燈具產(chǎn)品熱試驗(yàn)檢測方法探討

李婷婷 于玲 朱磊

（1.中家院（北京）檢測認(rèn)證有限公司，北京 100176；2.中國家用電器研究院，北京 100053）

燈具產(chǎn)品中熱試驗(yàn)是安規(guī)中的必檢項(xiàng)目，也是影響產(chǎn)品使用安全、使用壽命的重要檢測項(xiàng)目[1]。產(chǎn)品在使用過程中若產(chǎn)生過高熱量，可能會使提供防觸電保護(hù)作用的部件或固定載流部件在位的部件過早老化、熔化或收縮，從而發(fā)生觸電危險；同時對于徒手可觸及、操作、調(diào)節(jié)或夾持的部件，也不應(yīng)過熱，以免使用者被灼傷[2]。因此GB 7000.1-2015《燈具 第1 部分：一般要求與試驗(yàn)》中對燈具的溫度限值做出了明確規(guī)定。

1 檢測方法分析與探討

燈具產(chǎn)品各部位溫度值檢測的目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，配備的散熱系統(tǒng)是否合適；保證燈具在規(guī)定的使用環(huán)境中，各部位的溫度值不會超過標(biāo)準(zhǔn)限值[3]。通常是將燈具放在聲明的額定最高環(huán)境溫度下，可調(diào)光調(diào)色的產(chǎn)品要在最大色溫、最大亮度的狀態(tài)下，運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后進(jìn)行測試。由于溫度的檢測與周圍空氣溫度、所用檢測設(shè)備、連接用導(dǎo)線、安裝方式、測試部位、溫度布點(diǎn)情況有嚴(yán)格要求，為保證檢測的合理性及再現(xiàn)性，研究燈具熱試驗(yàn)檢測方法非常必要。

1.1 測量環(huán)境

根據(jù)現(xiàn)行國標(biāo)GB 7000.1-2015 的要求，燈具熱試驗(yàn)測試要在防風(fēng)罩中進(jìn)行，目的是減少燈具與周圍環(huán)境的空氣對流，最大程度的減少由于環(huán)境溫度變化對受試燈具產(chǎn)生的影響。防風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)對周圍環(huán)境溫度變化起到了緩沖作用，從而使周圍環(huán)境的溫度變化不會直接影響燈具的溫度測試值。

1.2 檢測方法

溫度測試中最常用到的檢測方法為：電阻法及熱電偶法[4]。其中，電阻法一般用于測量繞組溫升，在GB 7000.1-2015 中有明示固體材料的溫度的部件通常用熱電偶法測量。

1.2.1 熱電偶的相關(guān)要求

熱電偶應(yīng)選用由80/20 鎳鉻與40/60 鎳銅（或40/60 鎳鋁）合金絲配對而成。由于熱將沿著熱電偶導(dǎo)線傳導(dǎo)，因此，標(biāo)準(zhǔn)中對熱電偶的導(dǎo)線線徑進(jìn)行了規(guī)定，即兩個絲中每一根都應(yīng)能順利穿過0.3 mm 直徑的孔。所有易暴露在輻射中的金屬絲端部，要涂有高反射率的金屬涂層[5]。熱電偶的制備應(yīng)符合IECEE OD 5012“Laboratory procedure for acceptance,preparation,extension and use of Thermocouples”的要求。熱電偶剝?nèi)ネ饨^緣層（如有），直至距離頂端約17 mm～18 mm；剝?nèi)?nèi)絕緣層，直至露出金屬導(dǎo)線2 mm～3 mm。尖端通過點(diǎn)焊連接，焊接后內(nèi)部絕緣從尖端向后剝離約1.5 mm，外部絕緣（如有）從尖端向后剝離約15 mm。熱將沿?zé)犭娕紝?dǎo)線進(jìn)行傳導(dǎo)。

1.2.2 試驗(yàn)條件的相關(guān)要求

防風(fēng)罩應(yīng)符合在GB 7000.1-2015 附錄D 的相關(guān)要求。內(nèi)環(huán)境溫度應(yīng)在10℃～30℃范圍內(nèi)，最好應(yīng)為25℃。若燈具的ta額定值超過30℃，則防風(fēng)罩內(nèi)的環(huán)境溫度應(yīng)在ta額定值5℃范圍以內(nèi)，最好應(yīng)與ta相同。在測量前及測量期間，應(yīng)保證電源電壓在試驗(yàn)電壓的±1%以內(nèi)，環(huán)境溫度的變化不應(yīng)大于±1℃。測量應(yīng)在燈具達(dá)到熱穩(wěn)定以后進(jìn)行，熱穩(wěn)定條件為溫度變化率小于1℃/h。

