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液晶显示器外壳的安全设计研究
液晶显示器是现代社会不可缺少的一种重要消费品。液晶显示器外壳安全设计工作是液晶显示器安全设计工作的重要组成部分。本文主要以防电击保护级别为Ⅲ类设备及I类设备的机械防护外壳为例，对液晶显示器外壳安全设计问题进行了分析。
标签：液晶显示器；机械防护外壳；电气防护外壳；防火防护外壳
前言：
随着互联网技术的不断发展，网路技术的普及，让人们对计算机设备的要求有所提升。液晶显示器是计算机系统中的重要组成部分。外形美观、经久耐的液晶显示器是人们首选的显示器。液晶显示器外壳具有避免电击风险、火灾危险及机械危险的功能，从液晶显示器的上述功能入手，对液晶显示器外壳的安全设计问题进行探究，可以为我国计算机制造技术的发展进步提供一定的理论支持。
1.防电击保护级别为Ⅲ类设备的液晶显示器外壳的安全设计
一般情况下，由外置电源适配器提供的安全特低电压供电方式是防电击保护类别为Ⅲ类设备的液晶显示器的主要供电方式。这一供电系统出现电击危险的概率相对较低，故而机械危险和火灾危险是此类液晶显示器外壳设计工作中所关注的问题[1]。根据此类液晶显示器的特点，这一设备可以在无保护接地连接的情况下正常运转，系统中也并不包含一些危险运动部件及外接电源软线。故而在此类液晶显示器外壳的设计过程中，人们可以在不考虑抗外力的作用及应力因素对热塑性外壳的影响的情况下，完成液晶显示屏外壳的楞缘设计与拐角设计。
1.1液晶显示器内部二次电路的安装
在液晶显示器供电方式为基于满足受限制电源的电源适配器供电模式的情况下，电力系统内部二次电路中的零部件往往会安装于以下区域：一是V-1级材料的印制板；二是与二次电路有关的其他材料上。通过对液晶显示屏的实际运行情况进行分析，我们可以发现，在液晶显示屏出现故障以后，零部件自身的温度并不会让液晶显示屏出现火灾风险，液晶显示屏内部所使用的以聚氯乙烯、四氟乙烯和聚四氟乙烯为主的绝缘配线材料也不是易燃材料，故而人们在此类液晶显示器设计过程中，无需为液晶显示器设计防火防护外壳。根据二次电路安装工作的实际情况，在材料最薄有效厚度在3mm以内的情况下，人们需要在液晶显示器外壳安全设计工作中使用HB75级材料，在材料最薄有效厚度在3mm以上（含3mm）时，人们客户以将HB40级材料及HBF级泡沫材料应用在液晶显示器设计工作之中[2]。
1.2液晶显示器防火防护外壳的安装
根据前文论述，液晶显示器防火防护外壳需要在液晶显示器供电方式为非基于受限制电源的电源适配器供电模式的情况下，应用于液晶显示器外壳设计工作之中。液晶显示器外壳安装工作与防火材料的自身质量之间有着较为密切的联系，如在防火材料总质量在18kg以内的情况下，人们需要将V-1级材料应用于液晶显示器生产构成之中，并要根据规定的燃烧实验确定材料的应用效果。假设防火材料的质量在18kg以内，液晶显示器外壳使用的材料为5VB级材料，燃烧实验仍然是验证液晶显示器防火防护外壳的性能的重要工具。
2.防电击保护级别为I类设备的液晶显示器外壳的安全设计
2.1机械防护外壳、电气防护外壳与机械防护外壳的一体化设计
防电击保护级别为I类设备的液晶显示器的供电方式以内置电源供电方式为主。这种供电方式可能会让液晶显示器面对着电击危险，除电击危险以外，机械危险和火灾危险也是设计人员所不可忽视的内容。机械防护外壳、电气防护外壳与机械防护外壳的一体化设计，是提升此类液晶显示器的安全性的重要措施。为了让液晶显示器外壳同时发挥出抵御电击危险、机械危险及火灾危险的效果，相关人员首先需要对液晶显示器外壳的楞缘和拐角进行倒圆处理和磨光处理，以避免显示器外壳楞缘、拐角给操作人员带来的人身伤害。在电气防护方面，操作人员在试验指插入外壳上的开孔以后，不能让其触碰一些相对危险的带电元件；在实验销插入液晶显示器的外壳开孔以后，操作人员也需要避免让试验销触碰一些携带危险电压的裸露零部件。为保证试验指的正常使用，人们在利用这一设备被检查显示器外壳设计形状时，可以向试验指施加30N的力。
