GBT 46926-2025輕型汽車視野HUD陽光倒灌實驗平行光源

根據GB/T 469262025《輕型汽車視野輔助系統技術要求及試驗方法》標準中第6.2.3條關于耐陽光倒灌的試驗要求，為了確保車載抬頭顯示器（HUD）在強烈陽光下能可靠工作并保障駕駛安全，需進行專項測試。本研究基于科迎法電氣（Cofly）的太陽光模擬器，設計了一套結合專用光闌與多傳感器的檢測方案，旨在精準識別并規避陽光倒灌導致的HUD屏體燒屏風險，為行業提供實用參考。

一、 陽光倒灌的形成機制與檢測原理

1.  形成機制：HUD工作時，圖像生成單元（PGU，通常為TFT屏）產生的圖像經內部光學系統反射至風擋玻璃，最終形成駕駛員可見的虛像。依據光路可逆原理，外部強烈的太陽光可能沿此路徑逆向射入HUD內部，并聚焦于PGU表面。當光強與照射時間超過臨界值時，將導致屏體局部溫度驟升，引發性燒屏損壞。

2.  檢測設計原理：為提前預警燒屏風險，本研究設計了“專用光闌+雙光電傳感器+多溫度傳感器”的協同檢測方案。該方案在模擬太陽光照射條件下工作：專用光闌安裝于關鍵光路中，用于篩選特定角度的入射光線，減少背景雜光干擾；光電傳感器一配合光闌，通過比對屏面區域內外的光信號幅值差異，精準判斷倒灌光斑是否落在敏感的TFT屏區域內；光電傳感器二用于監測HUD內部整體光強水平；多溫度傳感器則實時監測PGU表面各關鍵點的溫度。當三個條件同時滿足——即光電傳感器一讀數Y? > 標定閾值A、光電傳感器二讀數Y? > 標定閾值B、且溫度傳感器讀數Tmax > 標定閾值C時，系統判定存在燒屏高風險，可立即通過軟件控制HUD關機或采取其他保護措施。

二、 實驗設備與條件

實驗主要設備包括：HUD樣機、科迎法電氣Cofly全光譜準直型太陽光模擬器、輻照度計、雙光電傳感器、多溫度傳感器、專用光闌、數據采集筆記本電腦及溫升記錄儀等。實驗環境需確保外界干擾光穩定，并通過太陽光模擬器精確復現標準要求的輻照條件，以保證實驗的重復性與數據的可靠性。

三、 實驗方法

將HUD樣機置于測試位置，安裝好專用光闌及各傳感器。利用太陽光模擬器產生模擬太陽光，并調節HUD角度，使形成的倒灌光斑在3.1英寸TFT屏上按預設路徑移動。參考仿真結果，將屏面劃分為上、中、下三個區域，每個區域設置9個采樣點進行系統測試。通過光電傳感器一在屏面邊界內外的信號差異，標定光斑位于屏內的判定閾值；結合光電傳感器二的數據，確定引發風險的系統內光強限值；同時，通過溫升記錄儀監測并記錄PGU出現燒屏現象時的溫度，從而標定溫度閾值，并為實際應用預留安全余量。

四、 核心試驗設備技術參數

本方案采用的太陽光模擬器關鍵參數如下：

輻照強度：8001300 W/m²（可調，覆蓋標準要求）

擬合光譜：400nm ~ 1100nm（光源光譜范圍250~2500nm）

輻照面積：圓形光斑直徑300mm（可調整為300mm x 400mm）

工作距離：光源至被測物7米（測試與校準距離）

出光方向：側打光

光譜匹配度：A（符合AM1.5G地表太陽光譜分布）

準直半角：≤0.3°（優于標準要求）

輻照度不均勻性：≤10%（C）

時間不穩定性：LTI ≤ ±2%（A）

五、 結果與分析

1.  傳感器數據特征：光電傳感器一的實驗數據曲線顯示，屏面邊界外、邊界上及邊界內的信號幅值差異顯著，整體呈中間高、兩邊低的近似正態分布，與光學仿真軟件TracePro的模擬趨勢一致，驗證了專用光闌有效過濾雜光、提升信號區分度的作用。最終標定光斑位于屏內的電流臨界值為0.05A。光電傳感器二的數據在一定范圍內波動，大與小差值比例約為9%，與仿真曲線吻合，標定光強臨界值為19471 lx。

2.  溫度閾值確定：溫度測試結果表明，TFT屏在105℃時出現局部變黑，超過此溫度則燒屏，低于105℃可正常工作。綜合考慮使用安全性，預留一定余量后，將100℃標定為陽光倒灌引發燒屏風險的溫度臨界值。

3.  檢測有效性驗證：綜合上述標定結果，當同時滿足 Y? > 0.05A（光斑位置判斷）、Y? > 19471 lx（內部光強判斷）且 Tmax ≥ 100℃（溫度判斷） 時，系統可準確識別燒屏風險。經多次重復實驗驗證，該方案檢測邏輯清晰、響應靈敏，結果穩定可靠，能有效避免TFT屏因陽光倒灌而損壞。

結論

本文提出了一種基于太陽光模擬器與多傳感器融合的車載HUD陽光倒灌檢測方案。該系統通過光電傳感器與溫度傳感器的協同工作，結合精心的光學布局與合理的多閾值判定邏輯，實現了對倒灌光斑位置、系統內部光強以及屏面溫度的有效監控。該方法結構簡潔、響應迅速，具備良好的工程適用性，顯著提升了HUD系統在強光環境下的工作可靠性與耐久性，對保障駕駛安全具有積極意義。

附：設備簡介

Cofly全光譜準直型太陽光模擬器

科迎法電氣（Cofly）全光譜準直太陽光模擬光源是專為車載HUD光學性能測試而設計的專業設備。它能夠精準模擬自然太陽光環境，支持對光譜、亮度及色溫等參數進行調控，幫助研發與測試人員在實驗室內即可復現太陽直射、光學干涉等多種復雜工況，高效完成HUD的耐陽光倒灌、光學顯示質量及動態光適應性等關鍵測試與驗證。