汽車頭燈兩箱法起霧試驗技術研究

陳廣澤，李志國

（法雷奧車燈照明系統佛山技術中心，廣東　佛山　528000）

汽車頭燈兩箱法起霧試驗技術研究

陳廣澤，李志國

（法雷奧車燈照明系統佛山技術中心，廣東佛山528000）

車燈內部起霧會嚴重地影響汽車車燈的外觀、照明質量和使用壽命。為了及時地發現早期車燈的熱設計上的不足，避免車燈在實際的使用中出現起霧問題，往往需要進行起霧試驗，以驗證車燈的實際性能。因此，車燈起霧試驗方法的設計正確與否，能否重現車燈實際使用時的狀況，便成為了試驗方法研制中的關健。在簡單地介紹汽車頭燈目前常用的單一環境條件下的起霧試驗及其不足的基礎上，詳述了兩箱法起霧試驗的標準和設備，并以實例具體地對頭燈兩箱法起霧試驗進行了說明，結果顯示，頭燈兩箱起霧試驗的結果與整車起霧試驗的結果比較吻合，表明兩箱法起霧試驗能夠更加準確、有效地發現頭燈熱設計中與起霧相關的缺陷。

起霧；頭燈；兩箱法起霧試驗

0　引言

隨著現代車燈制造業中設計、制造和工藝等工序的日趨復雜，以及大量的先進技術的運用，車燈質量日益提高［1-2］。但是，到目前為止，車燈透鏡的起霧問題仍然是影響車燈質量的一個主要問題。車燈內空氣中的水蒸氣遇冷會凝結在車燈透鏡內的表面，這樣不僅會影響車燈的外觀，而且會使車燈的照明效果大打折扣，影響行車安全。結霧形成的霧珠是車燈內積水的主要來源之一，而車燈內部積水又會造成車燈內再次結霧，嚴重地影響車燈燈泡的使用壽命和車燈內電路的安全。此外，水蒸氣在車燈反射鏡和透鏡表面的長期凝結會導致車燈材料腐蝕、材料加速老化變形和光學調控效果被破壞等一系列的后果。

為了及時地發現早期車燈熱設計的缺陷，避免車燈在實際的使用中出現起霧問題，往往需要進行試驗來驗證車燈的實際性能。因此，車燈起霧試驗方法設計得正確與否，能否重現車燈實際使用時的狀況，是能否發現車燈熱設計缺陷的關健。

1　車燈起霧的原理及現行的頭燈起霧試驗方法

1.1車燈起霧的原理

當水蒸氣與低于其飽和溫度的表面接觸時，根據表面性質的不同，會出現兩種不同的凝結形式。如果凝結液體能很好地濕潤壁面，它就在壁面上鋪展成膜，這種凝結形式被稱為膜狀凝結。膜狀凝結所形成的水膜對光學性能沒有多大的影響，而且不會影響汽車車燈的外觀。當凝結液體不能很好地濕潤壁面時，凝結液體就會在壁面上形成一個個的小液珠，這種凝結形式被稱為珠狀凝結［3］。在車燈中，車燈透鏡罩的材料為合成樹脂 （或玻璃），它是一種水不能浸潤的材料，在其表面發生的凝結是珠狀凝結，會嚴重地影響汽車車燈的照明和外觀。

1.2汽車頭燈現行的單一環境起霧試驗方法介紹

現行的各大汽車廠商的頭燈起霧試驗的方法基本一致。首先，都是對頭燈做溫濕度前處理，使頭燈內的空氣的濕度達到接近飽和的狀態；然后，在室溫條件點燈的情況下對頭燈的透鏡淋以常溫 （一般為20℃左右）的水；最后，觀察頭燈透鏡內表面的起霧現象［4］。下面以某汽車廠商的軟管洗車試驗為例，對其進行說明。

