什麼是車用室內照明?

車用室內照明的定義

車用室內照明是指車輛內部為駕駛和乘客提供舒適與安全的照明。它包括:

  • 儀表板
  • 資訊娛樂顯示器
  • 衛星導航
  • 多媒體顯示器
  • 手套箱燈
  • 後視鏡照明
  • 乘客側頂燈
  • 車門照明/迎賓燈
  • 頂燈
  • 置物箱燈
  • 閱讀燈、後座燈
  • 行李箱燈
  • 車牌燈
車內照明範例

汽車內部照明有何助益?

廣義而言,汽車內部照明可分為三大類:

  • 顯示器與指示器
  • 照明
  • 氛圍照明
汽車儀表板。
汽車車內頂燈。

駕駛員透過顯示器和指示器獲取資訊,從標準儀表板資訊到更複雜的導航系統資訊、選單式顯示器或多媒體設備。對於顯示器和指示器照明,關鍵指標為顏色、亮度及亮度均勻度。

內部照明系統提供光線,讓駕駛員和乘客能看清控制裝置、顯示器和內部功能。這些系統包括車內頂燈、用於照亮臉部的化妝鏡燈、地圖燈和閱讀燈、儲物箱燈等。照明系統的關鍵指標是照明區域的幾何形狀、照度水準和均勻度。顏色也可能是影響可視性以及客製化「氛圍」照明的因素。

氛圍照明的主要目的是提供造型、營造所需的氛圍,並使黑暗車廂中的各種控制裝置清晰可見——從電動車窗控制裝置和收音機旋鈕,到杯架和充電埠等其他功能。氛圍照明的強度通常遠低於內部照明,因為其目的是增強可視性,而非照亮車廂物體。此類照明的主要設計考量是顏色、視覺均勻度和適當的光照水準。

汽車內部顯示各種顯示器和氛圍照明。

如何設計車內頂燈?

與來自政府機構的汽車外部照明規範不同,內部照明規範通常直接來自製造商——例如通用汽車、豐田、福斯或現代。對於車內頂燈,規範可能包括光的顏色以及一組以流明/平方公尺(或勒克斯)為單位指定的照度測試點,您可以使用照度計進行測量。

圖 1 顯示了使用 LightTools 中的 Light Guide Designer 設計的汽車車內頂燈圓形 導光板。使用 LightTools 優化模組 來控制導光板中稜鏡紋理的大小、形狀和位置,以將光源發出的光線導向目標區域,從而獲得最佳效果。

使用 LightTools 照明設計軟體設計的圓形導光板車內頂燈。

圖 1. 使用 LightTools Light Guide Designer 工具設計的圓形導光板車內頂燈。

如何設計車速表照明?

設計車速表的發光指針等元件看似簡單,但要做好,設計師必須精心打造所需元件,而使用正確的設計工具會容易得多。

通常,儀表板中的元件,例如車速表、換檔面板 (PRNDL)、溫度控制和收音機控制,都具有製造商針對亮度(與明度最密切相關的照明指標)和顏色(u',v' 或 x,y 顏色座標)的測試點規範。

通常,數字或指針會有幾個分散的測試點,品質工程師會在暗室中使用光譜光度計(或輻射計,也稱為點測光表)進行測量。

在 LightTools 中建模的車速表和儀表板。

通常,指針底部比頂部寬。精心設計的指針在整個長度上應具有均勻的空間外觀(亮度)。這在設計上可能特別具有挑戰性,因為您需要沿著指針進行非線性光線提取才能實現均勻的光線分佈。

幸運的是,LightTools 有助於解決您在此類系統中可能遇到的每個設計挑戰。設計流程可能如下:

  • 取得規格 - 這可能是一組測試點、作為貼花的速度表表面,以及部分或全部的指針幾何形狀。在此範例中,目標是讓白色文字大約為 10 nits(每平方公尺球面度的流明)。

  • 設計背光 – 在此範例中(如下圖 2 所示),背光在頂部邊緣設有 LED 提供光源。LightTools 中的背光圖案最佳化工具 (BPO) 等工具可協助您找到最佳圖案,或最佳化 3D 紋理,使光線從背光均勻地射向駕駛員。置於背光前方的貼花可產生所需的圖案。
LightTools 中的完整背光模型。

圖 2。 完整背光模型。

設計指針的光源、基座和折疊鏡。

  • 首先,請確保光線能從光源(通常是安裝在平面電路板上的 LED)進入指針。您可以將車速表旋鈕的「柄」用作導光板,使光線到達結構的頂部,從而實現此目的。
  • 在圓形部分的頂部,您可以使用精心設計的凹槽 — 一個 全內反射 (TIR) 折疊鏡 — 將光線轉向 90 度,如下圖左側所示。
  • 為了找到折疊鏡的最佳角度,您可以使用 LightTools 參數分析儀功能。
  • 您還可以使用參數分析儀來研究指針轉動時,到達指針的光線變化程度。在下面的範例中,結果顯示使用兩個 LED 光源的設計效果更好。
使用一個或兩個 LED 光源進行設計。

圖 3。 使用一個或兩個 LED 光源進行設計。

設計指針的取光器。

  • 您需要將導入指針的光線取出,並將其導向駕駛員的眼睛。
  • 有幾種方法可以實現此目的 — 例如,使用紋理圖案或油漆點。LightTools 提供了多種工具來設計和最佳化圖案,例如背光圖案最佳化工具和導光板設計工具,您也可以手動或使用參數分析儀調整圖案。
  • 此範例顯示在指針底部應用了白色油漆條紋圖案,並對其進行最佳化,使駕駛員看到的光線在空間上均勻。
設計車速表指針的取光器。

圖 4。 設計指針的取光器。

最終設計如下所示為近似駕駛員所見的真實色彩圖。

LightTools 中的最終車速表設計。

Keysight 提供哪些解決方案?

為了設計車輛內部照明,Keysight 的 LightTools 照明設計軟體提供一套完整的設計、模擬和分析工具,用於設計卓越的汽車光學設計。

遍及汽車和儀表板的內部照明。

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