June 24, 2019
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June 24, 2019
專題論壇 | 解密無線快充技術 安全測試到位支持
本文作者：胡翔豪，UL 電子科技產品部 專案經理 無線充電技術逐漸成熟，快充技術也納入支援，加速了應用與普及。然而提高傳輸功率，也帶來相應的安全挑戰，國際安全科學機構UL從安全出發，點出該有的安全考量與標準規範。 行動科技歷經十幾年的發展，屢屢突破技術上的限制，在智慧型手機強勢攻掠市場之際，電池續航力被視為行動裝置最讓使用者關心的議題之一，因此無線充電技術順勢崛起，帶動了龐大的潛在商機。 隨著技術發展成熟，無線充電所涉及的應用領域也更為多元，從最初的手機、無線耳機、智慧手錶和行動電腦，已延伸到家電、家具、汽車和物聯網相關裝置。在2019年第一季，無線充電聯盟WPC(Wireless Power Consortium)公布的會員總數，就已逼近650家會員，產品取得Qi認證的數量站上了3700個型號大關。根據市場研究報告指出，2018至2025年之間，全球無線充電市場可望以60.22%的年複合成長率增加至2025年的1,453億美元<註1>。市場資料在在顯示，無線充電技術將逐步邁向普及。 行動裝置的無線充電技術發展 發展數十年的無線充電技術，直到近年才真正應用於產品上。目前最完整的規格標準為WPC所提出的Qi 1.2.4版本：Basic Power Profile (BPP<=5W)，Extended Power Profile (EPP: 5W-15W)，其採用的最大功率為15W，相較幾年前常見的5W已提高很多，因傳輸的功率提高，充電時間減少，大家便開始稱它是無線快充。然而，真正要判斷是否為無線快充，其考量點須延伸到無線充電版的輸入端，其必須搭配18W以上的快充電源供應器，讓手機在無線充電板上可以成功接收到15W的電量。 最新發佈的高通無線快充，是應用於無線充電板輸入端的技術，並結合既有的Quick Charge 2.0/3.0和Qi，建構完整且安全的無線快充系統。讓使用者利用片刻時間，就能幫手機快速充電，以面對下一個預期或突然發生的外出行程。 〈圖1〉無線快充裝置技術條件 無線快充原理 分析無線快充原理，先從兩部份來看。第一個部份，快充電源供應器和無線充電板之間的信號傳遞接收正常，判讀正確，快充電源供應器根據需求步階或固定檔位調整Vbus輸出。第二個部份，無線充電板和手機之間，EPP比BPP多了協商階段 (微調功率傳輸參數、異物偵測初始判定)、校正階段 (增進功率傳輸時的異物偵測能力)，和再次協商階段 (調整功率傳輸參數)，能協商也代表無線充電板與之前相比，多了向手機回覆訊息的能力，下面就以技術的觀點出發，帶大家了解無線快充。 首先，無線充電板必須先偵測電源供應器的型式，無線充電板於USB Data Bus發出50% duty cycle的脈波給電源供應器，會有下列三種情況： 電源供應器回應上述脈波，並以步階2V調升或調降Vbus，表示連接到Quick Charge 3.0電源供應器。 電源供應器沒回應上述脈波，但回應USB Data Bus指定電壓準位，調升Vbus為 9、12 或20V， 表示連接到Quick Charge 2.0電源供應器。 電源供應器沒回應上述脈波，也沒回應USB Data Bus指定電壓準位，表示連接到非Quick Charge 2.0和Quick Charge 3.0電源供應器。 偵測後，無線充電板確認已連接到Quick Charge 3.0電源供應器，無線充電板向電源供應器發出信號，要求一高於5V的預設Vbus(例如9V)，電源供應器接受此要求，並輸出指定Vbus給無線充電板。這時候，我們把快沒電的手機放上無線充電板，當手機電池電量很低時，手機會向無線充電板傳訊息，要求提高功率，無線充電板回覆接受訊息，向手機傳輸較高功率，然後向電源供應器發出信號要求升高Vbus (例如12V)，電源供應器接受此要求，並輸出較高Vbus給無線充電板。 〈圖2〉低電量手機進行無線快充的過程… read moreJune 6, 2019
防爆外殼接合面評估面面觀 ── Thread Joint
