汽车大灯进水起雾分析及解决措施

汽车灯具进水、起雾分析及改善措施

技术中心昌河汽车开发部袁和平

【摘要】空气中的水蒸气遇冷会在车灯面罩表面形成膜状和珠状凝聚，从而严重影响汽车车灯的照明和外观。本文根据车灯进水、起雾的机理以及判定方法，分析了车灯进水、起雾的原因，并提出了预防及改善措施。

【关键词】车灯进水起雾

1概述

随着汽车工业的蓬勃发展，各种款式的汽车不断涌现，人们对汽车的安全性能和外形美观的也提出了更高的要求。汽车车灯作为汽车的眼睛，既起到了美观作用，同时也确保了汽车夜间行驶的安全性。汽车灯具主要是车辆在夜间或能见度较差的环境中行驶时用来照明道路、增强视野，为驾驶者提供前方路段内足够的景象信息，以便驾驶者对车辆做出相应的操作。据统计，车辆的总行驶里程的25%是在晚上和自然光线不足的情况下行驶的，而在此之间发生的引起人身伤害的行车事故占33%，且50%的死亡事故发生在夜间，因此，车灯对行车安全起到至关重要的作用。

据分析，目前汽车车灯出现质量问题的主要原因是灯内进水和起雾，灯内进水或起雾不仅影响车灯使用寿命和外观，而且使得照明效果大打折扣，进而影响行车安全，因此对此现象进行分析研究并提出改善措施非常必要。

2进水、起雾的机理

通常所说的进水，可视为在正常使用情况下，灯具由于密封不良引起灯具内部进水；起雾的形成机理为灯具内水气在低于其饱和温度的面罩表面形成的膜状和水珠状凝结，即水蒸气在一定条件下气液转化。空气中可以容纳的水分浓度与气温密切相关，气温高时，空气中可以容纳较多的水分；气温较低时，空气中只能容纳较少水分，多余的水分将凝结。灯泡点亮后灯泡周围的空气温度升高，从灯泡中心到车灯内部的各侧壁（包括反射镜、配光镜）气温是递减的，其中靠近配光镜内表面附近温度最低。当灯内含有较高浓度的水蒸气的情况下，在靠近配光镜一侧的空气容纳水分能力最小，水分会从空气中析出，凝结在配光镜内壁，从而导致结雾；车灯关闭的情况下，若车灯遭遇暴晒，车灯内部所包含的水分蒸发，灯内空气湿度饱和时，水分将在配光镜内表明结雾。

图1车灯起雾机理示意图

3进水、起雾判断方法

车灯内部雾气出现后，在点灯的状态下，雾气大约需要1～1.5小时的时间，可完全消除；静止状态下，在湿度<50%的干燥环境中存放24～36小时，车灯内部雾气可自动完全消除，该现象为起雾。如果透镜内壁出现大面积的雾气凝结并冷凝为水滴下流，积存在车灯内部，长时间、多次使用车灯时，随着温度升高，雾气又会大面积附着到配光镜内表面，此现象应判断为进水。

图2 进水图3 起雾

4进水、起雾分析

车灯进水属于质量问题，是不允许发生；车灯起雾属于正常自然现象，并不属于进水，只要能在一定的时间内消散是允许的，因此进水、起雾应分别进行分析。

4.1进水分析

进水是由于灯具密封不严引起，影响车灯密封不严的因素有车灯自身结构、选材、装配、各零件间配合等。车灯主要由配光镜、灯壳、线束组件、反射组件、后盖等组成。雾气

下流水滴

4.1.1灯具自身结构密封设计

1- 灯壳；2-装饰框；3-配光镜；4-后盖

灯具组成

4.1.1.1灯壳与灯罩间密封设计

配光镜与灯壳一般是通过焊接或胶合的方式来密封

焊接是配光镜与后壳通过某种焊接方式将焊接筋熔合在一起。焊接筋结构设计不合理将会直接影响到车灯的焊接质量，若焊接不良将导致配光镜与灯壳间出现密封不严、振裂等问题，从而导致车灯进水。

