摘要：LED作为第4代照明产品凭借节能环保的优势逐渐应用于汽车照明领域，然而，随之而来发现LED汽车灯具起雾现象普遍存在，既影响了车灯的照明效果又影响车灯的使用寿命，严重威胁了人们的出行安全。因此，本文提出一种基于湿度传感器、加热片和纳米涂层的双重防雾设计装置，尽可能地减少灯内的水分，保证车灯使用寿命。该装置结构明显提高LED汽车灯具的防雾能力，促进中国汽车工业的迅猛发展。

    随着经济的全球化和智能制造的快速发展，不管是城市还是农村，交通设施得到了前所未有的飞跃，也进一步带动了汽车制造业的发展，尤其是在汽车灯具照明技术方面。LED作为第4代照明产品凭借节能环保的优势逐渐应用于汽车照明领域，如奥迪R8和雷克萨斯LS600h车型前照灯。然而在使用过程中发现灯具起雾严重影响着LED汽车灯具的安全，由于水汽的存在，一方面导致灯具环境潮湿从而影响灯具内元器件的使用寿命；另一方面，当灯具环境温度降低，灯具内的水汽会形成一层雾气，严重影响车灯的照明。因此，如何开展LED灯具的防雾装置设计研究，成为学者关注的重点和难点。

    1 灯具起雾研究现状
    灯具的起雾涉及到热流动、传导、材料及结构设计等多方面的知识，是一个多学科的交叉问题。国内外的学者主要从试验测试和数值仿真的角度开展相关的研究工作。在试验方面，采用高低温长时间的淋雨试验或存储试验来验证前照灯的各项性能，观察是否存在结露现象，提出改进措施。在数值模拟方面，主要是分析灯具产品的内部温度场、流动场、水汽浓度场等，通过车灯结构死角区域进行优化和改进。研究分析认为灯具内出现雾气的原因是灯具内的水汽含量低于样品工作过程中饱和温度面罩表面形成的膜状和水珠状凝结，也就是说这是一定条件下水蒸气在灯罩表面气液转换的结果。其中，灯具内的水蒸气主要是灯具内存在的积水和与环境换气过程带来水分蒸发的结果。

    2  LED汽车灯具起雾分析
    1）灯具环境温度的变化当车灯点亮、熄灭或者转向灯闪烁时，灯具经历着温度不断上升和下降的状态，而汽车灯具内的温度分布遵循着辐射换热和自然对流换热相结合的方式，但由于灯具内部结构的局限性，一定程度对这2种方式的热传递产生了阻挡作用，不能实现温度的均匀分布，灯具内部温度的不均匀是导致灯具起雾的主要因素。图1为奇瑞A5前照车灯结构的实物图，图2为灯具沿X方向温度模拟仿真的分布结果。从图2可以看出其温度分布特点：两端温度较低，中间部位温度较高，而且整体分布不均匀。

    2）水蒸气对流场的形成在一定条件下，水蒸气在灯罩表面气液转换形成起雾现象，其中，灯具内的水蒸气主要是灯具内存在的积水与环境换气过程中水分蒸发的结果，灯具内的水蒸气是不可避免的。而当灯具内的水蒸气处在温度不断变化并且分布不均匀的灯具环境时，这就使得水蒸气在灯具内部出现流动现象。水蒸气的流动一方面加剧了与外部环境的换气速率，另一方面也将热量传递到灯具内的各个腔体处。虽然灯具内部与外部环境的换气过程可以将灯内的一部分水蒸气排出，但效果并不明显，灯具内部各个部位仍然存在着大量水蒸气，特别是在温度较低的区域，水汽现象更为严重。从图1也可以看出，雾气的产生主要在车灯温度较低、角度相对复杂的结构角落。图3为车灯点亮时灯内水蒸气的流动示意图，当车灯点亮时，车灯部位温度最高并向周围传热，同时加热水汽并使其向左下角和右上角方向流动。

    3）存在雾气凝结核凝结核是导致雾气凝结必不可少的因素，在灯具内部零件的表面，特别是面积较大的面罩内表面，存在着微细凹凸不平的凝结核。

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