紫外线老化试验机手机饰品亮度下降测试

2024/10/25   下载量: 0

方案摘要

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应用领域 电子/电气
检测样本 电子元器件产品
检测项目
参考标准 GB/T 2423.3-2016

本实验方案旨在利用紫外线老化试验机对手机饰品的亮度下降情况进行系统测试。通过明确实验目的、准备相关设备与样品、设定特定的紫外线照射条件、规划详细的实验步骤以及确定数据记录与分析方法,全面评估手机饰品在紫外线环境下的光学性能变化和耐久性。

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配置单
方案详情

一、实验目的


  1. 测定手机饰品在紫外线照射下亮度随时间的变化规律,明确其亮度下降的速率和程度,评估饰品在紫外线环境中的光学稳定性。

  2. 分析不同紫外线强度对手机饰品亮度下降的影响,确定饰品在不同光照条件下的耐用性差异,为产品在不同使用场景下的性能评估提供数据支持。

  3. 观察手机饰品在紫外线老化试验过程中的外观变化,如颜色褪色、表面龟裂等情况,与亮度下降数据相结合,综合评估饰品的整体质量和耐久性。

  4. 通过实验数据,建立手机饰品亮度下降与紫外线照射参数之间的关系模型,为预测饰品在实际使用中的寿命和性能变化提供参考依据。


二、实验设备与样品准备


(一)实验设备


  1. 紫外线老化试验机

    • 紫外线波长范围:能够覆盖手机饰品在实际使用中可能接触到的紫外线波长范围,一般为 280nm - 400nm,其中 UVA(315nm - 400nm)和 UVB(280nm - 315nm)波段的紫外线对材料的老化影响较为显著,试验机应能准确输出和控制这两个波段的紫外线强度。

    • 紫外线强度调节:具备可调节紫外线强度的功能,强度范围应能满足实验要求,例如在 0 - 100mW/cm² 之间可连续调节或设置多个固定强度档位。紫外线强度的准确性和稳定性对实验结果至关重要,试验机的强度测量误差应在 ±5% 以内,以确保在不同实验条件下能精确施加预定的紫外线辐射剂量。

    • 温度控制:试验机内部应配备温度控制系统,能够在紫外线照射过程中保持样品所处环境的温度相对稳定。温度范围可设定在室温至 70℃之间,控制精度在 ±2℃以内。因为温度升高可能会加速手机饰品的老化过程,同时也会影响材料的光学性能,所以控制温度有助于更准确地评估紫外线单独作用下饰品的亮度变化情况。

    • 样品架和转盘:具有合适的样品架和转盘装置,以确保手机饰品在试验机内能够均匀接受紫外线照射。样品架应能够固定不同形状和尺寸的手机饰品,并且在照射过程中不会遮挡紫外线光线。转盘应能够以一定的转速匀速转动,例如每分钟 1 - 5 转,使饰品的各个部位都能受到相同程度的紫外线辐射,减少因照射不均匀而导致的实验误差。

    • 时间设定和控制:具备精确的时间设定和控制功能,能够按照实验要求设定紫外线照射时间,时间范围从几分钟到数千小时可调节,最小时间设定单位为分钟。在实验过程中,试验机应能准确记录和显示已照射的时间,时间误差在 ±1% 以内,以确保实验时间的准确性和可重复性。

  2. 亮度测试仪

    • 测量范围:能够覆盖手机饰品在初始状态和老化过程中可能出现的亮度范围。对于常见的手机饰品,亮度范围一般在几 cd/m²(坎德拉每平方米)到几百 cd/m² 之间,亮度测试仪的测量范围应至少包含这个区间,并且能够准确测量低亮度和高亮度情况下的数值。

    • 测量精度:亮度测量精度应在 ±3% 以内,以确保能够准确检测到手机饰品亮度的微小变化。高精度的测量对于评估饰品在紫外线老化过程中的亮度衰减程度至关重要,能够为实验结果提供可靠的数据支持。

