HUD阳光倒灌测试系统采用高准直氙灯光源,出光口径与准直角度可按车型定制,用于模拟强日光直射车厢的工况,为抬头显示的抗眩光评估与逆光可读性验证提供可控的光照条件。上海科迎法电气把光源、光学、控制与防护集成一体交付,辐照强度、入射角度与光斑覆盖范围可围绕具体车型与光机结构逐台设定。

车辆正对太阳行驶时,阳光会沿前风窗、反射镜与显示模组的光学路径反向进入 HUD 内部。这条路径与正常成像方向相反,业内称为倒灌。强光在逆向路径上被逐级汇聚,最终集中落在 PGU、液晶层与各类光学膜片上,形成远高于常规使用状态的光功率密度。
本设备要复现的正是这条逆向光路。它以接近平行的强光束从设备外部按设定入射角度投照,使前风窗与光机整体处于与实车相当的辐照水平,据此观察显示件在强光冲击下的表现:像素区是否出现不可逆的亮度衰减,画面是否留下残影,驾驶员在逆光条件下的辨识能力是否下降。这类试验的条件怎么定、设备怎么选,可参考汽车HUD阳光倒灌测试.
把握这台设备有三个要点。其一是光路方向:光自外部射入腔内,方向与成像相反,这是倒灌区别于其他光照试验的根本特征。其二是考察对象:它关注 PGU、液晶与光学膜对强光的承受能力,而不是成品的输出效率。其三是作用方式:试验在较短时间内施加较高强度,属于工况复现型考核,与长时的光照耐久考核在目的与节奏上都不相同。
| 参数项 | 规格与定制口径 |
|---|---|
| 辐照度范围 | 800–1300W/m² 可调 |
| 准直半角 | ≤0.3° |
| 辐照不均匀性 | ≤10% |
| 光谱 | 按 AM1.5G 地表太阳光分布设计 |
| 有效光斑 | 按前风窗与光机的通光孔径确定 |
| 工作距离 | 按光机实际安装位置确定 |
| 出光方向 | 按倒灌工况的入射角度确定 |
| 光源 | 高准直氙灯,功率依出光口径与工作距离确定 |
| 控制方式 | 微电脑控制,辐照度与照射时长可设定 |
| 供电 | 按现场电力条件确认 |
|---|
表中前三项是可量化的整机指标,其余各项取决于被测对象与场地条件,需在方案阶段逐项落实。辐照度范围覆盖车载日照试验常用的强度区间;准直半角与不均匀性则决定光束能否均匀、近似平行地落在光机受照面上。若要在同一口径下横向比对各系列整机的指标排布,可参考太阳光模拟器产品中心。
相关标准为这类试验给出了条件框架。GB/T 46926 对前风窗玻璃外表面的辐照强度提出 (1090±100) W/m² 的要求,规定光谱为地表太阳光 AM1.5G,并限定发散半角不大于 0.5°、光斑覆盖通光孔径不低于 50%、中心 100mm 范围内的不均匀性低于 10%。本机的光源条件参照 GB/T 46926 的上述要求设计:辐照度设定区间覆盖其中心值并可在上下两侧调整,准直与不均匀性按更严的口径组织,便于在同一台设备上兼顾标准工况与加严工况。
倒灌测试所用的光源是否合格,要看三项:光谱匹配度、辐照不均匀性,以及持续输出时的稳定性。整机的分级以 IEC 60904-9 为对标基准,等级可按测试需求选定。这三项之所以关键,是因为倒灌试验的结论多以「显示件在哪一条件下发生了何种变化」的形式给出,条件本身是否稳定、是否贴合真实日光,直接决定结论能否被复现。
这一项描述输出光谱与目标太阳光谱分布的接近程度。PGU 与液晶对各波段的响应差异很大,短波部分更容易引发材料的光化学变化,长波部分则更多转化为热量。若输出光谱偏离地表太阳光,同一辐照度下显示件实际承受的热与光损伤就会与实车不符,试验结论的参考价值随之下降。比对基准是 AM1.5G 地表太阳光谱分布,靠光源选择与滤光组合共同逼近,使各波段能量的比例贴近目标分布。把 AM1.5G 分布作为设计基准的机型,见标准光谱太阳光模拟器。
这一项考察受照面内各点辐照度的齐平程度。HUD 的光机与显示区尺寸有限,光束若在中心形成亮斑,局部会先出现亮度衰减,而边缘区域尚未达到设定强度,等于用一支不均匀的光去考核一个本身就不均匀的受光面。相关试验要求把中心 100mm 范围内的不均匀性控制在较低水平,本机按不高于 10% 组织设计。考核面积越小,达到高均匀度的难度越低,选型时应把实际考核区域与光斑尺寸一并核对。
这一项指在设定照射时长内,辐照度相对设定值的最大波动幅度。倒灌试验有明确的照射时长,从数十秒到数十分钟不等,光强若在期间漂移,等效累积能量就会偏离设计值,不同批次之间的结果也无从比较。整机在供电与光路两端都做了稳定处理,让输出在整个照射过程中保持平稳;控制环节可对辐照度与照射时长分别设值并按方案重复调用,便于同一条件多次复现。
