一种车灯防雾化系统的制作方法

1.本发明属于防雾化技术领域，特别是一种车灯防雾化系统。


背景技术：

2.随着人们生活水准的提高，逐步开始追求更加便捷的出行方式，各种类型的车辆开始进入人们的日常生活中。车灯作为车辆的重要组成部分，在低可见度的环境中行车起着至关重要的作用，保护了驾驶人员和乘客的安全。然而对车灯照明效果产生重要影响的因素之一就是灯罩表面产生水汽，这些水汽主要来源于两方面，一方面是配光镜和灯罩等材料表面吸附着不可见的水汽，在车灯腔内温度升高时，这些水汽蒸发流动，遇到温度低的灯罩凝结成水珠，挂载在灯罩表面；另一面一些车灯为了通过气体流动带走水蒸气，在车灯腔开有通气孔，以及车灯在装配过程中密封不严实，使得在雨天和潮湿环境下，大气中的水汽进入车灯内，进一步在灯罩表面凝结成水珠。
3.为了解决上述问题，中国专利文献公开了一种便于除雾遮挡的车灯(授权公告号：cn209054507u)，通过电热板将风机吹到进气箱内部的空气加热，并且通过第一连接杆推动电热板进行来回摇晃，实现上下扫风，从而实现对车灯本体的除雾除霜，但是这种实现方式存在着连续的机械运动，在空间狭小的车灯内不易实施，并且由于存在复杂的机械结构导致后续开发成本较高，后期的维护也较为困难，进一步提升了车灯除雾的成本。
4.中国专利cn108916817a、cn108916821a提供了采集车灯内的温湿度，根据车灯内的温湿度控制半导体冷凝片和风扇工作进行除湿的方案，该方案主要通过半导体冷凝片将腔内的水蒸气凝结成水滴通过排水管道排出，无法做到及时消除车灯罩表面挂载的水汽，并且该排水管道与外界大气环境一直连通，在未启用除湿系统时，在潮湿环境下容易将大气中的水汽引入车灯腔内。
5.中国申请专利cn 112969276 a提出了一种用于车灯除雾的柔性线路和其制备方法，该柔性线路由透明导电铜金属网格电极构成，通过给其通电产生温度上升，进行除雾。该专利采用铜刻蚀工艺制备铜金属网格电极，所产生的刻蚀液会严重污染环境，并且该方案并未为对具体除雾方式进行阐述，不具有实际执行性。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种车灯防雾化系统。
7.实现本发明目的的技术解决方案为：一种车灯防雾化系统，所述系统包括数据处理和控制模块、传感器监测模块、透明金属导电薄膜加热模块、排水模块；
8.所述传感器监测模块，用于采集车灯腔体环境的温度和湿度，以及车灯面罩的温度；
9.所述数据处理和控制模块，用于处理传感器监测模块传递的数据信号，计算得到露点温度值，之后根据露点温度值和车灯面罩温度值，产生控制信号控制透明金属导电薄膜加热模块和排水模块的开启；
10.所述透明金属导电薄膜加热模块，用于在所述控制信号的控制下产生指定温度；
11.所述排水模块，用于在所述控制信号的控制下开启排水通道和启用冷凝器。
12.进一步地，所述传感器监测模块包括：
13.第一传感器，用于采集车灯腔体环境的温度；
14.第二传感器，用于采集车灯腔体环境的湿度；
15.第三传感器，用于采集车灯面罩的温度。
16.进一步地，所述数据处理和控制模块包括单片机及其外设电路，所述单片机根据传感器监测模块采集到的车灯腔体环境温度tr和湿度h，计算露点温度ts。
17.进一步地，所述数据处理和控制模块根据露点温度值和车灯面罩温度值，产生控制信号控制透明金属导电薄膜加热模块和排水模块的开启，具体为：
18.当车灯面罩温度tc低于ts+5时，数据处理和控制模块产生控制信号开启金属薄膜加热模块和排水模块，使得车灯面罩温度大于露点温度且温度差值大于预设阈值，实现防雾化处理和排除车灯腔内的水汽。
19.进一步地，所述透明金属导电薄膜加热模块包括透明网格金属薄膜和电压输出控制器；
20.所述电压输出控制器，用于输出0～12v连续可调的电压，根据单片机发出的控制信号，输出一个确定电压值，供给透明网格金属薄膜两端，产生特定温度；
