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Prüfung-eines-Peltiermoduls

Thermoelectric-cooler-testing

Laird Thermal Systems bietet umfangreiche Testprogramme für Peltier-Module an, um eine hohe Produktzuverlässigkeit und -leistung zu gewährleisten:

  • Zuverlässigkeitsprüfung – Nachweis für die konstruktive Intaktheit der Peltier-Module und deren Beständigkeit gegenüber extremen Umweltbedingungen
  • Funktionsprüfung – Nachweis für die Erfüllung der erwarteten Leistung der Peltier-Module
  • Compliance – Stellt Konformität des Produkts zu einschlägigen Branchenstandards sicher

Prüfkriterien

Die mechanischen und umwelttechnischen Standardprüfungen erfolgen nach Telcordia GR-468 Core oder MIL-STD. Oft decken die Standardprüfungen nicht alle Kriterien der Anwendung ab, weshalb eine angepasste Umweltprüfung nach OEM-Vorgabe durchgeführt werden muss. Das gängigste Verfahren für die Zustandsbewertung eines Peltier-Moduls ist die Messung des Wechselstromwiderstands (ACR) vor und nach Durchführung einer Qualifikationsprüfung. Ein merklich geringerer AC-Widerstand ist eine Anzeige dafür, dass das Peltier-Modul nicht mehr über den gesamten Bereich die gewünschte Leistung erbringt. Beträgt die ACR-Abweichung mehr als 5 % gilt der Test als nicht bestanden.
 

Erfahren Sie nachfolgend mehr über die Prüfung von Peltier-Modulen. Bei Fragen wenden Sie sich bitte an Laird Thermal Systems.

 

Mechanische Prüfung

Stellt sicher, dass thermoelektrische Kühler nicht durch unvorsichtige Handhabung während des Transports beeinträchtigt werden. Sie wird in der Regel für thermoelektrische Miniaturkühler benötigt, die aufgrund ihrer empfindlichen Modulkonstruktion in der Telekommunikation und der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden.

 

Wie wird die Prüfung durchgeführt?

  • Der thermoelektrische Peltier-Kühler wird auf die Prüfvorrichtung montiert, die dann in einer von drei Achsen auf der Plattform der Prüfausrüstung angebracht wird. 
  • Der thermoelektrische Kühler wird während mehrerer Sequenzen Vibrationen ausgesetzt.

Gewährleistet, dass die Leistung thermoelektrischer Kühler nicht durch unvorsichtige Handhabung während des Transports beeinträchtigt wird. Falltests werden an verpackten Geräten durchgeführt und sind oft für alle thermoelektrischen Kühler erforderlich.

 

Wie wird der Test durchgeführt?

Das verpackte Gerät wird aus der in den Telcordia-Anforderungen angegebenen Höhe auf Oberflächen, Kanten und Ecken fallen gelassen.

Obwohl thermoelektrische Kühler einer hohen Druckbelastung standhalten können, ist die Scherfestigkeit relativ gering, und die richtige Montage ist entscheidend für die Haltbarkeit. Laird Thermal Systems führt Scherfestigkeitsprüfungen durch, um die höchste Scherkraft zu ermitteln, die das Modul ohne Ausfall aushalten kann. Dieser Test wird in der Regel bei kleineren thermoelektrischen Kühlern durchgeführt, da größere Einheiten eine stärkere und zuverlässigere Konstruktion ermöglichen.shear-strength-illustration

Wie wird der Test durchgeführt?

  • Der thermoelektrische Kühler wird in der Modulhalterung befestigt. 
  • Während eine Platte des thermoelektrischen Kühlers festgehalten wird, wird auf die andere Platte eine Scherkraft entsprechend der Kundenspezifikation ausgeübt.

HALT - Highly Accelerated Life Test zielt darauf ab, die Betriebsgrenzen des thermoelektrischen Kühlers zu ermitteln. Durch das frühzeitige Erkennen von Schwachstellen im Produktentwicklungsprozess kann HALT die Kosten und die Markteinführungszeit reduzieren. Diese Art von Test wird in der Regel durchgeführt, wenn es darum geht, Ausfallarten zu bewerten oder die MTBF eines thermoelektrischen Kühlers abzuschätzen.

