2018/05/10

[科技] [觀念] UL 台灣 30 周年特別企劃:UL 實驗室參訪!替你的 3C 家電產品安全把關

 UL台灣30週年UL實驗室參訪
相信許多朋友都在 3C 和家電產品資訊中,看過圓形的「UL」認證標誌,但可能對 UL 不是如此的了解。UL 是獨立的第三方安全認證單位,以嚴謹的測試確保產品的安全性。本次透過參訪 UL 在台灣的測試實驗室,實際觀看材料測試、IP 防水防塵等級測試、USB 高速線纜測試、電池測試、快速充電測試和資訊類產品安全測試。





UL 是一家具全球公信力的認證機構,誕生至今已超過 120 年,身爲頂尖的檢驗機構,UL 也常成爲全球各國認證單位的顧問和參考。UL 不只局限於電子科技產品,把關擴及能源能源與電力科技、線纜、家電空調、燈具、性能材料、建築、生命安全科技、醫療以及環境健康等各領域。

隨著科技的發展,人們使用各類 3C 和家電產品只會有增無減。UL 近年也開始向消費者溝通「安全科學」,這個概念就是「預防勝於治療,安全靠科學解套」,在生活中有許多潛在的安全危機,但透過 UL 在產品生產前即藉由科學方法進行安全認證,確保產品無危險性,降低生活中各種潛在危機。

UL 在台灣經營也超過 30 年的時間,有近 700 名員工,以及各種完備的安全測試實驗室。這次勞倫斯就受 UL 邀請參訪實驗室,一窺材料、鋰電池、高速線材、快充項測試項目,看看 UL 是如何以最嚴謹的測試方法爲大家的 3C 家電產品把關。

今天來到了北投,這是其中一棟 UL 實驗室。想不到 UL 在台灣已超過 30 年,從台北到新竹有許多實驗室,各自負責不同的檢測項目。



材料測試


首先來到了材料測試實驗室,顧名思義是測試外殼材料的各種表現,包含强度、耐衝擊、耐燃、長期老化等。現在的 3C 家電外殼多以塑料為主,外殼材質的重要性完全不雅於 3C 產品的電池、馬達、機版等核心零件,如果產品裡頭發生任何異狀,外殼材料決定了是否會一同燃燒起來的關鍵、是保護使用者的最後一道防線。

材料實驗室會看到各種材料正在進行實驗。材料分析會測試高壓高電量、燃燒、拉升、衝擊等模擬各種情形,再會透過紅外線和熱能量圖譜來檢視材料表現。

材料測試有多種方式,除電壓電流測試外,也有模擬雨水和海水之下,是否會出現碳化和短路現象。

這台大型黑色機器是火焰測試,操作員將材料放至於內部,以火焰燃燒材料秒數,後給予不同等級的評定。

防火等級較高的材質即使以火焰測試,也不易燃燒起火。

當防火係數不足的材質,經火焰燃燒後整個跟著燒起來,這樣就是不安全的材質。

外殼材料也會因長時間、溫濕度影響而逐漸老化,測試上當然不可能擺放數年實驗,因此 UL 實驗室有測試溫度、壓力、雨水的器材,以 7 天模擬材料在 100000 小時後的變化。


IP 防水防塵等級測試


第二站來到 IP 防水防塵等級實驗室,越來越多手機、相機等 3C 器材加入防水防塵等級,也有許多大型家電需要長時間暴露在潮溼或雨淋等戶外區域,因此需要加入防水規格。但 IP 等級可不是廠商自己說了算,得經過專業實驗室的測試後才能算數。UL 實驗室也提供 IP 防水防塵等級認證,會依照客戶產品設定的防水防塵等級,以不同的水量、角度進行持續性噴灑,驗證防水防塵性能。

IP 防水防塵等級相信大家都不陌生了,防塵提供 6 種等級,防水有 8 種等級。

雨淋測試是針對 IP 防水防塵等級產品,圖左處銀色裝置內會進行長時間的雨淋或集中噴水,將產品放置通電運作後,依照等級需求以不同的水量、角度進行持續性噴灑,驗證防水防塵性能。滴水盆可測試 IP X1、X2的測試等級,集中噴水孔可測試 IP X3、X4 的測試等級。

