干燥剂在车灯防雾技术中的应用

杜正军

摘 要：车灯起雾属于自然物理现象，虽然不会影响车灯照明功能的正常运行，但是会影响车灯外观，而且车灯起雾和进水经常容易被混淆，所以需要采用干燥剂等技术方案对车灯起雾问题进行改善。本篇论文通过对干燥剂在车灯防雾技术中的应用进行探究，为车灯防雾提供实用有效的技术方法。

关键词：车灯 防雾 干燥剂

1 引言

本文首先介绍了车灯雾气产生的原因，防雾技术措施的现状及存在的问题，确定了干燥剂作为一种可行的解决方案，然后用案例详细阐述了干燥剂在车灯防雾技术中的應用。本文结合实际应用场景，提出了针对雾灯和前大灯的干燥剂装置设计方案。该方案将干燥剂装置添加到车灯内部，可以有效地吸收车灯内部的湿气，从而降低雾气的产生。

2 车灯雾气产生的原因

车灯点亮之后，内部温度会逐渐升高。在灯内湿度比较大的情况下，灯内的水分被高温蒸发形成水蒸气。水蒸气在自然对流过程中，遇到车灯内部温度比较低的灯罩尖角等区域，会凝结附着在灯罩内表面，形成一个个肉眼可见的小水珠，从而产生了车灯起雾现象。车灯起雾的三个重要因素包括：温度场、流动场和湿度场。

2.1 温度场对车灯起雾的影响

通常受到车灯外观造型的影响，光源分布不均匀，导致车灯内部温度场的分布不均衡。车灯光源附近以及灯光可以照射到的部位温度较高，车灯两端远离光源的部位温度较低。经过车灯雾气试验验证，车灯起雾部位的温度较其它部位明显偏低。

2.2 流动场对车灯起雾的影响

车灯点亮时，其内部的温度存在差异，会造成灯内空气的流动，形成流动场。灯内空气流动受设计结构影响较大，车灯内部通常存在流动死区或狭长区域，导致空气流通受阻，同时这些区域通常远离灯光辐射区域，会形成低温区，容易造成水蒸气的堆积，导致起雾。在结构设计时，车灯透气孔的位置需要合理布局，在空气流动的死角部位需要增加透气孔的数量，促进车灯内外空气对流。

2.3 湿度场对车灯起雾的影响

湿度场会受到车灯内外的气流交换、车灯的密封性、外部环境的湿度等因素的影响。如果车灯内外的气流交换不畅，或者车灯的密封性不好，或者外部环境的湿度较高，都会导致车灯内部的湿度场增大，从而增加车灯起雾的风险。

3 车灯防雾技术措施及优缺点介绍

通过以上对车灯雾气产生原因的分析，总结了目前车灯防雾技术的措施和优缺点：

3.1 优化车灯内部结构设计

在车灯外观造型设计时，为了配合整车美观需要，车灯通常会设计的比较狭长，导致车灯内部存在冷区和空气流动死区。采用CAE模拟分析确认起雾区域的位置，优化车灯内部零部件的配合间隙，加快冷区的空气流动。在满足配光法规标准的要求下，对反射器的开口大小进行调整，使车灯内部的温度场尽量保持均匀。

优点：车灯结构设计初期，从车灯设计结构方面进行改善，可以避免后续试制阶段的结构设计变更和模具修理。

缺点：受到整车外观造型设计的影响，可以改善的空间有限，实际改善效果并不理想。

3.2 合理设置透气孔

车灯透气孔是为了解决车灯内外的空气对流和压力平衡问题。设计车灯透气孔的主要原理是：通常利用透气帽（图1）实现透气功能。透气帽内部有一层白色透气膜，透气膜通常是由聚四氟乙烯（PTFE）材料经过特殊工艺加工制成，是一种柔韧光滑的微孔薄膜。透气膜微孔的直径比空气分子大，但比灰尘和水滴的直径小，这样就保证了透气而不进水。透气帽里面的透气膜，主要有三项技术参数，分别是透气膜厚度、透气量和耐水压。在使用时，需要结合雾气试验，综合考虑透气膜的技术参数，选择合适型号的透气帽，以达到最佳的防雾效果。

