南宁燎旺车灯股份有限公司 广西南宁 530000
摘要：车灯是汽车外观的重要组成部分。随着车灯开发技术、测试方法、制造工艺的改进，灯具的质量得到了很大提高。然而，车灯雾气问题仍然困扰着许多汽车制造商及灯具供应商。基于此，本文详细分析了影响车灯雾气的因素及其措施。
关键词：车灯；雾气；因素；措施
前言：
汽车车灯是一个复杂的照明系统，其内部起雾受温度场、流动场、湿度场等因素的影响。通过改变灯具内部温度场、流动场、湿度场的分布，可对其进行控制，有效减少甚至消除灯内的起雾现象，以实现防雾目的。
1 车灯雾气形成机理
首先，在点亮车灯时，光源周围环境温度将急剧上升，水汽将通过对流及扩散运动到灯的每个角落。一方面，由于灯具造型的需要，整个灯具的高宽比及纵深比越来越大，形状越来越长且窄，直接造成灯内温度的差异。当温湿度较高的水汽运动到低于饱和温度区时，即凝结成雾气。其次，灯具稳定照明时，因淋雨等因素降低环境温度时，灯罩表面温度也会降低，灯具内水汽浓度达到一定水平，且未及时扩散到外部环境，致使雾气出现。最后，在关灯后，当配光镜温度下降速度快于灯内温度时，也会结雾。
因此，得出雾气形成需以下条件：①灯具中有凝结核心（凝结核心指在凝结中起凝作用的固、液、气溶性胶质粒，灯具部件的不平整表面为雾气提供了凝结核，在当前的行业生产水平下，很难实现灯具内的零凝结核；②灯内有低于当地水汽凝结临界温度的区域；③灯内含有足够浓度的水蒸气。
2 影响车灯起雾的因素
2.1 温度场
汽车灯具由后视镜、配光镜、灯泡等配件组成。其中，灯泡作为稳定热源，与后视镜、透镜、外部环境间的能量交换决定了灯内温度场的分布。当灯内温度低于相应的饱和温度时，会产生凝雾，反映在：①灯内温差；②灯具与环境间的温差。前者主要在灯具点亮与熄灭过程中，因灯具的结构设计决定了流场的分布，导致热辐射、热对流、热传导不均匀，致使温度分布不均匀，此外，足够的空气湿度易导致流动死区出现起雾现象；后者主要是在雨天驾驶和急冷洗车时，车灯外部环境突然变冷，温差过大导致低温区起雾。
2.2 流动场
流动场可分为内部流动及外部交换。其中，内部流动由于灯内温度分布不均而产生的自然对流，带动着热量传递，因光源附近温度高，流动场扩特性强，到达外配光镜位置时逐渐减弱。自然对流会直接影响灯具的温度场，降低温度梯度。自然对流主要受灯具内部结构及组件布置影响，如果灯内有独立区域，使气流及热量不能流通，则该区域很可能形成水汽，灯内的空气流通需5mm或更大的间隙作为通道。灯具间隙过小也会阻碍气流及温度平衡，从而促进水汽的形成。而外部交换换气结构的质量取决于通气孔数量、尺寸、布局、通气组件选择。然而，通气孔有一个缺点，即给水与污染物进入灯内会留下通道，在车辆开发过程中，有必要确保这些通气孔设计与安装，在洗车、水淹路面、尘土飞扬道路、出厂淋雨试验条件下，不允许水与灰尘进入灯具。良好的通气组件可显著促进灯具内外气体的交换。当前，各种灯具厂家均采用通气防护栓、通气弯管、通气膜等。
2.3 灯具材料
灯具中的水蒸气部分来自空气中的水汽，部分来自灯具中的塑料材料。塑料材料从空气中吸收和传递水分，几天后，水将穿透塑料透镜和灯具，以平衡灯内外的水分含量。当车灯接收来自灯泡、太阳照射、发动机的热量时，灯壳吸收的水分从塑料材料释放到灯内空气中，这些水分会在车灯相对较冷的区域凝聚。
3 车灯雾气预防措施
3.1 防雾涂层
防雾涂层是一种喷涂在配光镜内表面的透明纳米涂层，具有超亲水性，水在表面张力作用下膨胀，接触角降低约5︒，不能凝结成水滴，但形成薄膜（1～5µm），它不仅能确保雾气在视觉上看不见，而且能避免水滴对光线的散射。此外，除采购原材料外，使用防雾涂料还需增加工装设备，安排生产线。