該汽車頭燈軟管洗車試驗的步驟如下所述。

a）溫濕度前處理

車燈溫濕度前處理的步驟如表1所示。

表1　軟管洗車前處理的步驟

b）洗車試驗

在上述預處理完成后，馬上進行測試，測試順序如圖1所示。

圖1　軟管洗車點燈及洗車的步驟

洗車條件:水壓 （50±10）kPa，水溫 （20± 5）℃。

c）評判

在試驗結束b點時判斷頭燈透鏡內表面的起霧情況。

上述測試方法的優點是對設備要求不高，操作簡單，能夠快速地發現車燈熱設計上的不足。但是，隨著車燈技術的發展，車燈的結構設計變得更加復雜，實際的使用條件也日益多樣化，再加上頭燈在車體中所處的位置特殊，上述起霧試驗已經不能完全發現車燈在實際使用時出現的起霧問題［5］。

1.3汽車頭燈現行的單一環境起霧試驗方法的不足

當頭燈安裝在車體上時，車燈的殼體 （背部）面對的是高溫的發動機艙，而外露的透鏡卻有可能面對的是冰冷的空氣和雨水，這就造成了同一物體的不同部位有著較大溫差的狀況。在這種條件下，車燈內經發動機艙加熱的空氣，通過燈內的空氣流動，遇到溫度較低的透鏡時，便會產生嚴重的起霧現象。上述軟管洗車試驗，由于整個車燈燈體處于同一溫度環境下，并不能模擬頭燈在發動機艙內所遇到的苛刻環境條件 （盡管試驗時利用點燈來實現了溫差環境），所以該試驗并不能完全發現車燈在熱設計上的不足。因此，為了彌補上述起霧試驗的不足，新的試驗方法——兩箱法起霧試驗便應運而生了。

2　兩箱法起霧試驗方法研究

2.1兩箱法起霧試驗測試標準

到目前為止，已經有多家汽車廠商 （例如:日系的豐田、本田、日產和三菱；歐系的沃爾沃、寶馬和奧迪；美系的通用和福特等）都制定了汽車頭燈兩箱法起霧試驗的標準，具體的內容如表2所示。

表2　兩箱法起霧試驗方法測試標準

上述汽車廠商制定的兩箱法起霧試驗標準的基本做法都是利用兩箱之間的溫差來重現頭燈在實際裝車使用時的狀況來達到起霧的效果，但也有所差異，有的標準考慮得更加全面，規定了在測試時須同時模擬淋雨、光照和刮風等條件，在下面介紹測試設備時會具體地敘述。

2.2兩箱法起霧試驗測試設備

各個汽車廠商制定的兩箱法起霧試驗標準的要求有所差異，其用到的測試設備也會有所差異，典型的車燈兩箱法起霧測試箱的正面外觀和內部結構的示意圖分別如圖2-3所示。

圖2　車燈兩箱法起霧測試箱的正面外觀

圖3　車燈兩箱法起霧測試箱的內部結構正視圖

車燈兩箱法起霧試驗設備的基本結構為兩個箱體，即A箱和B箱。A箱提供車燈在車體外的環境條件，而B箱提供發動機艙的環境條件。車燈通過治具固定在兩個箱體之間，車燈殼體處于B箱，而透鏡處于A箱。A、B兩箱可獨立控溫，溫度范圍在-40～+100℃之間，濕度范圍在5%RH～95%RH之間，可滿足車燈在實際裝車條件下的溫濕度差條件的要求。

