联想笔记本电脑低温环境使用性能研究.pdf

112日用电器/Electrical Appliances技术创新/Technology and Innovation联想笔记本电脑低温环境使用性能研究李晶晶1 王 壮2 刘 浩2 董智芝2（1.江苏省电子信息产品质量监督检验研究院（江苏省信息安全测评中心）无锡 214073；2.联想（上海）有限公司 上海 200120）摘要：随着电子产品的日益发展，笔记本产品的更新日新月异。消费者对笔记本的各类产品性能指标也更加关注。随着笔记本技术的发展，笔记本的体积也越来越小，使用的场合也更加广泛。因此消费者对笔记本的使用环境也更加关注。中国的纬度范围较广，气候温度多样，因此对于笔记本适用的温度更加苛刻。本文针对笔记本电脑低温环境使用性能进行研究。对未来笔记本电脑在超低温下工作奠定试验数据基础。关键词：笔记本电脑；低温环境；产品性能Abstract：With the development of electronic products,notebook products are updated with each passing day.Consumers pay more attention to the performance indicators of notebook products performance.With the development of notebook technology,the volume of the notebook is getting smaller and smaller,and the use of the occasion is more extensive.Therefore,consumers are more concerned about the environment for notebook use.China has a wide range of latitudes and diverse climate temperatures,so the suitable temperature for the notebook is more severe.This paper studies the performance of laptop computer in low temperature environment.It lays the test data foundation for the future laptop computer to work at ultra-low temperature.Key words：notebook products;low temperature environment;product performanceResearch on the Performance of Lenovo Notebook Computer in Low Temperature Environment引言在夏天，笔记本温度过高时，会产生许多不良的后果。例如：温度过高会使得 CPU 触发过热保护，进行降频，产品性能会大大降低；当温度过高时，笔记本产品会直接关机。长时间工作在高温环境下，会减弱 CPU 的寿命。同样低温对于笔记本也会造成很大的影响。首先，低温对于笔记本电池的影响是十分的明显，安置在笔记本中的锂离子电池最佳是使用的环境温度是二十度左右，一般应该在（0 -45）之间使用，过低的低温会导致电池迅速掉电，影响笔记本电池的续航时间和使用寿命，严重的话会减少锂离子电池的容量1,2。其次低温还会使笔记本的绝缘材料变脆，变硬，笔记本电脑配套的适配器的塑料外壳和导线都是塑料，导线的塑料老化导致火灾的事故大家都屡见不鲜，而变脆，变硬就是塑料老化的现象3。此外，许多工作人员在室内和室外都需要使用笔记本电脑，这时候室内外的温差可能有几十摄氏度（例如北方冬至时，室外的温度可能零下三十多度，而室内通2023 年 7 月/Jul.2023 113技术创新/常有暖气，温度在零上二十度），巨大的温差会在笔记本内部造成凝集和结露现象：一是引起金属器件生锈，二是导致主板上的元器件短路4,5。1 低温使用环境产品设计为了提高笔记本电脑在低温环境下的使用性能，通过一定的设计升级以及电脑各个部件的材料的变更，以使得笔记本电脑在低温环境中（-30）的基本功能、续航性能、机械性能和流畅性能有了很大提高5。1.1 软件设计通过直流风扇传感器的使用，以及软件侦测 CPU 与显卡的温度设计，进行反馈，降低直流风扇的转速，以实现主板在低温下的发热不承受风扇的冷却。具体流程图如图 1 所示。1.2 材料及关键部件的选用通过大量调研、选用及验证，选取适宜的笔记本电脑所使用的耐低温材料和关键件部件，如OLED显示屏、硬盘、电池组、电源适配器等。