[摘要] 随着汽车智能化与座舱电子化程度的不断提升，车内光环境对驾乘人员视觉健康与行车安全的影响日益凸显。本文综合探讨了车内光健康问题的成因、评价方法及应对策略，分析了机动车驾驶过程中光污染的主要类型及其对视觉功能的危害，并进一步介绍了防眩光玻璃材料的制备工艺与光学性能。研究表明，车内直接光源（如显示屏、氛围灯、抬头显示系统）与间接反射光源（如高光内饰、镀铬件）是引发眩光、视觉疲劳的主要因素；动态眩光评价、光谱控制与材料表面处理是改善光环境的关键技术。本研究对构建系统化的车内光健康评价体系、推动视觉友好型座舱的研发与应用具有重要的指导意义。
[关键词] 眩光；光污染；视觉安全；光谱控制
孙方舟
南开大学材料工程硕士，主要从事汽车环保性能开发及车内健康技术研究工作，
方向包括车内低气味、车内空气净化材料、防晕车技术、车内光环境健康等，
已为国内十余家整车企业提供车内环保及健康相关技术咨询服务。
发表车内环保健康领域相关论文5篇，申请发明专利3项。
引言
随着消费者对车内健康问题关注度的日益增加，车内健康领域发展已从传统挥发性有机物、气味等延伸到更多元化的方向。其中，车内光健康问题是不容忽视的重要一环。
光对驾乘人员的影响主要体现在视觉感官层面。驾驶人员在驾车过程中会时刻获取来自视、听、触、味、嗅五种感官系统大量、复杂的信息，其中超过80%是来自道路交通以及车内外环境的视觉信息[1]，驾驶员需要对这些信息进行人为判断并作出迅速且合理的反应。由此可见，良好的视觉环境是对驾乘人员人身安全与健康的重要保障。
目前，对于道路、车外照明等外部灯光问题存在的风险隐患已有研究，如强烈日光照射、车辆外部照明、道路夜间照明等。为保障驾驶安全，有关部门制定出台了车辆远近光灯使用及夜间道路照明等标准[2][3]，并开展了与防眩目有关的玻璃、膜、后视镜等研究，推出了有针对性地措施。但这与车内光健康的含义与关注点不完全吻合。对于车内光健康问题，眼下尚无系统性研究。
为探索、打造健康的车内光环境，本文将从消费者驾乘健康角度出发，针对车内存在的光健康风险隐患进行探讨，对判定评价方法进行梳理，分析现存问题与不足，并提出发展建议。
1 车内光健康含义
光健康问题是指由于过强或过弱的光线、不均衡的光谱、不良色光环境等不适当的光照条件对人造成的不良影响。在车内环境下，光健康问题主要指的是驾乘人员因车内环境导致短期的眩光（俗称晃眼）与视觉疲劳，甚至是长期的视力下降，从而对车辆行驶安全以及驾乘人员视觉健康造成风险隐患。
由于与车辆行驶及人身安全直接相关，眩光问题目前备受关注。其产生的原因主要是亮度在时间或空间尺度上对比过大，造成瞳孔无法快速适应调节，甚至超出视觉系统承受能力。眩光问题主要包括两类情况：一是亮度分布不适当；二是亮度在短期内变化幅度过大[4]。
除眩光外，因光造成的注意力分散、辨识度降低、眼睛酸涩疲劳则是另一类车内光健康隐患，如变色灯光、反射成像、蓝光、频闪等。为全面改善车内光环境，也应提高对以上问题的重视程度。
2 问题溯源
导致车内光健康问题的原因有许多，包括光源亮度、位置、波长等，而光源识别是解决光健康问题的根本所在。光源可分为直接光源和间接光源两类。
2.1 直接光源
图 1 车内光污染问题光源分类
直接光源又称自发光源，包括车内照明、电子显示屏、抬头显示系统等。在日间，明亮条件下的车内直接光源亮度与环境亮度差较小，基本不会产生眩光，对人眼的负面影响较小，并非日间车内光健康问题的“罪魁祸首”。在夜间，车内直接光源亮度相对较暗环境明显更强，产生眩光的风险系数提高，是车内光健康要关注的重点。此外，直接光源还会产生变色、蓝光、频闪等问题，对视觉产生其他的潜在不利影响。
