一種LED厚壁形式晝間行駛燈發光效果均勻性改進方法

賈夢池，李志剛，滕云鵬，金 平，王 磊，閆霍彤，盛紅金

（一汽轎車股份有限公司奔騰開發院，吉林 長春 130012）

1 概述

近年來，隨著國內消費水平提高、汽車制造能力的提升以及價格的下降，汽車已成為人們日常生活中必備的交通工具。而隨著科技的發展與創新，汽車不僅僅局限于代步工具這一范疇，汽車的造型、功能越來越被消費者所重視，成為了選購汽車重要的關注點。汽車燈具也是如此，不僅僅只是滿足法規的要求，更亮、更炫、更智能的燈光更加吸引消費者的眼球。

同時，汽車燈具已來到LED光源的時代，相比于燈泡光源單一的發光形式，LED光源則更加靈活多變，除了傳統的反射鏡加附加面罩形式，普通光導、厚壁光導、散射材料、OLED等越來越多地出現在燈具產品中，使得燈光的發光效果由簡單初級的平面化向立體化方向轉變，形成多層次、動感的三維效果，特征突出并極具視覺沖擊力。而評判發光效果好壞的重要一環便是發光的均勻性。

本文提出一種LED厚壁光導形式晝間行駛燈發光效果均勻性的改進方法，其目的是使厚壁光導點亮效果更加均勻，提升汽車燈具點亮狀態下的外觀品質。

2 改進方法

2.1 初始方案介紹

本文所提到的晝間行駛燈，采用LED光源＋厚壁光導發光形式，光源數量為17顆，整燈呈豎條狀，發光效果也為豎條形。

圖1為晝間行駛燈最初始外觀圖及零件拆解圖，主要構成零件包括：面罩、殼體、裝飾圈、厚壁光導、支架、線路板、線束等。

圖1 晝間行駛燈初始外觀及零件拆解圖

其中厚壁光導是影響發光效果的決定性因素，厚壁光導主要由三部分組成：①聚光器：負責收集光源發出的光線，同時通過全反射原理將豎直方向傳播的光束轉化成為水平方向傳播的光束；②光束傳播中間結構：負責將聚光器轉化完成的光束傳遞到魚眼擴散結構部分；③魚眼擴散結構：負責將水平入射光束進一步通過曲面折射，擴大光束的發散角度［1］。

圖2為晝間行駛燈最初的點亮效果，顆粒感明顯，存在黑色圓圈狀暗區，且局部存在黃色光斑，效果較差。

2.2 發光效果均勻性提升方法介紹

下面從發光形式、LED型號、配光花紋3個方面簡述此晝間行駛燈點亮效果的優化方案。

2.2.1 發光形式優化

隨著結構及配光技術的不斷進步，厚壁光導的形式已經過一代又一代的升級，LED直射式厚壁形式 （圖3）已漸漸淡出歷史舞臺。由于光導的材質是透明的，LED光源布置在厚壁光導正后方極易被看穿，光線通過聚光器直射到厚壁光導中也不易被很好地擴散，因此造成極強的顆粒感。目前普遍使用側反形式的厚壁光導 （圖4）來解決顆粒感明顯的缺陷。此種形式的LED顆粒布置在厚壁光導側后方，光線經過反射面得到更好地擴散，極大提升發光效果的均勻性。

圖2 初始點亮效果

圖3 直射式厚壁結構

圖4 側反式厚壁結構

2.2.2 LED型號優化

通過調整發光形式，可以很好地解決顆粒感及黑色圓圈暗區問題，但無法優化光色的均勻性。造成點亮效果局部黃斑的主要原因如下。

該晝間行駛燈初期選用的LED發光原理是利用藍光晶片激發黃色熒光粉后混合產生白光。由于晶片的尺寸與熒光粉硅膠發光面的大小并不相同，晶片面積要遠小于熒光粉發光面的面積，見圖5，LED的發光就等效為2個大小和位置均不相同的光場，小的為藍光光場，大的為黃光光場。在近場光學處理時，2個光場進入厚壁光導的比例并不相同，因此，投射到厚壁光導表面花紋 （即魚眼擴散結構）的光場被重新進行配置，從而造成黃藍光的比例發生改變，形成黃藍光分離的視覺效果，俗稱“黃圈”或“黃邊”問題。 為解決此黃斑問題，需選用晶片與熒光粉發光面尺寸基本一致的LED型號，此次光源黃藍光比例沒有明顯差別，可以避免黃斑出現。

2.2.3 配光花紋優化

通過上述兩個方面的優化，晝間行駛燈的光效已得到了極大程度的優化，但仍會存在圖6所示的顆粒間黑區。

單顆LED發光區域邊界的光線最少，因此會造成交界處偏暗的缺陷，可以通過在厚壁光導反射面增加花紋，見圖7，使更多的光線經過交接處來提高亮度。當然減小LED顆粒間的間距也可以解決此黑區問題，但由于LED顆粒需增加，成本也要上漲。

圖5 LED光源內部示意

圖6 顆粒間黑區缺陷

圖7 反射面花紋示意

3 結語

通過發光形式、LED型號及配光花紋的優化，可使厚壁光導形式晝間行駛燈點亮效果得到最大提升，提升用戶體驗及產品競爭力。