HASS - Highly Accelerated Stress Test erkennt fehlerhafte thermoelektrische Kühler, die durch mangelhafte Herstellungsprozesse verursacht wurden. Das Testverfahren ähnelt dem von HALT, aber die Belastungen sind geringer.

 

Wie wird der Test durchgeführt?

  • Der thermoelektrische Kühler wird eingeschaltet und in einen heißen Ofen gestellt.
  • Durch zunehmende Temperaturschwankungen wird der thermoelektrische Kühler einer mechanischen Belastung ausgesetzt. Bei der HALT-Prüfung führen die extremen Bedingungen zum Versagen des thermoelektrischen Kühlers.
  • Bei der Testanalyse wird festgestellt, ob die Konstruktion des Moduls verbessert werden muss (HALT) oder ob mögliche Defekte durch fehlerhafte Herstellungsprozesse verursacht wurden (HASS).

Umweltprüfung

Bestimmung der Auswirkungen einer Langzeitlagerung von thermoelektrischen Kühlern unter bestimmten Bedingungen. Bei dieser Prüfung wird der thermoelektrische Kühler thermisch belastet, ohne dass elektrische Energie verwendet wird.
 

Wie wird der Test durchgeführt?

Der thermoelektrische Peltier-Kühler wird in einer Lagerkammer bei einer Temperatur und für eine Zeit gelagert, die durch eine bestimmte Norm oder eine Kundenanwendung vorgegeben ist. Laird Thermal Systems kann Folgendes durchführen
  • Niedrigtemperatur-Lagertests 
  • Hochtemperatur-Lagertests

Mit diesem Test wird die Auswirkung einer längeren Belastung des thermoelektrischen Kühlers bei konstant hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit ermittelt.
 

Wie wird der Test durchgeführt?

Der thermoelektrische Kühler wird in einer Lagerkammer bei einer bestimmten Temperatur und Luftfeuchtigkeit gelagert.

 

Mit dieser Prüfung wird die Auswirkung der elektrischen und thermischen Belastung des thermoelektrischen Kühlers durch plötzliche Änderungen der Leistungsbedingungen ermittelt.
 
 

Wie wird der Test durchgeführt?

  • Ein- und Ausschaltzyklen - Der thermoelektrische Peltier-Kühler wird in einer Vorrichtung platziert und über eine bestimmte Anzahl von Zyklen für eine bestimmte Dauer ein- und ausgeschaltet. Laird Thermal Systems ist in der Lage, mehr als 5000 Zyklen zu testen. 
    Reverse Power Cycling - der thermoelektrische Kühler wird einer thermischen Belastung ausgesetzt, die durch plötzliche Wechsel zwischen positiven und negativen Stromversorgungsbedingungen erzeugt wird. Dies wird häufig bei PCR-Anwendungen eingesetzt, wenn abwechselnd geheizt und gekühlt wird. Laird Thermal Systems kann bis zu 200K+ Zyklen innerhalb eines Temperaturbereichs von 0~120℃ testen.

Eine häufig verwendete Methode zur Messung der Haltbarkeit eines Produkts. Der Zweck besteht darin, die ungünstigsten Temperaturbedingungen in der vorgesehenen Anwendung zu simulieren.
 

Wie wird der Test durchgeführt?

Der thermoelektrische Kühler wird im nicht betriebsbereiten Zustand extremen hohen und niedrigen Temperaturen ausgesetzt. Da sich das Modul durch wiederholte Kühl- und Heizzyklen über einen langen Zeitraum zusammenzieht und ausdehnt, wird die thermoelektrische Kühlung mechanisch belastet.

Leistungsprüfung

Alle thermoelektrischen Kühler von Laird Thermal Systems werden einem Leistungstest unterzogen, um sicherzustellen, dass sie die erwartete Kühlleistung erbringen. Ein Vakuum-Temperaturdifferenzprüfgerät wird zur Messung der elektrischen Strom- und Spannungsaufnahme verwendet.
 

Wie wird der Test durchgeführt?

