汽車燈具防霧技術(shù)優(yōu)化

中圖分類號：U463.65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（2025)07-0164-02

Optimization of Anti-fog Technology for Automotive Lamps

Zhu Tingbo

（Chaoyang Engineering and Technology School(Chaoyang Agricultural School），Chaoyang ，China）

【Abstract】Based on thereview of thecurrent status of anti-fog technology，inaspects such as the design of intelligentcontrol systems，theadoptionofnewbreathable materials，and theoptimizationof modularsealing structures. The optimizationscheme ofanti-fog technology for automotivelamps is presented，hoping to provideareferenceexample forthe design of automotive lampsand contribute to enhancing the driving safety performance.

Keywords】 automobile lighting fixtures；fogging；driving safety；anti-fog technology

燈具內(nèi)水汽凝結(jié)成霧滴，附著到燈罩上，不僅讓照射的距離縮短，導(dǎo)致前照光強(qiáng)度減弱，也容易出現(xiàn)眩光問題，對駕駛員視線形成嚴(yán)重干擾，有引發(fā)交通事故之虞。伴隨汽車技術(shù)的迅猛進(jìn)步，消費(fèi)者對行車安全的要求進(jìn)一步提高，燈具的防霧設(shè)計(jì)已然成為汽車造型設(shè)計(jì)里不容小的一部分。本文概述現(xiàn)階段防霧技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)而提出防霧設(shè)計(jì)優(yōu)化的方案，旨在為汽車燈具技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。

1汽車燈具防霧技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 燈具通風(fēng)

通風(fēng)設(shè)計(jì)是汽車燈具實(shí)現(xiàn)防霧目標(biāo)的核心要素，中低端車型的燈具多數(shù)采用單向閥、透氣栓等機(jī)械式構(gòu)造，利用壓差驅(qū)動燈具內(nèi)外的空氣互換，去除內(nèi)部濕氣，此設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)簡單狀態(tài)。在絕大多數(shù)車燈里得到普遍應(yīng)用，伴隨汽車燈具朝著智能化、個性化邁進(jìn)，傳統(tǒng)機(jī)械式通風(fēng)結(jié)構(gòu)在防塵、防水等方面的弊端漸漸凸顯。燈具內(nèi)部電子元器件的數(shù)量日益增長，對防塵防水的要求顯著提升，與此同時外觀設(shè)計(jì)邁向時尚前衛(wèi)，要求通風(fēng)結(jié)構(gòu)能跟整體造型有更好的融合。為直面這些挑戰(zhàn)，某些車燈供應(yīng)商開始推進(jìn)高分子微多孔透氣膜材料的研發(fā)與應(yīng)用事宜，借助其極佳的透氣、防水、防塵性能，提高燈具通風(fēng)的效果。但受材料成本的局限，就目前而言，該創(chuàng)新方案主要用在高端車型前照燈等關(guān)鍵地方，除材料上的創(chuàng)新以外，還提升了通風(fēng)性能。

1.2 燈罩材料

燈罩材料性能對汽車燈具結(jié)霧現(xiàn)象的影響突出，汽車燈具一般采用改性工程塑料，平常采用的改性方法有共聚和增韌等操作。采用硅氧烷嵌段共聚改性PMMA，在提高抗沖擊能力時賦予材料疏水的特性，一定程度抑制了霧氣的凝聚現(xiàn)象。硅氧烷嵌段在PMMA分子鏈中形成納米級分散相，其表面能較低，具有一定的疏水性，當(dāng)水汽在燈罩內(nèi)表面冷凝時，這些疏水性納米相可減少凝結(jié)水與燈罩表面的接觸面積，使得水滴更容易從表面滾落，延緩結(jié)霧過程。硅氧烷柔性鏈段可增加PMMA分子鏈的運(yùn)動能力，提高材料的韌性，降低沖擊和振動導(dǎo)致的開裂風(fēng)險，但硅氧烷含量過高會導(dǎo)致材料透光率下降，需要精確控制其用量。采用納米粒子的高比表面積，可大幅改善材料的性能狀況。采用 TiO₂ 跟PMMA復(fù)合手段，可極大提高燈罩的耐磨性及透光性，納米 TiO₂ 具有極高的折射率，能有效降低光的散射和吸收損失，提升燈罩的光學(xué)性能，且納米 TiO₂ 表面豐富的羥基可與PMMA形成氫鍵作用，增強(qiáng)兩相界面結(jié)合，改善復(fù)合材料的力學(xué)性能，但納米粒子分散不勻、容易團(tuán)聚等問題還未徹底解決。要實(shí)現(xiàn)納米 TiO₂ 在PMMA基體中的均勻分散，需要對其表面進(jìn)行有機(jī)改性處理，引人與基體相容的有機(jī)基團(tuán)，復(fù)合過程中剪切力的控制以及分散劑的選用也是需要攻克的難題。

