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品在大氣環境下，因光照等因素的作用而產生的破壞。

　　一、光譜和輻照度

　　光譜的定義

　　該標準的4.3節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

　　在執行標準時，應使用日光過濾片來過濾氙燈光源，實現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，經日光過濾片過濾的氙燈光源，接近實際的戶外光照環境，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 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節對試驗箱中光譜的闡述為：地球表面的輻照度受太陽常數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“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節指出，箱體內的溫度，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，箱體內的溫度應以1K/min的速率上升或下降。

　　標準的7.1節又指出，在程序A中，箱體內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的一個循環是24h，包括8h光照和16h黑暗，重復進行。程序B的一個循環也是24h，包括20h光照和4h黑暗，重復進行。程序C是持續光照。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節和7.1節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節和7.1節的要求，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 測試程序A，B和C

　　圖3 Q-SUN氙燈老化試驗箱對溫度的設定

　　表2 Q-SUN氙燈老化試驗箱中溫度與時間的關系

　　表3 Q-SUN氙燈老化試驗箱中溫度與時間的關系

　　表4 Q-SUN氙燈老化試驗箱中溫度與時間的關系