  • Der thermoelektrische Kühler wird in einer Vakuumumgebung mit der kalten Seite nach oben auf einen Kühlkörper gestellt. Ein Kupferblock wird als thermische Last auf die kalte Seite gelegt. 
  • Der thermoelektrische Kühler wird mit Strom beaufschlagt, bis der berechnete Imax-Wert erreicht ist, der die maximal mögliche Temperaturdifferenz (∆Tmax) erzeugt.
  • Der Strom der thermischen Last wird dann so verändert, dass die Temperatur der heißen und der kalten Seite gleich ist, was zu ∆T= 0
  • Die maximale Kühlleistung (Qmax) wird durch die erforderliche Leistungsaufnahme der thermischen Last bestimmt.

Konformität

Laird Thermal Systems hat sich verpflichtet, Produkte zu liefern, die den gesetzlichen Anforderungen entsprechen und umweltverträglich sind.

Unsere thermoelektrischen Kühler erfüllen die folgenden Anforderungen
  • RoHS - Restriction of Hazardous Substances (Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe)  
  • REACH - Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (Europa)
  • TSCA - Toxic Substances Control Act (US)
  • CA PROP 65 - Gesetz zum Schutz des Trinkwassers und zur Kontrolle giftiger Stoffe (US, Kalifornien) 
     

Lesen Sie mehr über unsere Arbeit im Bereich Umwelt und Sicherheit oder beantragen Sie hier eine Produktzertifizierung.

 

Thermoelektrische Kühler, die in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden, müssen in der Regel die Telcordia General Requirements (GR) erfüllen, um die Zuverlässigkeit des Produkts zu gewährleisten. Telcordia (früher Bellcore) ist ein Unternehmen, das technische Analysen, Tests und Beratungsdienste für Produktlieferanten und Dienstleistungsanbieter für den Telekommunikationsmarkt anbietet.

Da es in anderen Märkten keine Industriestandards gibt, haben OEMs die Telcordia-Standards für die Zuverlässigkeitsprüfung von Produkten übernommen, die in anderen kritischen Anwendungen eingesetzt werden, z. B. in der industriellen Bildverarbeitung, in autonomen und optoelektronischen Anwendungen.

Laird Thermal Systems verwendet hochmoderne, firmeneigene Prüfgeräte und -methoden zur Prüfung der Telcordia-Anforderungen. Unsere Prüfkammern können nahezu jede Umgebung simulieren, um mögliche Auswirkungen von Transport, Betrieb und Lagerung zu bewerten.

Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, und unser Ingenieurteam wird ein Prüfprogramm gemäß den Telcordia-Normen erstellen.

Abnahmeprüfung

ACR oder AC-Widerstand ist eines der Hauptkriterien bei der Überprüfung der Produktzuverlässigkeit. Wenn der ACR-Wert gegenüber der ursprünglichen Kundenspezifikation deutlich abfällt, kann der thermoelektrische Kühler beschädigt sein. Die Messung des AC-Widerstands ist eine einfache Methode, um sicherzustellen, dass der thermoelektrische Kühler die erwartete Leistung erbringt.

Durch die Erkennung von Infrarotstrahlung können Wärmebildkameras potenzielle Probleme des thermoelektrischen Kühlers lokalisieren. Wärmebildkameras können eingesetzt werden, um
  • Sicherstellung der Temperaturgleichmäßigkeit im gesamten Gerät 
  • Hotspots zu identifizieren, wie z. B. schlechte Lötstellen in einem thermoelektrischen Modul

Der thermoelektrische Kühler wird nach folgenden Kriterien visuell geprüft, um die Lieferung hochwertiger Produkte zu gewährleisten:
  • Die Abmessungen stimmen mit dem Druck überein 
  • Keine kosmetischen Defekte, wie z.B. Lötkugeln, Risse in TE-Elementen, Risse in Keramiksubstraten, Korrosion, Sauberkeit der Lötstellen

Ein Hi-Pot- oder dielektrischer Widerstandstest stellt sicher, dass die Isolierung des thermoelektrischen Kühlers ausreichend ist und unter normalen Betriebsspannungsbedingungen keine Leckströme entstehen.