灯具的气密分析

车灯雾珠---形成流程
车灯内部的水由光照（太阳光/本身的光），加热引起蒸发，通 过扩散和自然对流，富含水汽的空气进入车灯温度较低的区域，并 在该区域的壁面 （透镜罩或反射镜）形成小雾珠。 在车灯内拐角等处常常存在死区 或 气流迟滞区域，水汽在此 区域形成的雾珠，长时间不能消除。 车灯内的镜面辐射和空气的对流影响到车灯内的温度分布，而 这些问题只能在灯具的设计初期进行反射镜和透镜罩的光能吸收性 进行测试分析并进行改善。
水蒸气分子直径为0.0004微米，雨水中直径最小的轻 雾直径为20微米，毛毛雨的直径则高达400微米，如果能够 制造出孔隙直径在水蒸气和雨水之间的薄膜，则能实现既 防水又透气。
美国戈尔公司利用聚四氟乙烯(PTFE)成为第一家 生产出该膜的公司。
现在我们公司使用的一款 GE-VT133透气膜，透气孔径为 0.45um，在 0.15Mpa的压力下保持防水性，在0.007Mpa的压力下 ：每平方厘米每小时可以 透过60-120L的空气。
灯具的呼吸
但最重要是至今被人们忽略的第三个阶段，即吸气过 程，特别是当灯熄灭雨未停时，这个过程中灯具在雨水的 冲刷下降温，灯腔内温度急骤下降，产生的负压迫使防水 胶条或密封胶水在气压作用下从弱处/薄处变形，强行吸气， 而气密性差的灯具会从各个漏气地方直接吸气，这个过程 是吸气过程，受吸入口位臵、缝隙大小、雨量大小诸多因 素影响，尤其对于气密性较好的灯具漏水基本集中在这个 吸气过程。气密性好的灯具在灯熄灭雨未停时吸入雨水的 概率为5-8%，并随使用年限增加和防水胶老化加快而增大。 这种情况最大体现在我们的前雾灯 前大灯上。
灯具的呼吸
显然除防爆灯外任何户外灯的灯壳，灯罩都难以承受。 这就是户外灯具在开户后达到最高温前约30分钟的排气 过程，此时即使下雨，雨水也难以渗进灯内，30分钟后气 密性好的灯内仍持有一定的压力，灯内压力的大小取决于 弹性扣件压力的大小，当然气密性差的灯具气压早已内外 平衡了，这个过程为相对平衡过程（时间最长），在这个 过程中随着雨时大时小，时下时停，灯腔内温度和压力也 呈小幅度起伏，此时除气密性比较差的灯具外漏水概率非 常小。
灯具的呼吸
通过分析、研究和查阅相关资料了解到：所有户外大 功率灯具在工作过程中有呼吸作用（承受高压密封的防爆 灯除外）。 根据热力学原理，空气温度每升高1℃，其体积膨胀率 为1/273， 比如：一个普通的210W大功率泛光灯的净容积为 6.6升上，在20℃的环境下，开灯前后灯腔内温差约80℃， 即6.6×80/273=1.9升，说明工作时的灯具壳体要产生1.28 个大气压，
车灯雾珠---改善方向
通气孔的位臵选择
开口方式（通气孔） 下方开口
上方开口 上下同时开口
去除50%湿度时间 275min
244min 90min
试验条件是：在一个58ML的矩形单腔前照灯中，注入 高湿度的空气，通过不同的开口方式进行试验。
车灯的气密—起雾的防范


开口方式的选择 尽量避免死区/狭窄区域 设计中要考虑光能量的均匀散布 可以的情况下，使用防水透气膜 减少在恶劣条件下用车/停车。（用户） 灯具的材料的本身干燥度
富含足够水分的热空气 温度急剧降低的条件