本文作者//台灣工程部 Sara Chu 防爆接合面的評估，是外殼類防爆的重點項目，因此製造商在將產品送測之前，必須先滿足此結構要求。繼前期介紹 Flat Joint 與 Rabbet Joint 兩種接合面，本期則聚焦 Thread Joint，其多出現在防爆殼蓋，配線開孔或安裝在外殼上的按鈕或開關處，而螺牙的形式主要有兩種：錐形螺牙與平行螺牙。 在前幾期，我們曾就 Class I 氣體外殼防護結構要求的重點項目 ── 接合面評估，帶出 Flat Joint 與 Rabbet Joint 兩種接合面 (欲探索此文點此)，本期電子報持續談到在防爆安全環節中萬不可忽視的接合面評估議題，帶領聚焦該如何應用另一種結構：Thread Joint，同時探索那些對應的要求能讓防爆產品在設計上更安全有保障。 Thread Joint 的粗步定義 在正式開始前，首先就以下兩個圖示辨識何者為 Thread Joint？ 提示： 【上左圖】是靠螺絲將外殼與蓋子鎖緊固定 【上右圖】是外殼與蓋子以內外螺牙配合鎖定 依據提示，右圖示才屬於 Thread Joint ── Thread Joint 多出現在防爆殼蓋，配線開孔或安裝在外殼上的按鈕或開關處，而螺牙的形式主要有兩種：錐形螺牙與平行螺牙。 兩種螺牙的 Thread Joint 要求 錐形螺牙 (NPT 螺紋) 要求包括： 螺牙型式符合美國國家標準管螺紋通用標準 ANSI/ASME B1.20.1 的要求 牙距 (Pitch)… read moreMay 28, 2019
保持競爭力！CE 標示、UL-EU 標誌及 ENEC 標誌缺一不可！
歡迎點擊此處，取得更多資訊或索取報價 掌握配電與工業自動化設備在歐洲市場的複雜脈絡， 將可加快產品在歐洲上市的腳步！ 平均每年有超過千億歐元的配電與工業自動化設備進口至歐洲，因此抓對上市時機是保有競爭力的重要關鍵。洞悉歐洲複雜的強制性 CE 標示要求，以及自願性的認證方案選擇，將加快產品進入市場的時間。 CE 標示的重要 來自法語的 “Conformité Européene”，意為歐洲符合性 (European Conformity) ── CE 標示 (CE Marking) 是製造商展現產品符合歐洲立法機關要求的主要指標。一旦產品上附有 CE 標示，係宣稱該產品符合相對應的指令與法規，得以在受管理的地區自由流動及販售。 強制性 CE 標誌在歐洲經濟區域 (EEA) 能夠為商業與消費者帶來兩大優勢： 在商業上，產品帶有 CE 標示即能在歐洲經濟區域自由貿易。 對消費者而言，可在歐洲經濟區域裡享有同等的健康、安全與環境保護。 了解 ENEC 標誌 ENEC (European Norms Electrical Certification) ── 歐洲標準電氣認證，旨在證明電氣產品符合歐洲標準 (EN) 要求。為促進安全，歐洲認證機構電氣部針對所有電氣產品類別開放 ENEC 標誌。 ENEC 的流程是遵循 ISO 1706 Type 5 認證體系，其中涵蓋測試、認證與監督。附有 ENEC 標誌的產品必須明顯展示該標誌，並遵守持續監督的要求，其包括市場上的監督抽查。同時，產品製造端的工廠查訪亦將被強制要求，以確保標誌的持續使用。 而在產品測試方面，必須在有 ENEC… read moreMay 24, 2019
專題論壇 | 《電池系列五》關於鋰電池的問題 ── 強大能源的另一面以及安全之本
本文作者：Marco Buscaglia，為一自由撰稿人 “由於消費者渴望包裝更小、售價更低且容量更高的電池，因此設備和產品可能產生問題的機率將與日俱增。“ 從《電池系列一到四》，我們接連認識鋰電池可以開發的潛能，包括其成為今日 3C 產品以及電動交通的電力樞紐、未來被寄予厚望的災後重建角色、以及足以活絡整座城市並成為我們日常生活重要一環的電塔等。在鋰電子展現其強大能量的同時，我們也不得不回歸正本反思事情的另一面，以及可以防止強大能源反撲之道。 強大能源的另一面 頭條新聞裡的爆炸耳機、電動滑板車、筆記型電腦和電子煙，以看似無關的喧囂影響我們的意識。這些報導如此頻繁，然而只有最轟動的事件才會引起我們的關注。 不過當調查人員個別檢視每起事件時，卻發現一個共同的線索正揭露圍繞這些事件的幾個不同因素 ── 鋰電池和熱失控，一種由電池引起的連鎖效應，仍然是每次爆炸、人員受傷或者極少數情況下死亡的核心，其中導致的原因是各式各樣。