汽車燈具防霧技術優化

中圖分類號：U463.65 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025)07-0164-02

Optimization of Anti-fog Technology for Automotive Lamps

Zhu Tingbo

（Chaoyang Engineering and Technology School(Chaoyang Agricultural School），Chaoyang ，China）

【Abstract】Based on thereview of thecurrent status of anti-fog technology，inaspects such as the design of intelligentcontrol systems，theadoptionofnewbreathable materials，and theoptimizationof modularsealing structures. The optimizationscheme ofanti-fog technology for automotivelamps is presented，hoping to provideareferenceexample forthe design of automotive lampsand contribute to enhancing the driving safety performance.

Keywords】 automobile lighting fixtures；fogging；driving safety；anti-fog technology

燈具內水汽凝結成霧滴，附著到燈罩上，不僅讓照射的距離縮短，導致前照光強度減弱，也容易出現眩光問題，對駕駛員視線形成嚴重干擾，有引發交通事故之虞。伴隨汽車技術的迅猛進步，消費者對行車安全的要求進一步提高，燈具的防霧設計已然成為汽車造型設計里不容小的一部分。本文概述現階段防霧技術應用現狀，進而提出防霧設計優化的方案，旨在為汽車燈具技術的發展提供借鑒。

1汽車燈具防霧技術應用現狀

1.1 燈具通風

通風設計是汽車燈具實現防霧目標的核心要素，中低端車型的燈具多數采用單向閥、透氣栓等機械式構造，利用壓差驅動燈具內外的空氣互換，去除內部濕氣，此設計的結構呈現簡單狀態。在絕大多數車燈里得到普遍應用，伴隨汽車燈具朝著智能化、個性化邁進，傳統機械式通風結構在防塵、防水等方面的弊端漸漸凸顯。燈具內部電子元器件的數量日益增長，對防塵防水的要求顯著提升，與此同時外觀設計邁向時尚前衛，要求通風結構能跟整體造型有更好的融合。為直面這些挑戰，某些車燈供應商開始推進高分子微多孔透氣膜材料的研發與應用事宜，借助其極佳的透氣、防水、防塵性能，提高燈具通風的效果。但受材料成本的局限，就目前而言，該創新方案主要用在高端車型前照燈等關鍵地方，除材料上的創新以外，還提升了通風性能。

1.2 燈罩材料

燈罩材料性能對汽車燈具結霧現象的影響突出，汽車燈具一般采用改性工程塑料，平常采用的改性方法有共聚和增韌等操作。采用硅氧烷嵌段共聚改性PMMA，在提高抗沖擊能力時賦予材料疏水的特性，一定程度抑制了霧氣的凝聚現象。硅氧烷嵌段在PMMA分子鏈中形成納米級分散相，其表面能較低，具有一定的疏水性，當水汽在燈罩內表面冷凝時，這些疏水性納米相可減少凝結水與燈罩表面的接觸面積，使得水滴更容易從表面滾落，延緩結霧過程。硅氧烷柔性鏈段可增加PMMA分子鏈的運動能力，提高材料的韌性，降低沖擊和振動導致的開裂風險，但硅氧烷含量過高會導致材料透光率下降，需要精確控制其用量。采用納米粒子的高比表面積，可大幅改善材料的性能狀況。采用 TiO₂ 跟PMMA復合手段，可極大提高燈罩的耐磨性及透光性，納米 TiO₂ 具有極高的折射率，能有效降低光的散射和吸收損失，提升燈罩的光學性能，且納米 TiO₂ 表面豐富的羥基可與PMMA形成氫鍵作用，增強兩相界面結合，改善復合材料的力學性能，但納米粒子分散不勻、容易團聚等問題還未徹底解決。要實現納米 TiO₂ 在PMMA基體中的均勻分散，需要對其表面進行有機改性處理，引人與基體相容的有機基團，復合過程中剪切力的控制以及分散劑的選用也是需要攻克的難題。

1.3 燈具密封

當前主流的密封做法是在燈罩與燈殼之間布置密封圈或涂抹密封膠。雖然橡膠或硅膠密封圈彈性好，但在長期使用過程中容易發生老化和永久變形，密封性能逐漸降低。發泡密封墊孔隙率控制不當會導致密封不嚴或透氣性差等問題。硅酮膠雖然耐候性優異，但涂膠工藝復雜，涂層品質不穩定，且固化時間長，制約了生產效率的提升。現有的密封方案還存在密封性能衰減快、工藝復雜、生產效率低等局限性，有待進一步改進和優化。

