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可靠性——太阳辐射测试介绍

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可靠性——太阳辐射测试介绍

作者:
立讯检测集团
来源:
发布时间:
2022/07/26

  太阳辐射介绍

  太阳辐射试验(氙灯暴露试验、碳弧灯暴露试验、紫外线暴露试验、卤素灯暴露试验)加热效应主要是由太阳辐射能中红外光谱部分产生的,主要引起产品短时高温和局部过热,造成一些对温度敏感的元器件失效,结构材料的机械破坏和绝缘材料的过热损坏等。

  光化学效应主要是由太阳辐射能中紫外光谱部分产生的,紫外光谱提供的光能量足以激发有机材料分子使其健断裂、降解或交互,从而使材料老化变质。当太阳辐射与温度、湿度等气候因素综合作用时,它的破坏更为明显。易发现的损坏是变形、变色、失去光泽、粉化、开裂等表面损坏,同时,其内在的机械性能和电气性能也会随之降低,从而使材料的使用价值降低,甚至报废。

  一般加热效应多采用循环方式:8小时连续照射,16小时保持黑暗,此24小时为一个循环。而光化学效应多采用连续照射,光化学效应试验用于研究长期暴露于日照对试验样品的影响。通常试验样品表面接收大量日光(以及热和湿气)后才开始产生光化学效应。因此,该试验是一种加速试验,试验温度及辐射强度均采用热气候极值条件,每循环照射时间(20h以上)远远高于每天太阳照射的实际时间(约12h)。若采用热效应循环来考核试品的光化学效应,可能要进行数月之久才能见效。因此,采用加速的方法,可以缩短再现长期暴晒累积效应的时间。

  常见的标准

  GB/T2423.24(IEC60068-2-5)环境试验第2部分:试验方法试验Sa:模拟地面上的太阳辐射及其试验导则;

  GJB150.7军用设备环境试验方法太阳辐射试验;

  GB4797.4电工电子产品自然环境条件太阳辐射与温度;

  标准GB/T2423.24介绍

  太阳常数

  地球大气层顶部位置处单位而积所接受的所有波长的太阳辐射功率。

  注:太阳常数的值E0=1367W/m²,

  辐照度

  在日地平均距离处,大气层外垂直于入射辐射的平面上太阳辐射的辐照度称为太阳常数E0。

  地球表面的辐照度受太阳常数和大气层对辐射的散射和衰减作用的影响。为此,CIE85:1989给出了当太阳在天顶时,地面上全球(总)辐射的辐照度值为1120W/m²,该值基于太阳常数E0=1367W/m²。

  材料的降解

  太阳辐射、大气气体、温度和湿度变化等的综合效应常总称为“气候老化”,它导致大多数有机材料(例如,塑料、橡胶、涂层、木材等)的老化和最终破坏。

  很多材料在温带地区使用令人满意,但却完全不适合在条件更加不利的热带地区使用。典型的缺陷有涂层迅速劣化和破裂,电缆覆盖层的开裂和碎裂以及颜料的褪色。

  辐照度水平宜为1120×(1士10%)W/m²或相关规范规定的值。不建议采用超过该值的辐照度对试验进行加速。程序A中每天8h持续暴露于标准辐射条件下,模拟了最严酷的自然条件下每天的总辐照量。因此,暴露期超过8h会引起超过自然条件的加速。然而,程序C每天连续暴露24h,可能掩饰周期性热应力引起的劣化效应,因此,在这种情况下,一般不建议采用程序C。

  程序A-周期24h,8h照射,16h黑暗,按要求重复。

  每周期的总辐照量为8.96kW·h/m²,约相当于最严酷的自然条件。当主要关注热效应时宜规定采用程序A。

太阳辐射周期

  程序B-周期24h,20h照射,4h黑暗,按要求重复。

  每周期的总辐照量为22.4kW·h/m²,当主要关注劣化效应时,适用本程序。

  程序C-按要求连续光照

  一个简化的试验,适用于循环热应力不重要且只评价光化学效应的情况,还用于评价热容量小的试验样品的热效应。