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隨著汽車行業(yè)的發(fā)展以及消費(fèi)者使用需求的提高,對(duì)汽車座艙的美觀性、舒適度和智能化提出了更高的要求^[1,2]。內(nèi)飾氛圍燈作為汽車座艙組成的關(guān)鍵部件,對(duì)滿足使用者的乘駕感受有著不可替代的作用。目前,內(nèi)飾氛圍燈的技術(shù)革新越來越快,其發(fā)展趨勢(shì)向著發(fā)光面積更大、色彩更豐富、應(yīng)用位置更加廣泛、功能更加多樣而推進(jìn)^[3]。以此為基礎(chǔ),為兼顧氛圍燈具與座艙內(nèi)飾的集成化、柔性化技術(shù)和使用要求,集成了透光打孔皮革以及透光人造革等柔性透光內(nèi)飾表面技術(shù)的面光源氛圍燈應(yīng)運(yùn)而生。采用柔性透光內(nèi)飾表面的面光源氛圍燈取代了傳統(tǒng)的IMD/IML等硬質(zhì)透光內(nèi)飾表面技術(shù)方案,在保證原有透光圖案效果的同時(shí),塑造了更加親膚的柔軟觸感和更加豐富多樣的圖案表現(xiàn)形式,加之不同的動(dòng)態(tài)效果,共同營造出更加柔軟舒適的座艙環(huán)境、更加溫馨的座艙氛圍、更加智能的座艙功能,極大提升了汽車駕駛和乘坐感受,其效果如圖1所示。采用柔性透光內(nèi)飾表面的面光源也帶來了更多應(yīng)用上的挑戰(zhàn)。其采用傳統(tǒng)硬質(zhì)支架、硬質(zhì)光導(dǎo)、硬質(zhì)飾板的材料組合,在塑造柔性座艙表面時(shí)僅依靠表層的包覆材料特性,效果有限,也極大限制了氛圍燈的空間布置需求和應(yīng)用范圍;多個(gè)硬質(zhì)散件的組合意味著更大的重量以及更多的模具設(shè)計(jì),其成本亦有增加。因此,在保證傳統(tǒng)面光源氛圍燈光效、均勻性的基礎(chǔ)上,保證氛圍燈與座艙集成后的內(nèi)飾表面具有最大程度的柔軟度、保證其靈活的應(yīng)用范圍、保證使用安全性和低成本性,將是今后光源氛圍燈開發(fā)和使用中需要突破的難點(diǎn)問題。本文主要結(jié)合內(nèi)飾氛圍燈發(fā)展趨勢(shì)及用戶切實(shí)需求,提出了一種柔性面光源氛圍燈設(shè)計(jì)方案,該柔性面光源氛圍燈集重量輕、柔韌性好、空間需求小、應(yīng)用場(chǎng)景靈活、開發(fā)速度快、無需模具時(shí)間等優(yōu)勢(shì)為一體,集成傳統(tǒng)面光源氛圍燈高光效、高均勻性的特性,具有較高的使用價(jià)值。

柔性面光源氛圍燈結(jié)構(gòu)組成

本文所述的柔性面光源氛圍燈主要由電子部分和光學(xué)部分組成,其中電子部分由FPC燈板、FPC排線以及驅(qū)動(dòng)組成,光學(xué)部分則是由圖案層、Mesh層、基布層、硅膠導(dǎo)光板等部分組成,其整體結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。通過合理設(shè)計(jì)柔性FPC排線的長度和驅(qū)動(dòng)的擺放位置,在不影響氛圍燈功能的同時(shí),可以擺脫氛圍燈空間布置限制。FPC燈板具有一定的柔性,在一定程度上可以適配不同內(nèi)飾造型,擴(kuò)大了面光源氛圍燈的適用范圍。光學(xué)部分的圖案層、Mesh層、基布層、硅膠導(dǎo)光板之間則通過膠合的方式固定,隨后整體膠合于座艙骨架之上,在不影響光學(xué)效果的同時(shí)保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其中硅膠導(dǎo)光板采用了柔性的光學(xué)硅膠材質(zhì),其材質(zhì)柔軟、光學(xué)性能優(yōu)良、具有較好的材料特性,見表1?；己蚆esh則是起到進(jìn)一步提高燈具外表面柔軟度、舒適度的作用。圖案層則可以依據(jù)實(shí)際使用需求定義其發(fā)光圖案,滿足用戶使用需求

