新型防雾装置在汽车灯具中的应用

易伟　李均

摘 要：空气中的水蒸气遇冷会在灯具内产生雾气，从而严重影响汽车车灯的照明和外观。文章由起雾原理分析并由此提出了新型防雾装置的设计思路，详尽的介绍新型防雾装置的工作过程、工作原理及如何应用至汽车灯具上，对由根本上解决汽车灯具的起雾具有绝对性的指导意义。

关键词：汽车灯具；凝结；起雾；防雾装置

中图分类号：U463.65 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0024-02

Abstract：Water vapor in the air is not expected to create fog in the lamps， thus seriously affecting the lighting and appearance of automobile lamps. This paper analyzes the fogging principle and puts forward the design idea of the new antifogging devices， and introduces in detail the working process and working principle of the new antifogging device as well as how to apply it to the automobile lamps. It has absolute guiding significance to solve the fogging of automobile lamps fundamentally.

Keywords： automobile lamp； condensation； fogging； antifogging device

前言

当今汽车灯具制造业中，设计、制造、工艺都日趋成熟，车灯质量日益完善。但是到目前为止，灯具起雾仍然是影响车灯质量的一个主要原因且由于起雾问题未能得到解决，使灯具报废率及售后索赔一直居高不下[1]。灯具起雾时的水蒸气在灯具反射镜和透镜表面的长期凝结会导致灯具材料腐蚀、镀铝层老化变暗、光学效果被破坏等一系列严重影响功能、性能和外观的恶劣后果。

目前常规处置灯具防雾方式是在灯具内部增加干燥剂和灯具面罩内表面增加防雾漆，使用干燥剂是通过吸收灯具内部水汽，降低灯具内部湿度，让灯具内部没有形成雾气的环境，但是物理干燥剂一段时间吸水饱和后不工作，化学干燥剂吸水饱和后将饱和的水分释放至灯具内部，引起二次起雾，时效短；防雾漆是通过提高面罩内表面光洁度，让灯具内部无形成雾气的雾气凝结核心，但是，成本较高，高湿环境下易产生水流，损坏电器元件，使用一段时间后，防雾漆挥发后失效；使用干燥剂和防雾漆都无法从根本上解决灯具起雾的问题。

因此，如何从根本上长效解决汽车灯具起雾的问题，是灯具领域技术人员亟待解决的。

1 起雾原理

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個个的微小液珠，这种凝结形式称为珠状凝结[2]。汽车灯具面罩的材料为合成树脂，是一种水所不能浸润的材料，在其表面形成的凝结是珠状凝结，从而严重影响了汽车车灯的照明和外观。

起雾需要具备3个基本条件：

（1）空气中含有足够的水蒸气。

（2）存在温度低于环境水蒸气凝结临界温度的区域。

（3）存在雾气凝结核心。

凝结核心对形成较大范围的明显凝结是必不可少的。事物表面的凹凸起伏不但可以吸附水蒸气，而且提供了凝结核心，使得液滴初始半径较大，水蒸气就可能在这些凹凸起伏处凝结成液滴，并不断扩展为雾气。

这3种因素的综合作用，促成了起雾现象的出现。稳定起雾出现准则是：

式中：R为液滴半径；σ为液滴表面张力；Ts为水蒸气饱和温度；HLG为汽化潜热；PL为液滴密度；Ts为水蒸气温度；TL为液滴温度（近似于环境温度）。

2 设计思路

根据起雾原理可知，降低易起雾区域湿度及提高易起雾区域的温度高于起雾的临界温度，加快起雾区域的湿度对流将不会起雾。设定起雾区域湿度为D1，起雾区域温度为T1，起雾区域空气对流速度为S1，当降低起雾区域湿度至D2T1，提高起雾区域空气对流速度至S2>S1时，可以由根本上解决汽车灯具的起雾。