2.1.1 车内照明
车内照明种类众多，其中，产生潜在光健康风险的光源主要是出现在驾驶人员视野内（主视野、侧视野等）且使用频率较高的灯光，包括内顶灯、阅读灯、背光灯、氛围灯等。在夜间车辆行驶过程中不建议开启非必要的车内灯光，以减少对驾驶人员的干扰。
内顶灯与阅读灯都来自车顶方向，可视为一类光源。内顶灯是为座椅区域（仪表盘到后座、左侧门到右侧门）照明的光源，能够为车内较大的范围提供所需亮度；阅读灯的照明区域相较内顶灯更集中，亮度也更强，目的是为乘客阅读、办公等更高的用眼需求提供亮度。由于这两种灯特征具有交集部分，在实际应用过程中可进行功能集成。内顶灯与阅读灯的使用对驾驶人员的主视野影响较小，但会提高车内环境亮度，导致与侧视野（车辆侧向外部）环境亮度形成较大差异，从而影响侧向车距等外部信息的获取与判断，如后视镜观察以及直接通过车窗观察。
背光灯是应用于仪表盘、中控台以及车门与后排按键的辅助性灯光，可使用户在低环境亮度清晰地获取有效信息（档位状态、门窗锁止等）或分辨按键位置（启动按钮、紧急报警等）。背光灯对驾驶人员的影响可根据分布位置进行划分：一是位于驾驶人员主视野的仪表板背光。该位置信息重要、观察频次高、灯光集中，同时面积较大。若灯光亮度、颜色搭配不合理，可能会产生眩光或视觉疲劳；二是主视野外的按键背光。该类光源通常使用频次低、面积小且分散，对驾驶人员影响可基本忽略不计。
氛围灯是消费者目前较为关注的汽车内饰设计元素，兼具实用与体验功能，可通过颜色、亮度、律动的多维度搭配满足驾乘人员的使用以及情绪与心理需求，多分布于仪表盘、仪表板与副仪表板、门护板与车顶的轮廓及边缘[5]。基础的氛围灯是静态白光（单色），只有亮度会对驾驶人员产生影响。当氛围灯具有动态调色功能时，亮度过高、颜色鲜艳以及变色过快都会分散驾驶人员的注意力，影响驾乘人员视觉健康。
2.1.2 电子显示屏
在日趋人性化的汽车发展趋势下，更多、更大的电子显示屏被应用在座舱内。智能方面，更多汽车减少或取消车内实体按键，转为更加智能的语音和触控组合方式，实现灵活的人机交互与安全的驾驶保障；娱乐方面，乘坐人员可通过座舱娱乐设施提升日常交通与长途出行体验。但应注意事物的两面性，深度的电子显示屏使用也会带来一定负面影响。
电子显示屏作为直接光源对人眼的影响可分为两类：一是极大的亮度差造成的眩光，这对驾驶人员最直接且最危险；二是蓝光和频闪带来的眼部不适，长期使用屏幕会造成眼部干燥、疲劳、视力下降，尤其对儿童影响较大。这两类问题主要都发生在低亮度环境中。
发光二极管（LED）具有高稳定、长寿命、低能耗等优点，是目前车内电子显示屏的主流选择之一。白光LED具有两种原理：一是以蓝光LED为基础激发、混合所得；二是将红、绿、蓝三种LED搭配组合出白光。两种原理下得到的白光与传统白光（太阳光/自然光）相比，蓝光（波长较短）占比更大。另外，使用脉冲宽度调制（PWM）调光的显示屏，在低亮度下的频闪更为明显。
2.1.3 抬头显示系统
抬头显示系统（HUD）是一种能够将原本仪表盘或中控屏幕上的行车关键信息投影到驾驶人员前方视线的挡风玻璃或透明介质上的系统，可避免汽车驾驶过程中低头寻找、查看信息带来的安全隐患。HUD作为直接光源，对亮度的动态范围具有很高的要求。其中，日间使用时亮度需要达到15000 cd/m2(坎德拉/平方米)，夜间时要降低至3cd/m2。若动态范围较小，HUD极易在夜间因为亮度过高造成眩光[6]。除了亮度，HUD显示信息的颜色以及色彩饱和度等也是影响驾驶人员视觉的重要因素。由于HUD是驾驶人员在低环境亮度下长期注视的自发光源，因此，应慎重使用蓝光（疲劳）和红黄光（警觉）。