2汽車燈具防霧技術優化策略

2.1智能控制系統

由單片機對通風裝置實施智能控制，在結霧傾向較高時（如環境濕度驟升或燈具溫度梯度陡增），系統及時開啟電動風扇，增大通風量，平時則維持小幅度持續通風，兼顧防霧與節能。優化進排氣孔布局，在燈具合適位置開設多個小型通氣孔，減小單個孔徑，既可增大總通氣面積，改善通風均勻性，又可避免大孔徑帶來的異物進入風險。小孔徑通氣還能減小燈腔內外的壓差，降低燈罩兩側結露的風險。在通氣孔處插入親水性纖維狀多孔填料，利用毛細作用吸附轉移水汽，既可導濕，又能阻隔灰塵，纖維狀多孔填料擁有大的比表面積，親水基團與水分子間的氫鍵作用可將水汽牢牢吸附，并沿纖維方向遷移到外部，起到快速除濕的作用，同時填料孔隙的迷宮效應可攔截灰塵顆粒，維持透氣通道的潔凈。在燈罩內壁開設倒角溝槽，引導冷凝水汽快速流向排氣口，避免在透光區域聚集，倒角溝槽與燈罩表面的夾角應小于水滴的靜態接觸角。如此，水滴更傾向于流入溝槽并匯集，最后從排氣口排出。綜合上述措施，有望顯著改善燈具通風性能，提升系統適應性。通過多參數智能化控制、通氣結構優化設計以及引入新型導濕排水材料，可全方位強化燈具的防霧性能，增強系統在復雜環境下的魯棒性和可靠性。

2.2 新型透氣材料

除了有硅氧烷嵌段共聚物，合理地選擇性摻入納米 SiO₂ 也是一種有效的改性途徑，往PMMA里摻人 3%～5% 納米 SiO₂ ，可使燈罩表面硬度增強 20%～ 30% ，耐磨性改善1\\~2個等級，且能讓霧度值減少10%～20% 。納米 SiO₂ 顆粒的直徑遠不及可見光波長，因而不會出現明顯的光散射現象，材料可維持出色的透明度， SiO₂ 自身出色的硬度以及表面大量的硅羥基，能大幅提升復合材料的耐刮擦性與疏水自清潔性能。在改性實施的階段中，采用如 γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷可增強體系相容性，增強復合材料的力學特性，使納米 SiO₂ 實現更均勻的分散。處于易出現結霧的部位，還可借助溶膠-凝膠法在燈罩表面構筑仿生超疏水涂層，憑借有機硅嵌段共聚物乳液與納米 SiO₂ 溶膠的復配操作，可讓涂層表面形成多級粗糙的格局，使接觸角突破 150^° 。該超疏水表面能讓霧氣迅速凝結并形成液滴，繼而從表面滾落，實現對霧氣的高效清除。

2.3模塊化密封結構改進方案

模塊化設計將燈具分解成諸如光源、電源、燈罩等多個獨立模塊，各模塊事先預留好標準化接口，可達成靈活組合與迅速裝配。這種設計思路，可讓燈具裝配效率上揚 30%～50% ，顯著壓縮生產工藝時長，標準化的模塊接口有利于自動化裝配，機器人可以精準、高效地對各模塊進行抓取和定位。裝配過程的自動化程度和生產節拍將大幅提升，模塊化燈具的各個部件借助柔性連接的形式達成互連，能有效化解組裝進程中的應力，緩解密封面出現的變形，還利于在后期維護時單獨拆解并替換損壞的模塊，阻止整燈走向報廢，延長使用壽命。柔性連接通常采用硅橡膠等材料的軟管或套管，其優異的彈性和變形能力可有效吸收裝配中的尺寸誤差，降低連接處的應力水平，避免因熱脹冷縮導致的開裂失效。在燈罩與燈殼、燈殼與反光杯等易形成冷凝水的地方，安排凹槽、傾斜面之類的排水結構，讓冷凝水匯集起來迅速排走。在積水容易積聚處開設排水孔，進一步加大排水效率。合理的排水結構布局可最大限度地減少冷凝水在燈具關鍵光學面上的駐留時間。降低霧氣對配光性能的不利影響，排水槽的尺寸和傾角應根據燈罩的空間布局和結霧特性優化設計，既要保證排水順暢，又要避免排水孔過大而影響燈罩強度。

3結語

汽車燈具防霧技術對行車安全意義重大，還面臨大量技術瓶頸困擾，燈具防霧技術要跟輕量化、節能化、智能化實現深度結合，依靠材料創新、結構優化達成輕量化效果。采用LED光源特性、智能控制策略達成節能成效，把防霧技術與智能化手段相融合，利用傳感監測、仿生算法、主動控制與ADAS功能全面增進防霧智能化水平。汽車燈具朝著更輕軟、更豁亮、更智能方向變遷，面對防霧技術的挑戰，只有增進協同創新，深化各領域跨界融合，加快科技成果轉化的步伐，才有望推動汽車燈具產業高質量成長，為智能汽車時代供給更安全可靠的照明支撐。

參考文獻

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(編輯楊凱麟)