關(guān)于汽車車燈起霧的改善設(shè)計

張世中 蘭天亮 路向前

（鄭州日產(chǎn)汽車有限公司，河南 鄭州450016）

引言

車燈的霧氣問題常常伴隨著車燈的積水問題，嚴(yán)重威脅車燈燈泡的使用壽命和車燈內(nèi)電路的安全。

車燈的前期設(shè)計直接影響著車燈霧氣情況，因此在前期設(shè)計階段有必要在車燈結(jié)構(gòu)上作些改善或采取一些其他的防霧措施。

1 車燈起霧機理

霧氣是大自然中一種普遍存在的現(xiàn)象。溫度越高，空氣中所能容的水分就越多；溫度越低，空氣中所能容的水分就越少；故高溫高濕空氣接觸低溫界面（如玻璃，塑膠），則凝結(jié)成水滴[1]。如：

①常溫空氣中，冰水杯外側(cè)（高溫側(cè)）凝結(jié)成水滴；

②雨天車輛行駛未開冷氣時，車室內(nèi)（高溫側(cè)）結(jié)霧；

③夏天吹冷氣時冷氣就會凝結(jié)出水。

圖1 霧氣的形成

車燈霧氣的原理與此完全相同，是一種無法避免的物理現(xiàn)象，每一個燈具點燈后都會不同程度地產(chǎn)生霧氣。尤其車輛在雨天行駛時，燈罩急劇冷卻，燈罩內(nèi)側(cè)附近的溫度也急劇下降，附近空氣中的水氣就會因溫度的下降而達到飽和，析出小水滴，這些小水滴會附著在燈罩內(nèi)側(cè)，形成霧氣，如圖1。

對于改善車燈霧氣問題，主要從車燈內(nèi)部的流場分布、溫度分布和濕度分布著手，而車燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)對于以上因素的分布起著關(guān)鍵的作用。

2 設(shè)計原則

2.1促進和外部空氣的對流，抑制燈具內(nèi)部絕對濕度上升。水蒸汽是產(chǎn)生霧氣的根本因素，只有有效地控制燈內(nèi)水蒸氣的含量才能有效解決燈具霧氣問題，如圖2。

2.2防止高濕度空氣流入燈罩內(nèi)表面低溫部位，如圖3。

圖2 燈內(nèi)外部空氣流通示意圖

圖3 空氣流通示意圖

2.3在霧氣易發(fā)生部位，防止燈罩內(nèi)表面溫度過低，如圖4。

2.4在霧氣易發(fā)區(qū)域的燈罩做花紋處理或其他裝飾性遮擋，如圖5所示。

圖4 霧氣易發(fā)部位

圖5 做花紋區(qū)域

3 具體設(shè)計措施

3.1 促進和外部空氣的對流，抑制燈具內(nèi)部絕對濕度的上升

3.1.1 透氣孔位置設(shè)置要求

透氣孔位置的設(shè)置對車燈霧氣有著重要的影響，一般設(shè)計原則如下：

①透氣孔在燈泡兩側(cè)的對角位置設(shè)置2個以上；如圖6的A-D、B-C。

②吸氣孔應(yīng)設(shè)置在霧氣易發(fā)部位；如圖6的C、D。

圖6 透氣孔位置圖

③排氣孔和吸氣孔的高度落差盡可能大。

④排氣孔和吸氣孔盡可能設(shè)置在燈具內(nèi)空氣溫差大的位置。

3.1.2 透氣孔的形狀結(jié)構(gòu)

透氣孔設(shè)計要求：

①通氣孔首先要保障燈內(nèi)空氣的流通暢通。

②在空氣交換中不能將空氣中的灰塵帶進燈體內(nèi)，不能讓小蟲子進入燈體內(nèi)；并盡量減少水分的進入。

③要有足夠的與燈體的結(jié)合力不能脫落和進水。

④與燈同壽命，不能早于燈老化。

目前車燈主要采用的透氣孔形式有以下幾種，如圖7所示。

圖7 不同透氣孔結(jié)構(gòu)

當(dāng)采用橡膠彎管結(jié)構(gòu)或燈體一體化結(jié)構(gòu)時常常要帶過濾器，以防止灰塵、小蟲等進入燈內(nèi)，如圖8。

圖8 過濾器

3.1.3 保證燈的氣密性，防止進水

除考慮透氣孔的設(shè)計外，車燈其他部位的氣密性對燈內(nèi)濕度也有著直接影響，燈罩與后殼的粘接處、燈泡座部位是影響氣密性的關(guān)鍵點，在設(shè)計和生產(chǎn)中要注意該處的氣密性，以防止進水使燈內(nèi)濕度增加，進而加重車燈霧氣的產(chǎn)生。

