 h，包括20 h光照和4 h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 ℃，在黑暗階段直接設(shè)置為25 ℃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氙燈試驗(yàn)箱[5]中則可按圖3的要求對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)定。

Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱中具體的溫度與時(shí)間的關(guān)系見表2（Procedure A）、表3（Procedure B）和表4（Procedure C）。

表2 Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱中溫度與時(shí)間的關(guān)系（Procedure A）

表3 Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱中溫度與時(shí)間的關(guān)系（Procedure B）

表4 Q-SUN氙燈試驗(yàn)箱中溫度與時(shí)間的關(guān)系（Procedure C）

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氙燈試驗(yàn)箱，Daylight-B/B過濾片，輻照度設(shè)定為0.60 W/m2@340 nm，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。

[1] IEC 60068-2-5:2010, Environmental Testing—Part 2-5: Test Sa: Simulated Solar Radiation at Ground Level and Guidance for Solar Radiation Testing[S].

[2] 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[S].

[3] ISO 4892-2:2013, Plastics—Methods of Exposure to Laboratory Light Sources—Part 2: Xenon-arc Lamps[S].

[4] ASTM G155-2013, Standard Practice for Operating Xenon Arc Light Apparatus for Exposure of Non-Metallic Materials [S].

[5] 張恒. QUV和Q-Sun兩種有效測(cè)試耐候性和光穩(wěn)定性方法的比較[J]. 汽車工藝與材料, 2006(8): 36-39.

Irradiance and Temperature Specified in IEC 60068-2-5

ZHUANG Ai-peng, ZHANG Heng, SUN Xing-lei

(Q-Lab China, Shanghai 200436, China)

In order to study irradiance and temperature settings specified in IEC 60068-2-5:2010 better, specific solutions were provided based on the setting requirements of irradiance and temperature specified in the standard to solve the problem of how to perform this standard. It was recommended using daylight filter in executing the Standard to meet the light source requirement of the standard. Meanwhile, it was also suggested to use 340nm point control and set the irradiance as 0.60 W/m2@340nm. For the temperature setting, it was recommended referring to the relationship between temperature and time specified in Figure 2 of the standard. In addition, cycle A in the standard was close to the most severe natural conditions, while cycle B and cycle C were more severe than cycle A. Therefore, cycle A was not recommended in general conditions. For the materials with very good weatherability and need accelerated test, cycle B was recommended.

IEC 60068-2-5:2010; Q-SUN xenon-arc chamber; irradiance

10.7643/ issn.1672-9242.2017.08.009

TJ01

A

1672-9242(2017)08-0046-04

2017-03-13；

2017-04-17

莊愛鵬（1987—），男，山東人，主要研究方向?yàn)椴牧峡茖W(xué)與工程。