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車載抬頭顯示器（HUD）可將行車數據通過風擋玻璃呈虛像，避免駕駛員低頭，提升駕駛安全。但受光路可逆性影響，太陽光易逆向反射至TFT 屏（PGU）引發 “陽光倒灌”，導致屏體燒屏失效。本研究設計基于紫創測控luminbox的太陽光模擬器檢測方案，搭配專用光闌與雙光電傳感器、多溫度傳感器，實現陽光倒灌精準檢測，為行業提供實用參考。

檢測原理

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1.陽光倒灌形成機制

陽光倒灌原理圖

HUD工作時，PGU生成的圖像經內部一級、二級反射鏡及風擋玻璃反射形成虛像。依據光路可逆性，太陽光可沿逆向路徑進入HUD，光斑直射TFT 屏表面，當光照強度與照射時間達到臨界值，屏體溫度驟升引發燒屏。

2. 陽光倒灌檢測設計

本方案采用“專用光闌 + 雙光電傳感器 + 多溫度傳感器” 協同探測，結合太陽光模擬器提供穩定光源：專用光闌安裝于一級反射鏡后，可篩選特定方向光線，減少雜光干擾；光電傳感器一配合光闌，依據屏內外信號幅值差異，檢測倒灌光斑是否落在TFT 屏內；光電傳感器二探測HUD 內部光強；多溫度傳感器監測屏體溫度。當光電傳感器一讀數Y?>A、光電傳感器二讀數 Y?>B 且溫度傳感器最大讀數Tmax>C（A、B、C 為實驗標定值）時，判定為燒屏風險，可通過軟件控制HUD 關機規避。

實驗設備與條件

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實驗用具包括 HUD 樣機、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、溫升記錄儀等。實驗要求外界環境輻照度穩定且≥1050 W/m2，通過太陽光模擬器精準模擬不同角度太陽光照，確保實驗重復性與數據可靠性。

實驗方法

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陽光倒灌檢測邏輯圖

將HUD置于空曠區域，安裝專用光闌后，利用太陽光模擬器形成倒灌光斑，調節HUD 角度使光斑在 3.1 吋TFT 屏上從右至左移動。參考仿真角度與光斑大小，將屏體分為上、中、下三區，每區設9 個采樣點。通過光電傳感器一邊界內外的數值差異，標定光斑是否在屏內；借助光電傳感器二數據，確定燒屏對應的光強限值；調節光斑照射屏面，利用溫升記錄儀記錄燒屏現象出現時的溫度閾值，標定過程預留一定安全余量。

結果與分析

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1.傳感器數據特征

光電傳感器一實驗數據顯示，屏邊界外（采樣點1、9）、邊界上（采樣點 2、8）與邊界內（采樣點 3-7）的信號幅值差異顯著，整體曲線呈中間高、兩邊低的近似正態分布，與TracePro 仿真趨勢一致，這一效果得益于光闌對雜光的過濾作用，最終標定0.05A 為光斑在屏內的臨界值。光電傳感器二未受光闌限制，可接收大范圍光線，實驗數據在小范圍內波動，最大與最小差值比例約9%，與仿真曲線趨勢吻合，標定19471 lx 為光強臨界值。

2.溫度閾值確定

溫度測試數據及現象

溫度測試表明，TFT 屏在105℃時部分區域變黑，超過 105℃則全黑燒屏，低于105℃時正常工作。為保證使用安全性，預留一定余量后，將100℃標定為陽光倒灌引發燒屏的溫度臨界值。

3.檢測有效性驗證

當Y?>0.05A（光斑臨界值）、Y?>19471 lx（光強臨界值）且Tmax≥100℃時，可準確識別燒屏風險。經多次重復實驗驗證，專用光闌有效提升了信號區分度，方案檢測邏輯清晰、響應靈敏，能有效避免TFT 屏因陽光倒灌損壞，檢測結果穩定可靠。

綜上，本文提出了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。系統通過光電與溫度傳感器的組合，結合合理的光學布局與判定邏輯，實現了對倒灌光斑位置、系統內光強與屏面溫度的有效監測。該方法結構簡潔、響應迅速，具備良好的工程適用性，有助于提升HUD系統在強光環境下的工作可靠性。

Luminbox全光譜準直型太陽光模擬器

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紫創測控Luminbox全光譜準直太陽光模擬光源是專為車載HUD測試而設計的專業光源設備，能精準模擬自然光環境，支持光譜/ 亮度 / 色溫調控，幫助在實驗室內進行太陽直射、光學干涉與動態光適應性等HUD光學性能測試與驗證。