什么是汽车内部照明？

车辆具有多种类型的内部和外部照明系统，这些系统功能各异，有的是为了安全，有的则是为了美观。车内照明被称为汽车内部照明，包含能够影响驾驶员和乘客，但不会影响车外人员的各类型内部照明。

汽车内饰灯可以显示重要信息，例如速度和燃油油位，或者在出现问题（例如机油油位低或发动机温度高）时亮起的各种警示灯。这些都是非常重要的功能性安全灯。此外，也有一些具有设计感的照明，其可提高乘员舒适度，赋予汽车个性化特色，并兼具诸如照亮车门面板等功能性用途。 

每辆车内都有许多不同的内部照明系统，为了使照明系统适用于商业用途，还需要克服许多工程设计难题。

内部照明系统可分为三大类，其中包含多种不同类型的独特内饰灯：

• 显示照明
• 功能照明
• 环境照明（氛围照明）

显示照明

显示照明将信息传递给驾驶员和乘客，例如车速、导航以及有关发动机的安全信息等。触摸屏等显示系统也会被运用于现代汽车仪表盘，用于导航无线电和蓝牙设置、应用控制、协调空调以及其它车内环境控制功能。 

一些重要的显示照明示例包括：

• 仪表盘照明
• 多媒体显示器
• 仪表板
• 卫星导航

最新显示技术包括抬头显示器，其可投射在挡风玻璃上，并连接到方向盘正上方显示的安全照明组件集群上。将这些警示灯置于驾驶员的视线中，就意味着驾驶员无需将视线从道路上移开，即可按照导航驾驶以及查看哪些警示灯亮起。

功能照明

照度照明是车内的功能性照明，用于帮助人们看到并找到车内的东西。车内常用功能照明包括：

• 车顶照明
• 后视镜照明
• 存储照明
• 后备箱照明
• 地图和阅读灯
• 手套箱照明
• 礼宾照明

环境照明

环境照明也叫内部点缀照明，用于提供设计元素，营造车内氛围并照亮周围的不同控件。环境照明对车辆的功能性并不重要，而且灯光强度往往较低，因为其不需要照亮车内的其它物体。

环境照明通常位于车辆皮带线以下，旨在提供更好的用户体验，而非安全或功能性能。 

一些环境照明应用示例包括：

• 车窗控制照明
• 无线电旋钮和其它控制旋钮周围的照明
• 搁脚空间照明
• 车门面板照明
• 杯架照明
• 充电端口照明

有如此多不同类型的汽车内饰灯，因此工程师需要从性能和安全性角度考虑的设计因素有很多。工程师还必须考虑驾驶汽车的消费者，因为造型设计通常比功能更受重视。在许多情况下，需要在功能、造型设计和主题协调之间取得平衡，才能让各方对最终产品感到满意。

设计里程表指针等小型组件看起来非常简单，但其简单的外观背后隐藏着层层叠叠的复杂性。 

这些指针经过蚀刻、涂层和喷漆流程，才能获得所需的光学透明度，这样光线才能穿透指针。此外，有些指针背面也有棱镜。这些涂层和涂料都是薄膜层，因此其设计和制造精度要求很高。 

对于仪表板上的其它小图形，也需要将塑料蚀刻成所需的透明度，以便不同颜色的光通过图形传递给驾驶员。

选择正确的颜色

如今，工程师可以采用不同的LED选项和颜色组合，以便为消费者提供更多选择。然而，仍需要在成本与设计功能之间进行权衡，因为更奢侈的色彩系统比常规LED照明套件更昂贵。

仪表盘或仪表板上的图形是安全警示灯，对于确保立即解决问题至关重要。现在，工程师可以使用多种类型的照明套件，因此内部照明系统的定制化程度更高。工程师可选择的部分照明方案示例包括：

• LED灯带 
• LED模块
• LED光纤
• MicroLED
• 白光LED
• 多色/RGB LED
• LED灯泡
• 常规/白炽灯泡

由于使用了大量不同的颜色（例如，红色为紧急信号，需要立即注意，橙色为略微紧急，需要尽快注意），因此无论使用哪种照明套件，这些颜色都需要保持一致和准确。

如若颜色显示不准确，驾驶员可能就会错过危及车辆及车内人员安全的关键问题。绿色的“发动机检查”灯传达的信息不像红灯那样紧急。

顶灯封装空间设计

内部照明设计的另一个考虑因素是如何优化顶灯封装空间。封装空间是首先要考虑的事项，因为它需要从美学角度获得驾驶员的认可。但仍须满足光输出的要求，以便灯打开时，所有乘员都能看到车内情况。 

