什么是汽车内饰照明?

汽车内饰照明的定义

汽车内饰照明是指车内用于为驾驶员和乘客提供舒适与安全的照明。它包括:

  • 仪表盘
  • 信息娱乐显示屏
  • 卫星导航
  • 多媒体显示屏
  • 手套箱灯
  • 镜面照明
  • 乘客侧顶灯
  • 车门照明灯/迎宾灯
  • 顶灯
  • 储物灯
  • 阅读灯、后排座椅灯
  • 后备箱灯
  • 车牌灯
汽车内饰照明示例

汽车内饰照明有何作用?

总体而言,汽车内饰照明可分为三类:

  • 显示屏和指示器
  • 照明
  • 重点照明
汽车仪表盘。
汽车的车顶灯。

驾驶员通过显示屏和指示灯获取信息,这些信息涵盖从标准仪表盘显示数据到更复杂的导航系统信息、菜单驱动式显示屏,乃至多媒体设备。对于显示屏和指示灯的照明,关键指标包括颜色、亮度以及亮度均匀性。

车内照明系统提供的光线使驾驶员和乘客能够看清控制装置、显示屏及车内各项设施。这些系统包括顶灯、用于照亮面部的后视镜灯、地图灯和阅读灯、储物格灯等。照明系统的关键指标包括照明区域的几何形状、照度水平以及均匀度。颜色也是影响可视性的因素之一,同时也可用于营造定制的“氛围”照明。

装饰照明的主要目的是营造风格、营造理想的氛围,以及在昏暗的车内环境中使各种控制装置清晰可见——从电动车窗控制键和收音机旋钮,到杯架和充电接口等其他功能。装饰照明的亮度通常远低于车内主照明,因为其目的是提高可视性,而非照亮车内物品。此类照明设计的主要关注点在于色彩、视觉均匀性以及适当的照度水平。

汽车内饰展示了各种显示灯和氛围灯。

如何设计车顶灯?

与由政府机构制定的汽车外部照明规范不同,车内照明的规范通常直接由制造商制定——例如通用汽车、丰田、大众或现代。以顶灯为例,其规范可能包括灯光颜色,以及以流明每平方米(即勒克斯)为单位的一组照度测试点,这些数值需使用照度计进行测量。

图1展示了一个专为汽车顶灯设计的圆形导光管,该设计使用LightTools中的“导光管设计器”完成。通过LightTools优化模块,对导光管内棱镜纹理的尺寸、形状和位置进行了控制,从而将光源的光线引导至目标区域,以获得最佳效果。

使用LightTools照明设计软件设计的圆形导光穹顶灯。

图1. 使用LightTools Light Guide Designer工具设计的圆形 导光穹顶灯。

如何为车速表设计照明?

像车速表上的发光指针这样的设计看似简单,但要想做得出色,设计师必须精心设计所需的各个元素,而使用合适的设计工具会让这一过程轻松许多。

通常,仪表盘中的各项组件(如车速表、换挡面板(PRNDL)、温度控制装置和收音机控制装置)都有制造商规定的测试点规格,包括亮度(与亮度最密切相关的照明指标)以及颜色(u',v' 或 x,y 色坐标)。

通常,这些数字或指针上会标有几个分散的测试点,质量工程师会在暗室中使用分光光度计(或辐射计)——也称为点测光表——来测量这些点。

在LightTools中建模的车速表和仪表盘。

通常情况下,针的底部比顶部更宽。设计精良的针沿其长度方向应具有均匀的空间外观(亮度)。这在设计上尤为困难,因为需要沿针体进行非线性光提取,才能实现均匀的光分布。

幸运的是,LightTools能帮助您应对此类系统中可能遇到的各种设计难题。设计流程大致如下:

  • 获取规格参数——这可能包括一组测试点、作为贴花的车速表表盘,以及指针几何形状的全部或部分。以本例为例,目标是使白色字母的亮度约为 10 尼特(流明/球面度/平方米)。

  • 设计背光——在下图(图2)所示的示例中,背光顶部边缘设有一颗LED灯。LightTools中的“背光图案优化器”(BPO)等工具可帮助您找到最佳图案,或优化3D纹理,使光线能从背光均匀地向驾驶员方向发射。置于背光前方的贴片可形成所需的图案。
在 LightTools 中创建带全背光的模型。

图2.带全背光的模型。

设计针用的光源、底座和折射镜。

  • 首先,请确保光源(通常是安装在扁平电路板上的 LED)发出的光能够射入指针。你可以利用车速表旋钮的“杆”作为导光管,使光线到达结构的顶部。
  • 在圆形截面的顶部,您可以使用一个精心设计的凹槽——即全内反射(TIR)折射镜——将光线偏转90度,如下图左侧所示。
  • 要找到折射镜的最佳入射角,您可以使用 LightTools 的“参数分析器”功能。
  • 您还可以使用参数分析器来研究,随着针头旋转,照射到针头上的光线会发生多大变化。在下方的示例中,结果表明,采用两个 LED 光源的设计效果要好得多。
采用一个或两个LED光源进行设计。

图3。 采用一个或两个LED光源进行设计。

为针头设计排气装置。

  • 你需要将导入针头的光线提取出来,并将其引导至驾驶员的眼睛。
  • 有多种方法可以实现这一点——例如使用纹理图案或色点。LightTools 提供了多种用于设计和优化图案的工具,例如“背光图案优化器”和“光导设计器”,您也可以手动调整图案,或使用“参数分析器”进行调整。
  • 此示例展示了在针体底部涂覆的白色条纹图案,并对其进行了优化,以确保驾驶员所见的光线在空间上分布均匀。
为车速表指针设计背光装置。

图4。 设计用于针头的导光器。

下方的最终设计图是一幅真彩色图,大致呈现了驾驶员所看到的景象。

LightTools 中的最终车速表设计。

是德科技提供什么样的解决方案?

在设计车内照明时,是德科技(Keysight)的LightTools照明设计软件提供了一套完整的设计、仿真和分析工具,助力打造卓越的汽车光学设计。

车内各处的车灯及仪表盘。

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