具有防流挂、防雾功能的车灯外透镜、汽车大灯及其制备方法与流程

本发明涉及汽车照明技术领域，具体涉及一种具有防流挂、防雾功能的车灯外透镜、汽车大灯及其制备方法。

背景技术：

汽车车灯外透镜是位于车灯最外面的一个透明保护结构，起到透光、隔绝外界环境、保护灯腔内部零部件等多重作用。车灯外透镜在使用过程中，水蒸气不可避免的会进入到灯腔内部，由于灯腔内外温度存在较大差异，水汽会逐渐在外透镜内表面凝结成水雾或水珠，严重影响车灯的透光性和外观。

为了克服这一问题，现有车灯外透镜内表面通常喷涂有防雾涂层，市面上常见的用于形成防雾涂层的防雾漆都是亲水性材料。防雾涂层虽然能有效的吸收车灯内部的水汽防止其凝结成水雾，但是随着使用时间的延长或受其他因素的影响(如外界环境湿度高、温差大或者车灯密封性降低等)，外透镜内表面的防雾涂层累计吸收大量水汽后达到饱和，接着就会溶解脱落并在重力作用下沿着外透镜内表面向下运动，形成永久性“眼泪状”流挂。流挂现象的出现不仅使防雾涂层失去了防雾效果，而且还会严重影响汽车车灯的外观和照明效果以及行车安全性。车灯流挂问题已经成为汽车照明行业难题，必须想办法解决。

一个解决方法是改进防雾涂层材料，但是至今未取得较大突破，目前市面上所有的车灯外透镜防雾漆基本都存在流挂问题。钱娟等人(cn108679576a)在氙气车灯内表面涂覆纳米疏水层使得水汽在其表面均匀铺开，再配合一定数量的加热片和通气孔、湿度传感器等装置进行动态检测调节，防止车灯内壁起雾。但是该方案不仅结构复杂、成本高，而且在高温、水汽反复作用下纳米疏水层必然会失效进而脱落并随着水流下，流挂现象只会更明显。

另外一个解决办法是从车灯结构入手，在空间十分有限的车灯内设置除雾系统。王红菊等人(cn107654982a)在车灯内设计了复杂的进出气孔道和干燥剂，防止灯腔内起雾进而出现流挂现象，类似方案还包括丁骏骅等人公开的中国专利cn108397742a。这些解决方案普遍存在适用性差、成本高、工艺复杂等问题，很难大规模推广应用。张国宝等人(cn206072915u)通过两个重叠的镜片及镜片间的真空密闭结构，有效的解决了车灯起雾及由此导致的流淌、流痕、失效、变色等问题。然而该方法中的双层镜片存在透光率下降、光线利用率低等问题，难以满足汽车照明法规要求。此外双镜片及中间的真空将会极大地增加车灯的制造、生产成本，真空的长期可靠性、稳定性也很难保证。

本发明在现有技术的基础上进行了大量分析实验，通过巧妙的改进，以最小的成本、最简单的结构解决了车灯内部防雾、防流挂难题，取得了较好的效果。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种具有防流挂、防雾功能的车灯外透镜，所述车灯外透镜的内表面设置有防雾涂层区和空白区(未喷涂防雾漆)，所述空白区位于车灯外透镜内表面靠上位置处(车灯外透镜安装状态时的视角)。

进一步的，所述空白区呈细长条状，沿车灯外透镜内表面顶部水平设置，或者沿车灯外透镜内表面顶部轮廓倾斜设置。

更进一步的，空白区两端的宽度小于空白区中间的宽度。车灯外透镜中间出现流挂现象的可能性最高也最严重，因此需要确保该部位的空白区足够大，才能起到较好的防雾、防流挂效果。

进一步的，所述车灯外透镜外表面还设置(喷淋形成)有硬化涂层(如uvt-610硬化漆)。

本发明另一目的在于提供一种装配有上述具有防流挂、防雾功能车灯外透镜的汽车大灯。

本发明第三重目的在于提供上述具有防流挂、防雾功能车灯外透镜的制备方法，主要包括以下步骤：(a)成型车灯外透镜坯体，并对其进行预处理；(b)将车灯外透镜坯体固定在防雾喷涂工装夹具中，在车灯外透镜坯体的内表面喷涂防雾漆，同时形成防雾涂层区和空白区。制作装配有上述具有防流挂、防雾功能车灯外透镜的汽车大灯时，只需将步骤(b)制好的车灯外透镜安装到汽车大灯总成上并密封好即可。

进一步的，步骤(a)所述预处理包括去除坯体的水口和飞边、坯体内外表面清洁、热处理去应力等操作。

更进一步的，所述热处理去应力的温度为100-140℃，保温时间20-30min。

进一步的，在步骤(b)之前或之后还通过淋涂的方式在车灯外透镜外表面制备了至少一层硬化涂层。

进一步的，所述防雾喷涂工装夹具包括夹具本体和型腔，所述型腔与车灯外透镜造型相匹配，在型腔上靠近车灯外透镜内表面顶部位置处向外延伸设置有挡片，用于在喷涂防雾漆时形成空白区。将车灯外透镜放入型腔后，挡片正好遮挡住空白区，喷涂机器人按照指定路径喷涂防雾漆时只喷涂特定区域(防雾涂层区)，而对于容易出现流挂的区域(空白区)不喷涂防雾漆，由此同时兼顾了外透镜内表面防雾和防流挂功能。

