光导设计提升汽车内饰照明：LucidShape CAA技术详解

来源：是德科技CAE

近年来，汽车内饰照明系统在豪华车中的应用已成为一种显著趋势。此类应用通过导光条元件在车内营造均匀的照度与氛围，从氛围灯到功能性照明，光导技术正在重新定义驾乘体验。凭借其均匀柔和的光线分布、灵活的设计布局以及节能和低热等优势，光导照明器件已在汽车内饰照明领域得到广泛应用。而这一切的核心技术正是光导（Light Guide）技术。

在汽车内饰照明应用中，导光条主要用于提供间接照明而非直接目视。如何将车内照明设计与整体环境完美融合，实现协调一致的色温和亮度，并确保均匀的照明分布，一直是汽车内饰设计师面临的挑战。设计师亟需能够直观评估设计效果的可视化工具，以达到“所见即所得”的效果。

为满足这一需求，汽车照明专用工具 LucidShape CAA 中的光导设计功能（Light Guide Designer）能在 CATIA 中实现了光导设计的自动化。以下将以车门饰条的均匀照明设计为例，结合可视化功能展示其照明效果。在设计过程中，需要沿光导布置微齿结构，并通过精确控制微齿结构的几何参数，实现特定的出光分布需求，包括均匀、渐变或特殊指向性分布等。

LucidShape CAA V5 Based的光学设计流程

初始设计：基于既有车体模型的导光条建模与优化

•获取现有车辆模型，并通过门槽提取样条曲线数据。

•构建不影响现有模型结构的导光条模型，并在预设条件下对其进行优化设计。

•利用 CATIA 中的 Sectioning 工具（位于 Assembly Design 模块）验证导光条是否适配门槽结构。

车内环境结合导光条的可视化模拟分析

•执行快速模拟以直观验证模型与材料属性的合理性

•在无导光条的情况下，于 Part Level 进行可视化展示；而对于导光条的可视化，则在Product Level 完成，通过配置功能排除导光源的影响。

•然而，点亮后的导光条仅显示出其轮廓及门槽区域，门槽内表面的点亮效果未能呈现。

重新评估设计

•增加反射率与散射特性以评估差异性

•内部车身：Gauss 0.3%反射率 → Combo Reflector 5%反射率

•黑色内饰：Lambertian Reflector 0.1% → 3%反射率

•为了增加光线向门槽的传播，我们将考虑针对设计进行以下更改

设计改进 + 色调映射

•设计改进后的视觉化验证

•显著地提高门槽照明的均匀性

•透过环境光源与导光条光源组合成辉度影像

•缩放光源能量，令夜晚场景的辉度落于 100~101 nits 以及门槽辉度落于 102 nits

•调变色调映射使得我们可以视觉化的评估影像

最终辉度影像（含车身）

总结

•我们展示了如何使用现有车辆模型建立、评估和视觉化内部照明设置的设计流程

•LucidShape CAA V5 Based 提供了帮助您实现上述目标的工具

•Light Guide Design 模组，便于客制化与快速最佳化导光条

•Visualization 模组，用于产生辉度结果

•Advanced Analysis，组合辉度结果以建立出逼真的场景并进行分析

•可以通过更多的迭代运算或更多地考虑车辆模型来进一步改进设计

新征程，共未来

未来，我们将以“软件+硬件+服务”整合能力，赋能汽车、通信、AR/VR、航空航天、医疗等领域客户突破技术瓶颈，共同探索光学世界无限可能。