IEC 60068-2-1低温试验方法解析

标准定位与适用范围

方法定位与版本核对

IEC 60068-2-1《环境试验 第 2-1 部分：试验 试验 A：低温》规定低温条件下评价试件使用、运输或储存能力的方法，适用于通电与非通电、带包装与不带包装的试件。它是方法标准，不规定某类产品必须做哪个温度与多长时间，这些严酷等级由产品规范、鉴定大纲或客户技术协议给出。IEC 技术委员会公开清单显示现行文本为 2025 年第 7 版（2025-09-23 发布），取代 2007 年第 6 版，且属于技术修订。

2025 版的主要变化

公开资料列出的技术修订包括：修订引言与适用范围、新增图示与符号以澄清程序、明确高低空气速度的判定程序与试样周围／表面／内部测点要求、重新引入高风速条件下修正调节温度的列线图（诺谟图）程序、修订温度容差，以及补充相关规范与试验报告的标准要求，并加入各程序优缺点的说明。2007 版曾删除列线图，导致高风速下散热试样的结果偏离真实自由通风工况，2025 版回归该修正方法。

适用与不适用边界

本方法针对恒定低温暴露，评估低温下的启动、功能、材料与连接可靠性，不评价温度变化速率带来的影响——那属于试验 N（IEC 60068-2-14）。它也不覆盖湿热、盐雾或高温（干热属 IEC 60068-2-2 试验 B）。同一系列各分部换版并不同步：低温、干热、湿热在 2025 年换版，而正弦振动 Fc 仍为 2007 版，技术协议应逐分部锁定版本。

试验目的与可靠性含义

试验要回答的问题

主要回答三件事：试件在规定低温下能否按预期启动并持续工作；材料、焊点、连接器、显示器件、电池与润滑状态是否出现功能退化或参数漂移；运输与储存状态下经历低温后恢复到常温是否仍满足要求。它是环境适应性筛查与设计验证工具，不直接给出服役寿命或现场失效率。

散热与非散热的差异

通电后自身发热明显的试件，其表面或内部温度可能远高于箱内空气温度；箱内风速提高又会强化对流冷却，使「同样的箱温」对应完全不同的实际热状态。因此 2025 版把散热判定、高低风速判定与测点位置写得更为明确：说明性引用中以规定自由空气条件下的温升是否超过判据（常见为 5K 量级）区分散热试样，并按有无强制对流时的温差判定风速条件。

低温暴露的可靠性含义

低温下的典型失效包括启动失败、液晶响应迟缓、电池内阻上升、连接器接触不稳、塑料与密封件变脆、润滑剂黏度上升导致机构卡滞，以及冷凝或结霜引发的功能异常。试验能暴露这些现象，但「通过」只表示在给定温度、时长、通电状态与风速条件下未出现规定判据内的失效，不代表覆盖温度骤变或湿热凝露情形。

ΔT_S = T_hotspot − T_ambient > 5 K　散热试样判定示意，判据数值按适用文本核对；超过判据即应按 Ad／Ae 处理通电与风速条件。

试验条件与参数框架

三种程序的选择框架

试验 Ab 针对非散热试样，通常在较高风速下把箱内温度降至规定低温，待试件温度稳定后保持规定暴露时间，可按规范在稳定后再通电做功能检查；试验 Ad 针对散热试样，采用低风速、在初始温度稳定后再通电；试验 Ae 同样针对散热试样、低风速，但试件在包括调节阶段在内的整个过程中持续通电。选择顺序是先判散热与否，再按规范确定通电时机。

严酷等级与条件参数

说明性引用中优选低温档包含 −65、−55、−50、−40、−33、−25、−20、−10、−5、+5℃，暴露时长常用 2、16、72、96 小时等档；温度容差、温度变化速率、绝对湿度上限以及风速条件按适用文本与产品规范确定。2025 版对容差作了修订并按温度区间分级处理，因此不宜沿用旧版单一容差值出报告。具体取值一律按现行文本查取。

测点、摆放与设备能力

测点可布置在试件表面、内部或周围代表性位置，若布置会损伤试件则改用周围测点并记录理由；散热试样宜置于箱内有效工作空间中央并与箱壁、其他试件保持足够距离，夹具宜低导热以减少额外传热。设备不仅要在空载时达到目标低温，还要能在试件持续发热时维持规定条件，这对 Ae 程序尤为关键。

