一種LED厚壁形式晝間行駛燈發(fā)光效果均勻性改進(jìn)方法

賈夢(mèng)池，李志剛，滕云鵬，金 平，王 磊，閆霍彤，盛紅金

（一汽轎車股份有限公司奔騰開(kāi)發(fā)院，吉林 長(zhǎng)春 130012）

1 概述

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)消費(fèi)水平提高、汽車制造能力的提升以及價(jià)格的下降，汽車已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜貍涞慕煌üぞ摺６S著科技的發(fā)展與創(chuàng)新，汽車不僅僅局限于代步工具這一范疇，汽車的造型、功能越來(lái)越被消費(fèi)者所重視，成為了選購(gòu)汽車重要的關(guān)注點(diǎn)。汽車燈具也是如此，不僅僅只是滿足法規(guī)的要求，更亮、更炫、更智能的燈光更加吸引消費(fèi)者的眼球。

同時(shí)，汽車燈具已來(lái)到LED光源的時(shí)代，相比于燈泡光源單一的發(fā)光形式，LED光源則更加靈活多變，除了傳統(tǒng)的反射鏡加附加面罩形式，普通光導(dǎo)、厚壁光導(dǎo)、散射材料、OLED等越來(lái)越多地出現(xiàn)在燈具產(chǎn)品中，使得燈光的發(fā)光效果由簡(jiǎn)單初級(jí)的平面化向立體化方向轉(zhuǎn)變，形成多層次、動(dòng)感的三維效果，特征突出并極具視覺(jué)沖擊力。而評(píng)判發(fā)光效果好壞的重要一環(huán)便是發(fā)光的均勻性。

本文提出一種LED厚壁光導(dǎo)形式晝間行駛燈發(fā)光效果均勻性的改進(jìn)方法，其目的是使厚壁光導(dǎo)點(diǎn)亮效果更加均勻，提升汽車燈具點(diǎn)亮狀態(tài)下的外觀品質(zhì)。

2 改進(jìn)方法

2.1 初始方案介紹

本文所提到的晝間行駛燈，采用LED光源＋厚壁光導(dǎo)發(fā)光形式，光源數(shù)量為17顆，整燈呈豎條狀，發(fā)光效果也為豎條形。

圖1為晝間行駛燈最初始外觀圖及零件拆解圖，主要構(gòu)成零件包括：面罩、殼體、裝飾圈、厚壁光導(dǎo)、支架、線路板、線束等。

圖1 晝間行駛燈初始外觀及零件拆解圖

其中厚壁光導(dǎo)是影響發(fā)光效果的決定性因素，厚壁光導(dǎo)主要由三部分組成：①聚光器：負(fù)責(zé)收集光源發(fā)出的光線，同時(shí)通過(guò)全反射原理將豎直方向傳播的光束轉(zhuǎn)化成為水平方向傳播的光束；②光束傳播中間結(jié)構(gòu)：負(fù)責(zé)將聚光器轉(zhuǎn)化完成的光束傳遞到魚(yú)眼擴(kuò)散結(jié)構(gòu)部分；③魚(yú)眼擴(kuò)散結(jié)構(gòu)：負(fù)責(zé)將水平入射光束進(jìn)一步通過(guò)曲面折射，擴(kuò)大光束的發(fā)散角度［1］。

圖2為晝間行駛燈最初的點(diǎn)亮效果，顆粒感明顯，存在黑色圓圈狀暗區(qū)，且局部存在黃色光斑，效果較差。

2.2 發(fā)光效果均勻性提升方法介紹

下面從發(fā)光形式、LED型號(hào)、配光花紋3個(gè)方面簡(jiǎn)述此晝間行駛燈點(diǎn)亮效果的優(yōu)化方案。

2.2.1 發(fā)光形式優(yōu)化

隨著結(jié)構(gòu)及配光技術(shù)的不斷進(jìn)步，厚壁光導(dǎo)的形式已經(jīng)過(guò)一代又一代的升級(jí)，LED直射式厚壁形式 （圖3）已漸漸淡出歷史舞臺(tái)。由于光導(dǎo)的材質(zhì)是透明的，LED光源布置在厚壁光導(dǎo)正后方極易被看穿，光線通過(guò)聚光器直射到厚壁光導(dǎo)中也不易被很好地?cái)U(kuò)散，因此造成極強(qiáng)的顆粒感。目前普遍使用側(cè)反形式的厚壁光導(dǎo) （圖4）來(lái)解決顆粒感明顯的缺陷。此種形式的LED顆粒布置在厚壁光導(dǎo)側(cè)后方，光線經(jīng)過(guò)反射面得到更好地?cái)U(kuò)散，極大提升發(fā)光效果的均勻性。

圖2 初始點(diǎn)亮效果

圖3 直射式厚壁結(jié)構(gòu)

圖4 側(cè)反式厚壁結(jié)構(gòu)

2.2.2 LED型號(hào)優(yōu)化

通過(guò)調(diào)整發(fā)光形式，可以很好地解決顆粒感及黑色圓圈暗區(qū)問(wèn)題，但無(wú)法優(yōu)化光色的均勻性。造成點(diǎn)亮效果局部黃斑的主要原因如下。

該晝間行駛燈初期選用的LED發(fā)光原理是利用藍(lán)光晶片激發(fā)黃色熒光粉后混合產(chǎn)生白光。由于晶片的尺寸與熒光粉硅膠發(fā)光面的大小并不相同，晶片面積要遠(yuǎn)小于熒光粉發(fā)光面的面積，見(jiàn)圖5，LED的發(fā)光就等效為2個(gè)大小和位置均不相同的光場(chǎng)，小的為藍(lán)光光場(chǎng)，大的為黃光光場(chǎng)。在近場(chǎng)光學(xué)處理時(shí)，2個(gè)光場(chǎng)進(jìn)入厚壁光導(dǎo)的比例并不相同，因此，投射到厚壁光導(dǎo)表面花紋 （即魚(yú)眼擴(kuò)散結(jié)構(gòu)）的光場(chǎng)被重新進(jìn)行配置，從而造成黃藍(lán)光的比例發(fā)生改變，形成黃藍(lán)光分離的視覺(jué)效果，俗稱“黃圈”或“黃邊”問(wèn)題。 為解決此黃斑問(wèn)題，需選用晶片與熒光粉發(fā)光面尺寸基本一致的LED型號(hào)，此次光源黃藍(lán)光比例沒(méi)有明顯差別，可以避免黃斑出現(xiàn)。

2.2.3 配光花紋優(yōu)化

通過(guò)上述兩個(gè)方面的優(yōu)化，晝間行駛燈的光效已得到了極大程度的優(yōu)化，但仍會(huì)存在圖6所示的顆粒間黑區(qū)。

單顆LED發(fā)光區(qū)域邊界的光線最少，因此會(huì)造成交界處偏暗的缺陷，可以通過(guò)在厚壁光導(dǎo)反射面增加花紋，見(jiàn)圖7，使更多的光線經(jīng)過(guò)交接處來(lái)提高亮度。當(dāng)然減小LED顆粒間的間距也可以解決此黑區(qū)問(wèn)題，但由于LED顆粒需增加，成本也要上漲。

圖5 LED光源內(nèi)部示意

圖6 顆粒間黑區(qū)缺陷

圖7 反射面花紋示意

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)發(fā)光形式、LED型號(hào)及配光花紋的優(yōu)化，可使厚壁光導(dǎo)形式晝間行駛燈點(diǎn)亮效果得到最大提升，提升用戶體驗(yàn)及產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。