汽車LED燈具霧氣消散的問題研究

肖洪+羅一鳴

摘 要：本文分析了現(xiàn)代LED車燈霧氣的影響因素分別是車燈內(nèi)水蒸氣含量、車燈溫度場分布和凝結(jié)核，并提出了霧氣的解決措施。

關(guān)鍵詞：車燈；霧氣；成因；防治措施

中圖分類號：U463.65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0041-01

LED的迅速發(fā)展也加快了汽車車燈的升級換代速度?，F(xiàn)代汽車車燈的光源逐漸由鹵素?zé)襞菹騆ED過渡。在汽車行業(yè)的現(xiàn)階段中，大多數(shù)汽車企業(yè)在綜合考慮了各種因素之后，選擇LED與鹵素?zé)襞菹嘟Y(jié)合的光源方案作為現(xiàn)有車燈的廣源方案。車燈的升級換代也提高了車燈的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這使得汽車企業(yè)越來越重視在車燈設(shè)計(jì)階段的霧氣現(xiàn)象，如何解決車燈的霧氣成為專家研究和致力的方向之一。

1 概述

霧氣現(xiàn)象是一個常見的物理現(xiàn)象，當(dāng)在特定的環(huán)境下，大氣壓力恒定不變，當(dāng)空氣中的水蒸氣含量超過該溫度和壓力下的飽和空氣含量，水蒸氣就會析出，并在凝結(jié)核上聚集形成肉眼可見的的小水珠。 車燈內(nèi)出現(xiàn)霧氣現(xiàn)象會影響車燈的照明效果，霧氣現(xiàn)象如果太嚴(yán)重，還會造成車燈內(nèi)部電子元件的損壞，威脅行車安全。在現(xiàn)代汽車企業(yè)在車燈設(shè)計(jì)階段，專家的重點(diǎn)集中在光學(xué)設(shè)計(jì)，對于霧氣問題的分析與解決主要是通過熱分析和實(shí)驗(yàn)。車燈霧氣的研究還需要進(jìn)一步的研究。隨著汽車車燈的發(fā)展，車燈的配光功能逐漸轉(zhuǎn)移到車燈的反射鏡部分，而燈罩設(shè)計(jì)為光滑的曲面，則車燈燈罩上的結(jié)霧引起的美觀效果問題尤為突出[1]。

2 車燈霧氣的形成的原因

2.1 車燈內(nèi)存在過多水蒸氣

專家認(rèn)為車燈內(nèi)部出現(xiàn)過多水蒸氣是車燈內(nèi)出現(xiàn)霧氣的主要原因之一。

每個特定的環(huán)境溫度下都存在一個飽和水蒸汽狀態(tài)，當(dāng)空氣中水蒸氣的含量超過對應(yīng)飽和水蒸氣的含量時，空氣就會處于過飽和轉(zhuǎn)狀態(tài)，超過飽和蒸汽部分的的水蒸氣就會從空氣中析出，在車燈內(nèi)部的凝結(jié)核上形成小液滴，在視覺上的反饋就是霧氣。

車燈內(nèi)部的水蒸氣來源無非兩個途徑：一是內(nèi)部的積水蒸發(fā)形成的水蒸氣，二是車燈與外界不合理交換導(dǎo)致的車燈內(nèi)濕度增大。

2.2 車燈內(nèi)存在相對低溫區(qū)域

車燈為了滿足性能與造型外觀，不可避免的會出現(xiàn)一些相對低溫區(qū)域。而這些低溫區(qū)域不利于空氣的流通。水蒸氣大量積聚在低溫區(qū)域，導(dǎo)致低溫區(qū)域空氣中的的水蒸氣含量大量增加，從而從空氣中析出，形成車燈霧氣現(xiàn)象。露點(diǎn)溫度指的是空氣中水蒸氣含量固定不變的情況下，降低環(huán)境溫度，會有水珠析出，水蒸氣剛剛從空氣中析出時的溫度，而車燈內(nèi)部部分低溫區(qū)域的溫度甚至低于當(dāng)?shù)厮魵獾穆饵c(diǎn)溫度。

