E5-06 座舱显示与光输出件热设计：大屏/AR-HUD 的散热、太阳倒灌防护与高低温降级

课程代码 E5-06 · 板块 E 电驱与电力电子热管理 / 智能电子与大算力散热 时长 约 3.5~4.0 小时（7 讲） 前置 E5-02 激光雷达、摄像头的温控与防凝露；B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡；A1-03 辐射换热与整车热害中的辐射屏蔽；A1-06 热阻网络法与集总参数建模入门 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义，是 E5-06 大纲的完整展开版

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引言：先判几何，再判温度——腔温没超上限的那一刻，屏上那个点可能已经烧了

夏天，一辆车在露天停了大半天。车主上车，AR-HUD 的投影画面上多了一块暗斑，位置固定；开空调把舱内吹凉，暗斑不恢复。拆检下来，PGU 前面那片扩散屏上有一个毫米级的烧灼点。复盘先按最顺手的思路走：查屏体功耗、查光机腔温度、翻热预算——整个热浸过程里腔温都没有越过器件规格上限，热预算是够的，散热路径也照着算的排了。每一项都合格，件却坏了。

这不是热预算算错了，是判据用错了。烧灼这件事的物理量根本不是温度，是局部能流密度：落点是毫米级的光斑，事件是分钟级的，损伤是不可逆的。而热电偶量的是一小片区域在一段时间里的平均值——它在空间上被摊薄、在时间上被滞后，损伤发生的那一刻，它给出的读数可以完全正常。这门课要交给你的第一件事，就是识别出「这一支不能用温度判」，并知道该换成哪一条判据。

本课收什么、不收什么

本课的对象落点是舱内显示与光输出件：多联屏 / 中控屏 / 副驾屏、仪表屏，以及 AR-HUD（PGU + 折叠镜 + 非球面反射镜 + 光机腔）。E5 模块的对象分工是按「件在哪、光往哪走」划的，⛔ 不是按功率大小划的——E5-01 自动驾驶域控/大算力芯片散热设计 收大算力域控、E5-02 激光雷达、摄像头的温控与防凝露 收车外光学感知件、E5-07 毫米波/4D 成像雷达的腔体热环境、散热与罩体加热除冰 收射频罩，本课收舱内输出件。⚠ 车外照明（前照灯、信号灯）明确不在本课：它的对象域、失效形态与法规体系与舱内输出件完全不同；而库内目前也没有承接它的课题——这是课程体系的一处缺口，⛔ 不等于「本课默认已收」，需要它的人现在得自己去找料。

顺带先把一个会误导的定性词摆出来：把座舱屏与 AR-HUD 笼统称作「小功率分布式电子件」，是本课第 1 讲要专门点破的一句错话。高亮多联屏的背光加驱动板落在几十瓦量级（量级带，⛔ 不是可取用的单点值），与座舱域控整盒落在同一个量级带上；而真正该用的判据不是功率数字大不大，是它需不需要一条专设的导热链才能把热排出去（★ 本课归纳的判据）。按「小功率」处理的直接后果很具体：热预算表上没有它的栏位，也就没有人给它排散热路径。

通法一律只引不重讲：辐射换热通法（视角因子、发射率、辐射屏蔽）见 A1-03 辐射换热与整车热害中的辐射屏蔽，分段热阻串联与温升反算见 A1-06 热阻网络法与集总参数建模入门/E5-01 自动驾驶域控/大算力芯片散热设计，驱动板与 Tcon 的铜厚层数与热过孔见 E5-05 板级（PCB）热设计：铜厚、热过孔与基板路线选型，导热界面材料族谱与 BLT/泵出见 H5-01 导热界面材料（导热垫/凝胶/灌封）选型，加热膜本体（方阻与网络设计、电极引出、贴附界面）归 G9-05 贴附式面状加热件与电伴热：柔性加热膜/加热垫、伴热带的部件设计、贴附界面与失效，加热功率估算与闭环控温引 E5-02 激光雷达、摄像头的温控与防凝露，风道侧的避让与协商写在 C2-07 风道设计与出风分配（吹面/吹脚/除霜），暴晒边界条件一律引 B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡/C6-05 暴晒后快速降温专项设计，舱级灯阵试验见 L5-01 整车风洞热管理试验方法/L3-01 环境舱整车热管理试验（高低温/快充），热阻实测方法本体见 L7-04 电子/功率器件热测量与表征：TSP 标定、JESD51 热阻实测与结构函数判读。⛔ 本课对射程外的事只给类型与去向，不给限值、不给等级号、不给条款内容。可引的体系出处是 GB/T 28046.4 / ISO 16750-4（气候负荷）、AEC-Q102（车规分立光电器件应力等级）、JEDEC JESD51（封装热阻的报告口径）与 QC/T 658（仅作舱级对照）——⚠ 分册号、条款与年版一律按现行有效版本确认，各自的射程边界在第 7 讲逐个交代。