光源选用氙灯。氙灯属于气体放电灯,输出为连续谱,可见段与日光光谱十分贴近,谱段从 200nm 延展到 2000nm,是复现日光条件的主力核心光源;正因谱形接近太阳光,后续用滤光手段逼近 AM1.5G 才有基础。两条光源路线的取舍,见氙灯与LED太阳光模拟器。
光学系统承担三件事:均场、校色与准直。均场环节把阵列透镜组与复眼透镜串在同一光路中,也就是常说的双复眼透镜组合,先把光束里的能量热点打散,再重新叠加成相对平整的光斑,压低受照面内的能量差异。校色环节在光路中放入专门设计的 AM1.5G 滤光片,对偏离地表太阳光谱的部分做修正,使最终输出的光谱曲线贴近目标分布。准直环节由准直透镜完成,它把发散的光线整理成近乎平行的光束,模拟太阳光在远场传播时的方向特性。光束越接近平行,落在光机各处的入射角越一致,倒灌工况的复现就越真实;准直半角越小,这一效果越明显,这也是本机把准直半角做到不大于 0.3° 的原因。 准直度的原理展开,见超高准直太阳光模拟器。
整机光路在 LightTools 等光学设计软件里做过仿真优化,出光可按上、下、左、右四种方向布置,便于按实车的安装姿态与试验场地条件选择。若需要以更高准直度配合大面积均匀照射,可参见高准直均匀太阳光模拟器;以设备本体的通用光照能力为主、覆盖多角度日照工况的机型,见车载HUD太阳光模拟器。
整机采用微电脑控制,辐照度与照射时长均可在控制界面上设定,试验条件按方案录入后可重复调用,减少人为操作带来的条件偏差。供电回路按现场电力条件配置,主回路的通断、稳压与保护元件按整机功率核定,避免电网波动直接传递到光源输出上。
安全设计围绕强光源的使用风险展开。灯源箱外盖设有联锁,打开时灯源自动熄灭,避免操作人员在出光口附近受到直射。机内布置温度传感器并与自锁系统联动,腔体或灯室温度越限时先行切断输出,待条件恢复后再允许启动。灯管与腔体内积存的余热,由风扇在停机后继续排出,待温度回落再停转,避免高温残留影响器件寿命。
以上为常用配置,具体组合按被测光机的结构、试验方案与现场条件逐项确定;清单之外的部分可以另行商定。
整车厂的可靠性验证是首要场景。新车型的抬头显示在装车之前,需要在光照条件下确认其正对太阳时的表现,判断显示件是否会出现亮度衰减、残影与逆光下的辨识困难,为显示模组的结构改进与选型提供依据。
模组厂的抗眩光评估是另一类常见用法。显示模组供应商在自身产品开发与来料比对中,用统一的倒灌条件考察不同光学膜、不同 PGU 方案的表现,把差异量化在同一把尺子上,便于在方案之间做取舍。
第三方检测机构的型式试验同样适用。抬头显示的光照相关项目在标准中有明确的条件要求,检测机构需要一台条件可控、可复现的设备来施加光照,本机的光源条件以 GB/T 46926 给出的试验条件为设计参照,可配合检测流程使用。
此外,光机与光学件的设计验证阶段也常用到这台设备。研发团队用它快速施加高强度光照,观察设计改动的效果,比在整车上等一个晴天更省时间。
受照面定位是配套的第一件事。光机需按实车姿态安装在工装上,使光束的入射方向与实车情形一致;工装的定位基准按被测模组的外形定制,保证同一型号多次试验的受照位置一致。
测量侧可按需接入辐照度监测与记录模块,把照射期间的强度变化留存下来,与显示件的观测量一一对应。若试验需要评价显示画面本身的变化,可配合成像采集与亮度测量设备,在照射前后各取一次影像做比对。试验结束后,显示件的外观、亮度与可读性观测结果,同光照条件记录之间的对应关系,是这份数据最有价值的部分。
读这张参数表,先看三个数。辐照度范围决定设备能施加多大的光强,本机为 800–1300W/m² 可调,覆盖了标准工况给定的中心值,也留出了加严试验的余量;准直半角决定光束的平行程度,数值越小越接近平行光,本机为不大于 0.3°;辐照不均匀性决定光斑内能量的齐平程度,本机为不高于 10%。这三项怎么按试验目的取舍,见太阳光模拟器选型指南。
再看三项与被测件相关的量。有效光斑要按前风窗与光机的通光孔径确定,光斑过小则覆盖不全,过大则能量利用率下降。工作距离按光机在实车上的安装位置确定,它同时影响准直效果与光斑尺寸,需与光学设计一并核算。出光方向按倒灌工况的入射角度确定,实车上阳光的入射角随车型与前风窗倾角变化,设备需具备相应的布置能力。
若被测对象对光束平行度有更高要求,或需要长时间以稳定输出运行,可参考稳态高准直太阳光模拟器对应的设计思路,与本页机型按试验目的区分选用。把辐照度上限、准直要求、光斑尺寸与工作距离四项一并提出,方案即可一次对齐;更细的试验口径,另见HUD 阳光倒灌试验怎么做。
Q1:倒灌工况是怎么复现的?
