關于汽車車燈起霧的改善設計

張世中 蘭天亮 路向前

（鄭州日產汽車有限公司，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，嚴重威脅車燈燈泡的使用壽命和車燈內電路的安全。

車燈的前期設計直接影響著車燈霧氣情況，因此在前期設計階段有必要在車燈結構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），則凝結成水滴[1]。如：

①常溫空氣中，冰水杯外側（高溫側）凝結成水滴；

②雨天車輛行駛未開冷氣時，車室內（高溫側）結霧；

③夏天吹冷氣時冷氣就會凝結出水。

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象，每一個燈具點燈后都會不同程度地產生霧氣。尤其車輛在雨天行駛時，燈罩急劇冷卻，燈罩內側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側，形成霧氣，如圖1。

對于改善車燈霧氣問題，主要從車燈內部的流場分布、溫度分布和濕度分布著手，而車燈內部結構對于以上因素的分布起著關鍵的作用。

2 設計原則

2.1促進和外部空氣的對流，抑制燈具內部絕對濕度上升。水蒸汽是產生霧氣的根本因素，只有有效地控制燈內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表面低溫部位，如圖3。

圖2 燈內外部空氣流通示意圖

圖3 空氣流通示意圖

2.3在霧氣易發生部位，防止燈罩內表面溫度過低，如圖4。

2.4在霧氣易發區域的燈罩做花紋處理或其他裝飾性遮擋，如圖5所示。

圖4 霧氣易發部位

圖5 做花紋區域

3 具體設計措施

3.1 促進和外部空氣的對流，抑制燈具內部絕對濕度的上升

3.1.1 透氣孔位置設置要求

透氣孔位置的設置對車燈霧氣有著重要的影響，一般設計原則如下：

①透氣孔在燈泡兩側的對角位置設置2個以上；如圖6的A-D、B-C。

②吸氣孔應設置在霧氣易發部位；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置在燈具內空氣溫差大的位置。

3.1.2 透氣孔的形狀結構

透氣孔設計要求：

①通氣孔首先要保障燈內空氣的流通暢通。

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

③要有足夠的與燈體的結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 不同透氣孔結構

當采用橡膠彎管結構或燈體一體化結構時常常要帶過濾器，以防止灰塵、小蟲等進入燈內，如圖8。

圖8 過濾器

3.1.3 保證燈的氣密性，防止進水

除考慮透氣孔的設計外，車燈其他部位的氣密性對燈內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鍵點，在設計和生產中要注意該處的氣密性，以防止進水使燈內濕度增加，進而加重車燈霧氣的產生。

3.2 防止高濕度空氣流入燈罩內表面低溫部位[3]

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

3.2.2 轉角處和燈泡光線照射不到的部分間隙應2m以下，如圖10。

3.2.3 非發光面范圍超過20mm間隙應控制在2mm以下，如圖11。

圖9 燈體、反射鏡間隙尺寸

圖10 轉角處間隙

圖11 非發光面區域尺寸

3.3 在霧氣易發生部位，防止燈罩內表面溫度過低[4]

3.3.1 利用增加燈罩壁厚來防止燈罩內面溫度過低，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置于燈的下部。如果將熱源設置在燈的最下部，由于下部熱氣向上流動，將使整個燈罩處于較高溫度狀態，非常有利于霧氣的改善。

3.4 在霧氣易發區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表面均勻的噴涂一層無色、透明的防霧漆，在霧氣產生后防霧漆中的親水物質會將小水滴（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，長期下去燈內會有積水的風險，對于車燈內的電器部件也是一種威脅。

4.2 燈內放干燥劑法

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、進水的風險。

②需定期更換干燥劑，比較繁瑣。

4.3 加裝散熱風扇法

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

5 結語

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

［1］李均，孫林．新型汽車燈具防霧設計及應用［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結構分析［J］.企業科技與發展，2014（3）：21-24.

［3］朱維濤，陳祥熙．汽車燈具設計原理與方法［J］.光學儀器，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］.工程物理學學報，2001.