新型汽车灯具防雾设计探讨

摘 要：根据物理原理空气中含有的水蒸气在遇冷的条件下，会在汽车的灯具上形成一层雾气，无论是汽车的外观还是在夜间行驶时车灯的照明方面都会受到较大的影响。如果在汽车的灯具设计上使用热设计概念，并且根据汽车灯具的内部起雾原理和产生的影响进行设计分析，将大大减少灯具起雾现象。本文对汽车灯具起雾因素进行分析，对于新型汽车灯具设计优化措施进行探讨。

关键词：汽车灯具 防雾设计 实施措施

中图分类号：U463.65 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0054-01

随着城市交通的日益发达，汽车相关制造业也逐渐成熟，尤其是汽车灯具的设计和制造工艺，灯具制造的质量档次都有了很大的提高。近几十年的汽车灯具的发展历程中，对于灯具的起雾现象的解决措施的研究依然是设计专家长期努力的对象。根据物理原理，灯具中存在水蒸气，当空气含有的水蒸气在遇冷的条件下，会在汽车的灯具上形成一层雾气，罩在灯具的表面，无论是汽车的外观还是在夜间行驶时车灯的照明方面都会有较大的影响。

1 概述

汽车灯具的雾珠的形成原因是灯具体内的内积水造成的，伴随着灯具的起雾，同样存在的问题是二次起雾现象，出现这种状况会严重缩减灯具的使用寿命。不但如此，在汽车灯具的起雾原理中涉及的知识面广阔，其中包括：热流动、材料和结构的设计、传导等，但是由于技术和经验的不足，导致在过去的汽车灯具设计中大量使用的是光学设计，主要是以灯具使用中的内部对流场和温度场的基础之上进行设计分析，但是灯具的热设计仍然有很多的发展空间，同时这个也是导致灯具起雾的重要原因，还需要进一步的研究设计，来避免灯具的严重起雾现象。

2 汽车灯具起雾的基本条件

2.1 灯具中内含水蒸气

在汽车灯具内含水蒸气的产生原因主要有：第一，灯具的周围的外界环境的水蒸气的流入。第二，由于灯具在正常照明时产生的热量导致内部积水的蒸发所形成的水蒸气。

如果是第一个原因造成的灯具起雾：也就是灯具内本身没有积水，是周围的环境形成的空气中的水蒸气，遇到冷空气引起的起雾。原理是由于灯具的原始状态是温度高、湿度也高的环境，灯具内部的空气湿度也很大。环境温度的下降导致的灯具中的水蒸气不能够及时的排除，含量很高，则会引起灯具中的某些部位温度低于正常的当地水蒸气的凝结的温度情况，这时候灯具就会出现起雾现象。

但是，最普遍的起雾形成原因是灯具内部的积水蒸发。灯具在照明时温度会升高，主要进行的是光辐射与自然对流之间的热转换，灯具内部积水会蒸发，空气中的高温区湿度较大，这时水蒸气进行对流与扩散到灯具整体。灯具在局部受热的基础条件下，温度低的灯具内部和高温空气流相遇，就会形成雾。

2.2 灯具局部温度环境低于水蒸气的凝结温度

灯具某个部位的温度偏低，会造成灯具在照明导致的灯具内的辐射和热源交换，以及自然对流的能量交换的不平等，灯具也会出现温度的分布不均匀。

2.3 灯具内有雾气凝结点

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。

3 灯具起雾的环境因素

灯具内浓度场的存在环境主要是温度场与对流场，灯具内部温度的不均匀性，温度就会偏低，对流的强度就会消减，起雾的形成空间就会增大。

3.1 灯具内温度场

灯具内温度场的分布环境是灯具起雾最重要的影响因素，经过实验验证，灯具起雾部位基本上属于温度较低的区域。例如：灯具大灯的照相测量，根据观察可以看出起雾的区域。一般温度测量采用的是“热电偶方法”，可以分析出灯具的温度的分布特点是：灯具内的温度的分布方式主要是以“辐射换热”和“自然对流的换热”结合。如果阻挡或者是削弱辐射，或在灯具的内部设计自然对流的死区，都会引起局部温度的偏低，内部就会发生起雾。在灯具的温度场设计上，应该尽量避免灯具安装装饰框，减少灯罩对于灯泡辐射能量的吸收，这样的设计扩大了灯具空间加大了空气对流速度和范围，从而减少起雾的形成环境。

3.2 灯具内对流场

灯具内部流动的主要原因是温度的不均匀造成。灯具的换气设计，要根据车型进行灯具内部和外界空气之间的气流对换。由于灯具内部气流的交换会直接作用于灯具内部温度分布，灯具中的气体对流可以将热量对流到灯具的各个角落，灯具的整体温度就会提高，并且提供了充足的蒸发空间。透气的灯具设计，通过透气的灯具内部的气流交换，可以将灯具内部的水汽扩散到外部环境里，有效的降低了灯具起雾的发生概率。

3.3 灯具内湿度场

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。

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

汽车内部的起雾原因有很多类型，但是主要的影响因素包括：灯具内部结构的温度场、流动场以及浓度场，通过对这三方面的控制调整，可以减少汽车灯具的起雾。所以，为了提高汽车灯具的产品的质量和性能，需要进行深刻的研究和分析，找出根本性的问题。

参考文献

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