右側是更進階的 IP 防水等級測試,噴射水柱用來驗證 IP X5、X6的測試等級。

一旁的大型水管,能以不同水壓測試產品在深度海中的防水表現。

路過家電測試區,會以各種極端方式測試產品表現,例如將吊燈馬達鎖死,連續測試溫度和電流狀況。

實驗室還有冷熱衝擊試驗機和二氧化硫試驗機,以硫化氫模擬長期使用對器材的影響。



USB高速線纜測試


充電傳輸線是手機每天都會用到、身邊也隨處可得,但多數人也最常忽略的一個重點,線材品質的好壞會攸關訊號傳輸穩定能力,某些較差的線材甚至可能因外皮破損造成短路。我們第三站來到了線材實驗室,看看 UL 實驗室是如何用高標準評斷一條線材的好壞。

身邊常見的線材,等級和品質其實有相當大的落差。

這台 USB 搖擺測試機,是將線材固定後折彎 60 度搖擺 100下後,確認是否有外觀破損或訊號傳輸問題。

另外還有許多其他測試器材,可測試斷訊測試、插拔力等項目。

這台長得像 3D 印表機的機器,是檢測 USB 接頭內的電路板。

實驗室人員正在測試線材的訊號傳輸表現,是否達到廠商宣告的水準。

在實驗室的另一區域,我們看到了有趣的東西:機械手臂!還以為來到組裝工廠呢。原來這是開關(switch)測試,反覆測試開關的耐用程度。


鋰電池測試


現代人手可能不只一支手機、還會帶著行動電源,也不時會看到手機或行動電源冒煙燃燒爆炸的新聞。鋰電池可能會受到各種因素導致意外,包含 3C 器材本身設計不良,在震動和特定環境使用下導致短路現象,也有在使用者不當使用下過充過放造成不穩定,甚至是受到撞擊外力刺穿等狀況,這些都可能造成電池燃燒爆炸,因此電池本身的保護設計顯得格外重要。

UL 實驗室的鋰電池測試包含過充、過放、短路、擠壓、撞擊、震動等各種模擬測試,透過一連串嚴謹的測試認證,才能確認電池的安全性。因為這些測試都屬於高危險性,實驗室也都厚鋼板保護下的密閉空間進行,確保測試人員的安全。


鋰電池測試分為電力測試、機械測試、環境測試等大項目,每種項目內各自有大量的測試項目。

因為鋰電池有爆炸的風險,因此都是在厚鋼板保護下的密閉空間測試,工程人員可從一旁的螢幕監看狀況。

另外一間則是電力測試,包含外部短路、異常充電、強迫放電測試,同樣是在層層保護之下進行測試。

在另一間實驗室內,看到一台震盪器,可用特定頻率震盪,測試電池組件是否會發生短路。

UL 工作人員特地展示了經鈍針撞擊測試過的電池,要能不冒煙起火燃燒才算過關。


快速充電測試


高通推出的 QC 快充規格,可縮短充電時間,已逐漸成為各手機品牌採用的充電規格。但大電壓大電流,也意味著危險性會跟著提高,因此支援快充的設備也需要準確評估,才能確保使用安全。

UL 是高通台灣唯一委託測試 QC 2.0 和 QC 3.0 的認證單位,測試項目爲確認裝置可支援 QC 2.0 調整爲 5V、9V、12V 電壓;如果是支援 QC 3.0 則必須可微調電壓,例如從 5V 變 5.25V 或 11V 等。

快速充電測試區,因現場有客戶無法曝光的新品,直接以高精度示波器介紹。

測試時,工作人員會打一個訊號,觀看 QC 2.0 和 QC 3.0 電壓變換是否正常,如可達 QC 2.0 和 QC 3.0 規範就代表正常。



資訊類產品安全測試


最後來到了資訊類產品安全測試,也就是大多數朋友工作會使用的筆電、平板等裝置。這裡並不是要測試軍規等級筆電,而是就結構、電氣、正常和不正常操作情形,檢測筆電和平板裝置的溫度、電壓電流、高低溫等表現,確保在多數使用狀況下不會對使用者造成安全危害。


資訊類產品安全測試,會測試筆電和平板裝置的使用溫度、電壓電流、高低溫等表現。現場同樣擺放了客戶委託檢測的新品,因此以白布覆蓋住。

最近逐漸成主流的 USB Type-C,一個小小的連接埠內就藏有 24 個 pin,因此我們看到了這個專門測試 USB Type-C 的小工具。

現代人在越來越依賴各式智慧裝置、家電的情況下,只要是有插電的產品,都是有可能造成安全性的問題。經過一個下午的實驗室參訪,才知道許多安全性的學問,都藏在不為人知的細節中,感謝許多品牌願意將自家新品送往 UL 檢驗讓安全性更上層樓,也感謝 UL 實驗室的專業人員努力不懈的替消費者把關 3C 家電產品。

經過這次充實的 UL 實驗室參訪,眞心感謝有一群人爲我們身邊的 3C 產品安全把關。

UL台灣30週年


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