談談氛圍燈質量控制問題

氛圍燈作為近年出現的一種新型汽車照明產品,其形態既不同于常見的汽車照明的燈具產品,也不同于儀表、開關等信息顯示類光學產品,又兼具二者特點。傳統上的一些質量控制,主要是測試方法都有許多的不適應之處。本文通過氛圍燈原理、光學測試實際案例等,來探討氛圍燈質量控制的測試方法問題。

 

本文主要目錄

  • 氛圍燈及相關光學性能簡介
  • 用良好的設計,減輕質量控制的壓力
  • 成像式亮度、色度計測試氛圍燈的案例和算法討論
  • 經濟、高效的產線質量控制方案

氛圍燈及相關光學性能簡介

 

顧名思義,氛圍燈首先是一種燈飾,能夠在汽車內部甚至外部起到烘托環境氛圍的作用。對于一些應用RGB-LED的氛圍燈,車主還可以根據自己的喜好選擇燈光顏色與亮度,帶來更好的乘車體驗。考慮汽車本身的特性,我們認為氛圍燈的光學性能評價應該有這樣幾個方面:

  • 燈飾照明功能:氛圍照明、亮度或照度分布、顏色分布
  • 行車安全:亮度適當,不干擾正常信息顯示
  • 光生物效應:不會造成疲勞,關注藍光危害、頻閃特性
  • 指示功能:有些氛圍燈具備指示或輔助照明的功能

 不過我們今天的重點是如何對氛圍燈產品進行光學質量控制,因此重點在測試方法、手段,和儀器選擇。

 

用良好的設計,減輕質量控制的壓力

任何產品,如果存在設計不良或缺陷,都會成倍的增加質量控制壓力。因此,良好的設計,是進行質量控制的前提。

大部分的汽車照明產品都會先通過光學仿真進行設計、開發,而氛圍燈產品主要有LED和光導(Light Guide)組成。LED主要是外購,廠商的主要開發工作就是通過仿真設計光導的形狀和結構,從而進行模具制作。

氛圍燈產品更加注重光學仿真,這與光導產品特點有關。我們首先看一下光導產品的原理:

理想的光導(光纖),光線在光導內部主要以全反射現象傳播,側面無法有足夠的光線發射出來;

如果需要光導側面有光線發射出來,則需要破壞光導表面,形成微結構。

可見這種微結構的設計,是氛圍燈產品設計開發的重點。在產品仿真設計階段,需要根據光源建模來設計對應的光導結構。

 

但是很多企業的仿真結果與實際模具做出來的產品效果卻相差甚遠,不得不一次次的開模、修模。一個重要的問題是光源模型偏差。

很多光學設計工程師還是在用傳統的光源建模方法來進行設計,假定光源為點光源。但是對于一個LED來說,本身結構復雜,有透鏡、反射杯、熒光粉,從而有多個光學中心,因此造成較大的設計偏差。

“我真的不是點光源哦”

 為了保證光導產品質量,在設計階段應該使用實際測量的光源模型,也就是 Ray File進行光學仿真設計,可以精確控制每條光線,節省反復開模、修模成本,加快產品開發周期。還可使用全光譜Ray File進行顏色仿真,控制產品色散。

光傲科技針對廣大氛圍燈企業,配置德國TechnoTeam公司RiGO 801-LED近場分布式光度計,提供精確的光譜Ray File測試服務,測試步進2.5°X2.5°起,最小 0.1°

 

成像式亮度、色度計測試氛圍燈的案例和算法討論

氛圍燈產品的光學性能測試,業界一般推薦使用LMK成像式亮度、色度計,因為可以一次性獲得亮度、色度分布,不過在實際測試過程中,卻發現重現性不足的問題。因此需要針對不同形態氛圍燈產品,開發不同算法或定義。

不同光導產品,對光學分布要求并不一樣,例如有些追求均勻,而有些則有漸變。光導產品本身微結構特點,以及形狀不規則(非平面),簡單的用均勻性定義有許多實際問題。追求同一型號產品性能一致性則不會有問題。

常見算法:

1,在光導產品表面取點,計算均勻性

 

方法描述:沿著光導方向,按照一定間距,均勻布點,每個點的亮度或顏色以該圓形區域內所有像素的平均值獲得

 