    • 测量角度和距离:具备可调节的测量角度和固定的测量距离,以保证在不同实验条件下对手机饰品亮度的测量具有一致性和可比性。一般来说,测量角度可在 0° - 90° 之间调整,测量距离根据饰品的大小和形状确定,通常在 10cm - 50cm 之间,以确保测量光线能够垂直照射到饰品表面并准确接收反射光。

    • 数据采集和记录:能够实时采集和记录亮度测量数据,并具备数据存储和导出功能。在实验过程中,亮度测试仪应与计算机或其他数据记录设备连接,以便自动记录每个测量时间点的亮度值,生成亮度随时间变化的曲线和数据报表,方便后续的数据处理和分析。

  3. 显微镜或放大镜(可选)

    • 放大倍数:选择具有适当放大倍数的显微镜或放大镜,一般在 10 - 50 倍之间,用于观察手机饰品在紫外线老化试验后的微观表面变化。例如,观察饰品表面是否出现龟裂、划痕、颜色不均匀等现象,这些微观变化可能会影响饰品的光学性能和外观质量,但在肉眼观察下可能不明显,需要借助放大工具进行详细检查。

    • 照明系统:配备良好的照明系统,以确保在观察过程中能够清晰地看到饰品的表面细节。照明方式可以是自然光或人工光源,如 LED 灯等,并且光照强度应可调节,以适应不同放大倍数和观察需求。同时,照明系统应避免产生过多的热量,以免对饰品造成额外的影响或干扰观察结果。

    • 图像采集功能(可选):如果显微镜或放大镜具备图像采集功能,如连接数码相机或摄像头,可以对观察到的饰品表面微观结构进行拍照记录。这有助于更直观地记录和分析饰品在紫外线老化后的外观变化情况,并且方便与其他实验数据进行对比和存档。在进行图像采集时,应注意保持图像的清晰度和准确性,选择合适的拍摄角度和参数,以确保能够真实反映饰品的表面状态。


(二)样品准备


  1. 选择具有代表性的手机饰品样品若干,样品应涵盖不同材质、颜色、工艺和生产批次的手机饰品,以确保实验结果能够反映产品的整体性能和质量差异。例如,可以选择塑料、金属、玻璃、陶瓷等不同材质制成的手机挂件、手机壳、手机贴膜等饰品作为实验样品。

  2. 对手机饰品样品进行编号,以便在实验过程中对每个样品进行独立的数据记录和跟踪分析。编号应清晰、唯一,可采用标记笔或标签等方式在饰品的不影响测试和观察的部位进行标记。同时,为每个样品建立详细的实验档案,记录其材质、颜色、形状、尺寸、生产厂家、生产日期等基本信息。

  3. 在进行紫外线老化试验前,对手机饰品样品进行初始性能测试和外观检查。

    • 初始亮度测试:使用亮度测试仪按照规定的测量方法和条件,对每个手机饰品样品的初始亮度进行测量。在饰品的不同部位选取多个测量点,取平均值作为该样品的初始亮度值,并记录下来。测量时应确保测量光线垂直照射到饰品表面,并且测量环境的光照条件相对稳定,避免外界光线对测量结果的干扰。

    • 外观检查:使用肉眼或放大镜对手机饰品样品的外观进行仔细检查,观察是否有表面缺陷、划痕、颜色不均匀、气泡等问题,并记录下来。同时,对饰品的颜色进行准确描述,可以使用国际通用的颜色标准或色卡进行比对记录,以便在实验后观察颜色变化情况。拍摄每个饰品样品的初始外观照片,作为后续对比分析的依据。照片应清晰显示饰品的整体外观和细节特征,拍摄角度和光照条件应保持一致。


三、测试条件设定


(一)紫外线波长


选择 UVA - 340nm 作为主要的紫外线测试波长。UVA - 340nm 波长的紫外线在太阳光中含量较高,且对材料的老化作用较为显著,能够较好地模拟手机饰品在自然环境中受到的紫外线辐射情况。同时,该波长的紫外线能够穿透大多数材料的表面,对饰品内部的结构和成分也会产生一定的影响,从而更全面地评估饰品在紫外线环境下的性能变化。


