汽车灯具防雾技术探讨

宋郝

摘 要：近年來经济的发展，人们生活水平的提高，汽车工业随着居民生活水平的提高而快速发展。在汽车的组成中，汽车的灯具是其重要的组成部分，汽车灯具在刹车、照明以及雾天使用中都发挥着重要的作用，尤其是在雾天的使用中，由于雾气中含有较大的水分，其在预冷的情况下会在汽车灯具的表面形成一层厚重的水汽，对于汽车灯具的正常使用造成了严重的影响。本文就汽车灯具防雾技术展开探讨。

关键词：汽车灯具;结构优化;措施

1 起雾原理

1.1 灯具内的空气中有充足的水蒸气

灯具中的水蒸气通过两种方式形成，一是灯具周围空气中的水蒸气进入其中，二是由于灯具中留存的部分的积水受热后蒸发形成水蒸气。若是在灯具中没有积水出现，那些起雾的主要原因就是所处环境发生变化后，导致空气中水蒸气的凝结，从而引发起雾现象。一般会出现的情景是，灯具本身处于湿度较高的空间中，并且温度也很高，使得灯具内的空气湿度很大;一旦空气温度有所下降，使得灯具中的水蒸气不能很快的流动并扩散到环境中，保持很高的浓度存在，如果灯具中一些部分的温度下降到低于该地区水蒸气凝结临界温度，就会造成起雾现象。通常是灯具内积水蒸发导致很多灯具的起雾现象。将灯具点亮后，灯泡周围空气温度会快速上升，利用辐射和自然对流进行换热，从而使得灯具中的积水受热开始蒸发作用，这样温度相对高的部分湿度也会很大，水蒸气在对流和扩散过程中，进入到车灯中的各个部分。因为灯具内部的温度分布是非常不均匀的，这样就会出现湿度高、温度高的空气向温度低的区域内流动，其中的部分水蒸气会出现凝结成雾的现象。灯具中积水的来源一般包括环境中水蒸气在换气中带入凝结形成积水，还有就是空气中的水分通过换气、渗入等进入形成积水。

1.2 灯具内的温度低于空气中水蒸气凝结临界温度的部分

灯具内有雾气凝结点会造成大面积的灯具起雾。由于灯具内部空气中凝结点相对较少，水蒸气的凝结环境不充分。但是在灯具内部的各种零件的表面是不平整的，既可以吸附内外部的水蒸气，而且还提供了水蒸气凝结的核心环境，在原始较小液滴的逐渐增大后，水蒸气就会在不平整的灯具内部零件表面形成液滴，长时间的扩散就会形成雾。根据以上三种灯具起雾的原因，综合性分析推出灯具起雾的准则，如下公式：

其中，公式中的R为灯具中液滴的半径;σ为液滴的表面张力;Ts为水蒸气饱和温度;hLG为汽化潜热;ρL为液滴的自身密度;TL为液滴环境温度。

2 造成汽车灯具起雾的环境因素的分析

造成汽车灯具内起雾的环境影响因素众多，主要有以下几个方面：（1）汽车灯具内的温度场是造成汽车灯具起雾的重要影响因素之一，经过大量的试验数据表明，在汽车灯具内起雾的部分大部位于汽车灯具内温度较低的区域。通过对汽车灯具进行温度测量后发现：在汽车灯具内的温度分布遵循着“辐射换热”和“自然对流的换热”相结合的方式，当在汽车灯具内对灯泡所辐射出的射线进行阻挡或者是削弱，或者是在灯具的内部设计自然对流的死区等都会造成汽车灯具内的一部分区域的温度出现降低，当较热的水蒸气遇上这些温度较低的区域时就会产生起雾的现象。所以，在进行汽车灯具的设计时，应当减少甚至是避免使用汽车灯具装饰框，从而避免出现温度较低的区域，从而形成水雾现象。（2）造成汽车灯具内起雾的另一个重要影响因素是灯具内的对流场所造成的，当进行汽车灯具的设计时，需要做好对于汽车灯具的换气设置，做好汽车灯具内部和外界空气之间的对流交换，由于汽车灯具内所含有的空气会直接作用于汽车灯具内部的温度分布，从而将灯泡所发出的热量传递到灯具内的各个地方，从而使得汽车灯具的整体温度升高，并提供充足的蒸发空间，做好对于汽车灯具的换气设计就是要使得汽车灯具内所蒸发的水汽能够尽快的扩散到外部的环境中，从而降低了水汽凝结在灯具内所造成的起雾问题。（3）灯具内部的湿度场也是受温度影响的，除此之外，汽车的灯具的工作形式是闪烁，这也会对灯具内部的湿度环境产生影响。在灯具的高浓度区域，会增加灯具湿度的范围，引起多水环境下的灯具起雾。

3 汽车灯具防雾结构优化方法

3.1 加强整体结构优化

要做好汽车灯具的防雾措施，技术人员首先就要灯具的整体结构优化，比如通过对内部修饰框架进行优化，减少灯具内部的死角区域，减少灯具内部的遮挡效应，有效地避免灯具起雾现象的出现。

3.2 保持灯具内部温度均匀

随着汽车技术的发展，前大灯的造型也越来越复杂和多变，因此前大灯功能布置及光源选择会受到很大限制，前大灯内部温度均匀性也较难保证。

前大灯造型尽量避免出现较大的尖角，尖角部位灯光难以照射到，同时空气流通也较差。下图1是两种尖角造型处理稍好，不易形成雾气的前大灯。

图1 尖角部位处理较好的前大灯

3.3 做好涂覆纳米涂层使雾气液化并排出液态水

由于灯具自身结构的问题，灯具内部的水蒸气并不能全部从通气孔中排出，当灯具加热片停止加热后，依然会有部分水蒸气直流在灯具内部，所以为了加强灯具内部水蒸气的排出，工作人员可以通过涂覆纳米涂层来使得灯具内部的雾气液化，进而排出灯具内部的液态水。工作人员可以在灯具内部表面上涂覆一层纳米疏水层，当灯具内部的水蒸气遇到疏水层的时候，就会均匀地铺开，避免造成雾气。当灯具内部湿度增强时，内部水蒸气含量过多的时候，铺在疏水层上的水蒸气就会液化，然后形成水滴，最后水滴在重力的影响下会慢慢地往通气孔方向流动，最后通过通气孔来排出灯具外，有效地减少灯具内部的积水以及水蒸气。

4 汽车灯具的防雾应用

在汽车灯具的防雾设计有以下六个内容：第一，控制保证灯具内部湿度，灯具零部件，以及灯具生产的环境湿度保持在常规状态下。第二，在汽车的灯具结构设计上，应该消除灯具的辐射及对流的死角区域。第三，在灯具的内部表面增强防雾涂层的喷涂工艺，改变灯具中水蒸气的凝结方式，将凝结方式转变为膜状凝结。第四，对灯具的透气孔的个数进行妥善的调整，改变位置和大小，尽量促进水汽的及时对流。第五，根据设计原理对灯具的反射镜进行形状与灯泡位置的调整，改变其辐射场的分布。第六，对于汽车灯具的密封性的增强，可以有效的减少水分的进入。

5 结语

总的来说，灯具起雾现象是当前汽车灯具发展面临的重要挑战，为了加快汽车灯具的发展，加强对当前汽车灯具起雾的原因分析，结合当前的科学技术，做好汽车灯具防雾措施是当前汽车制造以及维修工作人员的重要工作内容之一，从而更好地保证汽车的安全性。

参考文献

[1]毛普元.新型汽车灯具的防雾设计探讨[J].汽车与驾驶维修（维修版），2018（03）：117-118+120.