PDF《UL 通讯 UL News》

第四十三期 ? 10/2012 随著行动设备的益发羽量轻巧,人类的移 动生活也更为多彩多姿,然而当「一机在 手」的科技生活愿景被深刻实现时,却也 令使用者面临「产品续航力」的挑战.

就 像电动车驾驶人拥有的 「里程焦虑」 (Range Anxiety) C 意即驾乘电动汽车时因担心突 然没电而引起的忧虑,享受行动智慧的朋 友亦会处於产品使用时间的焦虑,无论手 持智慧手机或平板电脑,都可能因忧心临 时没电而必须紧握每一分钟的充电机会. 无线电力,电力无限 智慧行动生活的更美好体验 UL and the UL logo are trademarks of UL LLC ?

2012 第2页续 行动科技透过十数载的演绎屡屡突破技术 上的限制,而被视为行动头号天敌的续航 议题,在智慧型手机强势攻掠市场之际, 却让「无线充电」技术带动了庞大的潜在 商机.根械鞴 iSuppli 的报告,全 球无线充电设备市场可望在

2013 年达到

140 亿美元的规模,而无线充电器所涉及 的应用领域将更为多元,包括手机、MP3 随身、数位相机和行动电脑等.随著诸 多半导体厂商、手机制造商或电池品牌厂 持续布署无线电力传输技术的研发,以及 越来越多的研究专文出版,数十家跨国国 际领导厂商所成立的无线电力联盟,终於 在2012 年突破原用於「二次电力」的设 计概念,并将其正式命名为「无线电力传 输」(Wireless Power Transfer). 无线电力传输的原理与执行方式 无指向性的电磁感应,其实就是利用俄

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14 2013 UL 国际电线电缆 展览会强力徵展中 UL 全球认证网页在 ul.com 全新上线 热保护类电机预选 合适的热保护器 通讯 UL News UL 特别企划 P. 8-12 IEC 62368-1 导入策略与 成功案例 [

2 ] 国物理学家冷次 (Heinrich Friedrich Emil Lenz) 所发现的电磁感应定律.著名的 「冷 次定律」可溯及

1832 年,冷次在获知法 拉第发现电磁感应现象后,即著手实验并 发现感应电动势与线圈的直径、导线的 直径和材料无关,於是接著闭门研究法拉 第尚未解决的如何确定感应电流方向的问 题,并针对产生电磁感应的各种情况进行 大量实验及周密分析.1833 年,冷次透 过《论动电感应引起的电流方向》论文总 结实验结果,同时宣布其发现的「电磁感 应基本定律」 :两个导体间,当一方的电 磁场发生变化,另外一方的电磁场也会 发生变化,但两方是朝著相反的趋势而变 化,结果如下图. 尽管无线充电的过程势必造成能量耗损, 然而无线充电的好处却是不容忽视.一般 来说,无线充电具有下列的优势,因此无 线充电一直是小型家电设备业者想要达成 的目标.

(一) 节省物料成本 : 可减少 1) 导体的使用 ;

及2) 连接器的使用.

(二) 减少触电危险:包括 1) 避免导电体外 露与接触;

2) 可达到密封以避免泡水 造成漏电危险. 接前页

(三) 方便操作性:诸如 1) 没有指向性;

2) 不须牢固接触;

3) 降低充电与待充物脱所造 成的危险. 在各种无线充电设备的发展中,当前最能体现无线充电优势的实例正是电动牙刷,其因 为手持式 C 最好是无线使用,因此本体必须采用到电池设计.不过一般的非充电电池在 无法估算残余电量下,必须频繁地更换电池,除了不环保,也容易破坏机体的防水性;

但若采取传导式的充电又不利於潮湿环境的使用,甚至会有泡水后漏电的危险!鉴於使 用时间短与使用功率低的双重条件, 「短距离无线充电」自然成为最佳解决方案. 行动设备的无线充电发展 今日的新型智慧手机所采用的电池设计,有些因机体密封而无法被取出,使用者为延长 续航,只能利用连接槽外接加购的电池,而即使手机采用传统的可更换电池设计,其更 换电池后,重开机的时间太长也令人难耐;

为避免重要关头无电可用的尴尬,多数智慧 型手机用户会选择随身携带充电设备或备用电池,甚至罔顾潜在风险同时进行充电与通 话;

