新型汽車燈具防霧設(shè)計探討

摘 要：根據(jù)物理原理空氣中含有的水蒸氣在遇冷的條件下，會在汽車的燈具上形成一層霧氣，無論是汽車的外觀還是在夜間行駛時車燈的照明方面都會受到較大的影響。如果在汽車的燈具設(shè)計上使用熱設(shè)計概念，并且根據(jù)汽車燈具的內(nèi)部起霧原理和產(chǎn)生的影響進(jìn)行設(shè)計分析，將大大減少燈具起霧現(xiàn)象。本文對汽車燈具起霧因素進(jìn)行分析，對于新型汽車燈具設(shè)計優(yōu)化措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：汽車燈具 防霧設(shè)計 實(shí)施措施

中圖分類號：U463.65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0054-01

隨著城市交通的日益發(fā)達(dá)，汽車相關(guān)制造業(yè)也逐漸成熟，尤其是汽車燈具的設(shè)計和制造工藝，燈具制造的質(zhì)量檔次都有了很大的提高。近幾十年的汽車燈具的發(fā)展歷程中，對于燈具的起霧現(xiàn)象的解決措施的研究依然是設(shè)計專家長期努力的對象。根據(jù)物理原理，燈具中存在水蒸氣，當(dāng)空氣含有的水蒸氣在遇冷的條件下，會在汽車的燈具上形成一層霧氣，罩在燈具的表面，無論是汽車的外觀還是在夜間行駛時車燈的照明方面都會有較大的影響。

1 概述

汽車燈具的霧珠的形成原因是燈具體內(nèi)的內(nèi)積水造成的，伴隨著燈具的起霧，同樣存在的問題是二次起霧現(xiàn)象，出現(xiàn)這種狀況會嚴(yán)重縮減燈具的使用壽命。不但如此，在汽車燈具的起霧原理中涉及的知識面廣闊，其中包括：熱流動、材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計、傳導(dǎo)等，但是由于技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的不足，導(dǎo)致在過去的汽車燈具設(shè)計中大量使用的是光學(xué)設(shè)計，主要是以燈具使用中的內(nèi)部對流場和溫度場的基礎(chǔ)之上進(jìn)行設(shè)計分析，但是燈具的熱設(shè)計仍然有很多的發(fā)展空間，同時這個也是導(dǎo)致燈具起霧的重要原因，還需要進(jìn)一步的研究設(shè)計，來避免燈具的嚴(yán)重起霧現(xiàn)象。

2 汽車燈具起霧的基本條件

2.1 燈具中內(nèi)含水蒸氣

在汽車燈具內(nèi)含水蒸氣的產(chǎn)生原因主要有：第一，燈具的周圍的外界環(huán)境的水蒸氣的流入。第二，由于燈具在正常照明時產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致內(nèi)部積水的蒸發(fā)所形成的水蒸氣。

如果是第一個原因造成的燈具起霧：也就是燈具內(nèi)本身沒有積水，是周圍的環(huán)境形成的空氣中的水蒸氣，遇到冷空氣引起的起霧。原理是由于燈具的原始狀態(tài)是溫度高、濕度也高的環(huán)境，燈具內(nèi)部的空氣濕度也很大。環(huán)境溫度的下降導(dǎo)致的燈具中的水蒸氣不能夠及時的排除，含量很高，則會引起燈具中的某些部位溫度低于正常的當(dāng)?shù)厮魵獾哪Y(jié)的溫度情況，這時候燈具就會出現(xiàn)起霧現(xiàn)象。

但是，最普遍的起霧形成原因是燈具內(nèi)部的積水蒸發(fā)。燈具在照明時溫度會升高，主要進(jìn)行的是光輻射與自然對流之間的熱轉(zhuǎn)換，燈具內(nèi)部積水會蒸發(fā)，空氣中的高溫區(qū)濕度較大，這時水蒸氣進(jìn)行對流與擴(kuò)散到燈具整體。燈具在局部受熱的基礎(chǔ)條件下，溫度低的燈具內(nèi)部和高溫空氣流相遇，就會形成霧。

2.2 燈具局部溫度環(huán)境低于水蒸氣的凝結(jié)溫度

燈具某個部位的溫度偏低，會造成燈具在照明導(dǎo)致的燈具內(nèi)的輻射和熱源交換，以及自然對流的能量交換的不平等，燈具也會出現(xiàn)溫度的分布不均勻。

2.3 燈具內(nèi)有霧氣凝結(jié)點(diǎn)