学完这门课，你要能交出五样东西，而它们之间是有依赖次序的：暴晒工况热预算表（第 1 讲）→ 件级热路图与瓶颈段判定（第 4 讲）→ 降亮门限表（第 5 讲）→ 防倒灌措施清单与失效互补矩阵（第 3 讲）→ 件级试验判据构成表（第 7 讲）。⚠ 后三张都要引用前两张的数——降亮门限表里每一级能削多少热，要能跟热预算表上的缺口对得上账；判据构成表的初始条件，要与热预算表的边界同源；防倒灌措施选在哪儿落点，决定热路图上哪一段要加散热面。⛔ 各写各的，这五张表就退化成五道互不相干的填空题。

钉子 A：这门课的账不是「一个温度」，是「两笔账 × 两种机理」

第一层拆分是热源两笔账。屏体自热——背光 + 驱动/Tcon + 电源级 + 触控——全时在线、与环境无关；太阳外灌得热只在暴晒时段出现，但量级不小，取决于停放姿态、玻璃透过率与屏面的光学性质。两笔各有各的算法，也各有各的手段。只排其中一笔，暴晒工况下必然失守，而且会表现成一种很折磨人的形态：超温 → 上降亮 → 还是超温，动作做了却看不到效果。

第二层拆分更要紧：太阳这一笔在两类对象上是两种完全不同的机理。大屏是面吸收——太阳落在一个吸收面上，得热随吸收率与迎光投影面积线性增长；AR-HUD 是反射光路的反向聚焦——同一组能把画面投出去的曲面镜，反过来能把太阳几何放大到一小块落点上。这不是设计缺陷：反射镜的成像能力有多强，它聚焦太阳的能力就有多强，两者是同一个光学系统的一体两面，⛔ 不能靠「把镜子做好一点」消掉。

⇒ 手段必须按机理配对，⛔ 不可互换：降亮度只削自热那一笔（而且只削背光那一部分）；降 α_s、提 ε、遮阳与散热路径管面吸收那一笔；离轴光路、遮挡、光谱滤除、落点热设计只对聚焦那一笔有效。把 HUD 按大屏处理（只降 α_s、加张遮阳膜）是严重偏危险——线性削减补不上几何放大；把大屏按 HUD 处理（上离轴布置、上冷镜）是做无用功、花冤枉钱。判据只有一句（★ 本课归纳）：这个对象上有没有一组会成像的曲面反射面。有，就走聚焦那条账；没有，就走面吸收那条账。

钉子 B：件级判据与舱级判据同边界、不同源——设备可共用，判据⛔ 不可共用

本课与 C6-05 暴晒后快速降温专项设计 抄的是同一组暴晒边界条件：环温设计点、辐照三分量与几何口径、热浸时长与寿命状态一律引 B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡，舱内热浸的升温曲线引 C6-05。⛔ 本课一个边界条件都不自造。但两门课的目标函数不同：舱级判的是「乘员不舒服」，判据量是舱内空气温度与降温时间；件级判的是「器件与光学件的不可逆损伤」，判据量是壳内/腔内温度与光学退化。

同边界、不同源，推出三条贯穿全课的结论。① 舱内空气还没到峰值时，HUD 光路的聚焦落点可能已经烧了——舱级判据在时间上和物理上都兜不住它。② 件级试验要给三个设定量，舱级只给一个：辐照度之外，还要给入射角（太阳高度角 × 方位角组合，而且必须扫，不是取一个点）与光路对准（灯阵光轴与反向光路的对准精度与容差）。③ 同一次整车试验不能顺带完成件级考核：设备形态可以共用（风洞灯阵、环境舱灯组），件级却常需单独在小灯阵或件级台架上做扫角试验。⇒ 交付时两份报告并列，⛔ 不许一份顶两份。

反钉子：「腔内温度没超规格上限 ⇒ 这件事没有热风险」

这是本课最容易被读反的一条，而且它读反得非常自然。课名里写着「热设计」「散热」「降级」，读者会顺手把整门课的验收判据设成温度：排热预算、算腔温、比规格上限、留余量。这套动作对屏体自热与面吸收那两笔账是完全正确的，所以它一路都能得到正反馈——直到撞上倒灌这一支。

读反之后，读者会做错三个具体动作，一个比一个贵：

① 设计阶段：只做热预算与腔温校核，不向光学团队要反向光线追迹结果。于是「几何接受锥」这一整类风险，从头到尾没有出现在任何一张检查表上。⚠ 这一类漏法最难自查——它不会以「少了一条」的方式暴露，而是整类不出现，清单看起来是完整的。

② 验证阶段：把灯阵辐照度设到设计点、开满、看腔温，不扫入射角、不做光路对准。太阳照不进反向接受锥，试验一次都不会复现，而报告上写着「通过」。⚠ 这是系统性假阴性，不是偶然漏检——同一份试验大纲跑一百遍，一百遍都通过。

③ 判读阶段：只看高温段数据，看到亮度掉了一点、温度没超，判「可逆、通过」，不做冷却回常温复测。于是可逆的高温降亮与不可逆的光学退化混在同一条曲线里，两者根本分不开。