车灯雾珠的影响条件
温度分布 内部气体流动 车灯内部的湿度 透镜罩的表面性质

车灯雾珠---温度分布
此处的温度分布是指车灯透镜罩和反射镜的 温度分布，如果透镜罩或反射镜的某部位温度过 低，则容易在该部位形成雾珠。
通过试验证明了，在出现雾珠的部位，温度明显低于其他部位，而 且一般这种部位也同时为空气流动的死角。（同时这也导致了雾珠消 散的难度）
灯具的呼吸
怎么办？ 为了散热，加装风扇或开透气孔，导致Байду номын сангаас接进水。 密封做得很好的时候，灯具如果不具备非常坚固的外 壳，还是逃脱不了最终进水的命运。 但是强行提高灯壳的物理强度，成本又太高。而且存 在一个爆裂的安全隐患。 那么有没有办法，让水无法进入，而让空气能够 随意进出呢？
灯具的呼吸 ---防水透气膜
但是以上的一切的考虑，都必须建立在，灯具在制造 过程中的有效密封和标准作业。
所以说，直接进行通风的方式并不是一个完美的散 热方案
灯具进水的原因
如何彻底确解这个难题？ 要从灯具的漏水原因谈起，目前市场上户外大功 率投光灯、LED照明灯具绝大多数为IP65，既六级防尘 （微尘颗粒）多级防水（防暴雨），也有部分为 IP68/IP67防护等级产品，其中防水性能上差异较大。 那是否气密性好的灯就不漏水呢？实地考察测试发 现：中、高端具有IP等级要求的灯具在安装中有一道 工序——壳体总成安装后全部浸水试验，但实际在使 用后一般仍有千分之五以上的漏水率，而奇怪的是漏 水灯具拆下来后，在不工作状态下浸水6小时居然滴水 不漏。
车灯雾珠---内部气体流动
气体流场的分布是否合理分以下2点：
车灯内部的湿气是否可以通过风去湿或热去湿的 作用排出。 2. 车灯内存在气流死区，气流不流通必然导致了温 度的不均衡，所以此区域一般温度较低，而且此 区域一旦产生雾珠，就很难消散。
1.
车灯雾珠---内部湿度
内部湿度因素
车灯工作环境的变化。主要指空气中温度/湿度 的较明显变化。 2. 车灯的密封性差，导致车灯的进水。
1.
车灯雾珠---透镜罩表面性质
车灯透镜罩在水汽凝结过程中为水汽提供凝结核心， 透镜表面越光洁，形成的雾珠越小，形成雾状外观的可 能性越小。
在车灯雾气问题中，车灯透镜的材料是一种水所不能浸润的材 料，因此在其表面发生的凝结是珠状凝结。反之，如果透镜罩表面 材料可以被水浸润，则在其表面发生的水汽凝结为膜状凝结，不会 形成雾珠，从而不会影响汽车车灯的照明和外观。
灯具进水的原因
普通灯泡：电能→热能→光能 而且80%以上的电能都 是转换成了热能，那么我们的灯具就需要散热 目前，公知的发热型灯具散热一般都是开透气口、安 装风扇等方式，虽然这样散热问题是解决了，但运转一段 时间后，设备内部就会积满很多灰尘，降低了设备运转性 能和影响设备使用寿命等，并且此方式不适用于户外设备； 如果在潮湿环境中使用，水气就会进入到设备内部 造成线路短路或故障。
起雾/雾珠的形成条件
当空气容纳的水汽达到最大限度时，就达到了饱和。 而气温愈高，空气中所能容纳的水汽也愈多。
1立方米的空气，气温在4℃时，最多能容纳的水汽量是6.36克； 而气温是20℃时，1立方米的空气中最多可以含水汽量是17.30克。 如果空气中所含的水汽多于一定温度条件下的饱和水汽量，多余的 水汽就会凝结出来，当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结 合在一起，同时水分子本身也会相互粘结，就变成小水滴或冰晶。 空气中的水汽超过饱和量，凝结成水滴，这主要是气温降低造成的。
灯具的呼吸 ---防水透气膜
透气膜的出现，可以解决灯具对液态水的有效防护和 确保灯具内外的空气流通性。 但是，防水透气膜也还是有一个缺陷 ，就是无法防范 水蒸气的进入，当然也就无法防范空气中的细微水分，那 么在所有的防范都做好了的情况下，如果在一个空气潮湿 且比较低温的环境下，关闭一个点热了的灯具就极易诱发 起雾的情况。