3.2 防止高濕度空氣流入燈罩內(nèi)表面低溫部位[3]

3.2.1 燈體、燈碗等一般部位的間隙尺寸應(yīng)盡可能大；燈碗、后殼間隙應(yīng)在4mm以上，如圖9所示。

3.2.2 轉(zhuǎn)角處和燈泡光線照射不到的部分間隙應(yīng)2m以下，如圖10。

3.2.3 非發(fā)光面范圍超過20mm間隙應(yīng)控制在2mm以下，如圖11。

圖9 燈體、反射鏡間隙尺寸

圖10 轉(zhuǎn)角處間隙

圖11 非發(fā)光面區(qū)域尺寸

3.3 在霧氣易發(fā)生部位，防止燈罩內(nèi)表面溫度過低[4]

3.3.1 利用增加燈罩壁厚來防止燈罩內(nèi)面溫度過低，使直射光和反射光照射不到部位的燈罩壁厚略厚，厚度在3.5mm以上，如圖12。

圖12 溫度較低處燈罩壁厚

3.3.2 利用直射光和反射光照射來增加燈罩內(nèi)表面溫度，實驗證明：40mm×15mm反射面反射的光，能使燈罩表面溫度上升約5℃，如圖13。

圖13 燈光照射示意圖

3.3.3 將燈泡等熱源盡量設(shè)置于燈的下部。如果將熱源設(shè)置在燈的最下部，由于下部熱氣向上流動，將使整個燈罩處于較高溫度狀態(tài)，非常有利于霧氣的改善。

3.4 在霧氣易發(fā)區(qū)域的燈罩處做花紋處理或其他裝飾性遮

如圖14所示，在易起霧區(qū)做花紋等處理。

圖14 做花紋處理

4 其他防霧方法

4.1 防霧涂層法

此方法不是防止車燈起霧，而是在車燈起霧后使人看不出霧氣的存在，實施方法是在燈罩內(nèi)表面均勻的噴涂一層無色、透明的防霧漆，在霧氣產(chǎn)生后防霧漆中的親水物質(zhì)會將小水滴（我們看到的霧氣就是一個個的小水滴）變成一層均勻的1μm-5μm厚的水膜，從而使人看不出霧氣的存在，如圖15。

圖15 防霧漆防霧原理

防霧涂層可以很好的隱藏霧氣現(xiàn)象，但使用防霧涂層也有弊端：

①價格高，使用后每只燈的成本會增加40元以上。

②隨著時間的延長，防霧涂層也會老化、變色、失去作用，影響車燈的美觀。

③此方法并沒有從根本上消除霧氣的存在，長期下去燈內(nèi)會有積水的風(fēng)險，對于車燈內(nèi)的電器部件也是一種威脅。

4.2 燈內(nèi)放干燥劑法

這種方法比較原始、簡單，即將干燥劑放置于燈內(nèi)并定期更換。

此方法弊端如下：

①需在車燈后殼下部開孔，且堵蓋要能方便打開，會有氣密不良、進水的風(fēng)險。

②需定期更換干燥劑，比較繁瑣。

4.3 加裝散熱風(fēng)扇法

此方法是在燈內(nèi)裝一個小型的風(fēng)扇，在車燈打開時風(fēng)扇開始工作，將燈內(nèi)的熱空氣從透氣孔排出到燈外部，促進車燈內(nèi)外部空氣循環(huán)流通。這種方法效果好，但成本比較高，對燈具的結(jié)構(gòu)要求也較高。目前只是在一些高檔車上使用。

5 結(jié)語

車燈霧氣問題是目前汽車行業(yè)的一個難題，每個新車燈的開發(fā)都需要結(jié)合實際情況進行不斷的驗證→分析→設(shè)變→驗證，才能使車燈霧氣達到一個最佳狀態(tài)。如有條件可用相關(guān)軟件對設(shè)計好的數(shù)模進行氣流分析，車燈內(nèi)氣流總體成下部進氣，上部排氣，且氣流方向一致，整個燈內(nèi)部空氣都能參與循環(huán)流動為最佳。

［1］李均，孫林．新型汽車燈具防霧設(shè)計及應(yīng)用［J］.江西科技．2011，29（2）：253-256.

［2］韋春．汽車燈具的起霧研究與通風(fēng)結(jié)構(gòu)分析［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2014（3）：21-24.

［3］朱維濤，陳祥熙．汽車燈具設(shè)計原理與方法［J］.光學(xué)儀器，2002（6）.

［4］徐小平，黃寶陵，顧毓沁，等．汽車車燈霧氣行程的分析研究［J］.工程物理學(xué)學(xué)報，2001.