整车内饰件背景光效果一致性的设计

徐君飞

（奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研究总院，安徽 芜湖 241009）

在整车开发过程中，为了使驾驶者在夜间或者外界光线较暗时能更好地操控车内的各种功能，一般会对室内的操控件或人机显示界面设计背景光以及指示灯 （图1）。 比如仪表、音响面板、空调面板、开关操纵件等。在设计前期，必须对各种件的背景光参数 （如波长范围等）以及设计规范提出要求。本文将对背景光所采用的LED及其参数的定义给出一些建议和指导。

1 LED光源及颜色

1.1 LED简介

在整车背景光的设计时，普遍都采用大量的LED光源。LED即发光二极管 （图2），是一种将电能转换为光能的固体电子发光（EL）半导体器件，它不同于白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，采用电场发光。LED为绿色环保产品，不含汞，是固体光源，抗震性好，低电压安全。

LED背光源是由众多栅格状的半导体组成，每个 “格子”中都拥有一个LED半导体，这样LED背光源就成功实现了光源的平面化。平面化的光源不仅具有优异的亮度均匀性，还不需要复杂的光路设计，因此较容易达成整车背景光亮度均匀、一致性的要求。

1.2 LED颜色分类

光的波长也就是光的颜色，由形成P-N结的材料决定。色度分布图见图3。目前可以制造各种不同波长的LED。一般来说LED晶片都是由稼基晶体形成，这个稼基晶体里包含的荧光粉会产生一种特定的颜色。

LED按发光管发光颜色分以下几种:红色、黄色、橙色、绿色、蓝光、白色等。有的发光二极管中包含2种或3种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分有色透明、无色透明、有色散射和无色散射4种类型。

2 设计思路和建议

为了使整车内饰的操控件或人机显示界面的各个零部件的背光达到颜色、亮度等一致性的效果，我们就必须对关键影响因素提出明确的要求。①首先，定义背光的主色调方向，比如是白色或者红色等，根据主色调确定效果图。②为了节约成本、缩短设计周期，一般建议可根据效果图的要求，先制作一个背光样件，再通过对该背光件的视觉评审等环节后对其固化。这样一来，该件所采用的LED的参数将会作为固化后的设计参数，可统一释放给有关零件供应商，这也意味着LED参数定义冻结了。③零部件的面罩作为一个导光介质，其材料特性等也是影响背景光效果的一个因素，很有必要将面罩的材料做出统一的要求，比如面罩的原材料厂家、牌号等。④在设计定义明确的情况下，测试检测环节也必不可少。当各相关零部件按定义要求设计出实物之后，必须通过专业的设备和测试流程对其进行参数的检测，检测合格之后，再统一进行一个实车评审。

通过对这些关键程序的控制，我们就可以设计出满意的整车背光效果。

2.1 LED光源参数固化

在设计前期将背光LED的各项参数固化，比如LED的波长或色坐标即颜色、饱和度 （色调深浅的程度）等。通常可以用波长来表达人眼所能感受到的可见光的辐射能量。参数确定固化之后，就可以从一方面保证内饰件背景光色调的一致性。表1的参数可作为参考。

表1 背光LED的固化参数

2.2 导光介质的统一定义

零部件的面罩作为一个导光介质，其材料也是影响背景光效果的一个因素。假如一个零件内部设置有红色LED，但是面罩采用的材料是PA（聚酰胺俗称尼龙）或者ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）等不透光的材料，那也达不到设计效果。所以一般带背景光功能的零部件 （图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，透光率可达68%～88%，对光稳定；并且选用时还需对PC材料的牌号、工艺，原材料厂家等信息定义清楚，才能保证零件面罩材料的一致性。比如可以将发光面罩的材料统一定义为拜耳的2403020003 PC或其他型号。这样就从导光介质方面达到了统一。

2.3 样件检测控制

根据设计定义生产出各个背光件之后，再在暗室环境下通过专业设备对样件进行检测 （图5），要求检测的程序和评判标准对所有相关件必须一致。当检测的结果均满足标准后，再将样件装车评审背光的视觉效果，当评审通过后，即表明这个背光设计是成功的，即可封样进行下步批量体现程序。

3 结论

本文推荐的整车室内背景光的设计思路和流程，已在实际项目开发中采用，并且取得了很好的成效。如奇瑞的A3车型，在开发前期就是按此流程严格控制的，先选择了主色调，确定了效果图，然后对单一样件的评审封样等程序，确定了LED的参数，最后在设计冻结时，通过专业设备测试验证并进行主观评价。在该车型上市之际，内饰件的背景光达到了亮度与色调统一、协调、舒适的视觉效果，使得这些人机界面更加友好，大大提高了操控的舒适性。

4 发展趋势

目前，欧洲系列车种包括奥迪、宝马、福斯等品牌全系列采用高亮度LED来实现背景光，日系车如丰田汽车也率先将仪表板的背光板换成高亮度LED。其他各车厂新车，也在陆续采用。在国内的自主品牌开发中，同样是采用低能耗、高亮度的LED来实现整车内的背光。

现在LED在国内外的整车背光设计中，起着举足轻重的作用。任何一款车型内饰的开发，都是严格按照与上述类似的流程在实施。虽然车内的每个系统比如旋钮、按键、LCD屏等可能是由不同的供应商在设计生产，背光实现的控制策略也不尽相同，但是只要是按照一套严格的流程体系，即可设计出高档舒服的背景效果。

［1］ECE 48，关于照明和信号装置安装认证的统一规定［S］.

［2］GB 4094，汽车操纵件、指示器及信号装置的标志［S］.

［3］DIN 5033， 色度测定［S］.

［4］ISO 2575，道路车辆—控制器、指示器及报警指示符号［S］.