新型防霧裝置在汽車燈具中的應(yīng)用

易偉　李均

摘 要：空氣中的水蒸氣遇冷會(huì)在燈具內(nèi)產(chǎn)生霧氣，從而嚴(yán)重影響汽車車燈的照明和外觀。文章由起霧原理分析并由此提出了新型防霧裝置的設(shè)計(jì)思路，詳盡的介紹新型防霧裝置的工作過程、工作原理及如何應(yīng)用至汽車燈具上，對(duì)由根本上解決汽車燈具的起霧具有絕對(duì)性的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：汽車燈具；凝結(jié)；起霧；防霧裝置

中圖分類號(hào)：U463.65 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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

當(dāng)今汽車燈具制造業(yè)中，設(shè)計(jì)、制造、工藝都日趨成熟，車燈質(zhì)量日益完善。但是到目前為止，燈具起霧仍然是影響車燈質(zhì)量的一個(gè)主要原因且由于起霧問題未能得到解決，使燈具報(bào)廢率及售后索賠一直居高不下[1]。燈具起霧時(shí)的水蒸氣在燈具反射鏡和透鏡表面的長期凝結(jié)會(huì)導(dǎo)致燈具材料腐蝕、鍍鋁層老化變暗、光學(xué)效果被破壞等一系列嚴(yán)重影響功能、性能和外觀的惡劣后果。

目前常規(guī)處置燈具防霧方式是在燈具內(nèi)部增加干燥劑和燈具面罩內(nèi)表面增加防霧漆，使用干燥劑是通過吸收燈具內(nèi)部水汽，降低燈具內(nèi)部濕度，讓燈具內(nèi)部沒有形成霧氣的環(huán)境，但是物理干燥劑一段時(shí)間吸水飽和后不工作，化學(xué)干燥劑吸水飽和后將飽和的水分釋放至燈具內(nèi)部，引起二次起霧，時(shí)效短；防霧漆是通過提高面罩內(nèi)表面光潔度，讓燈具內(nèi)部無形成霧氣的霧氣凝結(jié)核心，但是，成本較高，高濕環(huán)境下易產(chǎn)生水流，損壞電器元件，使用一段時(shí)間后，防霧漆揮發(fā)后失效；使用干燥劑和防霧漆都無法從根本上解決燈具起霧的問題。

因此，如何從根本上長效解決汽車燈具起霧的問題，是燈具領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的。

1 起霧原理

當(dāng)水蒸氣與低于其飽和溫度的表面接觸時(shí)，根據(jù)表面性質(zhì)的不同，有兩種不同的凝結(jié)形式。如果凝結(jié)液體能很好地濕潤壁面，它就在壁面上鋪展成水汽膜，這種凝結(jié)形式稱為膜狀凝結(jié)。當(dāng)凝結(jié)液體不能很好的濕潤壁面時(shí)，凝結(jié)水汽在壁面上形成一個(gè)個(gè)的微小液珠，這種凝結(jié)形式稱為珠狀凝結(jié)[2]。汽車燈具面罩的材料為合成樹脂，是一種水所不能浸潤的材料，在其表面形成的凝結(jié)是珠狀凝結(jié)，從而嚴(yán)重影響了汽車車燈的照明和外觀。

起霧需要具備3個(gè)基本條件：

（1）空氣中含有足夠的水蒸氣。

（2）存在溫度低于環(huán)境水蒸氣凝結(jié)臨界溫度的區(qū)域。

（3）存在霧氣凝結(jié)核心。

凝結(jié)核心對(duì)形成較大范圍的明顯凝結(jié)是必不可少的。事物表面的凹凸起伏不但可以吸附水蒸氣，而且提供了凝結(jié)核心，使得液滴初始半徑較大，水蒸氣就可能在這些凹凸起伏處凝結(jié)成液滴，并不斷擴(kuò)展為霧氣。

這3種因素的綜合作用，促成了起霧現(xiàn)象的出現(xiàn)。穩(wěn)定起霧出現(xiàn)準(zhǔn)則是：

式中：R為液滴半徑；σ為液滴表面張力；Ts為水蒸氣飽和溫度；HLG為汽化潛熱；PL為液滴密度；Ts為水蒸氣溫度；TL為液滴溫度（近似于環(huán)境溫度）。

2 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)起霧原理可知，降低易起霧區(qū)域濕度及提高易起霧區(qū)域的溫度高于起霧的臨界溫度，加快起霧區(qū)域的濕度對(duì)流將不會(huì)起霧。設(shè)定起霧區(qū)域濕度為D1，起霧區(qū)域溫度為T1，起霧區(qū)域空氣對(duì)流速度為S1，當(dāng)降低起霧區(qū)域濕度至D2T1，提高起霧區(qū)域空氣對(duì)流速度至S2>S1時(shí)，可以由根本上解決汽車燈具的起霧。

新型防霧裝置需要溫濕度感應(yīng)器探測到起霧區(qū)域的濕度及溫度，發(fā)出信號(hào)給風(fēng)扇讓風(fēng)扇工作吹風(fēng)至起霧區(qū)域改變起霧區(qū)域的起霧環(huán)境，達(dá)到防霧目的。