以驾驶安全为原则，所有汽车光源的设计与使用都应遵循不产生眩光的要求[6]。但由于危害程度、可控制性等原因，目前，行业只有针对汽车外部照明的相关标准[3]，车内部分只有氛围灯提出过最大亮度要求（30±2cd/m2）[7]。总体来看，仍缺乏参考标准与具体要求。
2.2 间接光源
间接光源又称反射光源，是由具有高光泽度的内饰材质对直接光源进行反射形成的，包括玻璃类透明材料、镀铬零部件、塑料以及金属等。反射光源可分为两种：一是反射白斑，是一种将其他强亮度光源直接反射进入驾乘人员视线范围形成眩光隐患的间接光源，主要出现在高光泽度、镜面反射强的材料上；二是反射成像，产生的主要要素包括反射面以及成像面。通常反射面是光泽度较高的材料，表面越光滑成像越清晰，对人眼识别的干扰程度越大。粗糙面漫反射也可成像，但较为模糊，对视觉影响度较低。成像面与反射面特征类似（在此不考虑两个面为同一物体的情况，如平面镜），是将光最终反射到视网膜，让人在视觉上看到影像出现位置的平面。
2.2.1 玻璃类材料
玻璃类材料是最易出现镜面反射的材料，既可作为反射面也可作为成像面。由玻璃类材料造成的光健康问题在日间出现更加频繁，夜间则是安全风险系数更大。
采用高光泽度透明玻璃类材料的电子显示屏，在强光下会形成反射造成白斑产生眩光，如在高环境亮度下使用液晶显示屏（LCD）时，大多存在由屏幕表面镜面反射导致的眩光问题[8]。
HUD作为间接光源会将日间外部阳光在非球面镜上聚集，在成像的挡风玻璃或透明介质上形成高亮白斑影响视觉，从而降低了驾驶体验与安全性[9]。
反射成像通常出现在挡风玻璃和主副驾车窗玻璃上，会对驾驶人员前方以及侧方路况的观察造成影像干扰，存在安全隐患。主副仪表板及附近的内饰部件尽管表面材料较为粗糙，但强光产生的漫反射在高光泽度的玻璃面上仍会形成较为清晰的成像，对驾驶人员视线造成干扰。
2.2.2 镀铬零部件
镀铬工艺是汽车装饰的常用手段，能够改善汽车内饰的美观程度，也可对内饰材料起到耐磨与抗腐蚀保护作用。镀铬层表面光泽度高，可见光反射能力较强（约65%）[10]，极易对驾驶员的视觉产生影响，如在驾驶员视野中形成刺眼的白斑，或是在车窗玻璃上反射成更加清晰的像对外部环境观察造成干扰。
2.2.3 塑料与金属等
塑料、金属、皮革、织物是车内饰中最常见的材料，在经过表面的抛光或涂层处理后会具有一定光泽，强光下形成反射易造成眩光风险。皮革与织物反射能力较弱，只有当表面纹理较为细腻时才会具有较强的反光能力。需要注意的是，浅色材料的反光能力更强，这也是其与玻璃类材料与镀铬件不同的地方。
间接光源主要针对的是内饰材质问题，目前行业内多关注安全性、舒适度、高级感，对于光健康相关问题的关注度不足，尚缺乏深入系统的研究。
总体来看，光源是导致光健康问题产生的主要原因，如果能加以控制，可有效解决隐患。但光健康问题的产生原因不仅有光源，还包括光源所在位置及其与驾乘人员的空间位置等素。当光源条件无法避免时，可以通过对其他影响因素的干预达到类似的效果。这就需要对光健康问题的成因、影响程度等进行系统的评价与分析。
3 评价方法
针对车内光健康问题，理想状态下是对座舱内的光环境进行整体评价。但由于缺乏对内涵较广、涉及影响因素众多的光健康问题系统性研究，目前尚无统一的测试方法及标准可以参考。因此，本研究根据光健康隐患发生的位置、成因等要素进行讨论。
