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(nèi)的各種功能，一般會對室內(nèi)的操控件或人機(jī)顯示界面設(shè)計背景光以及指示燈 （圖1）。 比如儀表、音響面板、空調(diào)面板、開關(guān)操縱件等。在設(shè)計前期，必須對各種件的背景光參數(shù) （如波長范圍等）以及設(shè)計規(guī)范提出要求。本文將對背景光所采用的LED及其參數(shù)的定義給出一些建議和指導(dǎo)。

1 LED光源及顏色

1.1 LED簡介

在整車背景光的設(shè)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(zhuǎn)換為光能的固體電子發(fā)光（EL）半導(dǎo)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(chǎn)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(dǎo)體組成，每個 “格子”中都擁有一個LED半導(dǎo)體，這樣LED背光源就成功實(shí)現(xiàn)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(fù)雜的光路設(shè)計，因此較容易達(dá)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(jié)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(chǎn)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(lán)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(jù)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(shè)計思路和建議

為了使整車內(nèi)飾的操控件或人機(jī)顯示界面的各個零部件的背光達(dá)到顏色、亮度等一致性的效果，我們就必須對關(guān)鍵影響因素提出明確的要求。①首先，定義背光的主色調(diào)方向，比如是白色或者紅色等，根據(jù)主色調(diào)確定效果圖。②為了節(jié)約成本、縮短設(shè)計周期，一般建議可根據(jù)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(shù)將會作為固化后的設(shè)計參數(shù)，可統(tǒng)一釋放給有關(guān)零件供應(yīng)商，這也意味著LED參數(shù)定義凍結(jié)了。③零部件的面罩作為一個導(dǎo)光介質(zhì)，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(shè)計定義明確的情況下，測試檢測環(huán)節(jié)也必不可少。當(dāng)各相關(guān)零部件按定義要求設(shè)計出實(shí)物之后，必須通過專業(yè)的設(shè)備和測試流程對其進(jìn)行參數(shù)的檢測，檢測合格之后，再統(tǒng)一進(jìn)行一個實(shí)車評審。

通過對這些關(guān)鍵程序的控制，我們就可以設(shè)計出滿意的整車背光效果。

2.1 LED光源參數(shù)固化

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

表1 背光LED的固化參數(shù)

2.2 導(dǎo)光介質(zhì)的統(tǒng)一定義

零部件的面罩作為一個導(dǎo)光介質(zhì)，其材料也是影響背景光效果的一個因素。假如一個零件內(nèi)部設(shè)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(dá)不到設(shè)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(dá)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(dǎo)光介質(zhì)方面達(dá)到了統(tǒng)一。

2.3 樣件檢測控制

根據(jù)設(shè)計定義生產(chǎn)出各個背光件之后，再在暗室環(huán)境下通過專業(yè)設(shè)備對樣件進(jìn)行檢測 （圖5），要求檢測的程序和評判標(biāo)準(zhǔn)對所有相關(guān)件必須一致。當(dāng)檢測的結(jié)果均滿足標(biāo)準(zhǔn)后，再將樣件裝車評審背光的視覺效果，當(dāng)評審?fù)ㄟ^后，即表明這個背光設(shè)計是成功的，即可封樣進(jìn)行下步批量體現(xiàn)程序。

3 結(jié)論

本文推薦的整車室內(nèi)背景光的設(shè)計思路和流程，已在實(shí)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(yán)格控制的，先選擇了主色調(diào)，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(shù)，最后在設(shè)計凍結(jié)時，通過專業(yè)設(shè)備測試驗證并進(jìn)行主觀評價。在該車型上市之際，內(nèi)飾件的背景光達(dá)到了亮度與色調(diào)統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、舒適的視覺效果，使得這些人機(jī)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(shí)現(xiàn)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(nèi)的自主品牌開發(fā)中，同樣是采用低能耗、高亮度的LED來實(shí)現(xiàn)整車內(nèi)的背光。

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

［1］ECE 48，關(guān)于照明和信號裝置安裝認(rèn)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(biāo)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］.