3 工作原理

新型汽車燈具的防霧裝置的各部件連接關(guān)系：1.吹氣管插入4.吹氣盒，帶1.吹氣管的4.吹氣盒通用5.螺釘ST2.9*9.5連接到6.風(fēng)扇上；2.溫濕度感應(yīng)器通過鏈接著8.插件一的導(dǎo)線一接插到帶有9.插件二的11.抗電磁干擾盒上盒；通過5.螺釘ST2.9*9.5固定了帶1.吹氣管的4.吹氣盒的6.風(fēng)扇自帶線束接插件卡接至11.抗電磁干擾盒上盒；帶多個(gè)零部件的11.抗電磁干擾上盒及12.PLC控制器通過10.螺釘M3*8固定至13.抗電磁干擾下盒。

新型防霧裝置通過2.溫濕度感應(yīng)器接收到環(huán)境中易起霧區(qū)域的溫濕度值發(fā)出信號(hào)給12.PLC控制器， 12.PLC控制器接受到信號(hào)后判斷是否發(fā)出指令讓6.風(fēng)扇工作，當(dāng)易起霧區(qū)域的濕度值達(dá)到起霧的臨界值D1或起霧區(qū)域的溫度值達(dá)到起霧的臨界值T1時(shí)，12.PLC控制器發(fā)出指令讓6.風(fēng)扇工作，6.風(fēng)扇吹風(fēng)通過1.吹氣管降低易起霧區(qū)域的濕度值D2S1，增高易起霧區(qū)域的溫度T2>T1，由根本上解決起霧問題。

4 裝置的應(yīng)用

新型防霧裝置裝配燈具的示意圖（圖2）。

將新型防霧裝置裝置至汽車燈具里，新型防霧裝置4的溫濕度傳感器及吹氣管通過燈具的裝飾框及殼體的縫隙延伸至燈具易起霧區(qū)域。

新型防霧裝置裝置至汽車燈具里將改變汽車燈具冷熱沖擊及工作時(shí)燈具內(nèi)部溫度場、流動(dòng)場、濕度場的分布。

新型防霧裝置通過其溫濕度感應(yīng)器接收到燈具中靠近面罩易起霧區(qū)域的溫濕度值發(fā)出信號(hào)給其PLC控制器，其控制板接受到信號(hào)后判斷是否發(fā)出指令讓其風(fēng)扇工作，當(dāng)靠近面罩易起霧區(qū)域的濕度值達(dá)到起霧的臨界值D1或起霧區(qū)域的溫度值達(dá)到起霧的臨界值T1時(shí)，其PLC控制器發(fā)出指令讓其風(fēng)扇工作，其風(fēng)扇吹風(fēng)通過置于裝飾框和殼體的間隙里的其吹氣管降低易起霧區(qū)域的濕度值D2S1，增高易起霧區(qū)域的溫度T2>T1，由根本上解決燈具起霧。

新型防霧裝置其自身需滿足各種試驗(yàn)要求，滿足工作噪音：<50分貝；產(chǎn)品重量：<600g。

工作環(huán)境：-30℃--90℃，滿足GB10485-2007《汽車及掛車外部照明裝置的基本環(huán)境試驗(yàn)》第5、6、7、8條標(biāo)準(zhǔn)要求。

EMC：滿足CISPR25-2007及ISO 7637標(biāo)準(zhǔn)要求的四級(jí)要求。

耐鹽霧：240H鹽霧試驗(yàn)下滿足GB10485-2007《汽車及掛車外部照明裝置的基本環(huán)境試驗(yàn)》第9條標(biāo)準(zhǔn)要求。

耐防塵：50%普通硅酸鹽水泥和50%煤灰混合顆粒尺寸：33份的<32μm，67份的<32μm<顆粒尺寸<250μm，滿足GB10485-2007《汽車及掛車外部照明裝置的基本環(huán)境試驗(yàn)》第10條標(biāo)準(zhǔn)要求。

耐振動(dòng)：24h三個(gè)振動(dòng)方向滿足GB10485-2007《汽車及掛車外部照明裝置的基本環(huán)境試驗(yàn)》第11條標(biāo)準(zhǔn)要求。

抗化學(xué)性：能耐潤滑油、耐燃油和清洗劑侵蝕，滿足GB10485-2007《汽車及掛車外部照明裝置的基本環(huán)境試驗(yàn)》第14條標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

總之，新型防霧裝置裝置于汽車燈具里通過改變燈具溫度場、對(duì)流場和濕度場的分布，能有效控制、消除車燈內(nèi)起霧現(xiàn)象達(dá)到防霧的目的。因此，通過更深入的熱分析及必要的熱設(shè)計(jì)研究后設(shè)計(jì)出一種新型防霧裝置可以由根本上解決汽車燈具的起霧，降低燈具報(bào)廢率及售后索賠。

參考文獻(xiàn)：

[1]汽車燈具行業(yè)分析報(bào)告[R].上海：汽車燈具協(xié)會(huì)，2017.

[2]楊世銘.傳熱學(xué)（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]嚴(yán)家 .工程熱力學(xué)（第5版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[4]許謀和.汽車及掛車外部照明裝置的基本環(huán)境試驗(yàn)[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.