IEC 60068-2-1 ist der Kälteteil der IEC 60068-Reihe. Er definiert Kälteprüfverfahren, die zur Bewertung der Leistung, Zuverlässigkeit und Funktionsstabilität von Komponenten, Geräten und Materialien unter Kältebedingungen eingesetzt werden — unabhängig davon, ob das Produkt bei niedriger Temperatur gelagert, transportiert oder betrieben wird.
Was der Test bestimmt
Der Test stellt fest, ob ein Produkt bei niedriger Temperatur betrieben, überlebt oder gelagert werden kann, ohne zu degradieren oder auszufallen. Er wird angewendet auf Automobilelektronik (ECU, Sensoren, Batteriesysteme), Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungssysteme, Halbleiter- und PCB-Baugruppen, industrielle Steuerungssysteme sowie Verbraucher- und Telekommunikationsgeräte.
Die technischen Ziele sind die Identifizierung von Sprödbruchrisiken in Materialien, die Bewertung des Kaltstartverhaltens von Elektronik, die Erkennung von Lötstellen- und PCB-Spannungsausfällen, die Validierung der Stabilität von Schmierung und mechanischen Systemen sowie die Simulation von Lagerung und Transport in kalten Klimazonen.
Die zwei Testmethoden
IEC 60068-2-1 definiert zwei Hauptmethoden.
Test Ab – Kälte für nicht wärmeabgebende Prüflinge. Der Prüfling wird bei Umgebungsbedingungen in die Kammer eingebracht, die Temperatur wird schrittweise auf den festgelegten Wert abgesenkt, und der Prüfling bleibt unbestromt. Die Haltezeit beträgt je nach Anforderung typischerweise 16 h bis 72 h.
Test Ad – Kälte für wärmeabgebende Prüflinge. Der Prüfling wird während der Temperaturexposition bestromt, wodurch reale Betriebsbedingungen unter Kältebelastung bewertet werden, was eine stabile thermische Kompensation im Regelungssystem der Kammer erfordert.
Allgemeines Verfahren
- Vorkonditionierung bei Standardatmosphäre (23 °C / 50 % RH).
- Einbringen in die Kältekammer.
- Temperaturabsenkung auf die Spezifikation.
- Stabilisierungsphase.
- Expositionsdauer.
- Erholung bei Normalbedingungen.
- Funktionsprüfung.
Anforderungen an die Prüfkammer
Um IEC 60068-2-1 zu erfüllen, muss die Kammer diese Grenzen einhalten:
- Temperaturbereich – typischerweise −70 °C bis +180 °C in Industriequalität; Mindestleistung bis −40 °C oder niedriger je nach Anwendung.
- Temperaturgleichmäßigkeit – ≤ ±2,0 °C als typische IEC-Anforderung; fortschrittliche Laboratorien verlangen ±1,0 °C oder besser.
- Temperaturstabilität – ±0,5 °C bis ±1,0 °C im stationären Zustand.
- Änderungsrate – kontrollierte Abkühlung, kein Schock, sofern nicht spezifiziert, mit linearen oder schrittgesteuerten Profilen.
- Luftstrom – Zwangskonvektion, so angeordnet, dass ein direkter Kältestrahl auf den Prüfling vermieden wird.
- Datenprotokollierung – mehrkanalige Temperaturüberwachung und IEC-konforme Rückverfolgbarkeitsausgabe.
Ausfallarten beim Kältetest
- PCB-Risse durch Wärmeausdehnungs-Mismatch
- Kapazitätsabfall der Batterie oder Anstieg des Innenwiderstands
- Verzögertes Ansprechen oder Einfrieren von LCD-Anzeigen
- Ablösen von Steckverbindern durch Materialschrumpfung
- Erstarren von Schmierstoffen in mechanischen Baugruppen
Diese werden als Rückmeldung in die Designvalidierung und die Zuverlässigkeitsverbesserungszyklen verwendet.