ΔT_Sa/b = T_Sa − T_Sb　高低风速判定示意，T_Sa 为自由空气条件、T_Sb 为强制对流条件下测得的试件温度；差值用于判断风速条件。

试验方法与步骤

主流程

确认依据版本与产品规范给出的程序代号、温度与时长→预处理与初始检测（外观、尺寸、功能）→判定散热与风速条件→按安装要求布置试件与测点→从标准大气条件逐步降温至规定低温→按程序在相应阶段通电→待试件温度稳定后开始计时暴露→试验中按规范做中间测量与功能检查→恢复至标准大气条件并做最终检测→整理偏离与结论。

列线图修正的使用条件

当散热试样需要低风速自由通风工况、但试验箱只能提供较高风速时，2025 版允许按列线图或相应数值方法修正调节温度，以补偿强制对流带来的额外冷却，使试件表面温度接近目标工况。修正过程需记录自由空气与强制对流下的实测温差、修正前后箱温设定与试件表面监测值。该程序只适用于规定情形，不能当作随意调整箱温的通用借口。

异常与复核

箱内温度超差、风速条件与程序不符、测点脱落、试件在 Ae 程序中因发热导致箱温失控、结霜或冷凝超出预期，均应先判试验有效性并暂停记录。恢复阶段的升温速率与是否允许擦拭冷凝水也应按规范执行，避免恢复过程本身引入额外损伤。任何中途改变程序或温度设定的做法都需在报告中说明并重新评估有效性。

T_B′ = f(T_Sa, T_Ca, T_B, T_Sb, T_Cb)　列线图修正后的调节温度函数示意，由自由空气与高风速下的实测温度共同确定；须记录计算依据与试件表面监测值。

测量、判据与失效定义

记录量

报告应包含依据标准与版本、程序代号 Ab／Ad／Ae、规定低温与暴露时长、温度容差与实测曲线、风速条件判定结果、散热判定依据、测点位置与数量、通电与功能监测状态、是否使用列线图修正及计算依据、预处理与恢复条件、初始／中间／最终检测结果、偏离说明。只写「−40℃、若干小时」难以复现 2025 版所强调的热状态。

判据与失效定义

判据由产品规范给出，常见形式为试验中不得出现启动失败、功能中断或参数超差，恢复后不得出现永久性变形、开裂、接触不良或绝缘异常。温度或风速条件超差、测点布置不当、程序代号选错、通电时机与规范不符，属方法有效性问题，应先处理再谈符合性；把「试验做完」直接写成「合格」是常见错误。

常见结论误用

把低温试验当作温度冲击或温度循环；把 2007 版的容差、程序描述套到 2025 版订单；把箱内空气温度等同于散热试件实际温度；用低温小时数换算服役年限；把带包装与不带包装结果混判；以及只引用系列名不写分部与版本。这些都超出该分部能支撑的结论范围。

t_exposure 从试件温度稳定后起算　暴露计时规则示意，降温与稳定阶段不计入规定暴露时长；恢复阶段另行记录。

数据分析与报告

数据处理要点

保留箱内温度、试件测点温度与功能监测的连续记录，散热试样应同时呈现空气温度与表面温度的差值曲线；使用列线图修正时把修正前后设定值并列存档。多试件同箱试验应逐个记录测点，避免用单点代表全部。恢复阶段数据单独归档，复测数据不与原组静默合并。

报告审查要素

核查标准版本与程序代号、严酷等级来源、散热与风速判定记录、测点布置、温度容差与实测曲线、通电与功能监测、修正程序依据、预处理与恢复条件、初始／中间／最终检测数据、判据来源，以及结论仅对给定程序与热状态有效的声明。若报告只有一张箱温曲线而无试件温度与风速信息，通常不足以支撑散热试样的符合性判断。

a_chamber ≥ a_spec + P_spec / (h·A)　试验箱在试件持续发热时维持低温的能力示意，P_spec 为试件发热功率；仅看空载最低温度不足以评估 Ae 可行性。

