汽车外饰灯具雾气成因及解决对策

李欣欣

摘要：为在汽车外饰灯具开发前期，减少汽车使用过程中灯具内部雾气的形成，文章分析了车灯内部集水的现象及成因，介绍了雾气形成机理，车灯内部热场分布和水汽含量是车灯雾气产生的主要因素。指出通过在设计中平衡热场分布和减少水汽含量以及前期识别和预防，可以有效减少雾气形成，降低车灯成本，减少客户抱怨。

关键词：车灯；雾气；成因；解决对策

引言

随着经济的飞速发展，汽车在人们日常生活中扮演着越来越重要的角色，与此同时人们对汽车安全性的需求和认识也越来越高。汽车灯具是驾驶员获得夜间照明及与外界进行信息交互的主要装置。汽车车灯的内部雾气凝结，是当前影响车灯质量、寿命和使用效能的一个严重问题，这也是目前车灯行业难以解决的一大难题。

一、概述

雾气现象是一个常见的物理现象，当在特定的环境下，大气压力恒定不变，当空气中的水蒸气含量超过该温度和压力下的饱和空气含量，水蒸气就会析出，并在凝结核上聚集形成肉眼可见的的小水珠。车灯内出现雾气现象会影响车灯的照明效果，雾气现象如果太严重，还会造成车灯内部电子元件的损坏，威胁行车安全。在现代汽车企业在车灯设计阶段，专家的重点集中在光学设计，对于雾气问题的分析与解决主要是通过热分析和实验。车灯雾气的研究还需要进一步的研究。随着汽车车灯的发展，车灯的配光功能逐渐转移到车灯的反射镜部分，而灯罩设计为光滑的曲面，则车灯灯罩上的结雾引起的美观效果问题尤为突出。

二、车灯雾气的现象和成因

1.车灯漏水，由于车灯的质量问题造成外部水雾和水汽大量进入灯体内部，并在周围环境温度变化的影响下大量附着在车灯的配光镜内表面或积聚在车灯内部，这种现象称之为车灯漏水。产生车灯质量问题的原因主要有：（1）产品制造工艺缺陷造成灯体密封不完整；（2）使用过程中的外部碰撞造成灯体密封损坏；（3）更换灯泡后没有把相关的密封盖盖好，造成灯体密封不完整。这些问题往往会对车灯的使用寿命和性能产生一定的影响，严重的可能会导致灯具丧失基本功能。通过对车灯产品进行气密性试验检测就能发现原因并作出有效处理，如更换损坏灯具或将灯具进行干燥处理后紧固相关的密封盖。

2.车灯雾气，由车灯内部空气中水分在周围环境温度变化影响下而析出的液态水，附着在车灯配光镜内表面的现象，称为车灯雾气（内部结露）。车灯雾气不是质量问题，是车灯本体固有的物理现象，就像汽车风挡玻璃在使用过程中会出现雾气一样，如图1所示。

车灯内部水分来源于以下3个方面。（1）通过车灯通气结构（散热孔）进入车灯内部的潮湿空气中的水分；（2）灯具材料的水分释放；（3）外部水分子通过灯体材料吸附后渗透到车灯材料内部，并最终释放到车灯内部的水分，如图2所示。

这类雾气问题多数会随着车灯点亮而在短时间内逐渐消除，但有时也会在灯光照射不足或無法照射到的区域继续存在。有时雾气也会随着周围环境温度的上升而消失，一般来说不会对车灯本身的使用产生影响。由于车灯雾气是物理现象，完全消除在目前的技术可行性和成本上都很有挑战。有时车灯雾气会与车灯少量漏水问题相混淆，不通过车灯密封性技术检测难以区分。目前一个简单的判别方法为：如果发现车灯内有雾气，点亮车灯一段时间后（约15～30 min），灯光照射区域的雾气完全消散，并且其他区域的雾气基本消散，就是雾气现象，这种情况下车灯可以正常使用。反之基本可以判断车灯有漏水等质量缺陷，需要检测维修。当前针对车灯雾气主要是通过各种方法来分散及减轻雾气附着量，减小附着区域的大小，弱化客户感知。这也是车灯设计开发中的重点工作。

