整車內飾件背景光效果一致性的設計

徐君飛

（奇瑞汽車股份有限公司汽車工程研究總院，安徽 蕪湖 241009）

在整車開發(fā)過程中，為了使駕駛者在夜間或者外界光線較暗時能更好地操控車內的各種功能，一般會對室內的操控件或人機顯示界面設計背景光以及指示燈 （圖1）。 比如儀表、音響面板、空調面板、開關操縱件等。在設計前期，必須對各種件的背景光參數 （如波長范圍等）以及設計規(guī)范提出要求。本文將對背景光所采用的LED及其參數的定義給出一些建議和指導。

1 LED光源及顏色

1.1 LED簡介

在整車背景光的設計時，普遍都采用大量的LED光源。LED即發(fā)光二極管 （圖2），是一種將電能轉換為光能的固體電子發(fā)光（EL）半導體器件，它不同于白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，采用電場發(fā)光。LED為綠色環(huán)保產品，不含汞，是固體光源，抗震性好，低電壓安全。

LED背光源是由眾多柵格狀的半導體組成，每個 “格子”中都擁有一個LED半導體，這樣LED背光源就成功實現了光源的平面化。平面化的光源不僅具有優(yōu)異的亮度均勻性，還不需要復雜的光路設計，因此較容易達成整車背景光亮度均勻、一致性的要求。

1.2 LED顏色分類

光的波長也就是光的顏色，由形成P-N結的材料決定。色度分布圖見圖3。目前可以制造各種不同波長的LED。一般來說LED晶片都是由稼基晶體形成，這個稼基晶體里包含的熒光粉會產生一種特定的顏色。

LED按發(fā)光管發(fā)光顏色分以下幾種:紅色、黃色、橙色、綠色、藍光、白色等。有的發(fā)光二極管中包含2種或3種顏色的芯片。根據發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分有色透明、無色透明、有色散射和無色散射4種類型。

2 設計思路和建議

為了使整車內飾的操控件或人機顯示界面的各個零部件的背光達到顏色、亮度等一致性的效果，我們就必須對關鍵影響因素提出明確的要求。①首先，定義背光的主色調方向，比如是白色或者紅色等，根據主色調確定效果圖。②為了節(jié)約成本、縮短設計周期，一般建議可根據效果圖的要求，先制作一個背光樣件，再通過對該背光件的視覺評審等環(huán)節(jié)后對其固化。這樣一來，該件所采用的LED的參數將會作為固化后的設計參數，可統(tǒng)一釋放給有關零件供應商，這也意味著LED參數定義凍結了。③零部件的面罩作為一個導光介質，其材料特性等也是影響背景光效果的一個因素，很有必要將面罩的材料做出統(tǒng)一的要求，比如面罩的原材料廠家、牌號等。④在設計定義明確的情況下，測試檢測環(huán)節(jié)也必不可少。當各相關零部件按定義要求設計出實物之后，必須通過專業(yè)的設備和測試流程對其進行參數的檢測，檢測合格之后，再統(tǒng)一進行一個實車評審。

通過對這些關鍵程序的控制，我們就可以設計出滿意的整車背光效果。

2.1 LED光源參數固化

在設計前期將背光LED的各項參數固化，比如LED的波長或色坐標即顏色、飽和度 （色調深淺的程度）等。通常可以用波長來表達人眼所能感受到的可見光的輻射能量。參數確定固化之后，就可以從一方面保證內飾件背景光色調的一致性。表1的參數可作為參考。

表1 背光LED的固化參數

2.2 導光介質的統(tǒng)一定義

零部件的面罩作為一個導光介質，其材料也是影響背景光效果的一個因素。假如一個零件內部設置有紅色LED，但是面罩采用的材料是PA（聚酰胺俗稱尼龍）或者ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）等不透光的材料，那也達不到設計效果。所以一般帶背景光功能的零部件 （圖4），面板所采用的是具有透光作用的PC（聚碳酸酯）材料。它具有良好的透光性，透光率可達68%～88%，對光穩(wěn)定；并且選用時還需對PC材料的牌號、工藝，原材料廠家等信息定義清楚，才能保證零件面罩材料的一致性。比如可以將發(fā)光面罩的材料統(tǒng)一定義為拜耳的2403020003 PC或其他型號。這樣就從導光介質方面達到了統(tǒng)一。

2.3 樣件檢測控制

根據設計定義生產出各個背光件之后，再在暗室環(huán)境下通過專業(yè)設備對樣件進行檢測 （圖5），要求檢測的程序和評判標準對所有相關件必須一致。當檢測的結果均滿足標準后，再將樣件裝車評審背光的視覺效果，當評審通過后，即表明這個背光設計是成功的，即可封樣進行下步批量體現程序。

3 結論

本文推薦的整車室內背景光的設計思路和流程，已在實際項目開發(fā)中采用，并且取得了很好的成效。如奇瑞的A3車型，在開發(fā)前期就是按此流程嚴格控制的，先選擇了主色調，確定了效果圖，然后對單一樣件的評審封樣等程序，確定了LED的參數，最后在設計凍結時，通過專業(yè)設備測試驗證并進行主觀評價。在該車型上市之際，內飾件的背景光達到了亮度與色調統(tǒng)一、協調、舒適的視覺效果，使得這些人機界面更加友好，大大提高了操控的舒適性。

4 發(fā)展趨勢

目前，歐洲系列車種包括奧迪、寶馬、福斯等品牌全系列采用高亮度LED來實現背景光，日系車如豐田汽車也率先將儀表板的背光板換成高亮度LED。其他各車廠新車，也在陸續(xù)采用。在國內的自主品牌開發(fā)中，同樣是采用低能耗、高亮度的LED來實現整車內的背光。

現在LED在國內外的整車背光設計中，起著舉足輕重的作用。任何一款車型內飾的開發(fā)，都是嚴格按照與上述類似的流程在實施。雖然車內的每個系統(tǒng)比如旋鈕、按鍵、LCD屏等可能是由不同的供應商在設計生產，背光實現的控制策略也不盡相同，但是只要是按照一套嚴格的流程體系，即可設計出高檔舒服的背景效果。

［1］ECE 48，關于照明和信號裝置安裝認證的統(tǒng)一規(guī)定［S］.

［2］GB 4094，汽車操縱件、指示器及信號裝置的標志［S］.

［3］DIN 5033， 色度測定［S］.

［4］ISO 2575，道路車輛—控制器、指示器及報警指示符號［S］.