A:核心是把逆向光路搬进实验室。设备以高准直光源从外部按设定入射角照射前风窗与光机,使光沿与成像相反的方向进入腔体。入射角度按实车阳光的相对位置确定,辐照度按需设定,照射时长按试验方案给定,三者共同构成一次可复现的倒灌工况。
Q2:准直度要求多少合适?
A:要看试验目的与对标口径。相关标准对光源的发散半角给出不大于 0.5° 的要求,本机准直半角做到不大于 0.3°,比该口径更严。准直度越高,落在光机各处的入射角越一致,工况复现越接近真实;若被测件对角度不敏感,也可按测试需求放宽。
Q3:光斑要覆盖多大?
A:以覆盖被测通光孔径为准。相关标准要求光斑覆盖通光孔径不低于 50%,工程上通常希望覆盖尽可能完整,避免出现部分受照、部分不受照的情况。实际尺寸按前风窗与光机的通光孔径确定,并在方案阶段用图纸逐项核对。
Q4:辐照度能设到多少?
A:本机在 800–1300W/m² 范围内连续可调。标准工况给出的前风窗玻璃外表面辐照强度为 (1090±100) W/m²,落在可调区间中部,可在此基础上按试验方案向上或向下设定,既可用于加严考核,也可用于不同强度档位之间的对比试验。
Q5:光谱为什么要按 AM1.5G 设计?
A:因为这是地表太阳光的标准分布。抬头显示的各层材料对各波段的响应并不相同,若光谱偏离真实日光,同一辐照度下产生的热与光化学作用就会与实车不符。设备用氙灯提供连续光谱,再以滤光片修正,使输出贴近 AM1.5G 分布。
Q6:一次试验要做多久?
A:按试验方案确定。倒灌属于工况复现型考核,照射时长从数十秒到数十分钟不等,取决于所要模拟的日光强度与累积效果。控制环节可对辐照度与照射时长分别设定,并支持条件重复调用,便于同一方案多次复现。
Q7:和长时光照耐久考核有什么区别?
A:作用方向与考察重点都不同。倒灌的光从外部逆向射入,考察显示件对强光冲击的承受能力,属于短时高强度工况;长时光照耐久则在较长时间内维持稳定光照,观察性能的缓慢衰减。两者目的不同,设备配置与试验节奏也不同。
Q8:安装场地与供电要先落实哪些条件?
A:三件事。试验区的遮光要事先做好,外界光漏进来会干扰观测;光机的安放位置要留出足够的操作与观察距离;供电容量按整机实际配置核算,与现场配电能力在方案阶段对齐。场地的通风换气条件同样需要提前确认。
整机按既有制造流程组织生产:光学件与外购件进厂后逐批验收,装配完成后转入调试与性能校正,质检合格再包装发运,各环节留档可追溯。关键光学指标在出厂前复测确认,校准工作以《太阳模拟器校准规范》为准则,该规范编号 JJF1615-2017,报告随设备交付。
现场安装分两步进行。先就位设备并接入供电,再照着被测光机在实车上的姿态做光路对准,随后通电试运行,核对光斑覆盖、入射角度与辐照度设定是否与试验方案一致;再接入监测与记录环节,试做一次完整的倒灌试验以确认流程通畅。
售后由科迎法承担:支持热线全天在线,接到报修 12 小时内响应,保修期内服务不另计费,保修期结束后可提供收费上门,日常保养与年度巡检一并纳入服务清单。辐照度上限、准直度、光斑尺寸与入射角度这几项在方案阶段敲定之前,可先联系科迎法提交需求。
本设备的同类应用集中在整车厂可靠性验证、模组厂抗眩光评估与检测机构型式试验,落地项目可查太阳光模拟器行业应用案例。