【氛围灯】汽车内饰氛围灯设计优化研究

作者：张亮亮  高士山   赵 娜

吉利汽车研究院（宁波）有限公司 浙江 宁波 315336

汽车内饰氛围灯主要是利用车内线束接通电源，将光源点亮，并在导光条作用下完成光线的传播。以较为常用的LED 氛围灯为例，其是利用固态半导体器件将电流直接转换为光。在由P 型和N 型半导体组成的晶片之间有一个过渡层，在处于工作状态时，电流会从阳极向阴极流动，产生发光状态。同时，光的颜色与波长相关，也就是由PN 结的材料决定；光的强弱则受电流强度的影响。在汽车内饰氛围灯设计中，需要基于红、绿、蓝三基色原理，实现3 种颜色的搭配，形成不同的色彩，进而满足多样化设计需求。同时，还需要根据所要达到的发光装饰效果，选择硬质光条或软质光条。此外，在汽车内饰氛围灯设计中，需要满足特定区域照射宽度需求，并根据氛围灯安装位置的不同，优化氛围灯结构，以确保在充分发挥氛围灯作用的基础上，满足安全规范要求^[2]。

针对汽车内饰氛围灯使用中存在的常见问题，必须从设计环节做好优化，利用光在介质中的传播规律，在确保照射效果达到要求的前提下，尽量提升光能利用率，确保设计方案的合理性。通常情形下，设计工作主要包括3 个基本流程。第一，搭建模型并进行仿真，依照不同部位氛围灯功能和设计理念，选择合适的软件建立导光件结构模型并进行光学模拟。第二，开展优化设计。要确认视觉模式，进行亮度模式分析，如果分析结果无法满足设计要求，则需要从光迹追踪和光学花纹结构调整两方面做好参数优化设计。第三，如果亮度模式分析结果能够满足测试验证要求，则设计人员需进行客户需求分析。如果能满足客户需求，则直接完成优化设计；如果无法满足客户需求，则重复第二步再次进行优化，直至完成优化设计为止。

在汽车内饰氛围灯设计中，需要明确造型、工程结构、光学原理和光学模拟验证4 个方面的基本约束条件。根据验证结果进行优化，能够利用模拟修正方式，改变光学不均匀性，避免出现色度偏差等问题^[3]。同时，利用模拟分析手段，能够有效提升设计效率，降低在设计中的循环验证成本。而且在设计中，需要加强对5 个方面的重视。一是做好氛围灯灯头光源布置，确保灯头与门饰板的间隙≥1 mm，并增加灯头部位的硬度，以有效避免抖动现象对灯光效果产生负面影响。二是合理布置氛围灯主光轴方向，精准确定主光轴出光方向，尽量与出光面保持垂直，以此有效规避光的损耗^[4]。此外，合理选择出光位置的透光结构件，可以增强整体出光视觉连贯性。三是合理布置氛围灯总成与门饰板的装配形式。可以先采用热铆焊接工艺将氛围灯装配至门饰板装饰条上，之后再完成总体装配，确保装配位置精度，达到良好的固定效果。四是做好氛围灯导光件光学设计，达到良好的光学效果，提升氛围灯整体性能。五是做好非出光位置防漏光设计，以免出现光线错乱现象，对整体效果产生影响。

在确定模拟仿真条件后，需要合理选择各个零部件材料，并根据材料光学属性，构建零部件光学材料模型。第一，要重点选择导光部件材料，所选择的材料物理属性应当能够达到一定要求，透光率≥92%。第二，要合理确定透光部件材料中的扩散剂，确保透光部件中的光能够产生不定向扩散效果，在确保亮度的前提下，尽量避免出现光线不连贯、不均匀或刺眼现象^[5]。在本设计中，选用的透光件实际透光率为96%，能够满足整体设计要求。在进行模拟前，需对灯壳、透光膜、底座、导光条、LED 模组、上盖、下盖、PCB 等分别进行定义，设定相关组件的透过率、反射率及折射率，从而利用模拟仿真分析设计方案存在的不足之处。

在选择LED 光源时，需要重点关注其亮度值要求。以亮度值为10~100 cd/m² 为例，所选用LED光源的额定电流应为20~70 mA^[6]。

需根据实际人眼观察方向，对模拟数据进行定义，结合所确定的模拟方向，在经过模拟仿真后得到氛围灯整体亮度值。

在完成上述优化后，需要继续进行模拟仿真，从而使设计方案能够达到预期，为后续开展光学性能试验验证奠定良好基础。

在光学性能试验验证中，需将所设计的氛围灯点亮0.5 h，使用亮度计进行亮度验证，并利用光谱仪进行色度试验验证。验证结果表明，各项参数都符合目标值要求。

四是点光源面发光式氛围灯，其结构较为复杂，主要包括发光面罩、面光导、LED线路板、壳体等结构，在仪表板、门护板等部位具有较好的应用效果。这种氛围灯能够提升发光效果，具有良好的感观特征，但是在设计时对雕刻工艺具有较高要求，需要较大的布置空间，成本也相对偏高，因此多被应用于高档车型中。

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