杭州上达光电科技有限公司 浙江杭州 311121
摘要：在现阶段汽车照明系统方面的质量问题反馈中，大灯起雾是一个比较突出的问题，这影响着车灯质量以及行车安全。对汽车大灯起雾的机理等进行研究分析，提出改进的措施。
关键词：汽车灯具；灯具起雾；起雾原理；市场对策
引言：
车灯雾气主要是灯具内部空气受发动机热量、光源热量或暴晒（外界环境）影响，温度升高，容纳水分能力提高，而靠近配光镜附件相对内部温度最低，车灯点亮情况下，从光源位置到周围温度场呈递减趋势，空气中水分在配光镜内壁凝结，形成雾气（凝露），且受重力影响，低温空气分布于灯具内部底层，因此大多雾气在灯具配光镜下沿或灯具尖角等温度较低位置较为严重。通过灯具前期设计可选择雾气形成较少且雾气消散较快的设计方案，但很难从根本上消除产生雾气这一现象，此现象为正常物理现象，非车灯品质问题。
1汽车灯具起雾问题分析
汽车灯腔里面的水汽在灯罩内表面凝结，不仅影响车灯外观，还会影响照明效果，影响行车安全。浓雾产生的积水会威胁到灯泡和汽车照明电路的寿命，还会导致汽车照明材料腐蚀，加速汽车照明的老化和变形。车灯起雾，其实是正常的物理现象，当车灯内部空气湿度处于较高水平时，起动车辆或点亮车灯，都可以使灯具内部温度迅速升高，而温度较高且含水量较高的空气无法直接蒸发到空气中，便会在灯具前部透明面罩的低温区域凝结，从而形成肉眼可见的“雾气”。举个例子，北方的冬天室内外温差很大，当室内做饭时，很容易在窗户上形成雾气，夜晚温差更大的时候还会出现“窗花”，这与灯具内部的雾气形成有着相同的原理。车灯内部雾气的形成对车灯的外观以及车灯内部电路都有着严重影响，甚至会使车辆照明效果大打折扣，对行车安全造成隐患。据统计，由于车灯雾气问题造成的市场抱怨率占总抱怨率30%以上。因此，项目初期找到合理的设计方案是十分有必要的。制造企业应当结合实际情况，着手这方面的研发设计，改善这个问题。
2影响因素
2.1密封性
2.1.1灯罩与灯壳的密封
灯罩与灯壳通过粘接等固定方式连接，密封控制点主要位于粘接位置。如果水池不够干净或涂胶不均匀，在水池上涂胶会导致密封不良。采用标准化技术，优化胶槽等离子火焰处理，解决清洁度和表面张力问题，使用达因笔对胶槽处理效果进行抽查。
2.1.2灯罩密封性能
灯具的堵盖、线束及电器元件安装孔密封不良，90%以上的缺陷集中在堵盖密封不良。塞盖的装配结构有螺纹式和卡扣式，螺纹结构采用硬质材料，装配密封性好，卡扣式塞盖采用软橡胶材料，不易脱落受热变形或脱落。夹紧力不足导致密封不严。为提高夹式塞帽的结构刚度，可在塞帽上加装夹子，以增加塞帽的拉拔力或屏蔽和脱开容易脱落的位置。
2.2结构分析
由于造型等原因，大灯的设计在结构上难免会有低温区或死区，这是雾化的主要部分。
2.2.1低温区温升
来自灯管的高温高湿空气流入低温区，温度降低，水汽凝结形成雾气。设计时尽量避开结构造成的低温区，如不可避免，可设置通风孔，改变灯内气流，提高散雾能力。此外，还可以通过车灯的结构直接照射或反射光源的热能，而不影响大灯的配光，提高低温区的温度。
2.2.2改进的流动死区结构
该结构设计有足够的流动间距，以降低空气湿度。对于某些车灯，灯罩锐边上的装饰罩与灯罩之间的间隙为2mm，气流速度较慢，所以灯罩锐边经常起雾。改善坡道尖角处的气流，增加2mm位置间距并增加流速。
2.3湿度分析
给灯具添加干燥剂包，吸收空气中多余的水汽，降低空气湿度，缓解雾气。干燥剂储存原理：（1）在雾天附近，干燥剂能在短距离内快速吸收空气中的水分。（2）灯体空腔的物理中心区域平衡湿度。灯的整个腔体。
3汽车灯具起雾的主要对策
针对目前市场上灯具雾气问题，受成本等限制因素，改善方法主要有以下几种。
3.1外配镜内部喷涂防雾涂层
目前市场上，中高端车型使用防雾涂层的改善方案较多，此方法优点是效果显著，不会在配光镜内侧形成雾气、影响外观及行车安全，此方案的原理就是在灯具配光镜内侧喷涂防雾涂层，形成一层亲水层，当灯体内部有水分析出时，会“平摊”在配光镜上，不会形成小水珠，因此外观不易发现[1]。但是此方法成本较高，工艺较复杂，受喷涂工艺影响，并且有一定的时效性，如长时间处于湿度较高环境下，或灯具腔体较大、水分较多时，防雾涂层无法承受过多的水分，会导致水从内侧流下，从而形成“流挂”，干燥后仍可见，时间久后防雾涂层失效，雾气问题重复出现。