新型防雾装置需要温湿度感应器探测到起雾区域的湿度及温度，发出信号给风扇让风扇工作吹风至起雾区域改变起雾区域的起雾环境，达到防雾目的。

3 工作原理

新型汽车灯具的防雾装置的各部件连接关系：1.吹气管插入4.吹气盒，带1.吹气管的4.吹气盒通用5.螺钉ST2.9*9.5连接到6.风扇上；2.温湿度感应器通过链接着8.插件一的导线一接插到带有9.插件二的11.抗电磁干扰盒上盒；通过5.螺钉ST2.9*9.5固定了带1.吹气管的4.吹气盒的6.风扇自带线束接插件卡接至11.抗电磁干扰盒上盒；带多个零部件的11.抗电磁干扰上盒及12.PLC控制器通过10.螺钉M3*8固定至13.抗电磁干扰下盒。

新型防雾装置通过2.温湿度感应器接收到环境中易起雾区域的温湿度值发出信号给12.PLC控制器， 12.PLC控制器接受到信号后判断是否发出指令让6.风扇工作，当易起雾区域的湿度值达到起雾的临界值D1或起雾区域的温度值达到起雾的临界值T1时，12.PLC控制器发出指令让6.风扇工作，6.风扇吹风通过1.吹气管降低易起雾区域的湿度值D2S1，增高易起雾区域的温度T2>T1，由根本上解决起雾问题。

4 装置的应用

新型防雾装置装配灯具的示意图（图2）。

将新型防雾装置装置至汽车灯具里，新型防雾装置4的温湿度传感器及吹气管通过灯具的装饰框及壳体的缝隙延伸至灯具易起雾区域。

新型防雾装置装置至汽车灯具里将改变汽车灯具冷热冲击及工作时灯具内部温度场、流动场、湿度场的分布。

新型防雾装置通过其温湿度感应器接收到灯具中靠近面罩易起雾区域的温湿度值发出信号给其PLC控制器，其控制板接受到信号后判断是否发出指令让其风扇工作，当靠近面罩易起雾区域的湿度值达到起雾的临界值D1或起雾区域的温度值达到起雾的临界值T1时，其PLC控制器发出指令让其风扇工作，其风扇吹风通过置于装饰框和壳体的间隙里的其吹气管降低易起雾区域的湿度值D2S1，增高易起雾区域的温度T2>T1，由根本上解决灯具起雾。

新型防雾装置其自身需满足各种试验要求，满足工作噪音：<50分贝；产品重量：<600g。

工作环境：-30℃--90℃，满足GB10485-2007《汽车及挂车外部照明装置的基本环境试验》第5、6、7、8条标准要求。

EMC：满足CISPR25-2007及ISO 7637标准要求的四级要求。

耐盐雾：240H盐雾试验下满足GB10485-2007《汽车及挂车外部照明装置的基本环境试验》第9条标准要求。

耐防尘：50%普通硅酸盐水泥和50%煤灰混合颗粒尺寸：33份的<32μm，67份的<32μm<颗粒尺寸<250μm，满足GB10485-2007《汽车及挂车外部照明装置的基本环境试验》第10条标准要求。

耐振动：24h三个振动方向满足GB10485-2007《汽车及挂车外部照明装置的基本环境试验》第11条标准要求。

抗化学性：能耐润滑油、耐燃油和清洗剂侵蚀，满足GB10485-2007《汽车及挂车外部照明装置的基本环境试验》第14条标准要求[4]。

总之，新型防雾装置装置于汽车灯具里通过改变灯具温度场、对流场和湿度场的分布，能有效控制、消除车灯内起雾现象达到防雾的目的。因此，通过更深入的热分析及必要的热设计研究后设计出一种新型防雾装置可以由根本上解决汽车灯具的起雾，降低灯具报废率及售后索赔。

参考文献：

[1]汽车灯具行业分析报告[R].上海：汽车灯具协会，2017.

[2]杨世铭.传热学（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]嚴家 .工程热力学（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[4]许谋和.汽车及挂车外部照明装置的基本环境试验[M].北京：中国标准出版社，2008.