2020年06月24日 | 莫仕：电容式背光设计在汽车应用的五大设计挑战

2020-06-24 来源：EEWORLD

随着移动设备在汽车的应用越来越多，人们希望汽车驾驶体验能像使用移动设备那样便捷，这促进了电容式开关的背光应用正大量增长。汽车 OEM 公司发现，将背光功能添加到触摸式开关、表盘及按钮当中，可以作为增强在同类竞争产品中的优势，并且为汽车的内饰增添设计美感。

然而，将背光整合到电容式接口的技术却充满挑战，增加了设计时间与成本。今天我们为大家介绍5种常见的挑战及其解决方案。

挑战一：光均匀度

照明效果均匀使控制面板的外观显得高端有品质。此外，电容控制面板可能由于LED板放置不当而变得暗淡，或者指示功能键出现模糊的热点，造成用户无法正确的操作面板。因此，品质优异的均匀照明效果可以改善仪表盘的使用效率，在整个过程中正确指导用户应该如何操作。

均匀照明的一种方法就是从电容式表面上对 LED 进行支撑，为光线提供充足的空间，在整个指定的区域上散射开来。然而，在设计受到空间上的制约、需要超薄电容式开关的情况下，这种方法极难实现。

解决方案：

侧射式的LED可以作为一种有效提供均匀照明的方法。由于是从侧面而不是在垂直方向上来照亮，而且使用了导光管来向上重新引导光线，侧射式 LED 并不需要与指定区域相隔一定的距离。如此一来，在达到所需光均匀度的同时，仍然可以限制住电容式开关的厚度。

由于光导管的亮度会稍微降低，重要的一点则是要使用高品质高效率的 LED。而且，设计本身也会影响到侧射式 LED 发射出的光线的品质。光导管的选择以及相对于 LED 的放置位置都会对亮度产生影响。

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挑战二：光线透射

当光线从电容式按钮或电容式开关中漏入到旁边的按钮或开关后，就会发生光线的透射。这会降低豪华车仪表盘的美感，并且妨碍开关的使用。与之相反的是，受照面之间应当留有一定的空间，作为电容式功能之间的一个过渡区。但现实情况是仪表盘的空间非常有限，当按钮和其他的受照面紧紧挨在一起时，要确保将仅对指定的图形进行照明是非常具有挑战性的。

解决方案：

在汽车应用中，电容式开关能否做到超薄将具有至关重要作用的，有几种侧射式 LED 在指定的图形中可以实现精准的照明效果。然而，这种解决方案对于一些设计预算来说成本可能过于高昂，在这种情况下，汽车内饰的设计人员可以和开关工程师一同来对图形进行修改，在后部设置数量少一些的 LED灯珠，从而准确的照亮所需区域。

挑战三：强光可视性

当室外光线过于强烈的时候，人们阅读看智能手机屏幕时眼睛会产生不舒适的感觉。在使用车载电容式开关时，背光会向司机和其他乘客发出提醒，告知指令，这意味着这一功能必须全天候的清晰可见，而并非只在夜间使用。然而，使车载的电容式背光在日光充足的情况下仍然保持清晰可见，却是一项艰巨的挑战– 白天，背光的亮度必须超过日光。但是，当太阳落下后，则需要降低背光的亮度，避免使车上人员眼睛不适而引发驾驶危险。

解决方案：

提高LED灯珠的流明度，可以增强背光强光可视性。但是，LED的功率越大，成本就越高昂。此外，还需要将传感器集成到电路中，以便根据环境光来自动调节LED的亮度。为了不超出预算的限制，则必须在设计上进行其他的调整，从而抵消高流明LED和增加传感器产生的成本。

挑战四：色彩匹配

汽车内饰领域一个居于前沿的趋势就是LED氛围照明，比如说，围绕着仪表盘和中控的边缘来布置发光灯带。为了达到美观的目的，按钮和开关的背光应该和氛围照明相匹配。然而，电容式电路会使得这项色彩匹配工作非常的棘手。

解决方案：

PEDOT是一种呈半透明状的材料，可以作为一种有效的材料来制作背光电容式接口。电容式开关的设计人员在使用PEDOT时，应当对车辆氛围灯的具体色彩进行评估，并与供应商合作，采购波长准确的LED，从而对PEDOT的轻微色彩做出补偿，并且为氛围照明进行色彩匹配。结果则是可以在整辆车的内饰中获得均匀一致的照明，达到精巧美观的效果。

挑战五：触觉反馈

出于安全上的考虑，触觉反馈尤其适合用于车载电子设备。尽管智能手机和平板电脑仅提供视觉反馈已经足够，但这却会对驾驶员构成危险，因为驾驶员应该将视线放在路面上，而不是不时的瞥一下仪表盘。《心理学前沿》上的一篇白皮书引用的研究表明，在使用车载电子设备时，触觉功能已经证明可以缩短反应时间，并且减轻驾驶时的认知负荷，最终可以增进驾驶员的安全性。

然而，要同时实现触觉响应和背光功能，则会增加电子元件数量，这会给设计人员带来对空间上的顾虑。并且，触觉组件也许并不是半透明的，因而设计人员可能需要对 LED 做出补偿，或者使用带光导管的侧射式LED，而这两种方式都会进一步的增加空间上的限制。

解决方案：

柔性印刷电路 (FPC) 使设计人员能够找到几种途径，同时将背光和触觉反馈集成到电容式开关当中。FPC比PCB更轻更薄，从而对触觉功能和LED的空间和重量加以补偿。从理论上讲，这种轻薄、可弯曲的电路可以做成3D形状，提供工程师更多的选择，可以把电路安装在仪表板、中央控制台或扶手上。

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莫仕在电容式电路的设计与制造方面拥有40年以上的丰富经验，每年为全球领先的汽车业 OEM厂商以及其他行业的客户生产数以百万件计的卷材。行业领先的专业经验与出色的服务相辅相成，提供创新性的工程服务、可靠的品质、专注的业务运营以及绝佳的客户支持。

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电容式背光

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