2.3 車燈內(nèi)擁有大量的凝結(jié)核

凝結(jié)核凝結(jié)核是一種氣溶膠質(zhì)粒，它的組成成分復(fù)雜，是霧氣形成過程中的關(guān)鍵所在。車燈內(nèi)部凹凸不平的造型，形成了很多的小空間，不僅吸附了大量的水蒸氣，而且形成了無數(shù)的凝結(jié)核，使得水蒸氣在這些空間處冷凝，形成半徑較大的水珠。

3 車燈防霧措施

3.1 降低車燈內(nèi)部水蒸氣

解決車燈內(nèi)部出現(xiàn)的霧氣問題首先可以從降低車燈內(nèi)部的水蒸氣含量方面考慮。車燈內(nèi)部的積水，在高溫的作用下會蒸發(fā)倒車燈內(nèi)部空氣中，導(dǎo)致水蒸氣含量急劇上升，霧氣產(chǎn)生的概率大大提高。

要保證車燈良好的密封性，拒絕車燈外部的水進(jìn)入車燈內(nèi)；我們可以減少車燈的透氣孔數(shù)量，減少車燈內(nèi)外水蒸氣的交換；通過加裝干燥劑的方法來減少內(nèi)部空氣中的水蒸氣含量也是一個避免霧氣產(chǎn)生的方案；選用合適的材料避免高溫作用下材料中吸附的水分子析出到車燈內(nèi)部的空氣中。表一是車燈常用材料的吸水率。如表1所示。

3.2 減少車燈溫度場的不均勻性

車燈內(nèi)部的傳熱主要是輻射換熱和自然對流，所以車燈內(nèi)部傳熱很容易受到一些結(jié)構(gòu)的阻擋而導(dǎo)致區(qū)域與區(qū)域之間差異較大，導(dǎo)致對流削弱，傳熱遭到阻擋，給霧氣的形成提供了完美的條件。

本人利用fluent軟件對某型號前照車燈進(jìn)行70℃環(huán)境下的溫度分布仿真模擬，得出了容易出現(xiàn)霧氣現(xiàn)象的外燈罩，結(jié)果如圖1所示。

如圖1所示，外燈罩中總會存在溫度相對較低的的區(qū)域，而在實(shí)際的測試試驗(yàn)中，這些區(qū)域往往會出現(xiàn)霧氣現(xiàn)象。所以改變車燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免配光鏡和外燈罩的低溫區(qū)域出現(xiàn)遮擋或者過小的尖角。

3.3 減少車燈內(nèi)凝結(jié)核數(shù)量

凝結(jié)核是水蒸氣冷凝的關(guān)鍵。如果車燈內(nèi)部不存在凝結(jié)核，水蒸氣就無法凝結(jié)成液態(tài)，也就不會聚集形成小水珠，霧氣現(xiàn)象也就從根本上消失了?？梢钥紤]在外燈罩表面加防霧涂層，減小外燈罩內(nèi)表面的小空間數(shù)量，阻止水滴在內(nèi)燈罩表面聚集。

4 結(jié)語

車燈霧氣是常見的物理現(xiàn)象，他收到受到車燈內(nèi)水蒸氣含量、車燈內(nèi)部溫度場分布和凝結(jié)核的影響，在有關(guān)車燈霧氣的實(shí)際工程項(xiàng)目中，可以從這三個方面考慮，努力找出解決霧氣的方法，縮短工程周期，節(jié)約工程成本，提高客戶的滿意度。

參考文獻(xiàn)

[1]徐小平，黃寶陵，顧毓沁，等.汽車車燈霧氣形成的分析研究[Z].濟(jì)南，2000，（02）：493-495.

[2]周巧粉，郭文洋，趙丹丹，等.汽車前照燈起霧分析與控制[J].上海汽車，2013，（03）：52-55.endprint