灯具产品热试验检测方法探讨

李婷婷 于玲 朱磊

（1.中家院（北京）检测认证有限公司，北京 100176；2.中国家用电器研究院，北京 100053）

灯具产品中热试验是安规中的必检项目，也是影响产品使用安全、使用寿命的重要检测项目[1]。产品在使用过程中若产生过高热量，可能会使提供防触电保护作用的部件或固定载流部件在位的部件过早老化、熔化或收缩，从而发生触电危险；同时对于徒手可触及、操作、调节或夹持的部件，也不应过热，以免使用者被灼伤[2]。因此GB 7000.1-2015《灯具 第1 部分：一般要求与试验》中对灯具的温度限值做出了明确规定。

1 检测方法分析与探讨

灯具产品各部位温度值检测的目的是为了验证产品结构设计是否合理，配备的散热系统是否合适；保证灯具在规定的使用环境中，各部位的温度值不会超过标准限值[3]。通常是将灯具放在声明的额定最高环境温度下，可调光调色的产品要在最大色温、最大亮度的状态下，运行达到稳定状态后进行测试。由于温度的检测与周围空气温度、所用检测设备、连接用导线、安装方式、测试部位、温度布点情况有严格要求，为保证检测的合理性及再现性，研究灯具热试验检测方法非常必要。

1.1 测量环境

根据现行国标GB 7000.1-2015 的要求，灯具热试验测试要在防风罩中进行，目的是减少灯具与周围环境的空气对流，最大程度的减少由于环境温度变化对受试灯具产生的影响。防风罩的结构对周围环境温度变化起到了缓冲作用，从而使周围环境的温度变化不会直接影响灯具的温度测试值。

1.2 检测方法

温度测试中最常用到的检测方法为：电阻法及热电偶法[4]。其中，电阻法一般用于测量绕组温升，在GB 7000.1-2015 中有明示固体材料的温度的部件通常用热电偶法测量。

1.2.1 热电偶的相关要求

热电偶应选用由80/20 镍铬与40/60 镍铜（或40/60 镍铝）合金丝配对而成。由于热将沿着热电偶导线传导，因此，标准中对热电偶的导线线径进行了规定，即两个丝中每一根都应能顺利穿过0.3 mm 直径的孔。所有易暴露在辐射中的金属丝端部，要涂有高反射率的金属涂层[5]。热电偶的制备应符合IECEE OD 5012“Laboratory procedure for acceptance,preparation,extension and use of Thermocouples”的要求。热电偶剥去外绝缘层（如有），直至距离顶端约17 mm～18 mm；剥去内绝缘层，直至露出金属导线2 mm～3 mm。尖端通过点焊连接，焊接后内部绝缘从尖端向后剥离约1.5 mm，外部绝缘（如有）从尖端向后剥离约15 mm。热将沿热电偶导线进行传导。

1.2.2 试验条件的相关要求

防风罩应符合在GB 7000.1-2015 附录D 的相关要求。内环境温度应在10℃～30℃范围内，最好应为25℃。若灯具的ta额定值超过30℃，则防风罩内的环境温度应在ta额定值5℃范围以内，最好应与ta相同。在测量前及测量期间，应保证电源电压在试验电压的±1%以内，环境温度的变化不应大于±1℃。测量应在灯具达到热稳定以后进行，热稳定条件为温度变化率小于1℃/h。

注：ta为额定最高环境温度，即制造商规定的灯具最高持续温度，在此温度下灯具可以在正常条件下工作。

1.3 测试要素的选择

环境温度：应在防风罩穿孔壁附近，与灯具中心等高的某一位置的空气温度作为防风罩内的平均环境温度，该温度点应用热电偶进行测量，将热电偶与一个约为30 g 的金属焊接，为了防止辐射对环境温度的影响，应将该金属放置在上下开口的双层抛光金属圆筒中。

样品关键部件：发热会对灯具中的部件、塑料部件、外表面及安装表面造成不良影响，因此要对这些部件进行测量。在实际测量过程中，要根据热传导的三种方式传导、辐射和对流进行考虑并确定具体测量点。即，该部件是否与发热源部件相接近，是否会受到发热源的热辐射；对于部件外表面测量点的设置，可以通过对发热源位置的分析或通电发热后用手小心触摸感觉或用红外线测量仪初步确认最高温度点。

安装表面：要注意应将热电偶固定在一个直径约为15 mm、厚为1 mm，表面为无光泽黑色涂层的圆铜片上，在预测最热点嵌入安装表面，并与表面齐平。

导线绝缘层温度：应将导线绝缘层切开一条缝，将热电偶嵌进去，然后将绝缘层束紧，尽量恢复导线正常状态。如果导线是单芯线，应将热电偶尽可能的靠近载流件。如果导线是双芯线且为双层皮，应剥开一层绝缘皮，将热电偶布在基本绝缘的双芯线中间，压紧，再将剥开的绝缘皮恢复压紧。