21.所述透明网格金属薄膜，用于在其两端电压差的作用下产生热量，从而引起温度上升，实现温度上升至所述特定温度，具有动态可调的特性，达到节约电能的目的。
22.进一步地，所述透明网格金属薄膜采用增材制造的方法，具体过程包括：
23.在柔性pet薄膜上涂一层紫外固化胶；
24.将具有微纳网格图案的金属模具按压于涂有紫外固化胶的pet薄膜上；
25.用紫外灯照射pet薄膜的背面，待紫外固化胶固化后，取下金属模具，金属模具上的微纳网格图案将转移到pet薄膜上；
26.使用刮刀将金属浆体填充在pet薄膜上的微纳网格沟槽中，然后烘干，最终获得透明网格金属薄膜。
27.该方法具有节约金属材料，无金属废液污染的优点，其中金属浆可以采用银奖和镍浆等，金属网格厚度为1～15微米，网格宽度1～15微米，网格线间距在100～300微米，pet薄膜厚度100～400微米。网格电极两端全金属用以焊接外部多条供电线，保证温度分布的均匀性。
28.进一步地，所述透明网格金属薄膜的背面涂抹紫光固化胶，之后通过滚筒按压固化在车灯面罩上。
29.进一步地，在焊接完透明网格金属薄膜外部供电线后，在所述透明网格金属薄膜正面刮涂一层大于20微米厚的紫外固化胶，然后固化成膜，用以隔绝网格金属与水蒸气的接触。
30.进一步地，所述排水模块包括：冷凝器、环形电磁锁、舵机、封闭门、排水管和排水槽；所述冷凝器置于排水槽上方，当使用冷凝器降低排水槽附近的温度时，将在车灯腔内产生温度差，使得含有水汽的热空气不断流向排水槽，热空气遇到低温的冷凝器将凝结成水珠，滴落于排水槽中，之后通过排水管排出车灯腔体；排水管末端设有一个环形电磁锁，结
合舵机控制排水管的封闭门的开关，当需要排水时，环形电磁锁断电，舵机通过连接杆移动封闭门，使得水流出排水管；当不需要排水时，环形电磁锁上电，紧紧吸住封闭门，防止外部潮湿空气进入车灯腔内。
31.所述车灯防雾化系统的具体执行步骤如下：
32.步骤1，获取设置在车灯壳体内的第一传感器测量的温度值tr和第二传感器测量的湿度值h，之后发送给单片机；
33.步骤2，单片机根据获取的温度值tr和湿度值h，计算处理得到露点温度ts；
34.步骤3，获取第三传感器测量的温度值tc，之后发送给单片机；
35.步骤4，单片机根据计算所得的露点温度ts和获取的灯罩表面温度tc，判断tc《ts+5是否成立，若成立则开启防雾化系统中的透明金属导电薄膜加热模块、排水模块，否则延时若干分钟，再次检测车灯腔内环境温度和湿度，判断是否需要开启防雾化系统中的透明金属导电薄膜加热模块、排水模块，如此往复；
36.步骤5，如果满足开启防雾化系统中透明金属导电薄膜加热模块、排水模块的条件，则根据目前车灯腔内环境的温度和计算所得的露点温度，单片机控制电压输出控制器的输出电压值，使得透明网格金属薄膜加热车灯面罩，并且保持加热温度大于露点温度而小于腔内的环境温度，与此同时，根据温度变化，动态调节电压输出控制器的输出电压值，始终保持车灯面罩内表面不存在水雾；
37.步骤6，开启冷凝器，单片机控制环形电磁锁关闭，控制舵机移开排水管的封闭门，含有水汽的热空气遇到冷凝器凝结成水，通过排水管流出车灯；
38.步骤7，再次检测车灯腔内的环境温度和湿度以及车灯面罩的温度，计算露点温度，若车灯面罩温度tc与ts+5的绝对差值大于预设阈值，则关闭防雾化系统中的透明金属导电薄膜加热模块、排水模块，延时若干分钟，等待排水槽和排水管中的水完全排出后，单片机控制舵机移动封闭门，开启环形电磁锁，紧紧吸住封闭门；否则循环检测车灯腔内环境的温度、湿度和车灯面罩的温度以及计算露点温度，并且重复上述过程。
39.本发明与现有技术相比，其显著优点为：
40.1)克服了传统依靠通气孔的被动式除雾，其通气孔与外界环境相通，环境中的潮湿水汽易进入车灯腔体内，形成恶循环。