1.3 燈具密封

當(dāng)前主流的密封做法是在燈罩與燈殼之間布置密封圈或涂抹密封膠。雖然橡膠或硅膠密封圈彈性好，但在長期使用過程中容易發(fā)生老化和永久變形，密封性能逐漸降低。發(fā)泡密封墊孔隙率控制不當(dāng)會導(dǎo)致密封不嚴(yán)或透氣性差等問題。硅酮膠雖然耐候性優(yōu)異，但涂膠工藝復(fù)雜，涂層品質(zhì)不穩(wěn)定，且固化時間長，制約了生產(chǎn)效率的提升?，F(xiàn)有的密封方案還存在密封性能衰減快、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低等局限性，有待進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。

2汽車燈具防霧技術(shù)優(yōu)化策略

2.1智能控制系統(tǒng)

由單片機(jī)對通風(fēng)裝置實(shí)施智能控制，在結(jié)霧傾向較高時（如環(huán)境濕度驟升或燈具溫度梯度陡增），系統(tǒng)及時開啟電動風(fēng)扇，增大通風(fēng)量，平時則維持小幅度持續(xù)通風(fēng)，兼顧防霧與節(jié)能。優(yōu)化進(jìn)排氣孔布局，在燈具合適位置開設(shè)多個小型通氣孔，減小單個孔徑，既可增大總通氣面積，改善通風(fēng)均勻性，又可避免大孔徑帶來的異物進(jìn)入風(fēng)險。小孔徑通氣還能減小燈腔內(nèi)外的壓差，降低燈罩兩側(cè)結(jié)露的風(fēng)險。在通氣孔處插入親水性纖維狀多孔填料，利用毛細(xì)作用吸附轉(zhuǎn)移水汽，既可導(dǎo)濕，又能阻隔灰塵，纖維狀多孔填料擁有大的比表面積，親水基團(tuán)與水分子間的氫鍵作用可將水汽牢牢吸附，并沿纖維方向遷移到外部，起到快速除濕的作用，同時填料孔隙的迷宮效應(yīng)可攔截灰塵顆粒，維持透氣通道的潔凈。在燈罩內(nèi)壁開設(shè)倒角溝槽，引導(dǎo)冷凝水汽快速流向排氣口，避免在透光區(qū)域聚集，倒角溝槽與燈罩表面的夾角應(yīng)小于水滴的靜態(tài)接觸角。如此，水滴更傾向于流入溝槽并匯集，最后從排氣口排出。綜合上述措施，有望顯著改善燈具通風(fēng)性能，提升系統(tǒng)適應(yīng)性。通過多參數(shù)智能化控制、通氣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及引入新型導(dǎo)濕排水材料，可全方位強(qiáng)化燈具的防霧性能，增強(qiáng)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的魯棒性和可靠性。