顶灯是汽车设计的关键挑战之一，必须在造型设计和功能之间进行权衡。设计流程中，需要在工程和造型方面进行大量的反复推敲，才能从这两个角度得出极具优势的设计。

此外，还要考虑灯内的不同组件。例如，透镜可能会具有磨砂处理或棱镜结构，来帮助传播和引导光线。透镜可能还需要达到一定程度的透明度，因此其需要精确设计。

此外，还需要决定在设计中使用多少LED（或灯泡），因为这将影响灯内透镜及其它光学组件的功能要求。

单LED与多LED设计考虑因素

从一个LED增加到两个LED，会导致成本大幅增长，因此，这是一项需要尽早做出的设计决策，以考量不同的设计因素。车门面板灯就是一个例子。弯曲的长管意味着可能需要多个LED才能实现均匀的光输出。

同样，选择LED类型时，需要考虑成本和功能性，因为一些LED可提供多色功能和照明效果。RGB LED提供更大的灵活性和自由度来定制照明系统的颜色，但其成本远高于传统LED。在某些情况下，传统内饰LED必须根据车辆的体积来选择。

使用Ansys Speos等仿真软件优化设计流程，有助于在优化工作的同时，节省时间和资金。Speos软件是一款基于物理场的建模工具，可预测光学系统的照明和性能，设计人员和工程师无需执行原型设计，便可了解光学系统的性能。Speos软件，可以应用于从早期概念可行性分析阶段到验证阶段的整个过程。

Speos软件可在早期设计阶段考虑照明系统的色彩、材料和潜在位置，以便在制造之前呈现光线以及车辆在这些光照条件下的外观可视化效果。这有助于设计人员和工程师在做出重大决策之前，先预览车上系统的效果。一旦做出有关光或光学系统安装位置的决定，Speos软件便可用于优化设计本身，同时考虑有限的封装空间，并从光机学的角度推动实现基于不同组件配置的，更准确的CAD设计。

Speos软件随后可在后期研发周期中，用于验证照明系统的行为、外观以及与其它内部照明系统的协调性。 

在这一阶段，研发通常包括成熟的照明系统，该系统可满足所有电气、机械和光学要求，并能与完全建模的汽车内饰以及环境照明条件（白天、黄昏和夜间）一起评估，所有这些场景均可引入Speos软件模型，构建沉浸式验证环境。

透过如今的各种短期及长期趋势，我们可以一睹汽车内部照明的未来。

自动驾驶汽车的安全灯

为驾驶员提供安全信息的环境照明现已变得越来越普遍，尤其是随着自动驾驶汽车和半自动驾驶汽车的兴起，更是如此。

随着人们对自动驾驶汽车的兴趣日益浓厚，先进显示器也在研发之中，其可通过协调光脉冲来告知驾驶员任何安全问题，例如车灯以某种颜色（如红色）闪烁或脉动，可在驾驶员即将撞上骑自行车的人或即将入睡时，提醒他握住方向盘。

智能玻璃

智能玻璃和增强现实显示器技术也在兴起，其中涉及在挡风玻璃或其它玻璃组件上或内部发射纳米-微米级光子元件。这可能会出现在抬头显示器或车辆内部其它通常不显示信息的地方，例如车门面板或天窗玻璃。

如今，不仅许多概念车都在使用智能玻璃在非传统位置显示信息，许多高端量产车也已采用该技术。

可持续材料

最终，照明系统将通过新型材料或回收材料变得更加高效、可持续，这些材料不仅更有利于环保，同时还可确保照明系统保持最佳工作状态。

汽车内部照明的监管没有外部照明严格，因此，设计人员在为每辆车量身定制系统时，有更多的材料选择。 

然而，选择越多，设计难度就越大，因为理论上可利用的潜在照明选项组合也越多。 

在设计及验证流程中，可依靠Ansys Speos等仿真软件来确定整个设计流程中的最佳材料和内部照明套件。Speos软件还有助于实现造型和功能性之间的平衡，而无需进行成本高昂的原型设计。

立即联系Ansys技术团队，进一步了解如何使用Speos软件应对汽车内部照明设计挑战。

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