2 测试验证流程2.1 测试前产品功能性检查在测试开展前，需完成以下准备工作：1）记录实验环境对应的温度及相对湿度；2）连接好适配器，适配器放置在温箱内部，将产品的电池充满，全实验流程保持产品连接电源；3）实验过程进行产品的功能完整性测试，涉及的测试功能包含有：产品开机时间；蓝牙连接；音频播放；视频播放；亮度调节；音量调节。2.2 常温工况产品开机时间测试为对比-30 低温工况产品的开机时间延迟情况，需记录正常工况的开机时间：以开启开机键为起始，以出现开机登录界面为结束，记录完整开机时间。2.3 常温工况屏幕亮度衰减率测试为对比-30 低温环境对产品的屏幕亮度衰减情况，需记录正常工况产品屏幕亮度衰减情况：将产品放置在高低温交变实验箱内，保持柜门开启，屏幕调节为最大亮度并常亮维持 4 h，屏幕显示内容为纯白，采用无接触图 1 测试控制流程图114日用电器/Electrical Appliances技术创新/Technology and Innovation式亮度计，分别记录实验开始与结束时的亮度变化，计算衰减率。为保证屏幕充分恢复到正常显示质量，建议该项测试后关机，隔天进行-30 低温工况的亮度衰减实验。2.4-30 工况屏幕亮度初始亮度测试常温工况下进行-30 工况的屏幕的初始亮度测试，测试方法同常温工况测试方法一致。2.5-30 低温工况开机时间测试为确认-30 低温环境对产品的开机时间影响，进行该工况的开机时间测试，开机时间定义同常温工况保持一致：将产品关机后，放置在高低温交变实验箱，保持柜门关闭，开启实验箱，设置温度为-30，持续时间 2 h。在持续时间结束后，打开温箱，进行开机时间测试，并作记录。2.6 确认鼠标能正常工作记录低温工况对蓝牙连接功能影响。2.7-30 工况屏幕亮度衰减率测试为确认-30 低温环境对产品的屏幕亮度衰减情况，进行该工况的亮度衰减测试，该测试在开机时间测试后立即进行：维持产品放置在高低温交变实验箱内，关闭柜门，将温箱温度设置为-30 维持 2 h，在-30 工况的最后 1 h 内，借助蓝牙鼠标，在箱外控制，完成产品功能性验证实验（步骤710）。随后复温到常温工况，同样维持两小时，全过程和常温工况的亮度衰减测试时序号1#样机2#样机3#样机4#样机配置CPU：Intel-i5CPU：Intel-i7CPU：Intel-i7CPU：Intel-i7内存：8 G内存：16 G内存：8 G内存：8 G显卡：Nvidia显卡：Nvidia显卡：Nvidia显卡：Nvidia显存：16 G显存：16 G显存：16 G显存：16 G机械硬盘：1 T机械硬盘：1 T机械硬盘：1 T机械硬盘：无固态硬盘：无固态硬盘：无固态硬盘：无固态硬盘：1 T显示屏：LCD显示屏：LCD显示屏：LCD显示屏：LCD电池：75 Wh电池：75 Wh电池：75 Wh电池：75 Wh适配器：100 Wh适配器：100 Wh适配器：100 Wh适配器：100 Wh风扇：（4 45010）%转/分 风扇：（4 45010）%转/分 风扇：（4 45010）%转/分 风扇：（4 45010）%转/分外壳：金属外壳：金属外壳：金属外壳：金属序号5#样机6#样机7#样机8#样机配置CPU：Intel-i7CPU：Intel-i7CPU：Intel-i7CPU：Intel-i7内存：8 G内存：8 G内存：8 G内存：8 G显卡：Nvidia显卡：Nvidia显卡：Nvidia显卡：Nvidia显存：16 G显存：16 G显存：16 G显存：16 G机械硬盘：1 T机械硬盘：1 T机械硬盘：1 T机械硬盘：1 T固态硬盘：无固态硬盘：无固态硬盘：无固态硬盘：无显示屏：OLED显示屏：LCD显示屏：LCD显示屏：LCD电池：75 Wh电池：75 Wh电池：75 Wh电池：75 Wh适配器：100 Wh适配器：100 Wh适配器：100 Wh适配器：100 Wh风扇：（4 45010）%转/分 风扇：（4 45010）%转/分 风扇：（3 85010）%转/分 风扇：（4 45010）%转/分外壳：金属外壳：金属外壳：金属外壳：碳纤维表 1 18#样机的配置汇总表2023 年 7 月/Jul.2023 115技术创新/序号1#2#3#4#开机时间（s）常温10121315低温11121415常温亮度（cd/m2）初始白：295黑：0.28白：356 黑：0.29白：284 黑：0.18白：272黑：0.244 h 后白：292 黑：0.24白：354黑：0.19白：280 黑：0.12白：265黑：0.23经过低温后亮度（cd/m2）初始（重新开关机后）白：286 黑：0.32白：357黑：0.28白：282黑：0.18白：273黑：0.254 h 后（2 h 降温2 h恢复至常温）白：282黑：0.26白：345 黑：0.18白：275黑：0.13白：266 黑：0.22环境温度21.2 56.4%21.2 56.4%21.2 55.2%20.2 