2.2 新型透氣材料

除了有硅氧烷嵌段共聚物，合理地選擇性摻入納米 SiO₂ 也是一種有效的改性途徑，往PMMA里摻人 3%～5% 納米 SiO₂ ，可使燈罩表面硬度增強(qiáng) 20%～ 30% ，耐磨性改善1\\~2個等級，且能讓霧度值減少10%～20% 。納米 SiO₂ 顆粒的直徑遠(yuǎn)不及可見光波長，因而不會出現(xiàn)明顯的光散射現(xiàn)象，材料可維持出色的透明度， SiO₂ 自身出色的硬度以及表面大量的硅羥基，能大幅提升復(fù)合材料的耐刮擦性與疏水自清潔性能。在改性實(shí)施的階段中，采用如 γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷可增強(qiáng)體系相容性，增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)特性，使納米 SiO₂ 實(shí)現(xiàn)更均勻的分散。處于易出現(xiàn)結(jié)霧的部位，還可借助溶膠-凝膠法在燈罩表面構(gòu)筑仿生超疏水涂層，憑借有機(jī)硅嵌段共聚物乳液與納米 SiO₂ 溶膠的復(fù)配操作，可讓涂層表面形成多級粗糙的格局，使接觸角突破 150^° 。該超疏水表面能讓霧氣迅速凝結(jié)并形成液滴，繼而從表面滾落，實(shí)現(xiàn)對霧氣的高效清除。

2.3模塊化密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

模塊化設(shè)計(jì)將燈具分解成諸如光源、電源、燈罩等多個獨(dú)立模塊，各模塊事先預(yù)留好標(biāo)準(zhǔn)化接口，可達(dá)成靈活組合與迅速裝配。這種設(shè)計(jì)思路，可讓燈具裝配效率上揚(yáng) 30%～50% ，顯著壓縮生產(chǎn)工藝時長，標(biāo)準(zhǔn)化的模塊接口有利于自動化裝配，機(jī)器人可以精準(zhǔn)、高效地對各模塊進(jìn)行抓取和定位。裝配過程的自動化程度和生產(chǎn)節(jié)拍將大幅提升，模塊化燈具的各個部件借助柔性連接的形式達(dá)成互連，能有效化解組裝進(jìn)程中的應(yīng)力，緩解密封面出現(xiàn)的變形，還利于在后期維護(hù)時單獨(dú)拆解并替換損壞的模塊，阻止整燈走向報廢，延長使用壽命。柔性連接通常采用硅橡膠等材料的軟管或套管，其優(yōu)異的彈性和變形能力可有效吸收裝配中的尺寸誤差，降低連接處的應(yīng)力水平，避免因熱脹冷縮導(dǎo)致的開裂失效。在燈罩與燈殼、燈殼與反光杯等易形成冷凝水的地方，安排凹槽、傾斜面之類的排水結(jié)構(gòu)，讓冷凝水匯集起來迅速排走。在積水容易積聚處開設(shè)排水孔，進(jìn)一步加大排水效率。合理的排水結(jié)構(gòu)布局可最大限度地減少冷凝水在燈具關(guān)鍵光學(xué)面上的駐留時間。降低霧氣對配光性能的不利影響，排水槽的尺寸和傾角應(yīng)根據(jù)燈罩的空間布局和結(jié)霧特性優(yōu)化設(shè)計(jì)，既要保證排水順暢，又要避免排水孔過大而影響燈罩強(qiáng)度。

3結(jié)語

汽車燈具防霧技術(shù)對行車安全意義重大，還面臨大量技術(shù)瓶頸困擾，燈具防霧技術(shù)要跟輕量化、節(jié)能化、智能化實(shí)現(xiàn)深度結(jié)合，依靠材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)優(yōu)化達(dá)成輕量化效果。采用LED光源特性、智能控制策略達(dá)成節(jié)能成效，把防霧技術(shù)與智能化手段相融合，利用傳感監(jiān)測、仿生算法、主動控制與ADAS功能全面增進(jìn)防霧智能化水平。汽車燈具朝著更輕軟、更豁亮、更智能方向變遷，面對防霧技術(shù)的挑戰(zhàn)，只有增進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新，深化各領(lǐng)域跨界融合，加快科技成果轉(zhuǎn)化的步伐，才有望推動汽車燈具產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量成長，為智能汽車時代供給更安全可靠的照明支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]段飛龍.汽車燈具防霧分析及技術(shù)方案探討[J].汽車電器，2025(3):59-62，66.

[2]徐濤濤，張凱，占麗萍，等.汽車燈具的起霧機(jī)理和解決措施[J].汽車電器，2024（3)：68-70.

[3]李祥兵，鄧培，王春才，等.帶防霧漆車燈水珠凝結(jié)驗(yàn)證模型研究及對策[J].汽車電器，2022（10)：97-100.

(編輯楊凱麟)