3.2吸水物质方案
灯体内部固定一定比重的干燥剂等能够吸收水气的物质，使灯体内部空气湿度处于相对较低水平，不易形成雾气。配合合理的通气方案，即便形成雾气也能尽快消散。此方案优点为成本较低，操作难度较低，不受工艺影响，但灯具内部应尽量固定吸水物质，防止车辆行驶过程中脱落影响灯具内部功能，尽量放置于容易结雾位置，且肉眼无法从外部观察到[2]。此方法缺点为只能改善雾气，恶劣环境或温度的骤变仍然可能会形成雾气，并且吸水物质无法循环使用，失效后无法起到改善作用。
3.3 防水透气阀方案
灯体外壳上打孔并固定一个防水透气阀。透气阀连同灯具腔体与外部环境，该透气阀内置部件允许内部与外部空气自有流通，但不允许液态及水蒸汽通过，既起到了防水又起到了透气的作用，从而不会出现起雾现象。
3.4设计初期注意事项
设计初期阶段通过模拟软件对灯具内部温度场及空气流场进行模拟，尽量保证配光镜表面温度较均匀，尽量不要存在气流“死区”、尖角或异形内部装饰条尽量选用镀铝零件，即便起雾也可降低视觉效果，减少客户抱怨。
3.5设计阶段方案雾气验证方法
3.5.1防雾涂层方案验证方法
由于防雾涂层方案的特殊性，无法通过正常试验方法验证防雾涂层的可靠性，因此防雾涂层需要进行长时间且多次的淋雨以后，观察防雾涂层失效情况方能定义方案可行性[3]。试验方法为安装被测样件到试验车辆，试验车辆怠速情况下点亮车灯所有功能持续30min，然后使用淋雨设备对试验车辆进行30min的喷淋，结束后观察防雾涂层是否失效，而后等待灯具内部水分充分干燥后重新观察涂层状态。此试验需要重复进行4次，每次试验间隔至少1天时间，4次试验结束后如涂层仍无明显肉眼可见失效情况认为方案合格，通过测试。
3.5.2动态测试方法
经过静态测试的试验车辆如仍旧存在雾气，则需要进行动态试验，验证雾气消散情况，将静态试验结束后的试验车辆行驶在积水路面[4]。同时，前方由一辆引导车负责制造高湿度工作环境，为试验样件提供一个更为严苛的试验环境（如在雨天进行，则无需引导车辆），关闭试验车辆所有灯光功能，以大于60km/h的速度行驶25km，行驶结束后观察车灯雾气情况并使用相机记录，如雾气依然未能消散，则认为需要优化试验方案。
3.5.3防水透气阀方案验证方法
在正常干燥室内组装好灯具，然后安装被测样件到试验车辆，试验车辆点亮车灯持续30min，然后使用淋雨设备对试验车辆进行30min的喷淋，结束后观察灯具内部是否进水、起雾，而后等待灯具冷却后的状态。此试验重复进行4次，每次试验间隔至少1天时间，4次试验结束后灯具内部均无进水、起雾等情况，则方案合格，通过测试。如出现进水、起雾等情况，则认为该方案需要优化；
3.5.4动态测试方法
在正常干燥室内组装好灯具，然后安装被测样件到试验车辆，试验车辆需点亮车灯，以大于60km/h的速度行驶25km，（雨天进行，淋雨时间不少于1小时），行驶结束后关闭试验车辆所有灯光功能，观察车灯雾气情况并使用相机记录，如雾气依然未能消散，则认为需要优化试验方案。
结束语：
由于目前车企市场竞争激烈，成本也是需要考虑的重要因素之一，总之理论结合实践，方能有效优化车灯起雾现象，希望不久的将来，科技能够既经济又有效地彻底解决这一难题。车灯起雾受多方面因素影响，但是最主要的还是受灯体形状及结构影响，改善雾气的方法有很多，但是由于每种灯具形状及构造不同，改善方案也不尽相同，我们需要通过前期的软件模拟以及试验验证才能找到最适合的方案。
参考文献：
[1]滕云鹏，李志刚，王磊，孙睿，王浩博，袁帅，朱丽媛，李乐.汽车灯具起雾原因及解决方案研究[J].汽车电器，2020（03）：48-51.
[2]朱学良，黄宏成，程雷，张凯.基于实车试验的汽车灯具起雾机理研究[J].传动技术，2019，33（02）：14-21+36.
[3]秦刚.汽车灯具起雾原因及解决对策[J].装备制造技术，2019（02）：150-154+161.
[4]刘凯，刘海玲，陈泽平，刘青林.汽车车灯的起雾分析与验证[J].电子产品可靠性与环境试验，2017，35（03）：36-40.