1

2

A

A 2:1

3

1- 配光镜；2-灯壳；3-焊接筋

焊接灯具断面图

胶合是通过向胶槽中注入某种胶使配光镜与灯壳粘接在一起。胶槽设计不合理、胶选用不当都会导致配光镜与灯壳粘胶不牢，在振动或受力情况下配光镜与灯壳易发生错位，从而导致车灯进水。

1

3

2

2

A

A 2:1

1- 配光镜；2-胶槽；3-灯壳

胶合灯具断面图

4.1.1.2灯壳材料及料厚

配光镜合灯壳的材料选择不合理，焊接时使得焊接质量差，同时受热变形将导致灯具密封差而进水；料厚的选择不合理同样也会使得零件易变形而进水，我公司福瑞达车前大灯就曾因为灯壳材料薄而导致批量进水现象。 4.1.1.3透气孔结构合理设计

透气孔结构设计不合理灯具，冲洗车辆或行驶积水路面时水将通过透气孔进入灯具腔体；

4.1.2密封件间的配合

灯具是由多个零部件组成的封闭或半封闭的结构体，零件间的配合将影响灯具的密封性。 4.1.2.1灯壳与后盖间的配合

对于半封闭的灯具来说后盖结构设计、密封圈设计不合理都将影响灯具的密封性。 调光电机、调光螺杆与灯壳间的配合：前灯都需调节光照的位置，因而设计了调节螺杆或调光电机调节光照的位置，调光电机、调光螺杆与灯壳的配合不合理灯具也将会进水。 插接件、导线与灯具配合：灯具是通过导线和插接件实现灯具的导通与断开，插接件、导线与灯具间的防水设计不合理也将会导致灯具进水；

1-透气孔；2-调光电机；3-后盖；4-线束插件；5-调光螺杆；6-转向灯

（1）装配配合

灯具是个与保险杠、车身配合的零件，灯具与周边配合间面差、间隙设计不合理，装车由于干涉导致灯具变形破裂而漏水；另外在售后维修后灯具后盖、灯座等未安装到位也将导致灯具漏水。

后盖未装配到位

（2）橡胶件质量

灯具中插件件中的密封塞、穿线防水一般都使用橡胶件，橡胶件的质量不好，使用一定时间后会老化，从而使得灯具漏水，福瑞达车前雾灯就曾因为穿线橡胶老化而导致批量漏水。

福瑞达前雾

灯穿线橡胶

2、起雾分析

车灯结雾需具备3个基本条件：车灯内的空气中含有足够的水蒸气、较大的温差和存在凝结

核心。最主要的情形是：车灯处于湿度较高、温度也较高的环境中，车灯内空气湿度较大，当环境温度降低时，如果车灯内的水蒸气不能充分流动扩散到环境中去，仍维持高的浓度，当车灯内某些区域温度低于当地的水蒸气临界温度时，就会出现结雾现象。车灯内水蒸气来

源为流入车灯的周围环境中空气所含的水蒸气；车灯点亮后产生大量热量，光照能照射、空

气能流到的区域温度很高，而车灯内光照无法照射区域，且空气流动差的区域温度将很低，则形造成了灯内温度分布不均匀，形成了较大的温差；在灯腔内部的空气中，凝结核心相对

少的多，水蒸气不易，而在灯腔内表面上，表面的凹凸起伏不但可以吸附水蒸气，而且提

供了凝结核心。

从物理研究的角度考虑，车灯内的温度场、流动场、水蒸气浓度场、材料的表面形状及灯具

内表面处理工艺等方面是影响结雾的主要因素。对前三者来说，浓度场分布依赖于温度场和

流动场，灯内温度分布越均匀，流动越强烈则结雾的可能性越低。影响流动场、温度场、浓

度场的几个主要因素有：

（1）灯具腔体结构设计

灯具内部存在的流动死区和配光镜的低温区是形成灯具内部起雾的一个重要原因，灯具内部

的流动死区很大程度上决定于灯具内部腔体的形状，因此灯具腔体的合理设计对减少甚至消

除灯具起雾现象之关重要。为追求更好的照明效果，现代汽车大灯多采用PES单元透镜，因

为这种灯式光线集中，配光镜内表面只有小区域被加热，该种灯具腔体设计更需合理，否则

很容易起雾。下图为某车型前照灯，在标记区域形成流动死区，易结雾；