注：ta為額定最高環(huán)境溫度，即制造商規(guī)定的燈具最高持續(xù)溫度，在此溫度下燈具可以在正常條件下工作。

1.3 測試要素的選擇

環(huán)境溫度：應(yīng)在防風(fēng)罩穿孔壁附近，與燈具中心等高的某一位置的空氣溫度作為防風(fēng)罩內(nèi)的平均環(huán)境溫度，該溫度點(diǎn)應(yīng)用熱電偶進(jìn)行測量，將熱電偶與一個約為30 g 的金屬焊接，為了防止輻射對環(huán)境溫度的影響，應(yīng)將該金屬放置在上下開口的雙層拋光金屬圓筒中。

樣品關(guān)鍵部件：發(fā)熱會對燈具中的部件、塑料部件、外表面及安裝表面造成不良影響，因此要對這些部件進(jìn)行測量。在實(shí)際測量過程中，要根據(jù)熱傳導(dǎo)的三種方式傳導(dǎo)、輻射和對流進(jìn)行考慮并確定具體測量點(diǎn)。即，該部件是否與發(fā)熱源部件相接近，是否會受到發(fā)熱源的熱輻射；對于部件外表面測量點(diǎn)的設(shè)置，可以通過對發(fā)熱源位置的分析或通電發(fā)熱后用手小心觸摸感覺或用紅外線測量儀初步確認(rèn)最高溫度點(diǎn)。

安裝表面：要注意應(yīng)將熱電偶固定在一個直徑約為15 mm、厚為1 mm，表面為無光澤黑色涂層的圓銅片上，在預(yù)測最熱點(diǎn)嵌入安裝表面，并與表面齊平。

導(dǎo)線絕緣層溫度：應(yīng)將導(dǎo)線絕緣層切開一條縫，將熱電偶嵌進(jìn)去，然后將絕緣層束緊，盡量恢復(fù)導(dǎo)線正常狀態(tài)。如果導(dǎo)線是單芯線，應(yīng)將熱電偶盡可能的靠近載流件。如果導(dǎo)線是雙芯線且為雙層皮，應(yīng)剝開一層絕緣皮，將熱電偶布在基本絕緣的雙芯線中間，壓緊，再將剝開的絕緣皮恢復(fù)壓緊。

1.4 熱電偶的布置

熱電偶與被測位置的固定方式有：機(jī)械夾緊、粘接和錫焊。

（1）機(jī)械夾緊，是指用線捆綁主要用于圓形物品，一般用于測試如電源線、內(nèi)部導(dǎo)線等絕緣體的外表面等部位。一般用于測量被軟線固定架夾緊的導(dǎo)線外表面溫度，以及測量導(dǎo)線溫度時固定被切開的絕緣層。（2）粘接，是指用粘接劑來固定熱電偶，一般用于測試產(chǎn)品外殼、易觸及表面、內(nèi)部關(guān)鍵零部件表面等非金屬部位。在使用粘接方式進(jìn)行固定時，粘接劑應(yīng)用最小的量，不應(yīng)使熱電偶與測量點(diǎn)隔開。熱電偶接頭應(yīng)與待測零件表面緊密接觸，以達(dá)到與待測零件相同的溫度。熱電偶接頭應(yīng)與被測零件保持良好的熱接觸。連接方法應(yīng)盡量減少對測量溫度的影響。如果熱電偶焊接頭的溫度與相鄰導(dǎo)線的溫度不同，則會發(fā)生通向焊接頭或從焊接頭到導(dǎo)線的熱流，就不能實(shí)現(xiàn)對與焊接頭接觸的表面進(jìn)行最佳溫度測量。用于玻璃的粘接劑應(yīng)由一份硅酸鈉與兩份硫酸鈣加適量水合成；其他位置的粘接劑可以選用等容積混合的高嶺土和水玻璃混合物或氰基丙烯酸酯粘合劑。粘接劑主要用于將熱電偶固定在被測溫度的表面上，提供較大的接觸面積，減少暴露在空氣中的接點(diǎn)與引線的表面積。熱電偶末端以至少20 mm 粘接在非金屬部件的表面上，用以補(bǔ)償從被測點(diǎn)流走的熱。在粘接前，熱電偶要固定在位。噴涂上粘接劑后，要等粘接劑完全凝結(jié)后再松開熱電偶。（3）錫焊，是指用錫焊固定熱電偶。一般用于測試銅或其他金屬表面。錫焊具有更好的熱傳導(dǎo)性并且固定更牢靠，與粘接相比，可以獲得更大的機(jī)械安全性。由于溫度主要是在焊錫橋接的熱電偶引線接點(diǎn)的最遠(yuǎn)端點(diǎn)處被感知，應(yīng)避免虛焊和過多的使用焊料。