(二)紫外线强度


设置三个不同的紫外线强度水平:低强度 20mW/cm²、中强度 40mW/cm² 和高强度 60mW/cm²。这三个强度水平涵盖了手机饰品在不同使用场景下可能接触到的紫外线强度范围。例如,在室内环境中,手机饰品可能受到较低强度的紫外线照射;而在户外阳光下,特别是在炎热的夏季或高海拔地区,紫外线强度会相对较高。通过设置不同强度水平,可以研究紫外线强度对手机饰品亮度下降的影响程度和规律,为产品的实际应用提供更全面的性能评估数据。


(三)照射时间


设定照射时间为 0 - 1000 小时,以小时为单位进行梯度划分,具体时间梯度可根据实验需求和实际情况确定。例如,可以每隔 100 小时或 200 小时对手机饰品进行一次亮度测试和外观检查。这样的时间设置能够涵盖手机饰品在较长使用周期内可能受到的紫外线照射时间,从而观察到亮度下降的长期趋势和变化过程。在实验初期,亮度下降可能较为缓慢,随着照射时间的延长,可能会出现加速下降的情况,通过较长时间的观察和测试,可以更准确地评估饰品的耐久性和寿命。


(四)温度


将紫外线老化试验机内的温度设定为恒定的 35℃。在实际使用中,手机饰品往往会处于一定的温度环境中,温度升高会加速材料的老化过程,并且可能会与紫外线辐射产生协同作用,对饰品的性能产生更大的影响。选择 35℃作为试验温度,既考虑了手机在正常使用过程中可能达到的温度范围,又能够在一定程度上加速老化过程,缩短实验周期,同时也不会因温度过高导致材料的性能发生异常变化,从而更真实地模拟手机饰品在实际使用环境中的老化情况。


四、实验步骤


(一)样品安装与初始测量


  1. 将编号后的手机饰品样品均匀地安装在紫外线老化试验机的样品架上,确保每个样品都能充分暴露在紫外线照射下,并且相互之间不会遮挡光线。安装时应注意保持样品的表面清洁和平整,避免因安装不当而影响实验结果。

  2. 使用亮度测试仪对每个手机饰品样品进行初始亮度测量,按照预先确定的测量方法和测量点,记录每个样品的初始亮度值 L0。测量过程中应确保测量环境的稳定性和一致性,避免外界光线的干扰。

  3. 对手机饰品样品的外观进行再次检查,确认在安装过程中没有对样品造成任何损坏或外观变化。拍摄每个样品的初始外观照片,作为后续对比分析的依据。


(二)紫外线照射与定期测试


  1. 启动紫外线老化试验机,按照设定的紫外线波长(UVA - 340nm)、强度(分别为 20mW/cm²、40mW/cm²、60mW/cm²)和温度(35℃)条件进行实验。同时,设置好照射时间的计时器,开始计时。

  2. 在紫外线照射过程中,按照预定的时间梯度(如每隔 100 小时),对手机饰品样品进行定期测试。测试内容包括亮度测量和外观检查。

    • 亮度测量:使用亮度测试仪对每个样品进行亮度测量,记录测量时间 t 和对应的亮度值 Lt。测量时应保持测量条件与初始测量时一致,确保数据的可比性。计算每个样品在不同照射时间下的亮度衰减率 ΔL/L0 = (L0 - Lt)/L0 × 100%,其中 ΔL 为亮度衰减量,L0 为初始亮度值,Lt 为当前测量的亮度值。将亮度衰减率数据记录下来,绘制亮度衰减率随照射时间的变化曲线,以便直观地观察亮度下降的趋势。

    • 外观检查:使用肉眼或放大镜对手机饰品样品进行外观检查,观察是否有颜色褪色、表面龟裂、起泡、变形等现象发生。记录外观变化的类型、程度和出现的时间,并对外观变化进行详细描述。对于出现明显外观变化的样品,可以拍摄照片进行记录,以便与初始外观照片进行对比分析。


(三)数据记录与分析


  1. 在每次亮度测量和外观检查后,及时将实验数据记录到实验数据表中。数据记录应包括样品编号、照射时间、紫外线强度、亮度值、亮度衰减率、外观变化描述等信息,确保数据的完整性和准确性。