进一步的，防雾喷涂工装夹具上型腔的数量为至少一个，两个及两个以上更有助于提高夹具效率。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：改变了车灯外透镜防雾必须全喷涂的传统偏见，分析弄清楚了流挂问题的根源，提供了简单、低成本的半喷涂解决方案，无需像以往那样设计复杂的通风、干燥、加热等除湿结构，无需花大力气研发改进防雾涂层材料，基本保留了现有工艺、设备，因而改造升级投入少，研发的新车灯产品从此没有出现流挂问题。

附图说明

图1为出现流挂的车灯实物照片；

图2为本发明提供的具有防流挂、防雾功能的车灯外透镜结构示意图；

图3为本发明所使用的喷涂工装夹具结构示意图；

图4为装配有本发明具有防流挂、防雾功能车灯外透镜及普通车灯外透镜的汽车大灯水雾实验结果对照图。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。

如图1所示，市面上的汽车车灯使用一段时间后经常会出现眼泪状流挂现象(白圈内白色点线状即为流挂，位于车灯内部)。申请人研发团队收集了大量出现流挂问题的车灯缺陷件，通过实验室模拟以及缺陷件拆解检测发现，流挂起始部位集中在外透镜内表面中上部。另外对防雾漆的成分分析表明，其包含大量亲水性材料，在某些情况下能溶于水。

结合以上事实、分析论证可知，在使用过程中车灯外透镜内壁的防雾涂层不断吸收水分起到防雾作用，由于设计和使用环境的原因灯腔内部的水蒸气含量分布并不均匀，越靠近灯腔上部水汽含量越高。这是因为光源点亮后会产生高温，使得灯腔内部温度升高，水蒸气受热后密度变小逐渐在车灯上部聚集，导致该位置超过防雾涂层的饱和阀值(此时其他部位的防雾涂层还未饱和)，防雾漆被水汽溶解形成混合液体向下流淌形成流挂。

弄清楚原因后只需在原有工艺的基础上进行简单的改动，在喷涂防雾漆时保证外透镜内表面上部某一区域不喷涂即可(半喷涂，如图2所示)，从此彻底解决了行业难题。设置空白区背后的原因及空白区的位置选择是本发明的一大亮点和创新，在此之前无人做过类似研究，也没有人清楚上述机理。

上述具有防流挂、防雾功能的车灯外透镜的制造方法如下：首先成型车灯外透镜坯体，然后将坯体置于125℃左右的环境中热处理15min，以便充分消除坯体内应力。取出坯体去除掉边缘的水口、飞边，接着将其内外表面清洗干净为喷漆做准备。

将若干个车灯外透镜坯体固定在防雾喷涂工装夹具中(如图3所示)，使得挡片正好遮挡住车灯外透镜内表面整个上部边缘(对应车灯外透镜上的空白区)。接着在车灯外透镜坯体的内表面喷涂防雾漆，同时形成防雾涂层区和空白区。最后在车灯外透镜坯体的外表面喷淋硬化漆，得到硬化保护层。

为充分了解本发明改进后所得车灯外透镜实际使用效果，将其与传统车灯外透镜(造型相同，内表面采用同样的喷涂工艺全喷涂同样材质的防雾漆)一起装配到同种型号的汽车大灯上，进行了双腔起雾实验，每组各设置至少3个试验样品以增强结果可靠性。具体试验过程如下：

a)分别将灯具按装车位置置于23±4℃，80％±5％rh环境中静置≥24h；

b)接着分别将灯具按装车位置安装到双温箱中，严格控制从a)环境中取出到安装完毕的时间不超过5分钟；

c)以大于2℃/min的速率升温，使灯体(后侧)的环境温度上升至80±3℃，湿度控制在10％±5％rh；灯罩(前侧)温度调整为20±3℃，75％±5％rh；与此同时，在灯罩(前侧)淋雨，淋雨参数为：压力3bar时流量18l/min，水温15±3℃，淋雨持续30分钟。全程点亮远近光灯，其余功能按照灯具在车型上的特定工作逻辑的设定条件点亮，当功能复用的情况下选择最大功率的条件点亮。

d)分别将灯具取出放置在室温环境下静置，观察灯具外观，记录雾气消散的时间和消散程度。

双腔起雾实验结果如图4所示。从图中可以看出，安装有本发明改进型车灯外透镜(半防雾)的汽车大灯在整个测试过程中都没有出现水雾，测试完成后也没有出现流挂现象(左图)，外观依然完好；而安装有传统全防雾车灯外透镜的汽车大灯内表面则出现了十分明显的流挂现象，已经严重影响了大灯照明效果和外观(右图)。由此可以确定，本发明提供的半防雾车灯外透镜防雾、防流挂效果十分明显。