41.2)在车灯腔内水汽在灯罩表面挂载水珠之前，加热车灯面罩，使得水汽到达车灯面罩也无法形成水珠，保证了行车安全。
42.3)车灯面罩的加热温度可根据腔内环境温度和湿度动态调节，具有节约电能的优势。
43.4)具有可密闭的排水管道，通过电磁锁可以控制封闭门的开闭，从而保证了腔体大部分时间是与外部环境隔绝的，阻止环境中的潮湿空气进入车灯腔内。
44.5)通过在排水槽上方安装一个冷凝器，可以将腔内的水蒸气凝结成水珠排出车灯，干燥了腔内环境，且保证下次使用时达不到起雾条件。
45.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
46.图1为车灯防雾化系统的组成示意图。
47.图2为传感器监测模块的组成示意图。
48.图3为透明金属导电薄膜加热模块的组成示意图。
49.图4为透明网格金属薄膜的制造方法流程图。
50.图5为透明网格金属薄膜网格电极示意图。
51.图6为排水模块的组成示意图。
52.图7为一个车灯体结构示意图。
具体实施方式
53.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
54.需要说明，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
55.在一个实施例中，本发明提供了一种车灯体，如图7所示，车灯体包括其外部壳体，壳体内安装有光源、配光镜和安装传感器的支架以及整个防雾化系统。本发明中的防雾化系统主要基于附着在车灯面罩内表面的透明网格金属导电薄膜的加热性能和排水槽上方的冷凝器，其中依靠透明网格金属薄膜加热车灯面罩来防止在面罩内表面挂载水雾，依靠冷凝器来干燥车灯腔内潮湿的气体。本发明将两者结合起来可以达到完全防止车灯雾化现象的出现，同时降低了防雾化系统使用的频率。然而为了配合上述两个功能元件的工作，还需要搭配数据处理和控制模块、透明金属导电薄膜加热模块、传感器监测模块和排水模块，接下来详细论述车灯防雾化系统的各个模块。
56.1、数据处理和控制模块
57.数据处理和控制模块主要由单片机及其外设电路构成，单片机可以为stm32或stc51等系列微控制器mcu，获取车灯腔内环境温度传感器的温度值tr车灯腔内环境湿度传感器的湿度值h，然后计算得出露点温度值ts(露点温度指的是水蒸气在特定环境温度和湿度条件下，凝结成水滴需要的温度)，接着获取贴敷在车灯面罩表面的温度传感器的温度值tc，当满足tc《ts+5时，单片机将生成控制信号，用以控制透明金属导电薄膜加热模块中的电压输出控制器输出特定电压，用以供给透明金属导电薄膜两端，进行加热面罩，因此在车灯面罩表面挂载水汽之前，已经使得面罩温度tc远大于露点温度ts，不会在面罩表面产生水汽。与此同时，单片机会根据面罩温度tc和露点温度ts之间的温差，动态调节电压输出控制器的输出电压，能达到节约电能的目的。
58.2、传感器监测模块
59.结合图2，传感器监测模块主要由两个温度传感器和一个湿度传感器构成，一个温度传感器固定于车灯壳体内，如位于配光镜的后测，避免挡光，它用于监测腔体内环境的温度；另一个温度传感器贴在车灯面罩的内表面且位于面罩的边缘位置，不能挡光。湿度传感
器固定于车灯壳体内，如位于配光镜的后测，避免挡光，它用于监测腔体内环境的湿度；三个传感器将测量值通过外设电路传递给单片机，单片机根据数据处理结果判断是否开启防雾化系统。
60.3、透明金属导电薄膜加热模块
61.结合图3，透明金属薄膜导电加热模块主要由透明金属薄膜和电压输出控制器构成，单片机对温度传感器和湿度传感器传递来的信号值进行处理，然后控制电压输出控制器输出指定的电压值，透明金属薄膜在指定电压下将产生特定的温度，从而加热车灯面罩，防止起雾，此处电压输出控制器可以在0～12v之间输出连续可调的电压值，因此可以根据车灯腔内的环境变化，进行动态调整，达到节约电能的目的。