同時，箱內還配有鹵素燈、淋雨噴嘴和吹風裝置，可以較好地模擬實際使用中頭燈透鏡所面臨的日照、雨淋和風吹等狀況。

a）淋雨模擬系統

淋雨模擬系統位于A箱，噴淋的水溫度在+10～+35℃之間可調，噴淋壓力在0～500 kPa之間可調。這種淋雨測試是根據豐田公司的測試標準的要求進行的。

b）刮風模擬系統

刮風模擬系統位于A箱，用于模擬車輛在行駛時頭燈透鏡所受到的風力狀況，提供的最大風速為50 km/h，風速在0～50 km/h之間可調。

c）太陽光照模擬系統

太陽光照模擬系統位于A箱，以鹵素燈作為光源，光照入射角度可調，能覆蓋前燈透鏡的表面，光照能量在0～1 200 W/m2之間可調。

d）壓力模擬系統

壓力模擬系統位于B箱，用于在A、B箱內頭燈兩端之間形成氣壓差，氣壓差范圍在5～50 Pa之間可調。該壓力差為奧迪公司的測試標準所要求。

2.3兩箱法起霧試驗實例研究

下面是頭燈兩箱法起霧試驗的一個實際例子。頭燈的測試條件和步驟如表3-4所示。

表3　兩箱法起霧試驗的條件和步驟

表4　整車起霧試驗的條件和步驟

兩箱法起霧試驗后和整車起霧試驗后的結果對比如圖4所示。

圖4　兩箱法起霧試驗與整車起霧試驗的結果對比

由圖4可以看出，兩箱法起霧試驗和整車起霧試驗后，無論是頭燈透鏡起霧的位置還是嚴重程度，兩者都十分接近。由此可見，頭燈兩箱法起霧試驗的結果能與實際整車起霧試驗的結果較好地吻合，能夠準確地反映頭燈在裝車后使用時的真實起霧狀況。

3　結束語

我們認為，汽車頭燈實驗室兩箱法起霧試驗彌補了軟管洗車起霧試驗等在單一環境條件下試驗的不足，能夠較好地模擬頭燈的實際使用條件，準確地驗證車燈的防起霧性能的優劣，有助于在設計早期及時地發現車燈在熱設計上的不足。從發展的趨勢來看，兩箱法起霧試驗會逐漸地成為汽車頭燈防起霧性能的主要驗證方法。

［1］張國英，王毅.外飾車燈高加速壽命試驗技術應用分析［J］.電子產品可靠性與環境試驗，2016，34（2）:22-26.

［2］李秋影.汽車電子產品環境與可靠性試驗標準研究 ［J］.電子產品可靠性與環境試驗，2014，32（6）:6-20.

［3］黃寶陵，徐小平，顧毓沁，等.汽車車燈內部結霧的熱分析及應對措施 ［J］.汽車技術，2001（3）:11-14.

［4］徐小平，黃寶陵，顧毓沁，等.汽車車燈霧氣形成的分析研究 ［J］.工程熱物理學報，2001，22（6）:62-64.

［5］牛永強，何浩，何志軍，等.汽車車燈起霧、進水驗證方法綜述 ［J］.汽車零部件，2013（9）:72-75.

Research on the Bi-climatic Chamber Atomization Test for Car Headlamp

CHEN Guang-ze，LI Zhi-guo
（Valeo Lighting Systems Foshan Technical Center，Foshan 528000，China）

Fogging in the inside of automotive lamp will seriously affect the appearance，illuminating quality and service life of automotive lamp.In order to timely discover the deficiency in the thermal design of automotive lamp in the early stage andavoid the fogging problem of automotive lamp in practical use，automization test is oftencarried out to verify the actual performance of automotive lamp.Therefore，whether the design of the atomization test method is correct and whether it can reproduce the situation of the lamp in actual use become the key to the test method.Based on the introduction of the commonly used atomization test of automotive headlight under a single environmental condition and its disadvantages，the standards and equipments of the bi-climatic chamber atomization test are introduced，and the bi-climatic chamber atomization test is described with an example in detail.The results show that the results obtained from bi-climatic chamber atomization test and the results obtained from vehicle atomization test can coincide with each other，and the bi-climatic chamber atomization test can more accurately and effectively discover the defects in the thermal design of headlight related to fogging.

fogging；headlight；bi-climatic chamber atomization test

U 463.65+1；TB 24

A

1672-5468（2016）05-0029-05

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.05.007

2016-04-18

2016-07-07

陳廣澤 （1981-），男，廣東云浮人，法雷奧照明系統佛山技術中心實驗室技術主管，從事汽車車燈產品的檢驗與管理工作。