1.5 試驗(yàn)過程

在測試前應(yīng)先將測試環(huán)境溫濕度調(diào)整為燈具允許的最高環(huán)境溫度，環(huán)境濕度保證在65%以下，并將需要測試的燈具放置在該環(huán)境中保持一段時間，使燈具有足夠的預(yù)熱。將試驗(yàn)電源打開并設(shè)置到需要的電壓值及頻率值，將試驗(yàn)所用其他設(shè)備如溫度記錄儀、功率計(jì)打開，進(jìn)行預(yù)熱穩(wěn)定。然后對需要進(jìn)行測試的位置進(jìn)行熱電偶布置。根據(jù)測試位置的情況可以選擇機(jī)械夾緊、粘接或錫焊。在測試位置較大，有多個較高溫度點(diǎn)無法確認(rèn)最高溫度點(diǎn)時，可以多布置幾個點(diǎn)，最后取其最高點(diǎn)。根據(jù)測試位置的不同，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對燈具進(jìn)行供電，在測試期間，電源電壓應(yīng)控制在試驗(yàn)電壓的±0.5%以內(nèi)。將燈具點(diǎn)亮，并將燈具調(diào)節(jié)到最大亮度、最大色溫的條件下保持穩(wěn)定，待燈具各個測試點(diǎn)的溫度變化率小于1℃/h 時，讀取各測試點(diǎn)的溫度值。

2 影響測量結(jié)果的因素

采用熱電偶法測量溫度，由于設(shè)備、環(huán)境等因素影響，測試值往往要偏低。主要情況如下：（1）熱電偶不能直接接觸帶電部件。因?yàn)闊犭娕純啥巳艚佑|帶電件，測試值會有偏差。熱電偶兩端若形成較大壓差，甚至可能會燒毀溫度測試儀；帶電件的熱量經(jīng)過絕緣體的傳遞已經(jīng)產(chǎn)生了熱損失，導(dǎo)致測試值低于實(shí)際溫度值。（2）由于被測位置空間有限，可以在材料上開孔或開槽，用以布置熱電偶及其引線。開孔或開槽尺寸應(yīng)與熱電偶引線尺寸相適應(yīng)，開孔尺寸太大會增大產(chǎn)品本身散熱性，導(dǎo)致測得的溫度值降低。若不在材料上開孔，強(qiáng)行將熱電偶放入燈具內(nèi)部，則會導(dǎo)致燈具機(jī)械連接性與整機(jī)有差異，同時熱電偶線受到擠壓，都會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。（3）標(biāo)準(zhǔn)要求如燈具ta值為25℃時，防風(fēng)罩內(nèi)溫度應(yīng)在10℃～30℃范圍內(nèi)，最好應(yīng)為25℃，環(huán)境溫度的變化不應(yīng)大于±1℃。雖然最后溫度值可以校正到25℃，但校正溫度與在25℃下實(shí)際測得的溫度也是會有偏差的。（4）電源電壓的波動對測量值也有一定的影響。（5）測試設(shè)備的精度，溫度記錄儀的不準(zhǔn)確度、功率計(jì)的不準(zhǔn)確度等，會導(dǎo)致燈具實(shí)際電流值不同，導(dǎo)致燈具本身發(fā)熱不同，測量值不同。（6）燈具表面等需要測試的位置面積較大的地方，若選擇的測量點(diǎn)不是發(fā)熱最高的位置，會導(dǎo)致測試值偏低。

3 結(jié)束語

根據(jù)上文所述可以看出，如果要測出燈具產(chǎn)品準(zhǔn)確的溫度值，要考慮標(biāo)準(zhǔn)方法的技術(shù)細(xì)節(jié)、樣品處理方法等，涉及的影響因素較多。因此，為了提高溫升結(jié)果的準(zhǔn)確性，對產(chǎn)品進(jìn)行分析、結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷、測試方法進(jìn)行細(xì)化至關(guān)重要。因此，建議標(biāo)準(zhǔn)的使用者，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)理解、制定操作規(guī)范、梳理操作流程，可逐步減少因個體測試差異造成的結(jié)果誤差，從而提高測試質(zhì)量、減少測試時間、提升測試效率。