而频繁的插拔线或不当的拉扯,也可能造成连接器损坏因而无法充电及传输资料, 正是这些发生在智慧型手机上的种种新问题,催生了新一代无线充电的设备. 磁共振 - 无线电力传输的技术突破口 以「冷次定律」为基础的无线电力传输,尽管有著便利性,但在过去以 50/60Hz 交流 电力为来源的运用下,效率一直无法突破 30% 的门槛;

直至

2006 年,由美国麻省理工 学院研究团所发现的在特定频率的磁共振现象,才一举成功地将电力传输效率提升到 90% 以上,且有效电力传输的极限距离也达到线圈直径的两倍长.此举无疑大力振奋 了全球的电子电机产业! 共振的现象就像荡秋千一样:在秋千震荡的最高点施力会让秋千越荡越高,感觉能量没 有消耗,因此一旦施力的频率与震动体相同,则震动震幅就会不断增大,且会减少因为 传输距离造成的损耗.磁共振的主要关键正是在共振的频率,因此必须透过可变频率电 晶体的协助,才能够达到高效电力传输的目标. 无线电力传输的安全挑战 无线充电的优点虽然不胜枚举,但无线电力传输利用电磁场变化所产生的感应电压与电 流则与无线讯号传输一样,均面临著类似甚至更为严苛的安全挑战: ? 电磁辐射的直接能量 - 不同於通讯用途,为了达到感应的电压与电流皆能进行充电, 发射器的功率必须增大,而增加辐射效率的方式不外乎增加振幅,或提高频率.由於 后者的电磁场穿透性高,不仅技术较为困难,且可能造成生物体的直接危害,因此增 加振幅是相对容易的可行方法.只是若选择增幅,则会因电磁辐射可能无法穿透人体, 而造成能量囤积於人体形成涡电流而加热人体,此时就会像是电磁炉煮火锅! 封面故事 UL 通讯第四十三期 ? 10/2012 UL 通讯由 UL 大中华区负责编制,旨在为中国、香港与台湾的制造商及出口 业者提供本区相关的最新服务及资讯,以帮助产业客户及时掌握 UL 动态. 总编辑:洪佩凌 T: +886.2.7737.3480 E: [email protected] 更正:本刊第

42 期第

15 页刊登的「UL 与海尔展开 合作纪元」 ,照片图说的海尔集团代表应为其全球销 售总监李攀. 本通讯备有繁体中文及简体中文版本.欢迎登入 UL 大中华区网路,迳自订阅电子版的《UL 通讯》 编辑 / 制作统筹:张宛茹 T: +886.2.7737.3241 E: [email protected] 第四十三期 ? 10/2012 S N S N S N S N [

3 ] ? 通讯干扰 - 无线通讯与无线充电同样采用电磁感应,因此两者也可能造成互相干扰. 由於无线充电的功率较高,因此容易造成通讯干扰.如何维持通讯畅通与无线充电 效率也成为一大考量. ? 发射器与接收器的电气安全 - 新式无线电力传输设备期望达到一机多用的目标,因 此摒除了一对一卡槽的设计,也就是希望有类似电源延长线的功能.目前市售的产 品设计大多透过外接的接收器进行接电,意即凡连结接收器的电子产品,都可以取 得发射器供应的电磁场.多孔延长线等供电设备因本身的电线粗细、塑胶材料绝缘 性要求而设有安全的供电上限,其亦为避免过载造成供电设备负荷过大,以及防止 过热造成火灾等.以此类推,无线充电发射器也应限制输出的功率,或者调配适当 的发射功率,甚至具备危险情况下的断电功能. UL 2738:用於低能耗产品的无线充电设备第一版安全认证标准 因应科技崛起,全球首部针对小型无线充电设备的相容性安全测试标准 - UL 2738,由UL 在2010 年10 月14 日首次提出,并於次年的

4 月28 日生效.以下为 UL

2738 的标 准架构: 标准适用围 ? 感应式功率发射器,拟由

600 伏特或更少的分支电路提供;

? 感应接收器,拟於感应发射器一起使用;

并且 ? 感应接收器输出电压 / 传输功率围为:1)