造成熱失控的因素，我們可歸納如下： 設備濫用 生活上的不慎可能會破壞設備的內部設計。諸如在使用中讓設備一再掉落、將設備留在悶熱的汽車中或將其置於床上，都可能使電池過熱，並且可能導致熱失控。已經受到壓力的鋰電池可能仍能一如往常運作，但卻已內部受損。試著以您的腦來想像，如熱疲勞和重複撞擊等壓力，會對結構和功能產生不可挽回的損害。 非認證電池、充電器和其他供電設備 當優質電池製造商採取詳盡措施，以盡其可能減少設計缺陷、並把關材料供應商及控制生產品質時，鋰離子技術通常是安全的。接著電池供電產品的製造商即可遵循既有協議，將合格電池安全組裝到產品中。 然而，一些公司和消費者仍經常採買和使用沒有明確商標/廠家資訊的品牌及未經測試的電池、線纜，以及充電器。 設計缺陷 由於消費者渴望包裝更小、售價更低且容量更高的電池， 因此設備和產品可能產生問題的機率將與日俱增。自 1991 年來，鋰電池的能量密度確實已增強了一倍，因為電池製造商將更多的活性物質植入設備。 但是，來自週邊硬體的壓力，會對電極或分離器造成損害。而隨著電池能量密度增加，製造方法即益顯重要。 生產缺陷 存在的微小金屬顆粒可能與鋰電池的部件接觸，導致電池內部短路。具有超薄分離器的電池比在電池保護袋、和內部電極之間具有足夠空間的電池，更容易受到雜質的影響。由於裝配技術複雜，因此幾乎不可能消除所有金屬粉塵。 安全標誌 ── UL 測試實驗室正是找出電池潛伏的缺陷 Jesse Rodriguez 平時以「破壞物品」為生：主要對象正是電池。他將電池摔到地上，碾碎它們並浸入水中，再用過多的電充飽它們。 Rodriguez 特別為刺破物品感到自豪，此一行為好發在技術人員為電池鑽孔時。「這個通常對孩子們來說格外有趣，」Rodriguez 表示。他指著已嵌入天花板的電池爆炸痕跡向我們保證：當電池爆炸時，每個人都站在密閉空間外。「我們常在『帶孩子來工作日』時做 (這項測試)。孩子們玩得很開心。」 孩子們呢？ 「好吧，這對我們來說也很酷，」他說。 「實驗室裡頭的設計十分精密，我們在一個很小的空間裡做很多事。」 ── 實驗室的資深工程技術人員 Matthew Thomas 說。 Rodriguez 是 UL 位於美國伊利諾州 Northbrook 電池測試實驗室的四名工程技術人員之一，他們將各種電池推向強度極限，檢查其是否符合 UL 標準。在某些情況下，他們會對電池組件施加壓力 ── 過度充電、過熱，以測試電池的外殼。 實驗室本身處於一個看起來比其要做的事還小的空間，但其實是一個小型但高效密閉的房室。各種尺寸的防爆箱、大量的排氣扇和通風口，以及滿是圖表、圖形和不斷變化之數據曲線的大量螢幕，都與實驗室本身的各種測試機制息息相關。 「這裡的設施非常完備，」實驗室的資深工程技術人員… read moreMay 7, 2019
冷凍空調設備之防燃元件認證新服務 ── 產品類別碼 NCKL2/8
本文作者//台灣工程部 Peggy Tsai 環保意識的提升，用在冷凍空調及熱泵設備的環保冷媒，反而帶來了毒性或可燃性危機。長久以來，產業即採以「防爆元件」的高規格，對於冷凍空調設備內的起火源元件進行評估。只是這個長期的作法，對僅為符合冷凍空調標準要求的元件製造商來說，不僅認證成本提高，也因必須符合冷凍空調標準要求外的額外項目而加重認證時間與工程。因此 UL 推出了《冷凍空調設備之防燃元件認證》新服務，並正式訂定產品類別碼 (CCN) 為 NCKL2/8。 有鑒於 1996 年蒙特婁公約 (Montreal Protocol) 禁用含氯的氟氯碳化合物 (Chlorofluorocarbons, CFCs) 冷媒，取而代之許多能效表現佳、GWP (溫暖化潛勢) 值低的環保冷媒，反而具有毒性或可燃性的緣故，因此冷凍空調及熱泵設備的相關產品安全標準，如 IEC/UL 60335-2-24 (冷凍冷藏電器)、IEC/UL 60335-2-40 (熱泵、空調系統及除濕系統)、IEC/UL 60335-2-89 (商用冷凍冷藏電器) 等，即紛紛考量產品可能內含起火源 (Source of Ignition) 的元件，而要求必須具備以下等級： Group IIA (代表爆炸性氣體：丙烷) 等級 ── 使用 IEC 60079-15 4th Edition/UL 60079-15、IEC/UL 60079-11、CSA C22.2 No. 60079-15 或 CSA C22.2 No. 60079-11 標準要求進行評估；或 Group D… read moreApril 25, 2019