透气孔通常设计在灯壳上，透气帽安装在透气孔上面。在光源对角区域至少设置2个透气孔，透气孔之间的高度落差要尽可能大。透气孔应当设置在雾气容易产生的死角区域，以加快该区域的空气流动速度。透气孔的数量和直径需要参考CAE模拟分析结果进行设计，透气孔布置位置见下图2。

优点：透气帽能够促进空气流动，保持车灯内外压力平衡，有效防范液态水和灰尘进入灯内。透气帽的成本低。

缺点：无法防范空气中的水蒸气的进入，特别是在外部环境湿度比较大的情况下，关闭车灯以后，会有潮湿的空气进入灯内。

3.3 灯内安装散热风扇

此方法是在车灯内部安装一个小风扇，在车灯打开时风扇开始工作，将灯内的热空气通过透气孔排出到灯外，促进车灯内外的空气流通[1]。

优点：散热风扇有利于加快车灯内部的空气流动和温度平衡，加快雾气的消散速度。

缺点：车灯内部需要有足够的安装空间。风扇运行时会产生噪音。风扇的后期维护比较麻烦。成本比较高。目前散热风扇使用率很低，只在很少一部分高档车上使用。

3.4 灯罩内表面喷涂防雾漆

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，有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水汽膜，这种凝结形式称为膜状凝结。当凝结液体不能很好的湿润壁面时，凝结水汽在壁面上形成一个个的微小液珠，这种凝结形式称为珠状凝结。汽车灯罩的材料为合成树脂，是一种水所不能浸润的材料，在灯罩内表面形成的凝结是珠状凝结[2]。

喷涂防雾漆是在灯罩内表面均匀喷涂厚度1-5μm的无色、透明的亲水涂层。它可以使水汽润湿、扩散于灯罩内表面，形成一层超薄的透明水膜，而不是集聚成细小水珠，从而保持无雾视野。防雾漆大多采用双组份涂料。大批量生产必须采用机械手自动喷涂，主要的生产方式是建立防雾涂装线进行自动化生产。

优点：防雾涂层可以在较宽的温度和湿度范围内起作用。防雾涂层具有稳定性和耐久性，可以较长时间保持车灯防雾效果。

缺点：外观要求高，废品率较高，成本较高。需要采用机械手喷涂，并投资专门的防雾漆喷涂生产线。喷涂防雾漆并不能从根本上解决雾气问题，空气湿度过于饱和的情况下，还会在灯罩内表面形成流挂的痕迹，会形成“泪痕”，影响车灯外观。经过长期使用，防雾涂层会逐渐老化甚至失效。

3.5 采用干燥剂防雾

干燥剂会吸收车灯内部的水汽，使车灯内部的相对湿度降低，从而阻止车灯内部的水汽扩散和凝结，达到防止车灯起雾的目的。

干燥剂的分类，有以下两种：一种是化学干燥剂，是指通过与水分子发生化学反应，生成水合物或其他化合物的干燥剂，如氯化钙、氯化镁等。这类干燥剂的优点是吸湿能力强，不易释放水蒸气。另一种是物理干燥剂，是指通过物理吸附或凝聚的方式，将水分子固定在自身表面或孔隙中的干燥剂，如硅胶、蒙脱石等。这类干燥剂的优点是无毒无害，不会改变自身性质，缺点是吸湿能力较弱，容易在高温下释放水蒸气。不同种类的干燥剂吸湿率不同。车灯上应用最多的是氯化镁干燥剂，以下将做重点介绍。

