汽车头灯两箱法起雾试验技术研究

陈广泽，李志国

（法雷奥车灯照明系统佛山技术中心，广东　佛山　528000）

汽车头灯两箱法起雾试验技术研究

陈广泽，李志国

（法雷奥车灯照明系统佛山技术中心，广东佛山528000）

车灯内部起雾会严重地影响汽车车灯的外观、照明质量和使用寿命。为了及时地发现早期车灯的热设计上的不足，避免车灯在实际的使用中出现起雾问题，往往需要进行起雾试验，以验证车灯的实际性能。因此，车灯起雾试验方法的设计正确与否，能否重现车灯实际使用时的状况，便成为了试验方法研制中的关健。在简单地介绍汽车头灯目前常用的单一环境条件下的起雾试验及其不足的基础上，详述了两箱法起雾试验的标准和设备，并以实例具体地对头灯两箱法起雾试验进行了说明，结果显示，头灯两箱起雾试验的结果与整车起雾试验的结果比较吻合，表明两箱法起雾试验能够更加准确、有效地发现头灯热设计中与起雾相关的缺陷。

起雾；头灯；两箱法起雾试验

0　引言

随着现代车灯制造业中设计、制造和工艺等工序的日趋复杂，以及大量的先进技术的运用，车灯质量日益提高［1-2］。但是，到目前为止，车灯透镜的起雾问题仍然是影响车灯质量的一个主要问题。车灯内空气中的水蒸气遇冷会凝结在车灯透镜内的表面，这样不仅会影响车灯的外观，而且会使车灯的照明效果大打折扣，影响行车安全。结雾形成的雾珠是车灯内积水的主要来源之一，而车灯内部积水又会造成车灯内再次结雾，严重地影响车灯灯泡的使用寿命和车灯内电路的安全。此外，水蒸气在车灯反射镜和透镜表面的长期凝结会导致车灯材料腐蚀、材料加速老化变形和光学调控效果被破坏等一系列的后果。

为了及时地发现早期车灯热设计的缺陷，避免车灯在实际的使用中出现起雾问题，往往需要进行试验来验证车灯的实际性能。因此，车灯起雾试验方法设计得正确与否，能否重现车灯实际使用时的状况，是能否发现车灯热设计缺陷的关健。

1　车灯起雾的原理及现行的头灯起雾试验方法

1.1车灯起雾的原理

当水蒸气与低于其饱和温度的表面接触时，根据表面性质的不同，会出现两种不同的凝结形式。如果凝结液体能很好地湿润壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式被称为膜状凝结。膜状凝结所形成的水膜对光学性能没有多大的影响，而且不会影响汽车车灯的外观。当凝结液体不能很好地湿润壁面时，凝结液体就会在壁面上形成一个个的小液珠，这种凝结形式被称为珠状凝结［3］。在车灯中，车灯透镜罩的材料为合成树脂 （或玻璃），它是一种水不能浸润的材料，在其表面发生的凝结是珠状凝结，会严重地影响汽车车灯的照明和外观。

1.2汽车头灯现行的单一环境起雾试验方法介绍

现行的各大汽车厂商的头灯起雾试验的方法基本一致。首先，都是对头灯做温湿度前处理，使头灯内的空气的湿度达到接近饱和的状态；然后，在室温条件点灯的情况下对头灯的透镜淋以常温 （一般为20℃左右）的水；最后，观察头灯透镜内表面的起雾现象［4］。下面以某汽车厂商的软管洗车试验为例，对其进行说明。

该汽车头灯软管洗车试验的步骤如下所述。

a）温湿度前处理

车灯温湿度前处理的步骤如表1所示。

表1　软管洗车前处理的步骤

b）洗车试验

在上述预处理完成后，马上进行测试，测试顺序如图1所示。

图1　软管洗车点灯及洗车的步骤

洗车条件:水压 （50±10）kPa，水温 （20± 5）℃。

c）评判

在试验结束b点时判断头灯透镜内表面的起雾情况。

上述测试方法的优点是对设备要求不高，操作简单，能够快速地发现车灯热设计上的不足。但是，随着车灯技术的发展，车灯的结构设计变得更加复杂，实际的使用条件也日益多样化，再加上头灯在车体中所处的位置特殊，上述起雾试验已经不能完全发现车灯在实际使用时出现的起雾问题［5］。

1.3汽车头灯现行的单一环境起雾试验方法的不足

当头灯安装在车体上时，车灯的壳体 （背部）面对的是高温的发动机舱，而外露的透镜却有可能面对的是冰冷的空气和雨水，这就造成了同一物体的不同部位有着较大温差的状况。在这种条件下，车灯内经发动机舱加热的空气，通过灯内的空气流动，遇到温度较低的透镜时，便会产生严重的起雾现象。上述软管洗车试验，由于整个车灯灯体处于同一温度环境下，并不能模拟头灯在发动机舱内所遇到的苛刻环境条件 （尽管试验时利用点灯来实现了温差环境），所以该试验并不能完全发现车灯在热设计上的不足。因此，为了弥补上述起雾试验的不足，新的试验方法——两箱法起雾试验便应运而生了。