三、车灯雾气的形成的原因

1.车灯内存在过多水蒸气，专家认为车灯内部出现过多水蒸气是车灯内出现雾气的主要原因之一。每个特定的环境温度下都存在一个饱和水蒸汽状态，当空气中水蒸气的含量超过对应饱和水蒸气的含量时，空气就会处于过饱和转状态，超过饱和蒸汽部分的的水蒸气就会从空气中析出，在车灯内部的凝结核上形成小液滴，在视觉上的反馈就是雾气。车灯内部的水蒸气来源无非两个途径：一是内部的积水蒸发形成的水蒸气，二是车灯与外界不合理交换导致的车灯内湿度增大。

2.车灯内存在相对低温区域，车灯为了满足性能与造型外观，不可避免的会出现一些相对低温区域。而这些低温区域不利于空气的流通。水蒸气大量积聚在低温区域，导致低温区域空气中的的水蒸气含量大量增加，从而从空气中析出，形成车灯雾气现象。露点温度指的是空气中水蒸气含量固定不变的情况下，降低环境温度，会有水珠析出，水蒸气刚刚从空气中析出时的温度，而车灯内部部分低温区域的温度甚至低于当地水蒸气的露点温度。

3.车灯内拥有大量的凝结核，凝结核凝结核是一种气溶胶质粒，它的组成成分复杂，是雾气形成过程中的关键所在。车灯内部凹凸不平的造型，形成了很多的小空间，不仅吸附了大量的水蒸气，而且形成了无数的凝结核，使得水蒸气在这些空间处冷凝，形成半径较大的水珠。

四、新型防雾车灯的设计和应用

根据前面分析采取相关措施设计一种新型汽车灯，其中有反光罩、面罩、灯泡等多个零件，在反光罩中，b位置安装灯泡，同时在灯泡的末尾安装一定散热设备，反光罩和面罩配合使用，在面罩上安装散热透气孔，同时在另一边安装吹风装置，在反光罩和面罩里面安装湿度感应器，并且将其同吹风设备、控制器相连接。这种车灯能够很好的将车灯内的热能量消除，减少灯腔内的热量，同时避免灯腔内的水汽在面罩上产生水雾，保证行车过程中的安全。

1.结构和技术特点，为了能够很好的防雾，尝试通过下面的技术方案消除弊端，这种新型的汽车灯应当包含反光罩、面罩、吹风装置等，其中反光罩的中心位置安装灯泡，在灯泡尾部设置散热器，反光罩和面罩相互配合共同使用，面罩的两个角分别安装散热透气孔和吹风设备，反光罩和面罩中安装湿度感应器，并且同吹风和控制设备向连接。最好选择能够自动转动吹风的设备，可能大范围对面罩进行除雾。优先选择使用强度高的灯泡，方便消除面罩底部的雾气。这种新型设计能够很好的将车灯内的热量散发，降低灯腔内的温度，最大程度防止灯腔内有水雾产生，同时也提高了灯具的使用寿命。其主要的技术特征就是吹风装置是能够自动转动吹风的，在很宽的角度进行除雾工作，灯泡是高强度的灯泡，很好的去除面罩底部的雾气。

2.汽车灯具的防雾应用，在汽车防雾灯具设计中药遵守下面几点内容，一是良好的控制灯具内的湿度，制作灯具所需的零部件和环境湿度都要满足标准要求。二是在进行汽车灯具结构的各种设计时，要尽量防止出现灯具的辐射现象和对流区域。三是对于灯具的内部表面的处理上，要提高防雾涂层的喷涂技术，通过不断改变灯具中水蒸气凝结方式，最好使用膜状凝结。四是要科学有效的研究和设计灯具中的透气孔，确定透气孔的数量、大小和位置，保证水汽能够及时有效的形成对流。五是认真学习相关设计原理进行反射镜设计，合理确定其形状和灯泡的位置，形成合适的辐射场。六是提高汽车灯具的密封性，能够最大程度防止有水分进入。

汽车灯具内部起雾受到多方面素的影响。但归根结底，它是外饰灯具内部的温度场、流动场和浓度场控制的，通过改变灯具温度场、对流场和湿度场的分布，就能有效控制、减少甚至消除车灯内起雾现象达到防雾的目的。

参考文献：

[1]黄晓小.汽车灯具设计原理与方法.2016

[2]李军.汽车外饰灯具雾气成因及解决对策.2016

[3]魏倩.汽车前照灯反射面的研究.2016