IEC 60068-2-1 gegenüber IEC 60068-2-14
IEC 60068-2-1 ist eine konstante Kälteexposition. IEC 60068-2-14 erweitert die Arbeit auf den Temperaturwechsel, bei dem das Produkt zwischen Temperaturen bewegt wird und der Ausfallmechanismus eher thermische Ermüdung als eine Kältegrenze ist. Die Kältekammer und die Temperaturwechselkammer sind unterschiedlich spezifiziert, daher wird zuerst das Verfahren festgelegt.
Welche Kammer
- Grundlegender Kältetest bei konstanter Temperatur → Temperatur-Feuchte-Prüfkammer für −70 °C bis +180 °C, mit stabiler Kältesteuerung.
- Kältetest, der schnelle Abkühlung oder eine Thermoschock-Vorkonditionierung erfordert → Schneller Temperaturwechselkammer .
- Temperaturwechseltest selbst → siehe die IEC 60068-Reihenübersicht .
Kontaktieren Sie uns mit der erforderlichen niedrigen Temperatur, Haltezeit, Prüflingsgröße und dem Betriebs- oder Nichtbetriebszustand.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Test Ab und Test Ad in IEC 60068-2-1?
Test Ab gilt für nicht wärmeabgebende Prüflinge: Der Prüfling wird bei Umgebungsbedingungen in die Kammer eingebracht, die Temperatur wird schrittweise auf den festgelegten Wert abgesenkt, und der Prüfling bleibt unbestromt, wobei die Haltezeit je nach Anforderung typischerweise 16 h bis 72 h beträgt. Test Ad gilt für wärmeabgebende Prüflinge, die während der Temperaturexposition bestromt werden, wodurch reale Betriebsbedingungen unter Kältebelastung bewertet werden, was eine stabile thermische Kompensation im Regelungssystem der Kammer erfordert.
Welche Leistungsgrenzen der Prüfkammer fordert IEC 60068-2-1?
Temperaturbereich von typischerweise −70 °C bis +180 °C in Industriequalität, mit Mindestleistung bis −40 °C oder niedriger je nach Anwendung. Temperaturgleichmäßigkeit von ≤ ±2,0 °C als typische IEC-Anforderung, wobei fortschrittliche Laboratorien ±1,0 °C oder besser verlangen, und Temperaturstabilität von ±0,5 °C bis ±1,0 °C im stationären Zustand. Der Luftstrom erfolgt durch Zwangskonvektion, die so angeordnet ist, dass ein direkter Kältestrahl auf den Prüfling vermieden wird, mit mehrkanaliger Temperaturüberwachung und IEC-konformer Rückverfolgbarkeitsausgabe.
Wie sieht das allgemeine Kältetestverfahren aus?
Vorkonditionierung bei Standardatmosphäre (23 °C / 50 % RH), dann Einbringen in die Kältekammer, Temperaturabsenkung auf die Spezifikation, eine Stabilisierungsphase und die Expositionsdauer. Danach folgt die Erholung bei Normalbedingungen, gefolgt von der Funktionsprüfung.
Wie unterscheidet sich IEC 60068-2-1 von IEC 60068-2-14?
IEC 60068-2-1 ist eine konstante Kälteexposition, während IEC 60068-2-14 die Arbeit auf den Temperaturwechsel erweitert, bei dem das Produkt zwischen Temperaturen bewegt wird und der Ausfallmechanismus eher thermische Ermüdung als eine Kältegrenze ist. Die Kältekammer und die Temperaturwechselkammer sind unterschiedlich spezifiziert, daher ist zuerst das Verfahren festzulegen.
Welche Ausfallarten treten beim Kältetest auf?
PCB-Risse durch Wärmeausdehnungs-Mismatch, Kapazitätsabfall der Batterie oder Anstieg des Innenwiderstands sowie verzögertes Ansprechen oder Einfrieren von LCD-Anzeigen. Auch das Ablösen von Steckverbindern durch Materialschrumpfung und das Erstarren von Schmierstoffen in mechanischen Baugruppen sind typisch. Diese Ergebnisse werden als Rückmeldung in die Designvalidierung und die Zuverlässigkeitsverbesserungszyklen verwendet.