首先，邹等[10]在汽车座舱条件下，针对镀铬工艺这一典型影响因素，用光线追踪以及视野仿真分析结合的方法对眩光进行了评价。光线追踪在驾驶人员视觉分析中主要用于预判光线是否会出现在视野内，视野仿真分析则是根据预判结果进行进一步分析。该研究对宝骏730的方向盘、换挡手柄、空调控制旋钮、空调出风口、车门外开拉手等位置的镀铬部件进行了研究，对高亮、亚光镀铬材质的眩光特性进行了对比，并通过对比度对易读性进行了评价。
在邹等团队的研究基础上，贺等[11]进一步拓展了评价范围，利用基于CATIA/SPEOS的汽车驾驶室眩光评估方法，通过眩光仿真分析与实车评价确定参与光反射过程零部件的几何位置关系，希望从人机工程布置和内饰设计角度出发，减少驾驶舱眩光。该研究对某型号SUV在日间和夜间不同时段，仪表盘、中控电子显示屏、后视镜以及前挡玻璃因反射存在的眩光风险进行了评价分析，基于文字亮度与背景亮度差异的对比度来验证眩光及易读性。
上述评价方法都是在静态场景下进行的，而光源、光路在绝大多数场景下是不断变化的，同时人的视觉水平也受动态影响，因此静态评价方法具有局限性，结果与实际情况存在差异。张等[12]充分结合实际场景，针对动态眩光问题进行系统研究，建立了道路照明动态眩光评价模型与评价指标体系。虽然与车内光健康评价的场景有所不同，但在动态眩光评价方面仍具有重要的参考价值。
此外，陈等[13]探究了中间视觉条件下受道路照明影响的车内环境光亮度，对驾驶人员的影响。关于白光与彩光对人眼产生影响的阈值亮度、亮度评价等级与方法，对于车内光健康的综合评价也具有一定借鉴意义。
如何判定是否产生眩光、严重程度如何，是评价的关键。针对眩光阈值及测试方法，目前可参考道路照明相关要求[14]，但能否完全适用且覆盖到车内光健康问题的评价内容，仍需进行深入探讨。在评价过程中，客观结果在一定程度上是科学准确的。但由于驾驶人员个体差异（如性别、年龄、视力情况等因素），在这一过程中也应考虑主观影响因素，可在客观结果的基础上提出无风险、低风险、中高风险等分级与阈值范围建议，为不同驾驶人员辨别是否存在眩光风险提供较为稳妥的建议。除通过座舱环境光健康问题的整体评价外，还可预先对高风险光源、材料进行分析，进而开展有针对性的眩光评价，增加测试过程的灵活性，可适用于优化改进的验证环节。
4 应对建议
从结果导向来看，对实际问题的优化改进是最具针对性的，但可能会存在改造难的问题，如布置位置、光源亮度与颜色调节等。因此，不仅要有切实可行的问题识别与改造能力，更要从设计规划层面做好前置工作。首先，要有明确、完善的车内光健康指标与评价方法，在大量试验样本的基础上总结提炼出减少、避免光健康隐患的要点，以支撑汽车在开发阶段将光健康理念合理清晰地融入设计中；其次，要有与指标配套的先进材料工艺技术，支撑光健康汽车的量产落地。
针对本文中提到的光健康问题产生原因提出如下建议：
一是直接光源。直接光源最重要的是亮度，建议根据日间、夜间的环境亮度设置不同灯的照明模式及阈值，同时配备亮度调节功能，以适应不同驾驶人员需求。建议对高风险光源角度、颜色进行控制或排除。电子显示屏可做防蓝光处理，或使用有机发光二极管显示屏（OLED），减少LED屏带来的蓝光与频闪问题。HUD可以通过提高部件吸光能力、增加扩散板旋转角、扩散板表面增加微结构等措施减少光健康问题。
二是间接光源。间接光源主要是反射作用，建议对具有高光泽度的内饰材料，在尽量不影响正常使用功能及质感的前提下进行表面雾化处理，如使用防眩光玻璃、使用功能膜减少反光或降低色度弱化成像、减少浅色内饰材料使用、采用亚光拉丝处理的镀铬材料等。此外，光致/电致变色玻璃也可有效控制反射作用。