局限:受限于光導形狀以及測試重復定位精度,通常需要手動布點。測試效率低,重現性差。而且存在取樣數量多少的問題。

2,Area Scan法計算均勻性

 描述:根據閾值分離出發光區域,以虛擬點亮度計(Area)無縫掃描獲得最亮或最暗點,取點方法示意圖:

該算法可以通過設定邊緣 排除距離, 從而將邊緣不均勻、漸變區域排除,從而更加合理的就散均勻性,保證結果重現性和可靠性。該算法取點方法科學合理,強烈推薦使用。

案例:

 

可以設定取樣點的大小,以及邊緣排除距離排除邊緣亮度較低、不規則區域,從而精確定位亮度最大和最小位置,保證測試結果重現性。

智能自適應閾值算法可以精確判斷導光條的發光邊界(藍色覆蓋區域)。

 

3, 剖面亮度分布算法

如圖所示的隱藏式氛圍燈,通過內飾表面反射形成氛圍照明效果。此時整個反射區域并不是一個均勻的照射面,采用均勻性不能體現真實的效果。

選取一定方向上的亮度剖面分布來表征該類型氛圍的光學分布特征。但是由于只有一條直線,代表性有限,無法作為產線管控指標。但是對于研發階段評測還是有價值的。

4, 投影分布算法

 

對于不均勻的光導或被照射區域,可以采用投影面分布定義亮度、色度均勻性,也可定義最小、最大值。如圖,將矩形的Projection Area 投影到中心直線上,得到亮度或色度分布特征,避免單一線條上分布數據代表性不足的問題。

5,Quantile分位統計法

將分析區域內的像素按照默認的分位進行統計分析,例如按照 5%,50%,95%低、中、高三種分位的亮度閾值。

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產線質量控制的現實可行方案

成像式亮度、色度計雖然有不同算法匹配不同氛圍燈產品檢測,不過應用于產線卻仍然存在很多問題:

1)         成本問題,這是所有問題的重中之重啊,畢竟我們做氛圍燈是為了掙錢,不是為了買設備啊

2)         重現性問題,不能重現,一切無意義啊

3)         不易用簡單有效的數字進行良品、不良品判斷。

 

不過越來越多的廠商采用一款德國的多通道亮度、色度測試模塊來適應產線測試的需求,解決了許多氛圍燈測試痛點。不僅有Hella 法雷奧、小糸這樣的頭部廠商,也有很多本地供應商使用。這個產品就是德國Premosys 公司的eFlat 系列產品

 

該產品同時集成了多個光度(亮度、照度)、色度傳感器,每個傳感器可以通過光纖與被測點連接。如圖環形光導通過定制的測試治具,由光纖將不同位置點的光信號導入測試模塊,實現多點色度、光度檢測。

eFlat 產品無疑是非常適合氛圍燈產品在線測試的,通道數從4 到16 不等,如果測試點很多,可以多個模塊串聯。這樣可以試想氛圍燈產品多點亮度、色度及均勻性測試。

eFlat 產品還可測試閃爍LED的脈沖頻率、周期、脈沖寬度。帶來更多擴展測試應用。

eFlat產品還有一個特點,就是可以與PLC 直接通訊工作,無需配置專用電腦。只需要通過電腦將每個通道的亮度、色度值進行校正,并設定可接受的公差范圍,eFlat 就可以脫離電腦了。eFlat可以通過產品模塊上的IO輸出良品、不良品信息,輸出告警型號。

eFlat 產品從設計階段開始,就是專為產線環境設計,不僅容易集成到產線,測試精度足夠,而且成本低,適合產線批量應用測試。

 

談完了,說說你的困擾。。。

歡迎聯系我們(光傲科技),說說你遇到的氛圍燈測試問題,相信我們在汽車電子和光電計量行業20年的經驗,一定可以“頭腦風暴”出最適合您的解決方案:

1) 通過我們光學試驗室的多種測試手段(近場、成像、光譜等),找到質量管控的關鍵節點和管控參數

2) 通過驗證,提取良品、不良品的特征點,并確定可接受公差范圍

3) 綜合歐洲、美國不同品牌光學檢測儀器,給出最佳的質量管控綜合解決方案。

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