1.4 热电偶的布置

热电偶与被测位置的固定方式有：机械夹紧、粘接和锡焊。

（1）机械夹紧，是指用线捆绑主要用于圆形物品，一般用于测试如电源线、内部导线等绝缘体的外表面等部位。一般用于测量被软线固定架夹紧的导线外表面温度，以及测量导线温度时固定被切开的绝缘层。（2）粘接，是指用粘接剂来固定热电偶，一般用于测试产品外壳、易触及表面、内部关键零部件表面等非金属部位。在使用粘接方式进行固定时，粘接剂应用最小的量，不应使热电偶与测量点隔开。热电偶接头应与待测零件表面紧密接触，以达到与待测零件相同的温度。热电偶接头应与被测零件保持良好的热接触。连接方法应尽量减少对测量温度的影响。如果热电偶焊接头的温度与相邻导线的温度不同，则会发生通向焊接头或从焊接头到导线的热流，就不能实现对与焊接头接触的表面进行最佳温度测量。用于玻璃的粘接剂应由一份硅酸钠与两份硫酸钙加适量水合成；其他位置的粘接剂可以选用等容积混合的高岭土和水玻璃混合物或氰基丙烯酸酯粘合剂。粘接剂主要用于将热电偶固定在被测温度的表面上，提供较大的接触面积，减少暴露在空气中的接点与引线的表面积。热电偶末端以至少20 mm 粘接在非金属部件的表面上，用以补偿从被测点流走的热。在粘接前，热电偶要固定在位。喷涂上粘接剂后，要等粘接剂完全凝结后再松开热电偶。（3）锡焊，是指用锡焊固定热电偶。一般用于测试铜或其他金属表面。锡焊具有更好的热传导性并且固定更牢靠，与粘接相比，可以获得更大的机械安全性。由于温度主要是在焊锡桥接的热电偶引线接点的最远端点处被感知，应避免虚焊和过多的使用焊料。

1.5 试验过程

在测试前应先将测试环境温湿度调整为灯具允许的最高环境温度，环境湿度保证在65%以下，并将需要测试的灯具放置在该环境中保持一段时间，使灯具有足够的预热。将试验电源打开并设置到需要的电压值及频率值，将试验所用其他设备如温度记录仪、功率计打开，进行预热稳定。然后对需要进行测试的位置进行热电偶布置。根据测试位置的情况可以选择机械夹紧、粘接或锡焊。在测试位置较大，有多个较高温度点无法确认最高温度点时，可以多布置几个点，最后取其最高点。根据测试位置的不同，依据标准对灯具进行供电，在测试期间，电源电压应控制在试验电压的±0.5%以内。将灯具点亮，并将灯具调节到最大亮度、最大色温的条件下保持稳定，待灯具各个测试点的温度变化率小于1℃/h 时，读取各测试点的温度值。

2 影响测量结果的因素

采用热电偶法测量温度，由于设备、环境等因素影响，测试值往往要偏低。主要情况如下：（1）热电偶不能直接接触带电部件。因为热电偶两端若接触带电件，测试值会有偏差。热电偶两端若形成较大压差，甚至可能会烧毁温度测试仪；带电件的热量经过绝缘体的传递已经产生了热损失，导致测试值低于实际温度值。（2）由于被测位置空间有限，可以在材料上开孔或开槽，用以布置热电偶及其引线。开孔或开槽尺寸应与热电偶引线尺寸相适应，开孔尺寸太大会增大产品本身散热性，导致测得的温度值降低。若不在材料上开孔，强行将热电偶放入灯具内部，则会导致灯具机械连接性与整机有差异，同时热电偶线受到挤压，都会对测量结果产生影响。（3）标准要求如灯具ta值为25℃时，防风罩内温度应在10℃～30℃范围内，最好应为25℃，环境温度的变化不应大于±1℃。虽然最后温度值可以校正到25℃，但校正温度与在25℃下实际测得的温度也是会有偏差的。（4）电源电压的波动对测量值也有一定的影响。（5）测试设备的精度，温度记录仪的不准确度、功率计的不准确度等，会导致灯具实际电流值不同，导致灯具本身发热不同，测量值不同。（6）灯具表面等需要测试的位置面积较大的地方，若选择的测量点不是发热最高的位置，会导致测试值偏低。

3 结束语

根据上文所述可以看出，如果要测出灯具产品准确的温度值，要考虑标准方法的技术细节、样品处理方法等，涉及的影响因素较多。因此，为了提高温升结果的准确性，对产品进行分析、结构进行判断、测试方法进行细化至关重要。因此，建议标准的使用者，统一标准理解、制定操作规范、梳理操作流程，可逐步减少因个体测试差异造成的结果误差，从而提高测试质量、减少测试时间、提升测试效率。