某乘用车换挡覆盖件指示灯亮度提升方法

凌新新 蒋敏 龙家乐 彭军军

凌新新

毕业于中国农业大学车辆工程专业，本科学历，在职研究生就读于华南理工大学车辆工程专业。任广汽研究院底盘部传动科主管工程师，传动科副科长，主要研究方向：制动系统及传动操纵系统零部件研发工作，已发表文章2篇。

摘要：某乘用车换挡覆盖件挡位灯由背光灯和指示灯（后文简称指示灯）组成，对应照亮P/R/N/D挡位字符，当背光灯亮起时，无区分统一照亮所有挡位字符，人眼无感知差异;当指示灯亮起时，目标挡位字符被照亮、可被明显感知，即当驾驶员换挡时，通过换挡覆盖件上的指示灯就能明确知悉当前车辆挡位信息。夜晚模式下，人眼对于亮度敏感度较高，故夜晚模式下指示灯对于亮度要求不高;白天模式下，由于自然光强较大，此时指示灯需要达到较高的亮度才能被人眼识别。本文旨在说明通过对电气、结构设计的优化来提高指示灯的亮度，从而达到在白天模式的强光下，指示灯也能轻易被驾驶员识别的方法。

关键词：换挡覆盖件;指示灯;亮度

中图分类号：U463.65+2文献标识码：A文章编号：1005-2550（ 2021） 06-0094-05

The brightness improvement of Automatic Gear Shift Cover

Assy. For a Passenger Car

LING Xin-xin， JIANG Min， LONG Jia-le， PENG Jun-jun

（ Guangzhou Automobile Group Co.， Ltd.， Automotive Engineering Institute，

Guangzhou 511434， China）

Abstract：A gear shift cover assy. includes backlights and indicating lights， the P/R/N/Dcharacters shall be lighten up. When backlights on， all the characters are lighten up， whenindicating light of a gear on， the target light is lighten up， it shall be recognized by people. Sothe driver could get the right gear position information of the car according to the indicatinglight. When night， the eyes are more sensitive， so the brightness requirement is much lowerthan daytime mode. This article is to describe how to improve the brightness of daytime modefrom electric and structure factors.

Key Words： Gear Shift Cover Assy; Indicating Light; Brightness

該车辆换挡覆盖件指示灯初始亮度低，当指示灯处于阳光照射状态时，即使指示灯亮起，驾驶员也无法清晰识别该灯是否亮起，所以无法直接通过指示灯知悉当前车辆所处挡位，影响驾驶员的用户体验，本文将重点阐述通过指示灯电气、相关结构设计的优化来提高亮度，改善用户体验，最终实现无论阳光处于何种照射状态，当相应指示灯被点亮时，驾驶员能清晰识别当前挡位。

1 现状及目标

某乘用车换挡覆盖件指示灯初始设计亮度低，白天模式阳光照射下无法识别指示灯是否亮起，在此情况下，通过客户感知向工程语言转化并进行目标分解，将影响亮度提升的关键因素分解到对应电气、结构设计的相关零件，通过不断优化、验证，最终达到清晰识别的效果，明显提升用户体验。图1和表1为初始结构和参数展示：

2 目标实现过程

2.1主观评价确定对标件

通过主观评价找寻白天模式太阳光直射下挡位字符可清晰被识别的竞品件，具体方法为分别选取欧系、美系、日系畅销车型中各两款换挡覆盖件进行主观评价，最终确定对标件。

小结：通过主观评价，欧系A车型和日系E车型的零件辨识度得分最高，确定将该两零件作为主要对标件进行后续工作。

2.2 客观参数测试

对选取的对标件进行参数测试，由此得出待改善样件的客观参数目标。对零件A和E进行测试，得到客观数据，见表3，

小结：

1）对同一颜色的灯光，波长的波动与亮度的强弱无关联;

2）当红色灯光亮度值在600cd/m2左右时，指示灯可被清晰辨识。

3）当黄色灯光亮度值在1200cd/m2左右时，指示灯可被清晰辨识。

2.3 将辨识度进行工程语言细化

通过主观评价、客观测试、结构拆解对辨识度进行工程语言细化，见表4：

2.4 对标件及改善件工程参数展示

表5和表6为对标件A和E的对标参数展示，表7为待改善件参数：

2.5 对标小结

通过对标，总结如下，见表8：

2.6 改善方案制定

2.6.1

R/N/D挡指示灯改善方案

2.6.2

P指示灯改善方案

2.6.3 导光柱优化原理介绍

长距离传播光线且保证发光强度损失最小，需要运用光的全反射原理，见图3：

图3中：

L1-光源发出的入射光线;

a——入射角;

B -11产生的折射角;

L2-LI产生的折射光线;

v -L2的入射角;

L3-L2产生的折射光线;

8 -L2产生的折射角;

L4-L2产生的反射光线;

L5-LA产生的折射光线;

N1-空气折射率，一般取1;

N2-导光柱材料的折射率，一般取1.58;

当光线从空气进入导光柱：

sina/sinp=N2/N1

（1）

式（1）中：

当a≤90°

B =arcsin（sina/1.58）≤39.5°

p+y=90°

则r≥50.5。

当光线从导光柱进入空气：

Siny/sin8=N1/N2

（2）

式（2）中：

^y =arcsin（sin8x0.632）

当

=90°时，光线产生全反射，即光线不会从导光柱进入空气，此时，r=39.5°

即当r≥39.5°时，光线在导光柱内产生全反射，而实际上，r≥50.5°°，满足全反射条件。

改善方案中，导光柱的优化充分运用了光的全反射原理，将底部凹面填充，光线从空气进入导光柱后被封闭在导光柱中进行传播，从而最大程度的从出射面发出，提升了亮度。

3 主观评价

为了验证改善效果，分别针对红色和黄色LED各做一套样件装车进行评价，采用十分评价方法，邀请了20位群众进行主观评价，该评价对于是否持有驾照无关，评价时需挡位灯处于太阳光直射状态方能进行，表11为评价表汇总信息。

4 总结

本文重点阐述了指示灯白天模式下辨识度即亮度的提升方法，整个过程运用了“现状分析”→“确定对标件”→“获得客观参数”→“工程语言细化”→“结构对标”→“实施改善方案”→“主观评价”→“总结”的流程，符合工程问题的解决思路，同时在方案改善过程中抓住重点，不断巩固学习基础知识，应用光学原理，从而解决了该问题，后续项目将彻底杜绝该类问题的发生，同时也为其他问题的解决提供了很好的解决思路。

参考文献：

[1]沈常宇，金尚忠，光学原理[M].北京：清华大学出版社.2017.

[2]梁东云，何建强，吴晓云.基于STC15W408AS的RGB调光电路设计[J].商洛学院学报，2020.34（ 06）.

[3]王林生，马瑛.基于单片机无线RGB彩灯的设计与实现[J]软件工程师，2015（ 03）.

[4]宋鹏程，文尚胜，尚俊，史晨阳，陈颖聪，基于PWM的三基色LED的调光调色方法[J].光学学报，2015（ 03）.

[5]何骏，董孟迪，孙耀杰，林燕丹.一定色溫下白光LED理论光效的简易计算方法[J]照明工程学报，2014（ 06）.

专家推荐语

唐西清

东风商用车技术中心

研究员级高级工程师

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