实施要点与行业实践

实施要点

在产品规范阶段写清程序代号、温度、时长、通电时机、功能监测项目与判据，并明确是否带包装。试验前先做散热判定与箱能力确认，尤其是 Ae 程序下持续发热时的控温能力；测点布置应在不改变试件热状态的前提下进行。2025 版新增的优缺点说明可作为选择低风速方案还是修正方案的依据。

行业实践与合规提示

常见做法是把低温 A、干热 B、恒定湿热与交变湿热、温度变化 N、振动与冲击按产品使用剖面组合成环境鉴定链，各项目分别引用分部与版本。宣传与标书用语应避免「适应任何低温」「极寒无忧」「永不失效」等绝对化表述。由于 2025 版属技术修订且同系列换版不同步，在产机型换版时宜做一次剖面与报告模板复核，不用旧版容差判定新版订单。

通过 ⇔ ∀ 判据_j (试验中与恢复后均在限内)　符合性示意，判据来自产品规范；风速、容差或程序代号不符时应先判方法有效性。

典型应用场景

典型应用场景

车载电子与控制模块的低温冷启动验证、户外通信与监控设备的低温贮存与恢复检查、电池管理系统与电源模块在低温下的功能监测、消费电子与显示器件低温响应评估、包装状态下运输低温适应性验证，以及 2025 版换版后既有鉴定剖面的差异复核等。

常见问题解答

问：IEC 60068-2-1 现在是哪一版？

答：IEC 技术委员会公开清单显示现行文本为 2025 年第 7 版，2025-09-23 发布并取代 2007 年第 6 版，属技术修订。但同系列其他分部换版并不同步，例如正弦振动 Fc 仍为 2007 版，因此技术协议应逐分部写明版本。

问：Ab、Ad、Ae 怎么选？

答：先判定试件是否散热，再按规范确定通电时机。Ab 用于非散热试件（通常在较高风速下、稳定后按需通电检查）；Ad 用于散热试件、低风速、初始稳定后通电；Ae 用于散热试件、低风速且全程通电。选错程序会使实际热状态与预期不符。

问：2025 版为什么重新引入列线图？

答：因为高风速会额外冷却散热试样，使箱内设定温度与试件真实表面温度脱节。2007 版删除该修正程序后，此类工况容易失真；2025 版重新引入图解与数值解法，用于修正调节温度，同时要求记录实测温差与修正依据。

问：箱内温度就等于试件温度吗？

答：对散热试样不等于。通电发热会使表面或内部温度高于箱温，风速变化又会改变对流冷却。2025 版因此澄清了测点布置要求；报告宜同时给出箱内空气温度与试件代表性测点温度。

问：低温试验能代替温度冲击或温度循环吗？

答：不能。本分部针对恒定低温暴露，明确不评价温度变化带来的影响，后者属试验 N（IEC 60068-2-14）。恒定低温、温度变化与湿热各自模拟不同环境机理，应分别引用、分别判定。

问：常用的温度与时长是多少？

答：说明性引用中优选温度档包含 −65 至 +5℃ 的若干取值，暴露时长常用 2、16、72、96 小时等档，但都由产品规范给定，且 2025 版修订了温度容差。不能从标准编号直接推出一组固定条件，也不能沿用旧版容差值判定新版订单。

问：带包装和不带包装有什么区别？

答：带包装用于模拟运输与储存状态，不带包装用于模拟使用状态，两者热传递与恢复过程不同，结果不宜混判。试验大纲应明确采用哪一种，并把包装形式与恢复条件写入报告。

问：做 Ae 程序时设备要额外确认什么？

答：要确认试验箱在试件持续发热的情况下仍能把工作空间维持在规定低温及容差内，仅看空载最低温度不够。还需核对测点布置、风速条件与温度记录能力，必要时先做热负载试运行。

本文围绕相关产品标准与强制性安全标准的公开资料与工程实践进行梳理，用于说明不合格项目的试验方法、判定逻辑、成因分析与整改方向，不构成对任何具体产品的合格结论，也不替代适用法规、客户规范或经签署的试验大纲。正式标准编号、版本、限值与试验程序均以委托方提供的现行有效文本及技术协议为准；检测结论与合规判断应分别表述。