机械系统与液晶显示器外壳的机械强度之间有着较为密切的联系。液晶显示器外壳在施加作用力以后的形变情况是检验液晶显示器外壳机械强度的重要依据。为检验液晶显示器外壳的机械强度，相关人员额可以借助一种直径为30mm的圆形平面试验工具，向外壳的顶部、底面和侧面等部位施加240-260N之间的恒定作用力，并在恒定作用力持续5s以后，观察外壳形变与爬电距离及电气间隙之间的关系。若让一个重量在475-525kg之间的光滑的实心钢球在距离样品垂直高度为1.3m以上（含1.3m）的高度自由落下，液晶显示器外壳在小球冲击下所产生的形变给爬电距离及电气间隙的影响，也需要处于规定值以下。
现阶段液晶显示器外壳多以模压或注塑成型的热塑性塑料外壳为主。从温度因素来看，此类材料所能承受的最高温度需要比外壳在正常工作状态下的最高温度高10℃。若利用高温试验检验此类显示器外壳材料的性能，试验过程中使用的最高温度需要控制在70℃以下，外壳材料在出现收缩、形变问题以后，不能让液晶显示屏中包含的一些危险零部件暴露于空气之中。
在外壳顶部和侧面开孔方面，外来物在进入开孔以后，不能与液晶显示屏内的一些裸露零部件。为避免二者接触以后所导致的电击问题和能量危险问题，设计人员需要对开孔的长度及宽度进行严格控制，如开孔任何方向上的尺寸都需要控制在5mm以内，或者保证开孔的宽度控制在1mm以内[3]。
2.2防火防护外壳、电气防护外壳与机械防护外壳的设计
防火防护外壳设计、电气防护外壳设计和机械防护外壳设计也在防电击保护级别为I类设备的液晶显示器外壳设计工作中发挥著较为重要的作用。在与之相关的内部防护罩设计工作开展过程中，相关人员不仅需要根据前文中论述的机械防护措施对外壳的机械强度进行检验，也需要在利用无关节试验指对其施加恒定作用力的情况下下，分析内部防护罩的形变对爬电距离与电气间隙的影响进行分析。（无关节试验指所施加的力的持续时间为5s，力的取值范围在27-30N之间。）根据液晶显示器的运行情况，其内部的防护罩也需要发挥出屏蔽无线电干扰的作用。为保证内部防护罩的抗干扰效果，相关人员在防护罩设计工作实施过程中，利用金属材料完成防护罩的制作。
2.3液晶显示器内部开关电源设计
内部开关电源设计及受限制电源设计是液晶显示器内部开关电源设计工作中的重要内容。一般情况下，此类设备开关电源系统需要让输出线穿过开关电源罩。输出线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为主。高压条电路、控制电路和接口电路需要由外部机械防护外壳包住。在内部开关电源输出不满足受限制电源要求的情况下，内部防护罩需要覆盖开关电源电路、高压条电路和控制电路等电路，外部机械防护外壳的作用为机械防护作用于装饰作用。
结语：
液晶显示器外壳的安全设计与受限制电源供电体系之间有着较为密切的联系。电磁兼容的屏蔽需求，抗干扰设计要求是液晶显示器外壳安全设计工作中不可忽视的内容。
参考文献：
[1]王劲，王为勇.液晶显示器外壳的前框模流分析及模具设计[J].模具技术，2011（06）：45-48.
[2]蒋春旭.液晶显示器外壳的安全设计[J].电子质量，2017（02）：46-48.
[3]王振保，李辉，何领好，等.液晶显示器外壳的叠层式模具设计[J].塑料工业，2016（05）：31-33.
本文来源：https://www.wddqxz.cn/b6a431d453e2524de518964bcf84b9d528ea2c98.html
2023-02-27