60 V dc 或42.4 V ac peak,以及 2)

100 VA capacity;

同时 ? 并不适用於与其他设备或电源系统的电磁兼容性安全问题或是造成生物生理上的安 全问题. 标准安全测试 ? 感应功率发射器最大传输功率测试 C 正常运作状态:确认在发射器的正常运作下, 能够发射足够的能量,但是不会超过安全使用上限. ? 感应功率发射器最大传输功率测试 C 零组件失效状态:确认发射器在产品失效的情 况下,仍然不会发射超过安全上限的能量,危及操作设备或使用者的安全. ? 感应接收器限制传输功率及电流测试:确定接收器具有限制传递能量的功能,以免 接收器失效或是周围有多个充电器同时使用而造成操作设备或使用者的安全问题. 结论 最可预见的未来,是内建无线充电晶片的设备将会开始带动下一代行动设备的更新浪 潮.无论是数位相机、手机、平板电脑、多媒体播放器、手提电脑甚至是蓝芽设备等, 皆可能会有更眩目及聪明人性的内建无线充电接受晶片或零组件之产品被研制上市, 於是发射器当然可能变成一般延长线或者 OA 家具的基本内嵌功能.然而透过电磁感 应原理进行的无线充电,虽然运用的原理年代已久且具备强大的优势,但是无线充电 设备仍有诸多安全挑战,其透过标准加以规是必然之举,如前述的 UL

2738 及UL

2750 (电动车用无线充电设备)等皆有利於对小型资讯产品与大型电子电机设备的无线 电力传输进行安全把关. 便利的无线电力传输唯有在通盘的安全考量下,才能让使用者无后顾之忧地享受无限 电力所带来的更美好行动生活. 第四十三期 ? 10/2012 封面故事 本文作者为 UL 培训谘询业务发展经理陈立闵 更进阶的塑料 资料库 UL 积极结合 IDES 与UL 自身强大的塑 料测试认证资料库,推出技术更升级、 功能更优异的新一代 Prospector (勘探 者)塑料资料库.此线上工具同时纳入 UL 超过 60,000 笔黄卡资讯,资料详尽 完整,且引进的人性化操作界面直观 优雅,可让使用者轻地透过同一个 平台搜寻、筛选及探索世界领导供应 商的数柿霞盎瓶ㄗ恃,包括巴斯 夫公司 (BASF Corporation)、帝斯曼工 程塑料公司 (DSM Engineering Plastics)、 杜邦高性能聚合物公司(DuPont Performance Polymers)…等.无论产品 制造商抑是材料供应商,Prospector 都 将是最理想的业务辅助利器: 优质的塑胶原料搜寻引擎 - 收录多达

875 家制造商逾 85,000 笔数柿, 每笔资料皆完整编列材料属性、制程 与供应商的联络资讯,目前已有超 过365,000 名的设计工程师和塑料加 工人员采用 Prospector 工作.业界人 士一旦使用 Prospector,将可快速方 便地引用能使产品成功的关键技术讯 息, 大幅节省筛选塑料所耗费的时间. 强大的材料资料库管理 - 塑料供应商 和经销商可透过此一资料库管理服 务,在其网站上为客户、网站访客、 业务和客户服务团提供自订的搜寻 界面,以让使用者直觉找到与检视产 品技术资料表,进而导入报价和销售 订单系统, 塑料厂商可成功拓展业务. 加值的广告效益 - Prospector 的成熟 技术可触及多达 365,000 名已预获资 格的塑料专业人士,厂商能透过嵌入 电子刊物的宣传单、赞助网络研讨会 以及强大的线上广告等方式,发掘合 乎要求的潜在客户. 欢迎您立即连结 www.ides.com/ul 免 费注册 Prospector. UL 服务 [

4 ] 重要通知 第四十三期 ? 10/2012 UL 正式启用位於美国宾州的全新实验室. 这所专为世界最前端的 LED 灯具提供技术 服务的检测中心,占地 38,000 平方英 面积,植有全球最先进的光度测试技术, 具备的服务能量可满足全球照明产业在能 源效率及性能评估的需求. 鉴於绿色能效已被视为照明设备进入市 场的重要加值功能, 新的实验室主营LED 及传统灯具的能效测试,所含括的 国际规包括 ENERGY STAR? (能源之星) 、 DesignLights Consortium (灯具设计联盟)、 本文旨在厘清诸多厂商对於电路板「浸银」 (Immersion Silver) 制程的评估问题. 根 UL

796 标准下的 10.2 章节与 UL 796F 的2.3.25 章节,凡含有银导体的电路板, 如Silver Plating 或Silver Paste 等, 皆须进行「银漂移」(Silver Migration) 测试项 目;

然以「浸银」作为表面处理者,UL 已於

2004 年10 ................