液晶顯示器外殼的安全設(shè)計(jì)研究

常蘭 劉深超

摘要：液晶顯示器是現(xiàn)代社會不可缺少的一種重要消費(fèi)品。液晶顯示器外殼安全設(shè)計(jì)工作是液晶顯示器安全設(shè)計(jì)工作的重要組成部分。本文主要以防電擊保護(hù)級別為Ⅲ類設(shè)備及I類設(shè)備的機(jī)械防護(hù)外殼為例，對液晶顯示器外殼安全設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：液晶顯示器；機(jī)械防護(hù)外殼；電氣防護(hù)外殼；防火防護(hù)外殼

前言：

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)路技術(shù)的普及，讓人們對計(jì)算機(jī)設(shè)備的要求有所提升。液晶顯示器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分。外形美觀、經(jīng)久耐的液晶顯示器是人們首選的顯示器。液晶顯示器外殼具有避免電擊風(fēng)險(xiǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)及機(jī)械危險(xiǎn)的功能，從液晶顯示器的上述功能入手，對液晶顯示器外殼的安全設(shè)計(jì)問題進(jìn)行探究，可以為我國計(jì)算機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步提供一定的理論支持。

1.防電擊保護(hù)級別為Ⅲ類設(shè)備的液晶顯示器外殼的安全設(shè)計(jì)

一般情況下，由外置電源適配器提供的安全特低電壓供電方式是防電擊保護(hù)類別為Ⅲ類設(shè)備的液晶顯示器的主要供電方式。這一供電系統(tǒng)出現(xiàn)電擊危險(xiǎn)的概率相對較低，故而機(jī)械危險(xiǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)是此類液晶顯示器外殼設(shè)計(jì)工作中所關(guān)注的問題[1]。根據(jù)此類液晶顯示器的特點(diǎn)，這一設(shè)備可以在無保護(hù)接地連接的情況下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)中也并不包含一些危險(xiǎn)運(yùn)動部件及外接電源軟線。故而在此類液晶顯示器外殼的設(shè)計(jì)過程中，人們可以在不考慮抗外力的作用及應(yīng)力因素對熱塑性外殼的影響的情況下，完成液晶顯示屏外殼的楞緣設(shè)計(jì)與拐角設(shè)計(jì)。

1.1液晶顯示器內(nèi)部二次電路的安裝

在液晶顯示器供電方式為基于滿足受限制電源的電源適配器供電模式的情況下，電力系統(tǒng)內(nèi)部二次電路中的零部件往往會安裝于以下區(qū)域：一是V-1級材料的印制板；二是與二次電路有關(guān)的其他材料上。通過對液晶顯示屏的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，在液晶顯示屏出現(xiàn)故障以后，零部件自身的溫度并不會讓液晶顯示屏出現(xiàn)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，液晶顯示屏內(nèi)部所使用的以聚氯乙烯、四氟乙烯和聚四氟乙烯為主的絕緣配線材料也不是易燃材料，故而人們在此類液晶顯示器設(shè)計(jì)過程中，無需為液晶顯示器設(shè)計(jì)防火防護(hù)外殼。根據(jù)二次電路安裝工作的實(shí)際情況，在材料最薄有效厚度在3mm以內(nèi)的情況下，人們需要在液晶顯示器外殼安全設(shè)計(jì)工作中使用HB75級材料，在材料最薄有效厚度在3mm以上（含3mm）時，人們客戶以將HB40級材料及HBF級泡沫材料應(yīng)用在液晶顯示器設(shè)計(jì)工作之中[2]。