3.5.1 氯化镁干燥剂

氯化镁干燥剂（图3）吸湿能力远高于传统的硅胶、蒙脱石干燥剂，吸湿效果尤其明显。目前车灯上应用最广泛的是氯化镁干燥剂。

氯化镁干燥剂的特点：

吸湿速度快，吸湿率高：在温度25℃，相对湿度90%的条件下，最大吸湿率可达其自身重量的200%以上，是普通物理干燥剂的10倍以上。采用不同透气量的包装膜，可获得不同吸湿速度的干燥剂。适应温度范围广：在﹣30℃～90℃的温度条件下均可持续工作，只是吸湿速度有所变化。固态形状，吸湿以后不会外溢：氯化镁干燥剂在吸收水分之前为粉末状，吸湿后呈固态颗粒或块状，即便受到物理挤压也无液体溢出。氯化镁干燥剂吸湿以后体积会发生明显的膨胀，体积会增大到原来的2倍左右，因此需要预留适当的膨胀空间。

氯化镁干燥剂用量的选择：干燥剂的用量受到使用环境中的相对湿度、包装膜的水汽透过率等因素的影响比较大，使用者可以参照德国标准化学会发布的标准，DIN 55474：2015《包裝辅助材料.干燥剂袋.应用、所需干燥剂袋数的计算》进行干燥剂用量的理论计算。按照目前的使用经验来看，为满足一年以上的使用要求，氯化镁干燥剂在前大灯里面的用量为25-40g左右，在雾灯和后尾灯里面的用量为10-15g左右。

4 氯化镁干燥剂在车灯防雾技术上面的具体应用方案

4.1 干燥剂在雾灯上面的应用

以某车型前雾灯为例。首先进行CAE模拟，对灯罩的温度场分布情况进行分析（图4）。根据分析结果，温度最低的区域集中在灯罩的尖角部位，因此需要对此区域起雾做重点预防。

改善措施：在雾灯尖角部位增加氯化镁干燥剂，干燥剂用量10g。由于前雾灯的使用频率相对前大灯来说并不高，所以直接采用一个带孔的干燥剂安装盒，将氯化镁干燥剂固定在盒子内，盒子内部预留有一定的膨胀空间（图5）。经过车灯淋雨试验验证，未增加干燥剂的前雾灯起雾现象很明显，增加干燥剂的前雾灯未起雾。

4.2 干燥剂在前大灯上面的应用

以某车型前大灯为例。对灯罩内表面温度分布情况，进行CAE模拟分析（图6）。根据分析结果判断，前大灯尖角部位的温度较低，容易造成雾气凝结，因此需要做重点预防。

改善措施：在灯内增加25g的氯化镁干燥剂。为了避免干燥剂长时间使用以后失效，需要对干燥剂的安装结构采取措施，采用可更换式的结构。将干燥剂放置于距离大灯尖角最近的防尘盖里面，将防尘盖旋开以后，就可以将干燥剂取出并更换（图7）。经过雾气试验验证，增加氯化镁干燥剂的前大灯无雾气产生。氯化镁干燥剂一般使用一年以上，如果车灯出现特别明显的雾气，需要及时更换干燥剂，通过这种方法可以保持车灯防雾能力长期有效。

5 结语

干燥剂在车灯防雾技术中的应用具有重要的意义。通过本文的研究，我们得出了干燥剂在车灯防雾技术方面的实际应用方案，并提出了保持车灯防雾能力长期有效的办法。相信本文的研究成果对于提高车灯的防雾能力，将会有积极的推动作用。未来还需进一步研究干燥剂的吸湿能力，提升和优化干燥剂的使用性能和效果，进一步提升干燥剂在防雾领域的应用前景。

参考文献：

[1]张世中，兰天亮，路向前.关于汽车车灯起雾的改善设计[J].河南科技，2015（02）：58-60.

[2]黄宝陵，徐小平，顾敏沁，等.汽车车灯内部结雾的热分析及应对措施[J].汽车技术，2001（03）：11-14.