汽车LED灯具雾气消散的问题研究

肖洪+罗一鸣

摘 要：本文分析了现代LED车灯雾气的影响因素分别是车灯内水蒸气含量、车灯温度场分布和凝结核，并提出了雾气的解决措施。

关键词：车灯；雾气；成因；防治措施

中图分类号：U463.65 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0041-01

LED的迅速发展也加快了汽车车灯的升级换代速度。现代汽车车灯的光源逐渐由卤素灯泡向LED过渡。在汽车行业的现阶段中，大多数汽车企业在综合考虑了各种因素之后，选择LED与卤素灯泡相结合的光源方案作为现有车灯的广源方案。车灯的升级换代也提高了车灯的质量标准，这使得汽车企业越来越重视在车灯设计阶段的雾气现象，如何解决车灯的雾气成为专家研究和致力的方向之一。

1 概述

雾气现象是一个常见的物理现象，当在特定的环境下，大气压力恒定不变，当空气中的水蒸气含量超过该温度和压力下的饱和空气含量，水蒸气就会析出，并在凝结核上聚集形成肉眼可见的的小水珠。 车灯内出现雾气现象会影响车灯的照明效果，霧气现象如果太严重，还会造成车灯内部电子元件的损坏，威胁行车安全。在现代汽车企业在车灯设计阶段，专家的重点集中在光学设计，对于雾气问题的分析与解决主要是通过热分析和实验。车灯雾气的研究还需要进一步的研究。随着汽车车灯的发展，车灯的配光功能逐渐转移到车灯的反射镜部分，而灯罩设计为光滑的曲面，则车灯灯罩上的结雾引起的美观效果问题尤为突出[1]。

2 车灯雾气的形成的原因

2.1 车灯内存在过多水蒸气

专家认为车灯内部出现过多水蒸气是车灯内出现雾气的主要原因之一。

每个特定的环境温度下都存在一个饱和水蒸汽状态，当空气中水蒸气的含量超过对应饱和水蒸气的含量时，空气就会处于过饱和转状态，超过饱和蒸汽部分的的水蒸气就会从空气中析出，在车灯内部的凝结核上形成小液滴，在视觉上的反馈就是雾气。

车灯内部的水蒸气来源无非两个途径：一是内部的积水蒸发形成的水蒸气，二是车灯与外界不合理交换导致的车灯内湿度增大。

2.2 车灯内存在相对低温区域

车灯为了满足性能与造型外观，不可避免的会出现一些相对低温区域。而这些低温区域不利于空气的流通。水蒸气大量积聚在低温区域，导致低温区域空气中的的水蒸气含量大量增加，从而从空气中析出，形成车灯雾气现象。露点温度指的是空气中水蒸气含量固定不变的情况下，降低环境温度，会有水珠析出，水蒸气刚刚从空气中析出时的温度，而车灯内部部分低温区域的温度甚至低于当地水蒸气的露点温度。

2.3 车灯内拥有大量的凝结核

凝结核凝结核是一种气溶胶质粒，它的组成成分复杂，是雾气形成过程中的关键所在。车灯内部凹凸不平的造型，形成了很多的小空间，不仅吸附了大量的水蒸气，而且形成了无数的凝结核，使得水蒸气在这些空间处冷凝，形成半径较大的水珠。

3 车灯防雾措施

3.1 降低车灯内部水蒸气

解决车灯内部出现的雾气问题首先可以从降低车灯内部的水蒸气含量方面考虑。车灯内部的积水，在高温的作用下会蒸发倒车灯内部空气中，导致水蒸气含量急剧上升，雾气产生的概率大大提高。

要保证车灯良好的密封性，拒绝车灯外部的水进入车灯内；我们可以减少车灯的透气孔数量，减少车灯内外水蒸气的交换；通过加装干燥剂的方法来减少内部空气中的水蒸气含量也是一个避免雾气产生的方案；选用合适的材料避免高温作用下材料中吸附的水分子析出到车灯内部的空气中。表一是车灯常用材料的吸水率。如表1所示。

3.2 减少车灯温度场的不均匀性

车灯内部的传热主要是辐射换热和自然对流，所以车灯内部传热很容易受到一些结构的阻挡而导致区域与区域之间差异较大，导致对流削弱，传热遭到阻挡，给雾气的形成提供了完美的条件。

本人利用fluent软件对某型号前照车灯进行70℃环境下的温度分布仿真模拟，得出了容易出现雾气现象的外灯罩，结果如图1所示。

如图1所示，外灯罩中总会存在温度相对较低的的区域，而在实际的测试试验中，这些区域往往会出现雾气现象。所以改变车灯内部结构，避免配光镜和外灯罩的低温区域出现遮挡或者过小的尖角。

3.3 减少车灯内凝结核数量

凝结核是水蒸气冷凝的关键。如果车灯内部不存在凝结核，水蒸气就无法凝结成液态，也就不会聚集形成小水珠，雾气现象也就从根本上消失了。可以考虑在外灯罩表面加防雾涂层，减小外灯罩内表面的小空间数量，阻止水滴在内灯罩表面聚集。

4 结语

车灯雾气是常见的物理现象，他收到受到车灯内水蒸气含量、车灯内部温度场分布和凝结核的影响，在有关车灯雾气的实际工程项目中，可以从这三个方面考虑，努力找出解决雾气的方法，缩短工程周期，节约工程成本，提高客户的满意度。

参考文献

[1]徐小平，黄宝陵，顾毓沁，等.汽车车灯雾气形成的分析研究[Z].济南，2000，（02）：493-495.

[2]周巧粉，郭文洋，赵丹丹，等.汽车前照灯起雾分析与控制[J].上海汽车，2013，（03）：52-55.endprint