  2. 对实验数据进行分析,重点分析亮度衰减率与紫外线照射时间、强度之间的关系。通过比较不同强度下亮度衰减率的变化曲线,评估紫外线强度对手机饰品亮度下降的影响程度。观察在相同紫外线强度下,亮度衰减率随时间的变化规律,是否存在一定的趋势或阶段性特征。例如,是否在初始阶段亮度下降缓慢,随着照射时间的延长逐渐加速下降;或者是否存在一个阈值时间,在超过该时间后亮度下降明显加快。

  3. 结合外观检查结果,分析亮度下降与外观变化之间的相关性。例如,是否在出现颜色褪色或表面龟裂等外观变化的同时,亮度也出现了较大幅度的下降;或者某些外观变化是否可能是导致亮度下降的原因之一。通过综合分析亮度和外观数据,全面评估手机饰品在紫外线老化过程中的性能变化和质量状况。

  4. 根据实验数据,尝试建立数学模型来描述手机饰品亮度下降与紫外线照射参数之间的关系。例如,可以采用线性回归、指数函数或其他合适的数学模型对亮度衰减率与照射时间、强度进行拟合,得到相关的数学表达式和参数。通过建立数学模型,可以更方便地预测手机饰品在不同紫外线环境下的亮度变化情况和使用寿命,为产品的设计和质量控制提供理论依据。


(四)实验结束与样品处理


  1. 当紫外线照射时间达到设定的最大值(1000 小时)时,结束实验。关闭紫外线老化试验机,取出手机饰品样品。

  2. 对实验结束后的手机饰品样品进行最后一次全面的亮度测量和外观检查,记录最终的亮度值 Lf 和外观状态。计算整个实验过程中每个样品的总亮度衰减量 ΔLf/L0 = (L0 - Lf)/L0 × 100%,作为评价饰品亮度下降程度的最终指标。

  3. 将实验数据进行整理和总结,撰写实验报告。报告应包括实验目的、实验设备与样品、测试条件、实验步骤、数据记录与分析结果、结论等内容。同时,附上实验过程中拍摄的照片和绘制的图表,以便更直观地展示实验结果。

  4. 根据实验结果和结论,对手机饰品的质量和性能进行评估。针对实验中发现的问题,如亮度下降过快、外观变化严重等,提出相应的改进建议和措施,为手机饰品的生产工艺优化、材料选择和质量控制提供参考依据。对实验后的样品进行妥善处理,可根据需要保存部分样品作为参考或进行进一步的分析研究。


五、注意事项


  1. 在实验过程中,应严格按照紫外线老化试验机和亮度测试仪的操作规程进行操作,确保设备的正常运行和测量数据的准确性。定期对设备进行校准和维护,检查紫外线灯管的辐射强度是否稳定,亮度测试仪的测量精度是否符合要求。

  2. 由于紫外线对人体有一定的伤害,在操作紫外线老化试验机时,应避免直接暴露在紫外线辐射下。操作人员应佩戴防护眼镜、手套等防护用品,确保人身安全。在打开试验机进行样品安装、取出或测试时,应先关闭紫外线光源,等待一段时间后再进行操作,以避免受到紫外线的意外伤害。

  3. 在进行亮度测量和外观检查时,应保持测量环境的稳定性和一致性。避免外界光线的干扰,尽量在相同的光照条件下进行测量和观察。同时,使用的测量工具和观察设备应经过校准和验证,确保其准确性和可靠性。

  4. 在实验过程中,应密切关注手机饰品样品的状态变化。如果发现样品出现异常情况,如燃烧、冒烟、释放有害气体等,应立即停止实验,并采取相应的措施进行处理。同时,分析异常情况产生的原因,评估对实验结果的影响。

  5. 实验数据的记录和处理应准确、及时。确保数据的完整性和可靠性,避免数据丢失或错误记录。在进行数据分析时,应采用合理的统计方法和数据分析工具,对实验数据进行深入分析和挖掘,提取有价值的信息和结论。

  6. 在实验结束后,应对紫外线老化试验机进行清洁和维护,去除样品残留和灰尘,保持设备的良好状态。同时,对实验数据和结果进行备份和存档,以便后续查阅和参考。

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