1.2液晶顯示器防火防護(hù)外殼的安裝

根據(jù)前文論述，液晶顯示器防火防護(hù)外殼需要在液晶顯示器供電方式為非基于受限制電源的電源適配器供電模式的情況下，應(yīng)用于液晶顯示器外殼設(shè)計(jì)工作之中。液晶顯示器外殼安裝工作與防火材料的自身質(zhì)量之間有著較為密切的聯(lián)系，如在防火材料總質(zhì)量在18kg以內(nèi)的情況下，人們需要將V-1級材料應(yīng)用于液晶顯示器生產(chǎn)構(gòu)成之中，并要根據(jù)規(guī)定的燃燒實(shí)驗(yàn)確定材料的應(yīng)用效果。假設(shè)防火材料的質(zhì)量在18kg以內(nèi)，液晶顯示器外殼使用的材料為5VB級材料，燃燒實(shí)驗(yàn)仍然是驗(yàn)證液晶顯示器防火防護(hù)外殼的性能的重要工具。

2.防電擊保護(hù)級別為I類設(shè)備的液晶顯示器外殼的安全設(shè)計(jì)

2.1機(jī)械防護(hù)外殼、電氣防護(hù)外殼與機(jī)械防護(hù)外殼的一體化設(shè)計(jì)

防電擊保護(hù)級別為I類設(shè)備的液晶顯示器的供電方式以內(nèi)置電源供電方式為主。這種供電方式可能會讓液晶顯示器面對著電擊危險(xiǎn)，除電擊危險(xiǎn)以外，機(jī)械危險(xiǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)也是設(shè)計(jì)人員所不可忽視的內(nèi)容。機(jī)械防護(hù)外殼、電氣防護(hù)外殼與機(jī)械防護(hù)外殼的一體化設(shè)計(jì)，是提升此類液晶顯示器的安全性的重要措施。為了讓液晶顯示器外殼同時發(fā)揮出抵御電擊危險(xiǎn)、機(jī)械危險(xiǎn)及火災(zāi)危險(xiǎn)的效果，相關(guān)人員首先需要對液晶顯示器外殼的楞緣和拐角進(jìn)行倒圓處理和磨光處理，以避免顯示器外殼楞緣、拐角給操作人員帶來的人身傷害。在電氣防護(hù)方面，操作人員在試驗(yàn)指插入外殼上的開孔以后，不能讓其觸碰一些相對危險(xiǎn)的帶電元件；在實(shí)驗(yàn)銷插入液晶顯示器的外殼開孔以后，操作人員也需要避免讓試驗(yàn)銷觸碰一些攜帶危險(xiǎn)電壓的裸露零部件。為保證試驗(yàn)指的正常使用，人們在利用這一設(shè)備被檢查顯示器外殼設(shè)計(jì)形狀時，可以向試驗(yàn)指施加30N的力。

機(jī)械系統(tǒng)與液晶顯示器外殼的機(jī)械強(qiáng)度之間有著較為密切的聯(lián)系。液晶顯示器外殼在施加作用力以后的形變情況是檢驗(yàn)液晶顯示器外殼機(jī)械強(qiáng)度的重要依據(jù)。為檢驗(yàn)液晶顯示器外殼的機(jī)械強(qiáng)度，相關(guān)人員額可以借助一種直徑為30mm的圓形平面試驗(yàn)工具，向外殼的頂部、底面和側(cè)面等部位施加240-260N之間的恒定作用力，并在恒定作用力持續(xù)5s以后，觀察外殼形變與爬電距離及電氣間隙之間的關(guān)系。若讓一個重量在475-525kg之間的光滑的實(shí)心鋼球在距離樣品垂直高度為1.3m以上（含1.3m）的高度自由落下，液晶顯示器外殼在小球沖擊下所產(chǎn)生的形變給爬電距離及電氣間隙的影響，也需要處于規(guī)定值以下。

現(xiàn)階段液晶顯示器外殼多以模壓或注塑成型的熱塑性塑料外殼為主。從溫度因素來看，此類材料所能承受的最高溫度需要比外殼在正常工作狀態(tài)下的最高溫度高10℃。若利用高溫試驗(yàn)檢驗(yàn)此類顯示器外殼材料的性能，試驗(yàn)過程中使用的最高溫度需要控制在70℃以下，外殼材料在出現(xiàn)收縮、形變問題以后，不能讓液晶顯示屏中包含的一些危險(xiǎn)零部件暴露于空氣之中。

