汽车内外饰在阳光模拟下的表面温度试验

汽车领域阳光模拟老化测试多基于 TNR 法（温度校正太阳辐射法），传统以黑标温度替代样品表面温度，但不同颜色对辐射吸收差异显著，导致误差较大。白色饰板与黑标温度温差可达13.88℃，70W/m² 时红、灰、黄、白色饰板相对误差最高超27%。本文基于紫创测控luminbox的氙灯太阳光模拟器，建立汽车内外饰表面温度数学模型，修正传统方法误差，为汽车老化测试提供精准温度数据。

吸收辐射能原理

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物体对阳光辐射的吸收、反射和透射特性决定其表面温度，不透光的汽车内外饰板材透射率可忽略，吸收能力主要由反射率决定。不同颜色饰板反射率差异明显，白色达0.48，黑色仅 0.04。氙灯太阳光模拟器能监测特定波段辐照强度，通过换算获取可见光辐照度，以匹配全光谱阳光照射场景。

散热理论分析

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阳光模拟试验中样品在球面投影示意图

物体散热主要通过导热、对流和辐射三种方式。阳光模拟试验中，样品通过绝热夹子悬空固定，导热散热可忽略不计；热辐射能量与物体绝对温度相关，温度越高辐射能量越大，主要以红外光形式释放；对流散热遵循牛顿冷却定律，散热速率与样品和环境的温差成正比，适用于阳光模拟试验环境。

数学模型建立

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基于热力学第一定律的能量平衡关系，当样品吸收的辐射能与释放的散热能量达到动态平衡时，建立表面温度计算模型。模型关键参数通过专业设备精准测量：样品采用PC+PBT 板材，透射率均为0；反射率通过后视镜反射率仪测定；散热系数基于牛顿冷却定律测得，平均为6W/(m²・℃)；发射率通过红外辐射功率检测仪测定，整体约0.97，且随温度变化影响较小。

阳光模拟验证与结果

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1.试验设置

阳光模拟试板表面温度测试

采用氙灯太阳光模拟器进行阳光模拟试验，样品涵盖黑、红、灰、黄、白等多种常见颜色。通过数据采集仪，同步记录样品表面温度、黑标温度及环境温度，全面验证模型准确性。

2.结果分析

 

各颜色饰板在不同辐照强度下的实测温度

试验数据显示，黑标温度与样品实测温度偏差显著，除黑色饰板相对误差低于2% 外，其他颜色饰板误差随辐照强度增加而增大。70W/m²辐照强度下，红色、灰色、黄色、白色饰板与黑标温度的相对误差分别为10.07%、16.23%、18.69% 和 27.37%。

应用所建模型计算的温度值与实测值拟合度大幅提升，非黑色饰板相对误差均控制在5.00%以内，较传统黑标温度法误差精确度提升至少10 倍，充分验证了模型的可靠性和实用性。

综上，本研究建立了用于氙灯太阳光模拟环境的汽车内外饰表面温度预测数学模型。有效解决了传统黑标温度法因颜色差异导致的测试误差问题。研究证实，不同颜色饰板反射率差异显著，PC+PBT 材质饰板的发射率与散热系数相对稳定；模型基于能量平衡原理，结合精准测量的关键参数，计算结果与实测值高度契合。该模型为整车及零部件老化研究提供了有力的理论支撑，对优化汽车设计、提升产品环境可靠性具有重要现实意义。

Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器

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紫创测控Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器为汽车提供高精度老化测试与性能验证，能精准模拟自然光环境，支持光谱/ 亮度 / 色温调控。

 

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高动态亮度：2 米处20,000-150,000Lux，满足HUD 亮度响应测试

强光抗扰验证：直射模拟复现图像模糊/ 重影问题场景

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