62.其中透明金属薄膜采用以下工艺制备：在柔性pet薄膜上涂一层紫外固化胶，将具有微纳网格图案的金属模具按压于涂有紫外固化胶的pet薄膜上，在pet薄膜的背面用紫外灯照射，待紫外固化胶固化后，取下金属模具，金属模具上的微纳网格图案将转移到pet薄膜上，最后将金属浆体使用刮刀填充在pet薄膜上的微纳网格沟槽中，然后烘干，将获得透明网格金属薄膜，其中金属浆可以采用银奖和镍浆等，金属网格厚度为1～15微米，网格宽度1～15微米，网格线间距在100～300微米，pet薄膜厚度100～400微米，所述制造过程如图4所示，网格电极如图5所示，网格电极两端全金属用以焊接外部多条供电线，保证温度分布的均匀性。为了降低光学衍射效应对照明带来的影响，此处电极网格分布采用随机网格。
63.4、排水模块
64.结合图6，排水模块主要由冷凝器、环形电磁锁、舵机、封闭盖、排水管和排水槽构成，冷凝器置于排水槽上方，冷凝器主要用于凝结腔内潮湿空气，达到干燥腔内气体的目的，当使用冷凝器降低排水槽附近的温度时，将在车灯腔内产生温度差，使得含有水汽的热空气不断地流向排水槽，热空气遇到低温的冷凝器将凝结成水珠，滴落于排水槽中，通过排水管排出车灯腔体。通过在车灯壳体边缘开一个圆孔，用于将排水管和排水槽相连接，使得排水槽中的水可以排出车灯腔体，排水管末端有一环形电磁锁，用于吸附排水管的封闭盖，结合舵机可以控制封闭盖的开关，当需要排水时，电磁锁断电，舵机通过连接杆移动封闭盖，使得水流出排水管。当不需要排水时，电磁锁上电，紧紧吸住封闭门，防止外部潮湿空气进入车灯腔内。
65.5、防雾化车灯面罩
66.防雾化车灯面罩由透明网格金属薄膜和车灯面罩构成，透明网格金属薄膜背面涂抹紫光固化胶，然后用滚筒将其按压固化在车灯面罩上，在焊接完外部供电线后，在透明网格金属薄膜正面刮涂一层大于20微米厚的紫外固化胶，然后固化成膜，用以隔绝网格金属与水蒸气的接触。
67.本发明提出的车灯防雾化系统的具体执行步骤如下：
68.步骤1：获取设置在车灯壳体内的温度传感器测量的温度值tr和获取湿度传感器的湿度值h，然后发送给单片机；
69.步骤2：单片机根据获取的温度值tr和湿度值h，运算处理得到露点温度ts；
70.步骤3：获取贴敷在车灯面罩上的温度传感器测量的温度值tc,然后发送给单片机；
71.步骤4：单片机根据计算所得的露点温度ts和获取的灯罩表面温度tc，如果tc《ts+
5，则开启防雾化系统，否则延时15分钟，再次检测灯腔内环境温度和湿度，判断是否需要开启防雾化系统，如此往复；
72.步骤5：如果满足开启防雾化系统的条件，则根据目前车灯腔内环境的温度和计算所得的露点温度，单片机控制电压输出控制器的输出电压值，使得透明金属薄膜加热车灯面罩，并且保持加热温度大于露点温度而小于腔内的环境温度，与此同时，根据温度变化，动态调节电压输出控制器的输出电压值，始终保持车灯面罩内表面不存在水雾；
73.步骤6：开启冷凝器，单片机控制电磁锁关，控制舵机移开排水管的封闭盖，含有水汽的热空气遇到低温的冷凝器，将凝结成水，顺着排水管流出车灯，达到干燥车灯内气体的目的，使得下次开灯时，尽可能地不启用防雾化系统，节约了电能，延长了防雾化系统的使用寿命；
74.步骤7：再次检测车灯腔内的环境温度和湿度以及车灯面罩的温度，计算露点温度，如果车灯面罩温度tc远大于ts+5，则关闭防雾化系统，延时5分钟，等待排水槽和排水管中的水完全排出，单片机控制舵机移动封闭盖，开启电磁锁，紧紧地吸住封闭盖，防止潮湿空气进入车灯腔内；否则循环检测车灯腔内的环境温度、湿度以及车灯面罩的温度和计算露点温度，并且重复上述过程。
75.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。