53.8%功能检查：1）浏览器功能正常2）音频功能正常3）视频功能正常4）亮度调节正常5）有卡顿感，较流畅1）浏览器功能正常2）音频功能正常3）视频功能正常4）亮度调节正常5）有卡顿感，较流畅1）浏览器功能正常2）音频功能正常3）视频功能正常4）亮度调节正常5）有卡顿感，较流畅1）浏览器功能正常2）音频功能正常3）视频功能正常4）亮度调节正常5）有卡顿感，较流畅序号5#6#7#8#开机时间（s）常温10121315低温11121415常温亮度（cd/m2）初始151712164 h 后15181317经过低温后亮度（cd/m2）初始（重新开关机后）白：272 黑：0.24白：369黑：0.18白：367黑：0.18白：494黑：0.194 h 后（2 h 降温2 h恢复至常温）白：265 黑：0.23白：368黑：0.17白：364黑：0.16白：496黑：0.14环境温度19.8 52.4%19.9 53.4%20.1 54.4%20.1 54.4%功能检查：1）浏览器功能正常2）音频功能正常3）视频功能正常4）亮度调节正常5）有卡顿感，较流畅1）浏览器功能正常2）音频功能正常3）视频功能正常4）亮度调节正常5）有卡顿感，较流畅1）浏览器功能正常2）音频功能正常3）视频功能正常4）亮度调节正常5）有卡顿感，较流畅1）浏览器功能正常2）音频功能正常3）视频功能正常4）亮度调节正常5）有卡顿感，较流畅间相同，为 4 h。随后开启温箱柜门，测试此时的屏幕亮度，并计算亮度衰减率。2.8 验证浏览器能否正常运行有无明显卡顿时间等。2.9 验证视频播放功能有无明显卡顿，以及 0100 音量双向调节情况。2.10 验证音频播放功能有无明显卡顿，以及 0100 音量双向调节情况。2.11 验证亮度调节功能 0100 亮度的双向调节情况。选取经过设计的 8 台样品，进行上述试验，样品配置见表 1、2。表 2 18#样机的测试结果汇总表（下转 120 页）120日用电器/Electrical Appliances技术创新/Technology and Innovation在控制面板内部，拨动拨码开关，确定静电弹簧控制板检测个数及单个静电弹簧控制板检测信号数量。接入压缩空气，调整气压在 0.5 MPa 左右。接入 AC220 V 电源，查看 PLC 电源指示灯是否亮起，放入验证静电弹簧控制板测件,启动静电弹簧控制板检测设备，对装置逻辑运行点检，静电弹簧控制板托盘内部多个穴位监测无异常后，即可用于正常生产检测工作。使用完毕后，需将静电弹簧控制板托盘及天板针床分别取出，并用发泡袋包裹存放，不能磕碰天板针床，避免天板针床探针损坏。长时间不使用时，需要将测试治具架气管及电源线稳妥收好，表面包裹防尘袋，并将其收入治具间进行稳妥收藏，避免丢失和损坏。5 总结 静电弹簧控制板自动检测装置一拖多自动检测装置6，实现了多型号静电弹簧控制板自动供电、多工位，多信号柔性检测等功能，且安全性高，装置操作简单运行可靠，具有良好的通用性和推广性。通过以上软硬件的设计，不仅大大降低了静电弹簧控制板检测的人力投入成本及劳动强度，而且有效的规避可能造成的电气安全隐患，同时对家电企业静电弹簧控制板自动检测自动化推进具有较高的指导意义。3 结束语本次试验可以看出 8 台笔记本经过低温环境使用设计，试验验证，笔记本电脑的开机时间变化较小，白屏和黑屏亮度的变化较小。笔记本电脑的浏览器功能、音频功能、视频功能均可以正常工作，说明联想笔记本整体设计较好。本文的测试结果为后续笔记本低温试验的判定提供了一定的参考意义。（上接 115 页）参考文献：参考文献：作者简介：作者简介：1 GB 4943.1-2012,音视频、信息技术和通信技术设备 安全 第1部分：安全要求 S.2 GB/T 2423.1-2008,电工电子产品环境试验 底 2 部分：试验方法 试验 A：低温 S.3 SJ/T 11292-2016,计算机用液晶显示器通用规范 S.4康光林.笔记本机械测试过程中液晶显示屏白斑不良分析与改善J.电子测试,2022,36(4):131-133.5 程晓娟.工作研究在某笔记本测试线效率提升中的应用 J.工业工程与管理,2010,15(1):121-125.1 赵伟,张剑辉.一种测试 PLC 逻辑功能的方法 J.仪器仪表用户,2017(4).2 李名望.冲压模具设计与制造技术指南 M.北京:化学工业出版社,2008.3 巩猛,张梦,毛林旭,等.关于控制功能测试放电及校验装置的研究与应用.4 商丹丹.西门子 PLC 控制网络的配置策略与应用 J.科技展望,2016,26(15):83-85.5 王文静.PLC 控制系统在自动化生产过程中的设计要点 J.数字技术与应用,201(9):17.6 林金泉.自动检测技术 M .北京:化学工业出版社,2003:23-29.李晶晶，硕士研究生，测试计量技术及仪器专业。葛彬，男，主要从事家用电器非标自动化开发工作。