柔性面光源氛圍燈光學(xué)方案設(shè)計(jì)

硅膠導(dǎo)光板作為柔性面光源氛圍燈傳導(dǎo)光線的介質(zhì),直接影響了光學(xué)效果的呈現(xiàn)。而透光膜片(IML/IMD)、帶有透光屬性的打孔皮革以及透光人造革等透光內(nèi)飾表面技術(shù)的廣泛應(yīng)用,又對(duì)導(dǎo)光板亮度和均勻性提出了更高的要求,因此,合理的導(dǎo)光板光學(xué)方案設(shè)計(jì)能夠最大限度地將光線從LED引出并均布,使得發(fā)光圖案亮度更高、均勻性更好。柔性面光源氛圍燈的導(dǎo)光板采用了柔性的硅膠材質(zhì),其光效較高,透過率可達(dá)92%左右,因此其光效受透光內(nèi)飾表面技術(shù)約束更小,可實(shí)現(xiàn)更高的亮度需求。為將導(dǎo)光板內(nèi)的光線折射至目標(biāo)圖案區(qū)此柔性面光源氛圍燈的光學(xué)部分作為出光面,可以依據(jù)造型需求進(jìn)行尺寸的裁定,因此開發(fā)周期短,無需模具時(shí)間。電子部分則依據(jù)該尺寸和造型進(jìn)行電子元器件的型號(hào)及數(shù)量的設(shè)計(jì)。與當(dāng)前發(fā)光織物技術(shù)相比,該方案采用彈性高的硅膠材料來代替光纖和織物的編制組合,可以與織物、真皮、人造革等柔性軟包覆直接膠合,實(shí)現(xiàn)集高彈性、高舒適度、高柔軟度為一體的座艙發(fā)光柔性內(nèi)飾。

光學(xué)效果驗(yàn)證

為驗(yàn)證該柔性面光源氛圍燈實(shí)際光學(xué)效果,該樣件的硅膠導(dǎo)光板采用400mm×130mm的尺寸設(shè)計(jì),設(shè)定其寬邊為入光面。該面光源氛圍燈的表面圖案設(shè)計(jì)如圖4所示(點(diǎn)亮后)?？紤]到該柔性面光源氛圍燈表層發(fā)光圖案較為復(fù)雜,在進(jìn)行亮度及均勻性的測(cè)量時(shí)取點(diǎn)較為困難,為保證亮度和均勻性測(cè)量的效率,故以硅膠導(dǎo)光板出光面為測(cè)量面,同時(shí)在導(dǎo)光板水平中線以及垂直中線上各截取長度為160mm、80mm的線段作為測(cè)量線,如圖5所示。測(cè)量結(jié)果偽彩圖如圖6(a)所示,其橫向亮度曲線變化趨勢(shì)如圖6(b)所示,其縱向的亮度曲線變化趨勢(shì)如圖6(c)所示。由此可見,橫向亮度值在120~150cd/m2之間,縱向亮度值在亮度值在120~150cd/m2之間,整體亮度較高。同時(shí)在縱向及橫向分布上,其亮度較為均勻,無明顯的亮度突變,可滿足正常的使用需求。