5 结语
本文以构建全面的车内光健康环境为出发点，在传统车内眩光、光污染等基础上对光健康概念进行了丰富与扩充，梳理了光健康问题的具体分类、产生原因、评价方法、应对措施以及现阶段不足与应对建议，是对健康汽车领域的一次初步探索。
车内光健康问题关乎消费者人身安全与健康，其重要性不容忽视。消费者在选车购车过程中也应将光环境质量纳入重点考量范围。建议在车辆体验环节，主动关注不同时段、不同光线条件下的内饰反光与眩光情况，特别注意仪表盘、中控屏等区域的显示清晰度与视觉舒适性；可优先考虑配备自动防眩目内外后视镜、光线自适应调节以及低蓝光显示模式的车型。此外，对于有天窗或大面积玻璃车顶的车辆，需了解其是否具备有效的紫外线隔离与光线调节功能。通过有意识地选择光健康设计完善的车型，消费者不仅能提升行车安全与乘坐舒适度，也将推动汽车厂商更加重视人因工程与健康光环境的研发投入。
参考文献
〔1〕 王畅, 王雪松, 刘梦梦, 等. 不同等级公路环境下驾驶人动态视觉特性规律研究[J]. 中国公路学报, 2021, 34(10): 274-284.
〔2〕 中华人民共和国住房和城乡建设部. CJJ45-2015 城市道路照明设计标准[S]. 北京：中国建筑工业出版社, 2015.
〔3〕 国家市场监督管理总局, 国家标准化管理委员会. GB 4785-2019 汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定[S]. 北京：中国标准出版社, 2019.
〔4〕 杨勇, 孙志强, 苏晓明, 闫畅. 眩光基础理论与户外道路照明安全评价指标[J]. 照明工程学报, 2018, 29(3): 45-50.
〔5〕 张明, 李华. 汽车内饰氛围灯设计优化研究[J]. 汽车技术, 2022(4): 56-60.
〔6〕 国家市场监督管理总局, 国家标准化管理委员会. GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件[S]. 北京：中国标准出版社, 2017.
〔7〕 中国汽车工业协会. T/CAMRA 003.3-2021 汽车照明及光信号装置技术规范 第3部分：汽车内部照明及光信号装置[S]. 北京, 2021.
〔8〕 赵亮, 孙伟. 液晶显示屏防眩光结构的研究现状与展望[J]. 光电子技术, 2021, 41(1): 34-38.
〔9〕 蓝荣福, 黄梅珊, 周子渊, 刘维民. 平视显示仪光害问题原理分析及优化方案研究[J]. 中国汽车, 2023(11): 25-29,55.
〔10〕 上汽通用五菱汽车股份有限公司. 宝骏730技术报告[R]. 柳州, 2019.
〔11〕 贺晓东, 等. 驾驶舱眩光仿真分析与实车评价[J]. 汽车工程, 2023, 45(1): 112-118.
〔12〕 张伟, 等. 瞬变环境动态眩光检测方法研究[J]. 中国公路学报, 2021, 34(7): 205-213.
〔13〕 陈航, 等. 中间视觉与汽车内的环境光[J]. 汽车安全与节能学报, 2022, 13(2): 89-95.
〔14〕 International Commission on Illumination. CIE 140:2019 Road Lighting Calculations[S]. Vienna: CIE, 2019.