在外殼頂部和側(cè)面開孔方面，外來物在進(jìn)入開孔以后，不能與液晶顯示屏內(nèi)的一些裸露零部件。為避免二者接觸以后所導(dǎo)致的電擊問題和能量危險(xiǎn)問題，設(shè)計(jì)人員需要對開孔的長度及寬度進(jìn)行嚴(yán)格控制，如開孔任何方向上的尺寸都需要控制在5mm以內(nèi)，或者保證開孔的寬度控制在1mm以內(nèi)[3]。

2.2防火防護(hù)外殼、電氣防護(hù)外殼與機(jī)械防護(hù)外殼的設(shè)計(jì)

防火防護(hù)外殼設(shè)計(jì)、電氣防護(hù)外殼設(shè)計(jì)和機(jī)械防護(hù)外殼設(shè)計(jì)也在防電擊保護(hù)級別為I類設(shè)備的液晶顯示器外殼設(shè)計(jì)工作中發(fā)揮著較為重要的作用。在與之相關(guān)的內(nèi)部防護(hù)罩設(shè)計(jì)工作開展過程中，相關(guān)人員不僅需要根據(jù)前文中論述的機(jī)械防護(hù)措施對外殼的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，也需要在利用無關(guān)節(jié)試驗(yàn)指對其施加恒定作用力的情況下下，分析內(nèi)部防護(hù)罩的形變對爬電距離與電氣間隙的影響進(jìn)行分析。（無關(guān)節(jié)試驗(yàn)指所施加的力的持續(xù)時間為5s，力的取值范圍在27-30N之間。）根據(jù)液晶顯示器的運(yùn)行情況，其內(nèi)部的防護(hù)罩也需要發(fā)揮出屏蔽無線電干擾的作用。為保證內(nèi)部防護(hù)罩的抗干擾效果，相關(guān)人員在防護(hù)罩設(shè)計(jì)工作實(shí)施過程中，利用金屬材料完成防護(hù)罩的制作。

2.3液晶顯示器內(nèi)部開關(guān)電源設(shè)計(jì)

內(nèi)部開關(guān)電源設(shè)計(jì)及受限制電源設(shè)計(jì)是液晶顯示器內(nèi)部開關(guān)電源設(shè)計(jì)工作中的重要內(nèi)容。一般情況下，此類設(shè)備開關(guān)電源系統(tǒng)需要讓輸出線穿過開關(guān)電源罩。輸出線所使用的材料以聚氯乙烯材料、四氟乙烯材料、聚四氟乙烯材料和氟化乙丙烯材料為主。高壓條電路、控制電路和接口電路需要由外部機(jī)械防護(hù)外殼包住。在內(nèi)部開關(guān)電源輸出不滿足受限制電源要求的情況下，內(nèi)部防護(hù)罩需要覆蓋開關(guān)電源電路、高壓條電路和控制電路等電路，外部機(jī)械防護(hù)外殼的作用為機(jī)械防護(hù)作用于裝飾作用。

結(jié)語：

液晶顯示器外殼的安全設(shè)計(jì)與受限制電源供電體系之間有著較為密切的聯(lián)系。電磁兼容的屏蔽需求，抗干擾設(shè)計(jì)要求是液晶顯示器外殼安全設(shè)計(jì)工作中不可忽視的內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]王勁，王為勇.液晶顯示器外殼的前框模流分析及模具設(shè)計(jì)[J].模具技術(shù)，2011（06）：45-48.

[2]蔣春旭.液晶顯示器外殼的安全設(shè)計(jì)[J].電子質(zhì)量，2017（02）：46-48.

[3]王振保，李輝，何領(lǐng)好，等.液晶顯示器外殼的疊層式模具設(shè)計(jì)[J].塑料工業(yè)，2016（05）：31-33.