燈具內(nèi)有霧氣凝結(jié)點(diǎn)會造成大面積的燈具起霧。由于燈具內(nèi)部空氣中凝結(jié)點(diǎn)相對較少，水蒸氣的凝結(jié)環(huán)境不充分。但是在燈具內(nèi)部的各種零件的表面是不平整的，既可以吸附內(nèi)外部的水蒸氣，而且還提供了水蒸氣凝結(jié)的核心環(huán)境，在原始較小液滴的逐漸增大后，水蒸氣就會在不平整的燈具內(nèi)部零件表面形成液滴，長時間的擴(kuò)散就會形成霧。

根據(jù)以上三種燈具起霧的原因，綜合性分析推出燈具起霧的準(zhǔn)則，如下公式：

其中，公式中的R為燈具中液滴的半徑；σ為液滴的表面張力；Ts為水蒸氣飽和溫度；hLG為汽化潛熱；ρL為液滴的自身密度；TL為液滴環(huán)境溫度。

3 燈具起霧的環(huán)境因素

燈具內(nèi)濃度場的存在環(huán)境主要是溫度場與對流場，燈具內(nèi)部溫度的不均勻性，溫度就會偏低，對流的強(qiáng)度就會消減，起霧的形成空間就會增大。

3.1 燈具內(nèi)溫度場

燈具內(nèi)溫度場的分布環(huán)境是燈具起霧最重要的影響因素，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，燈具起霧部位基本上屬于溫度較低的區(qū)域。例如：燈具大燈的照相測量，根據(jù)觀察可以看出起霧的區(qū)域。一般溫度測量采用的是“熱電偶方法”，可以分析出燈具的溫度的分布特點(diǎn)是：燈具內(nèi)的溫度的分布方式主要是以“輻射換熱”和“自然對流的換熱”結(jié)合。如果阻擋或者是削弱輻射，或在燈具的內(nèi)部設(shè)計自然對流的死區(qū)，都會引起局部溫度的偏低，內(nèi)部就會發(fā)生起霧。在燈具的溫度場設(shè)計上，應(yīng)該盡量避免燈具安裝裝飾框，減少燈罩對于燈泡輻射能量的吸收，這樣的設(shè)計擴(kuò)大了燈具空間加大了空氣對流速度和范圍，從而減少起霧的形成環(huán)境。

3.2 燈具內(nèi)對流場

燈具內(nèi)部流動的主要原因是溫度的不均勻造成。燈具的換氣設(shè)計，要根據(jù)車型進(jìn)行燈具內(nèi)部和外界空氣之間的氣流對換。由于燈具內(nèi)部氣流的交換會直接作用于燈具內(nèi)部溫度分布，燈具中的氣體對流可以將熱量對流到燈具的各個角落，燈具的整體溫度就會提高，并且提供了充足的蒸發(fā)空間。透氣的燈具設(shè)計，通過透氣的燈具內(nèi)部的氣流交換，可以將燈具內(nèi)部的水汽擴(kuò)散到外部環(huán)境里，有效的降低了燈具起霧的發(fā)生概率。

3.3 燈具內(nèi)濕度場

燈具內(nèi)部的濕度場也是受溫度影響的，除此之外，汽車的燈具的工作形式是閃爍，這也會對燈具內(nèi)部的濕度環(huán)境產(chǎn)生影響。在燈具的高濃度區(qū)域，會增加燈具濕度的范圍，引起多水環(huán)境下的燈具起霧。

4 汽車燈具的防霧應(yīng)用

在汽車燈具的防霧設(shè)計有以下六個內(nèi)容：第一，控制保證燈具內(nèi)部濕度，燈具零部件，以及燈具生產(chǎn)的環(huán)境濕度保持在常規(guī)狀態(tài)下。第二，在汽車的燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計上，應(yīng)該消除燈具的輻射及對流的死角區(qū)域。第三，在燈具的內(nèi)部表面增強(qiáng)防霧涂層的噴涂工藝，改變燈具中水蒸氣的凝結(jié)方式，將凝結(jié)方式轉(zhuǎn)變?yōu)槟钅Y(jié)。第四，對燈具的透氣孔的個數(shù)進(jìn)行妥善的調(diào)整，改變位置和大小，盡量促進(jìn)水汽的及時對流。第五，根據(jù)設(shè)計原理對燈具的反射鏡進(jìn)行形狀與燈泡位置的調(diào)整，改變其輻射場的分布。第六，對于汽車燈具的密封性的增強(qiáng)，可以有效的減少水分的進(jìn)入。

5 結(jié)語

汽車內(nèi)部的起霧原因有很多類型，但是主要的影響因素包括：燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度場、流動場以及濃度場，通過對這三方面的控制調(diào)整，可以減少汽車燈具的起霧。所以，為了提高汽車燈具的產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，需要進(jìn)行深刻的研究和分析，找出根本性的問題。

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