專題論壇 | 《電池系列四》成為未來城市的一份子 ── 電塔：不斷進化的能源資源為生活一環
本文作者：Sarah Newkirk，為一自由撰稿人 針對鋰離子電池，我們並沒有捷徑可走。我們真正需要做的是：嚴格控制操作參數。 《電池系列三》幫助讀者看到了鋰電池的潛能，以及其在未來越來越多的天災後可能扮演重建角色。在《電池系列四》中，我們將揭開能源資源持續進化後所成就的電塔，將如何活絡整個城市，並成為日常的重要一環。 無論是辦公大樓、居家住宅甚至是整座城市，相信在不久的將來，可能會由鋰電池或其他不斷進化的能源供電。鋰電池以應用在電動汽車和手機中而聞名，然而在全世界其他領域中的應用也愈見普及，包括警報系統、城市電網及辦公室和公寓建築。 只是目前若欲廣泛使用鋰電池，其中最大障礙之一正是「成本」，如用於電動汽車的鋰電池即價格不菲。而且，與其它電池一樣，鋰電池最終會壽命耗盡。鋰電池能夠充電，卻不是無限次數，只是鋰電池的優點為「自放電率」(一種可減少電池儲存電荷的化學反應) 遠低於其它可充電電池，如鎳鎘電池和鎳氫電池。 根據史密森尼雜誌 (Smithsonian Magazine) 報導， 為改善這種電源，研究人員正在努力提高其在能源密度、價格、安全性、對環境的影響以及鋰電池的使用壽命等各方面優勢，同時並著手設計新型電池。 「鋰離子取代鉛酸電池有越來越多的實例是用於固定應用，如資料中心，」UL 固定和動力電池 (Stationery & Motive Batteries) 首席工程師 Laurie Florence表示。「UL 見到了這類設備在測試認證的提交數量增加。」 Florence 並補充，使用鋰離子電源，有諸多優點。「與之相關的維護工作較少。且這是一種高能源的技術，因此所佔用的空間更少。」 同時，鋰電池也更為輕便，這也是會被用在車輛的原因。Florence 繼續說明：其替換的需求為之更少，且能以更小的占地面積提供更多的能源。 減少對電網的依賴 鋰離子電源在高樓層建築中可能特別有用，因其有助於降低對電網的依賴。將太陽能光電發電與電池儲能配對，將有助於滿足主要電力需求，並能幫助減少化石燃料的使用量。 而且，鋰離子系統在大型結構中，使用方式何其之多！ 在這當中的一個關鍵考量因素為，電力在一天中的某些時段非常昂貴，或者建築物會有使用大量能源的一段時期。在成本或需求高峰之際，即能採用儲存在電池組中的能量為建築物供電。 謹慎之舉 然而，另一個影響鋰成長潛力的因素為持續的安全問題。 鋰電池雖已是安全技術，但當發生故障時，仍可能帶來災難，因其賦有極大的能量。「如果您有在關注紐約市，會知道該市已計畫 2020 年全市達到 100 兆瓦時 (MWh) 的儲存目標，」致力消防安全的 UL 研究主管 Pravin Gandhi 說。「但是，隨政策的落實，地方當局，如消防部門和建築部門，有責任批核在建築物中安裝儲能電池產品。」 「整體而言，從電力容量的觀點，其實該產業尚未意識潛在的火災危害，」UL 消防研發團隊經理Bob Backstrom 如此表示。「他們並未考慮罕見的火災發生場合，可能會決定災難的潛在規模；以及此可能對建築物及居民產生什麼樣的影響？」 雖然鋰電池可提供更清潔的能源，但內在的電池結構卻遠具複雜性。鋰電池面臨的挑戰之一是「熱失控」── 這是由鋰離子化學反應天性所引發的連鎖反應。熱失控可能難以壓制，因為反應產生了額外的熱量，而這將導致迴圈加劇，直到電池內的反應劑耗盡。 「隨著化學反應的進行，溫度升高，化學反應會加速，」Gandhi 補充。「鋰電池可以讓溫度快速升高，特別是當安裝在這些大型系統中。」 方位的重要性 備用電源並不是新的概念。許多關鍵基礎設備皆會設下三種等級的電力：公用事業供應商、電池和燃氣發電機。而這個概念的新穎之處是電池儲能採用鉛酸以外的化學物質。「我們現在擁有一種電氣產品，其具有儲存大量電力的能力，」Backstrom 補充。「而且，這些電力容載系統多用於室外，但它們正向室內移轉。」… read moreApril 23, 2019
