自然對流試驗機(無風烤箱)、恆溫恆濕機與高溫烤箱比較

作者:江志宏

說明：

家庭娛樂視聽設備以及汽車電子是許多廠商的重點商品之一，產品在研發過程中，必須要模擬在不同溫度下，產品對溫度的適應性以及電子特性。但是採用一般烤箱或恆溫恆濕機在進行溫度環境模擬的同時，不管是烤箱或恆溫恆濕機都有裝置循環風扇的測試區，於是在測試區中會有風速的問題產生。

試驗時，其溫度均勻性是透過轉動循環風扇來平衡，雖然透過風循環可以讓測試區的溫度達到均勻性，但是其待測品本身的發熱量也會被循環風所帶走，與實際產品在無風的使用環境下(如客廳、室內)，會有明顯的不一致性。

因為有風循環的關係，會讓有送電的待測品溫差將近10℃，為了模擬實際使用環境狀況，很多人都會誤解只有試驗機台能夠產生溫度(如：烤箱、恆溫恆濕機)就可以進行自然對流試驗，其實並非如此。就規範中，針對風速方面有特別的要求，需要無風速的試驗環境。透過自然對流試驗設備與軟體，產生沒有透過風扇的溫度環境(自然對流)，並且進行待測品相關溫度偵測之測試整合試驗，此解決方案可適用於家庭相關電子產品或密閉空間的實際環境溫度試驗(如：大尺寸液晶電視、汽車駕駛艙、汽車電子、筆記型電腦、桌上型電腦、遊戲機、音響..等)。

📌 實務案例

液晶電視於 IEC 60068-2-2 無風條件下測試，背光模組溫度較風循環狀態高 8℃，調整散熱設計後通過驗證。
汽車 ECU 於 GB2423.2 無風環境下測試，檢出 CAF 擴展失效，導入三防塗料後改善。
伺服器主機板在自然對流試驗中，測得 VRM 溫度比風循環環境高 10℃，因此重新配置散熱片後可靠度提升。

無強迫空氣循環試驗說明：無強迫空氣循環的試驗條件可良好地模擬自由空氣條件
無強迫空氣循環試驗規範：IEC-68-2-2、GB2423.2、GB2423.2-89 3.3.1 試驗環境有

無風循環對於待測品試驗的差異性：
說明：待測品如不通電環境下，待測品本身不會發熱，其熱源只是吸收試驗爐內的空氣熱，而待測品如果有通電發熱時，其試驗爐內有風循環的話，會將待測品本身熱量帶走，風速每增加1米，其熱量就會減少10%左右。假設要模擬室內無空調環境下電子產品的溫度特性，若使用烤箱或恆溫恆濕機模擬35℃，雖然環境透過電熱與壓縮機可以控制環境在35℃內，但烤箱與恆溫恆濕機的風循環會將待測品的熱量帶走，使待測品實際上的溫度低於真正無風狀態下的溫度。所以必須使用無風速的自然對流試驗機才能有效的模擬實際無風環境(室內、無啟動時的汽車駕駛艙、儀器機箱、戶外防水盒..等環境)。

待測品有無風循環的示意比較圖：

風速與IC待測品週溫對照表：

說明：環境風速越快時，其IC表面溫度也會因風循環的關係將IC表面熱量帶走，造成風速越快其溫度也降的越低。

室內無風循環且有太陽輻射熱照射環境:

自然對流試驗機與恆溫恆濕機高溫模式及烤箱試驗比較表:(點擊放大)

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