由于喷涂可从车辆外观上看到，当基体上有杂质时，不能通过打磨或抛光来修复，因此喷涂环境要求较高，这些因素限制了防雾涂料的广泛推广应用。
3.2 干燥剂
与防雾涂料相比，干燥剂成本低，操作方便。一般来说，其用双面胶粘在灯具内部，振动试验时必须保证不会脱落。传统物理吸湿干燥剂将水储存在微孔中，当环境湿度下降时，释放水分。车灯干燥剂是一种具有掠夺性的化学吸湿剂，吸收水分部分以晶体形式存在，部分参与固化反应，水不再释放到环境中，可保持一个稳定干燥环境。吸水率可达到自身重量的150%以上，有效期长达一年。此外，虽然有干燥剂的灯具在拐角处仍有残留雾气，但与无干燥剂的灯具相比有显著的改善。
3.3 透气薄膜
透气结构有助于促进灯内外气体交换，同时满足防尘防水的要求。它由一种Gortex材料制成，这种材料有一个小孔，可让空气分子通过，但不让水或其他液体、灰尘和杂物通过。还需对薄膜进行Oliophobic工艺涂层处理，以降低其表面张力，从而防止洗涤蜡等液体浸湿薄膜，堵塞通气孔。
4 汽车车灯雾气的解决措施
4.1 平衡灯内的温度场
灯内的后视镜辐射与空气对流将影响灯内的温度分布，所以设计阶段应通过光学分析、流场分析及热流分析，找出灯具内流动、温度死角，通过合理布置透气结构位置，使灯具内的温度场达到平衡。通过控制配光镜、反射镜、装饰框、灯壳等部件的匹配间隙，可避免流动、温度死角的产生。通过合理布置和选择通气孔位置、数量、尺寸和结构，使灯内温度场达到平衡。通过喷涂防雾涂层及放干燥剂消除雾气。
4.2 降低灯内的湿度
由于灯具（进水）密封问题，致使其湿度太大，通过优化灯具本身的密封结构、规范用户灯具的使用方法，可避免起雾问题。对于密封性能良好的灯具，可从三方面考虑降低灯具内的湿度：零部件材料选择、透气件选择、灯具内除湿器的安装。①选择灯具部件时，不应使用含水量高的材料，如前照灯透镜支架、灯泡座等部件，尽可能避免使用PA系列材料，可改用含水量相对较低的材料。②选择合适的通气组件，可促进灯具与外界的气体充分交换，加快灯具内的气体流动，有效降低灯具内的湿度，降低起雾风险。当前，透气组件已广泛应用于灯具，甚至有多类型通气部件用于前照灯。因此，如何选择合适数量及合理布置透气组件，对灯具的抗雾化性能与成本有着重要的影响。首先，透气组件必须防水，以防止外部水汽通过组件进入灯具；其次，确定所选其次数量。③安装在灯内的除湿装置可有效降低灯内湿度，从而降低雾气风险。
4.3 结构设计需注意的事项
灯泡作为光源的灯具设计应尽量消除辐射与对流死角。内部灯腔形状应尽量规整，以避免过小尖角，以确保良好的空气流通。各部件间间隙会影响灯腔内的气流，其设计原则是：灯体与后视镜间的间隙应尽可能大；反射镜与装饰框间隙应大于4mm；灯具转角等易起雾部位间隙控制在2mm以内，防止空气对流。此外，还可利用先进的CAE热仿真软件对所设计灯具的热场进行分析，优化过热区域结构，并在灯泡下方开孔以改善热空气循环流通。
4.4 通风设备的使用
灯具内装设湿度传感器、散热风扇电机，控制器通过线束连接，智能控制散热风扇加速灯内气流，从而控制内部温度均衡，降低灯具内湿度，消除雾气现象，但其成本较高，灯具内部结构要求也很高，需较大布置空间，常用于高档汽车。
结束语：
总之，随着汽车工业的发展，人们对汽车安全提出了更高要求。作为汽车的眼睛，车灯的重要性不言而喻，但解决车灯雾气现象仍是一大难题。雾气是水蒸气在面罩表面遇冷凝结而成，其不仅影响灯具外观，严重的雾气还会影响灯具照明及信号功能，从而影响车辆行驶安全。
参考文献：
[1]付 艳. 汽车车灯起雾机理分析与解决方案研究[J].汽车与车辆，2015（02）.
[2]高心健. 汽车车灯雾气影响因素及应对措施[J].工程技术，2016（12）.