柔性面光源氛圍燈動(dòng)態(tài)模式設(shè)定

LED模組的可控輸入?yún)?shù)包括:RGB顏色、定時(shí)器時(shí)間、始末亮度值和點(diǎn)亮?xí)r序,四個(gè)元素相配合可實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)態(tài)效果。據(jù)此,設(shè)計(jì)了柔性面光源氛圍燈的三種動(dòng)態(tài)模式:閃爍模式、呼吸模式和流水模式。閃爍模式下所有LED模組同步切換相同顏色;呼吸模式下所有LED模組同步切換相同顏色,緩慢調(diào)節(jié)LED亮度值;流水模式下所有LED模組切換不同顏色,異步調(diào)節(jié)始末亮度。不同動(dòng)態(tài)模式對(duì)應(yīng)的影響參數(shù)見表2。針對(duì)三種動(dòng)態(tài)模式,對(duì)內(nèi)飾氛圍燈在不同車輛狀態(tài)下的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)計(jì),包括正常行駛、剎車提醒、來電提醒等,見表3。以轉(zhuǎn)向模式為例,當(dāng)檢測(cè)到車輛轉(zhuǎn)向時(shí),轉(zhuǎn)向提醒場(chǎng)景激活,此時(shí)該面光源氛圍燈由兩側(cè)開始向中間逐一點(diǎn)亮,點(diǎn)亮?xí)r間間隔為0.2s。待全部LED點(diǎn)亮后,保持點(diǎn)亮狀態(tài)0.2s,隨后全部熄滅,再一次由兩側(cè)向中間循環(huán)點(diǎn)亮,循環(huán)往復(fù),實(shí)現(xiàn)特定的流水效果,直至轉(zhuǎn)向操作停止。同時(shí),基于三種動(dòng)態(tài)模式的組合,也可以自定義更加炫酷的動(dòng)畫模式。為了研究柔性面光源氛圍燈的實(shí)際動(dòng)態(tài)效果表現(xiàn),應(yīng)用AndroidStudio開發(fā)出可對(duì)該面光源進(jìn)行無線控制的APP。該軟件能夠通過藍(lán)牙與柔性面光源氛圍燈的硬件控制器進(jìn)行連接,將手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備作為客戶端與藍(lán)牙的車機(jī)進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)面光源

結(jié)語

通過面光源氛圍燈樣件試驗(yàn)證明,設(shè)計(jì)的柔性面光源氛圍燈技術(shù)方案可有效應(yīng)用在汽車座艙內(nèi),在保證柔性這一基本特性的同時(shí),保證了氛圍燈的亮度、氛圍燈效果的匹配、新型材料工藝的穩(wěn)定性和使用安全性、氛圍燈的低成本,具有較高的應(yīng)用前景。隨著新型光學(xué)材料以及座艙內(nèi)飾外包覆材料的持續(xù)突破,面光源氛圍燈會(huì)進(jìn)一步朝著輕薄化、柔軟化、低成本化的趨勢(shì)發(fā)展,為打造全方位、多層次的座艙氛圍烘托效果提供了基礎(chǔ)。多顆數(shù)LED布置方案的靈活應(yīng)用,為其動(dòng)態(tài)效果的拓展提供了無限可能,除常見安全或功能提示類外,不僅可以實(shí)現(xiàn)音樂律動(dòng)的氛圍烘托效果,也可以自行設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)模式,滿足用戶的個(gè)性化需求,營造更加舒適的座艙環(huán)境。因此,在不久的將來,面光源氛圍燈對(duì)座艙車內(nèi)飾的個(gè)性化、舒適化及智能化進(jìn)一步創(chuàng)造更大的客戶價(jià)值。

參考資料：

上海國際汽車創(chuàng)新技術(shù)周展

IATW

舉辦地區(qū)：上海

開閉館時(shí)間：09:00-18:00

舉辦地址：上海市浦東新區(qū)龍陽路2345號(hào)

展覽面積：70000㎡

觀眾數(shù)量：35000

舉辦周期：1年1屆

主辦單位：中國汽車零部件工業(yè)有限公司

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柔性面光源氛圍燈技術(shù)研究和應(yīng)用

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