2　两箱法起雾试验方法研究

2.1两箱法起雾试验测试标准

到目前为止，已经有多家汽车厂商 （例如:日系的丰田、本田、日产和三菱；欧系的沃尔沃、宝马和奥迪；美系的通用和福特等）都制定了汽车头灯两箱法起雾试验的标准，具体的内容如表2所示。

表2　两箱法起雾试验方法测试标准

上述汽车厂商制定的两箱法起雾试验标准的基本做法都是利用两箱之间的温差来重现头灯在实际装车使用时的状况来达到起雾的效果，但也有所差异，有的标准考虑得更加全面，规定了在测试时须同时模拟淋雨、光照和刮风等条件，在下面介绍测试设备时会具体地叙述。

2.2两箱法起雾试验测试设备

各个汽车厂商制定的两箱法起雾试验标准的要求有所差异，其用到的测试设备也会有所差异，典型的车灯两箱法起雾测试箱的正面外观和内部结构的示意图分别如图2-3所示。

图2　车灯两箱法起雾测试箱的正面外观

图3　车灯两箱法起雾测试箱的内部结构正视图

车灯两箱法起雾试验设备的基本结构为两个箱体，即A箱和B箱。A箱提供车灯在车体外的环境条件，而B箱提供发动机舱的环境条件。车灯通过治具固定在两个箱体之间，车灯壳体处于B箱，而透镜处于A箱。A、B两箱可独立控温，温度范围在-40～+100℃之间，湿度范围在5%RH～95%RH之间，可满足车灯在实际装车条件下的温湿度差条件的要求。

同时，箱内还配有卤素灯、淋雨喷嘴和吹风装置，可以较好地模拟实际使用中头灯透镜所面临的日照、雨淋和风吹等状况。

a）淋雨模拟系统

淋雨模拟系统位于A箱，喷淋的水温度在+10～+35℃之间可调，喷淋压力在0～500 kPa之间可调。这种淋雨测试是根据丰田公司的测试标准的要求进行的。

b）刮风模拟系统

刮风模拟系统位于A箱，用于模拟车辆在行驶时头灯透镜所受到的风力状况，提供的最大风速为50 km/h，风速在0～50 km/h之间可调。

c）太阳光照模拟系统

太阳光照模拟系统位于A箱，以卤素灯作为光源，光照入射角度可调，能覆盖前灯透镜的表面，光照能量在0～1 200 W/m2之间可调。

d）压力模拟系统

压力模拟系统位于B箱，用于在A、B箱内头灯两端之间形成气压差，气压差范围在5～50 Pa之间可调。该压力差为奥迪公司的测试标准所要求。

2.3两箱法起雾试验实例研究

下面是头灯两箱法起雾试验的一个实际例子。头灯的测试条件和步骤如表3-4所示。

表3　两箱法起雾试验的条件和步骤

表4　整车起雾试验的条件和步骤

两箱法起雾试验后和整车起雾试验后的结果对比如图4所示。

图4　两箱法起雾试验与整车起雾试验的结果对比

由图4可以看出，两箱法起雾试验和整车起雾试验后，无论是头灯透镜起雾的位置还是严重程度，两者都十分接近。由此可见，头灯两箱法起雾试验的结果能与实际整车起雾试验的结果较好地吻合，能够准确地反映头灯在装车后使用时的真实起雾状况。

3　结束语

我们认为，汽车头灯实验室两箱法起雾试验弥补了软管洗车起雾试验等在单一环境条件下试验的不足，能够较好地模拟头灯的实际使用条件，准确地验证车灯的防起雾性能的优劣，有助于在设计早期及时地发现车灯在热设计上的不足。从发展的趋势来看，两箱法起雾试验会逐渐地成为汽车头灯防起雾性能的主要验证方法。

［1］张国英，王毅.外饰车灯高加速寿命试验技术应用分析［J］.电子产品可靠性与环境试验，2016，34（2）:22-26.

［2］李秋影.汽车电子产品环境与可靠性试验标准研究 ［J］.电子产品可靠性与环境试验，2014，32（6）:6-20.

［3］黄宝陵，徐小平，顾毓沁，等.汽车车灯内部结雾的热分析及应对措施 ［J］.汽车技术，2001（3）:11-14.

［4］徐小平，黄宝陵，顾毓沁，等.汽车车灯雾气形成的分析研究 ［J］.工程热物理学报，2001，22（6）:62-64.

［5］牛永强，何浩，何志军，等.汽车车灯起雾、进水验证方法综述 ［J］.汽车零部件，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

陈广泽 （1981-），男，广东云浮人，法雷奥照明系统佛山技术中心实验室技术主管，从事汽车车灯产品的检验与管理工作。