汽車LED燈具霧氣消散的問題研究

肖洪+羅一鳴

摘 要：本文分析了現代LED車燈霧氣的影響因素分別是車燈內水蒸氣含量、車燈溫度場分布和凝結核，并提出了霧氣的解決措施。

關鍵詞：車燈；霧氣；成因；防治措施

中圖分類號：U463.65 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0041-01

LED的迅速發展也加快了汽車車燈的升級換代速度。現代汽車車燈的光源逐漸由鹵素燈泡向LED過渡。在汽車行業的現階段中，大多數汽車企業在綜合考慮了各種因素之后，選擇LED與鹵素燈泡相結合的光源方案作為現有車燈的廣源方案。車燈的升級換代也提高了車燈的質量標準，這使得汽車企業越來越重視在車燈設計階段的霧氣現象，如何解決車燈的霧氣成為專家研究和致力的方向之一。

1 概述

霧氣現象是一個常見的物理現象，當在特定的環境下，大氣壓力恒定不變，當空氣中的水蒸氣含量超過該溫度和壓力下的飽和空氣含量，水蒸氣就會析出，并在凝結核上聚集形成肉眼可見的的小水珠。 車燈內出現霧氣現象會影響車燈的照明效果，霧氣現象如果太嚴重，還會造成車燈內部電子元件的損壞，威脅行車安全。在現代汽車企業在車燈設計階段，專家的重點集中在光學設計，對于霧氣問題的分析與解決主要是通過熱分析和實驗。車燈霧氣的研究還需要進一步的研究。隨著汽車車燈的發展，車燈的配光功能逐漸轉移到車燈的反射鏡部分，而燈罩設計為光滑的曲面，則車燈燈罩上的結霧引起的美觀效果問題尤為突出[1]。

2 車燈霧氣的形成的原因

2.1 車燈內存在過多水蒸氣

專家認為車燈內部出現過多水蒸氣是車燈內出現霧氣的主要原因之一。

每個特定的環境溫度下都存在一個飽和水蒸汽狀態，當空氣中水蒸氣的含量超過對應飽和水蒸氣的含量時，空氣就會處于過飽和轉狀態，超過飽和蒸汽部分的的水蒸氣就會從空氣中析出，在車燈內部的凝結核上形成小液滴，在視覺上的反饋就是霧氣。

車燈內部的水蒸氣來源無非兩個途徑：一是內部的積水蒸發形成的水蒸氣，二是車燈與外界不合理交換導致的車燈內濕度增大。

2.2 車燈內存在相對低溫區域

車燈為了滿足性能與造型外觀，不可避免的會出現一些相對低溫區域。而這些低溫區域不利于空氣的流通。水蒸氣大量積聚在低溫區域，導致低溫區域空氣中的的水蒸氣含量大量增加，從而從空氣中析出，形成車燈霧氣現象。露點溫度指的是空氣中水蒸氣含量固定不變的情況下，降低環境溫度，會有水珠析出，水蒸氣剛剛從空氣中析出時的溫度，而車燈內部部分低溫區域的溫度甚至低于當地水蒸氣的露點溫度。

2.3 車燈內擁有大量的凝結核

凝結核凝結核是一種氣溶膠質粒，它的組成成分復雜，是霧氣形成過程中的關鍵所在。車燈內部凹凸不平的造型，形成了很多的小空間，不僅吸附了大量的水蒸氣，而且形成了無數的凝結核，使得水蒸氣在這些空間處冷凝，形成半徑較大的水珠。

3 車燈防霧措施

3.1 降低車燈內部水蒸氣

解決車燈內部出現的霧氣問題首先可以從降低車燈內部的水蒸氣含量方面考慮。車燈內部的積水，在高溫的作用下會蒸發倒車燈內部空氣中，導致水蒸氣含量急劇上升，霧氣產生的概率大大提高。

要保證車燈良好的密封性，拒絕車燈外部的水進入車燈內；我們可以減少車燈的透氣孔數量，減少車燈內外水蒸氣的交換；通過加裝干燥劑的方法來減少內部空氣中的水蒸氣含量也是一個避免霧氣產生的方案；選用合適的材料避免高溫作用下材料中吸附的水分子析出到車燈內部的空氣中。表一是車燈常用材料的吸水率。如表1所示。

3.2 減少車燈溫度場的不均勻性

車燈內部的傳熱主要是輻射換熱和自然對流，所以車燈內部傳熱很容易受到一些結構的阻擋而導致區域與區域之間差異較大，導致對流削弱，傳熱遭到阻擋，給霧氣的形成提供了完美的條件。

本人利用fluent軟件對某型號前照車燈進行70℃環境下的溫度分布仿真模擬，得出了容易出現霧氣現象的外燈罩，結果如圖1所示。

如圖1所示，外燈罩中總會存在溫度相對較低的的區域，而在實際的測試試驗中，這些區域往往會出現霧氣現象。所以改變車燈內部結構，避免配光鏡和外燈罩的低溫區域出現遮擋或者過小的尖角。

3.3 減少車燈內凝結核數量

凝結核是水蒸氣冷凝的關鍵。如果車燈內部不存在凝結核，水蒸氣就無法凝結成液態，也就不會聚集形成小水珠，霧氣現象也就從根本上消失了?？梢钥紤]在外燈罩表面加防霧涂層，減小外燈罩內表面的小空間數量，阻止水滴在內燈罩表面聚集。

4 結語

車燈霧氣是常見的物理現象，他收到受到車燈內水蒸氣含量、車燈內部溫度場分布和凝結核的影響，在有關車燈霧氣的實際工程項目中，可以從這三個方面考慮，努力找出解決霧氣的方法，縮短工程周期，節約工程成本，提高客戶的滿意度。

參考文獻

[1]徐小平，黃寶陵，顧毓沁，等.汽車車燈霧氣形成的分析研究[Z].濟南，2000，（02）：493-495.

[2]周巧粉，郭文洋，趙丹丹，等.汽車前照燈起霧分析與控制[J].上海汽車，2013，（03）：52-55.endprint