防爆外殼接合面評估面面觀 ── Flat Joint 與 Rabbet Joint
本文作者//台灣工程部 Lily Tsai 防爆接合面的評估，向來是外殼類防爆的重點項目，在測試之前必須先滿足此結構要求。本文將描述接面形式與要求外，並會搭配實際各式結構圖逐一對照說明，以期能更實務幫助對防爆外殼有興趣客戶，並促使其藉由掌握概念之中，對於防爆產品的設計及研發更加隨心所欲。 評估在 Class I (危險氣體環境) 中，無論是美規的 Division 1 或 IECEx/ATEX 系統的 Zone 1 所用之防爆產品類型，「外殼類防爆」往往都會被視為防爆技術的核心項目。較常見的工業類產品例如馬達與其接線箱，所應用的標準就會包含 UL 674、UL 1203 或 IEC 60079-0、IEC 60079-1。這些 Class I (危險氣體環境) 外殼防爆的相關標準，包含了結構與測試要求。 我們將在本期介紹結構要求的重點項目：接合面評估。文中除描述接面形式與要求外，並會搭配實際各式結構圖逐一對照說明，期能實務幫助對防爆外殼有興趣客戶更了解接合面的概念。因為唯有熟悉概念後，未來在面對開發產品的規格訂定與面臨修改結構要求時，才能更加得心應手。 本期內文所涵蓋的幾類防爆接合面，如下： Flat Joint Rabbet Joint 在您展開之前… 在正式開始前，首先初步了解外殼防爆原理 ── 外殼防護的防爆原理，在危險氣體環境與危險粉塵環境的防護，存在不同機制： A. Class I 氣體外殼防護要考慮的是 外殼能承受內部爆炸壓力 外殼能避免因內部爆炸逸散到外部引發外部危險氣體爆炸 (Non-transmission) 避免外殼外部高溫引起外部危險氣體爆炸 B. Class II 粉塵外殼防護要考慮的是 外殼能避免粉塵進入外殼內部後引燃，進而引發外部粉塵爆炸 (Dust Penetration) 避免外殼外部高溫引起外部粉塵爆炸 因為防爆機制的不同，所以要求的重點自然不同，測試方法也不盡相同。在此也必須闢謠的是：只要滿足了 Class… read moreApril 10, 2019
產業觀測 | 台灣企業啟動循環經濟，UL 提出評估標準與建議
UL 今年受邀擔任第一屆台灣循環經濟獎的評審成員，親自前往入選企業的總部或工廠，進行實地訪查，總計有 52 家企業、80 件作品角逐四大獎項，最終有 11 家企業出線，而如何展現循環經濟管理，落實於企業經營理念，以及能否透過質化說明及量化數據，完整呈現循環經濟商業模式推行成果，是評選的主要方向。透由評審的參與，UL 分享台灣企業推行循環經濟的建議。 為什麼循環經濟如此重要？ 在頒獎典禮上，台灣永續能源研究基金會董事長，也是無任所大使的簡又新表示：「每個人平均一年要消耗 10 公噸資源，過去的線性經濟已讓地球無法負擔，發展循環經濟不論對台灣還是對世界來說都非常重要。」 財團法人中華經濟研究院綠色經濟研究中心主任溫麗琪則指出：「我們只有一個地球，沒有 10 個地球！在各界共同努力下，循環經濟已納入台灣政府「5+2 產業創新計畫書」，此次透過《台灣循環經濟獎》獎項的設立，希望能夠協助企業展現從資源回收、減量、到透過循環經濟思維，發展出盈利商業模式的成果，以鼓勵引導不同產業的企業邁向可持續發展，加速台灣循環經濟思維的擴展。」 根據 World Bank, 2012 報告— “What a Waste; A Global Review of Solid Waste Management” 以及 As You Sow, 2015 年報告— “Waste and Opportunity”， 全球只有 30% 的資源被回收。由於資源缺稀，供應鏈面臨風險。另外，大約三分之一的食物都被浪費。同時，全球溫室氣體排放量的5% 是由廢棄物分解所貢獻。因此減少廢棄物的產生，提高資源利用率，是當今世界面臨的重大難題。 台灣製造業多數仍走線性經濟！ 根據循環經濟學家 Michael Lieder 等人的文章—《Towards circular economy implementation: A comprehensive review… read moreMarch 20, 2019