汽车内饰件背光设计的影响因子分析

[摘 要]汽车内饰件的照明系统正在经历着重要的变革，不仅LED光源得到了更广泛的应用， 并且照明系统也在日益智能化。针对照明的背光设计，汽车生产商正以更安全、更环保、更精美的原则进行设计优化。

[关键词]光均匀性；光强度；光强衰减；半功率角；光线强度；逆向方法；光偏移

内饰件的背光设计是未来汽车照明系统的一个重要技术领域，随着汽车背光设计技术的日益提高，国内外汽车背光的照明技术纷纷抢滩市场，形成群雄争霸之势，从而加速汽车背光设计技术领域的不断创新与变革。本文将通过多年工作于背光设计谈谈影响背光性能的显著因子，对这些因子做简要的分析。

中图分类号：F426.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0334-01

1 LED的半功率角

半功率角是评估光均匀性的关键性因子。所谓半功率角，定义为由LED的几何中心点算起，相对于光强度50%的两点间所对应的张开角度；对于LED的半功率角，LED供应商的属性表都会列出它确切的值。

对于背光的均匀性，我们尽可能选择半功率角大的LED，因为半功率角越大的LED，相对于偏离中心某一角度的光强就越接近中心值，那么均与性就越好，我们还可以通过半功率角推出一个适合光强的回归方程，这个方程适合计算偏移于中心点的任何角度的光强。

2 LED的功率

首先，功率是评估光强度的关键性因子。当客户确定目标值时，只要初步评估光的传播路径的距离，便也能初步计算出LED的光强需求，进而可以在LED的产品明目清单中选择满足客户要求的光强与功率的参数值。尽可能选择光强大而功率小的型号LED，如果功率过大会存造成线路板产生过热现象，应避免之；同时光强度会随功率大而强度越大，但也会随着温度的增高而存在光强衰减的现象，当达到某一值时，光的强度会稳定下来成为定值。

3 LED的温度

对于LED的选型，还要考虑LED的承受温度，这些信息在供应商的LED属性表中都能找到所对应的参数；尽可能选择功率小且承受高温的型LED，因为功率小的LED散发的热量一般会小，则光强度的稳定性就越好。

4 光路经的距离

光路径的距离对评估背光设计也是至关重要的，光的强度与距离的平方成反比，通过这一原则可以初步评估LED的发光强度，如果按键的字符区域足够大，当初步的距离无法达到客户均匀性的要求时，增大距离是解决光均匀性的最直接的方案。

光在某种介质的传播过程中，光的传播特性为光是沿直线传播的；同时目前市场上的LED的一个显著特征是光通量在等值面的值是相同的；即可以理解为光线强度在单位面积里的光线数量是相同的，而LED在介质中的光束路径为金字塔状，那么光会随着光源的传播距离而面积就会越大，光线强度也就反而越小，自然就与距离的平方成反比了。

5 零件的皮纹

在汽车内饰件的背光设计系统中，常见的按键背光材料是PC或PMMA.需要对这些塑料件的皮纹进行定义，不同的皮纹在传播过程中，发生的漫反射的效果差异非常大，那么光的反射率就有差异。

以前，对按键的设计常常忽略了对按键皮纹进行量化定义，结果导致最终的背光目标值总是不能一次性达到要求，总需要对最终的产品进行实际测量，再修改图纸，同时对于整个按键系统设计中，也常采用逆向方法去确定按键的皮纹定义，原因是若没有对皮纹进行量化定义，会导致在模具用不同的工艺，零件的皮纹差异性很大；因此，为了能保持整个背光的一致性与减少工程调整的成本而特别要求对皮纹进行量化的定义。

6 零件的厚度

零件的厚度的不一致，对背光的强度与均匀性都有一定的影响。

7 材料粒子的属性

材料的粒子属性主要是决定背光的颜色属性与光的透过率，因为光在通过塑料粒子过程中，会有一部分光被吸收，进而光强产生损耗，同时，由于粒子的属性不同，也存在光波部分被吸收，进而改变光谱的性质，就是我们常说的光偏移.。

8 零件的表面处理工艺

这是光在传播经过中的最后一个介质，由于随着汽车背光设计的日益变革与外观的人性化设计，背光系统的设计对不同人群的需求而优化出不同的表面处理工艺，颜色的选择，这个变化将会产生不同的光的损耗，那么在设计过程中，我们需要有不同的油墨、油漆、工艺的设计方案，并总结它们对光的损耗。

结语

本文是依据对汽车内饰件娱乐面板与空调面板的按键系统或LCD背光系统的长期设计研发，为了优化出最低的经济成本，超越客户要求的最优背光参数，不断总结出对背光设计的影响因子参数与背光参数量化的计算方程；相关的观点及运用仍需进一步研究或有待与更专业的研发人员做进一步的确认与探讨。

参考文献

[1] 德尔福公司《背光设计标准》， 2013-01-13；

[2] 德尔福公司《按键设计标准》， 2009-08-16；

[3] 欧司朗公司《LED产品明目表》， 2008-10-16；

[4] 拜尔材料科技公司《基本材料属性表》2011-07-20；

[5] 美国莎益博工程系统开发（上海）公司《光学设计软件》系统教程2010-02-20；

作者简介

姜继云（1983-05），男，侗族，贵州天柱县，德尔福电子（苏州）有限公司215126，江苏省苏州市，本科。资深机械工程师，主要从事汽车内饰件的中控面板的结构研究。