正解是一条硬次序：先判几何，再判温度。倒灌的第一道判据是几何——太阳有没有落进反向接受锥、几何聚光比有多大——⛔ 不是温度；温度判据在这一支上给出的是假绿灯。几何这一关过不了，温度算得再准也没有意义。这条次序在第 2 讲用机理与算例显式点破，第 5 讲定触发量时重申「测点温度管的是自热与面吸收那两笔，⛔ 不管落点」，第 7 讲把它落成试验设计上的硬约束。

全课符号与口径，在这里一次钉死

本课有三个公式、两条机理、两笔账，是符号最容易在讲与讲之间漂移的形态：同一个字母 G，在面吸收那笔账里是合成辐照、在聚焦那笔账里是直射分量；同一个字母 A，在第 1 讲是投影面积与显示面积两个量、在第 2 讲是口径面积与光斑面积另外两个量。⇒ 不在这里钉死，后面必然出现同名不同量——而它最危险的地方在于，代错了式子照样算得出一个数来，没有任何东西会报错。下面这几组量全课分列，正文一律⛔ 禁止裸写不带下标的歧义形式（裸写 L、裸写 G、裸写 A 一律不许）。

符号	是什么	单位 / 取值口径	⛔ 不许怎么用
L_target	目标亮度，指屏面出光亮度（透过液晶与偏光片之后的整屏出光面）	cd/m²（1 nit ≡ 1 cd/m²；「万尼特」＝ 10⁴ cd/m²）	⛔ 不许裸写 L；⛔ 不许与背光模组出光亮度、LED 光源面亮度混用——见到规格书上不带说明的「亮度」必须回问，不许直接收下
A_screen	有效显示面积	m²	⛔ 不许与 A_proj 混用、⛔ 不许裸写 A
A_proj	该件在太阳方向上的迎光投影面积	m²	同上；它随停放姿态变，⛔ 不是显示面积的同义词
η_sys	背光系统发光效能	lm/W	⛔ 不是无量纲效率、⛔ 不是百分比。当成 0.05 这样的「效率」代进去，结果会差约三个数量级——这是量纲错，不是精度错
α_s	太阳短波吸收率（积分波段本课统一取约 0.3~2.5 μm）	无量纲	⛔ 不许与 ε 互相代入、⛔ 不许比大小说「α 比 ε 大所以偏热」；引供应商数据表时必须核对它用的是哪一套积分波段
ε	长波（红外）发射率（常温物体的积分波段约 4~50 μm）	无量纲	它与 α_s 是两个波段上的两个量，数值上无必然关系
τ_cover	风窗 / 侧窗玻璃对太阳短波的透过率	无量纲	本课统一取玻璃侧——α_s 已经是屏面总成（含自身盖板与膜系）的吸收率，⛔ 不得把同一块盖板算两遍
θ_sun	太阳视角直径	本课全课统一取 9 mrad（是太阳视角直径约 0.5°~0.53° 的工程取整，差约百分之几，对量级判断不影响）	⛔ 全课任何一处不得改用别的取值——换一个舍入，两讲算出的聚光比就对不上
C_geo	几何聚光比 ＝ 入射口径面积 / 落点光斑面积	无量纲	本课给的是几何上界；⛔ 不得反过来用它论证「实际一定有这么高」
G_eff	三分量合成的有效辐照（直射 + 散射 + 地面反射）	W/m²，取值引 B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡	只用于面吸收那笔账；⛔ 不得代进聚焦那笔账
G_dir	直射分量辐照	W/m²，取值引 B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡	只用于聚焦那笔账（散射与地面反射方向发散，进不了接受锥）；⛔ 不得代进面吸收；⛔ 不许裸写 G
q″_PGU	AR-HUD 的 PGU 出光面自热热流密度 ＝ P_heat / A_emit	W/m²	判的是「第一段卡不卡」（界面热阻与扩热能力够不够），⛔ 不是整机功率；⛔ 不许裸写 q″
q″_spot	反向聚焦的落点能流 ≈ C_geo·G_dir·η_opt	W/m²	判的是不可逆损伤那一支；⛔ 不许裸写 q″、⛔ 不得与 q″_PGU 互推——这正是本课反复强调「⛔ 不得互推」的两条判据链

⚠ 最后两行值得单独看一眼：面吸收用合成值、聚焦只用直射——两支正好相反。「把三分量全代进去更保守」这个直觉，在聚焦这一支上是错的，混用会得出错误的量级。派生量的舍入位数在各讲的算例里逐条写死，⛔ 不许某一讲为了「更精确」自行改一档。

全课路线图

第 1 讲　对象落点与热源两笔账：划清本课收哪些件、热源全集里哪两整类最常被漏（不发光但耗电的那一类、不是自己发的那一类），抄同一组暴晒边界条件，出暴晒工况热预算表，并把两笔账放在同一个分母上比出主导项。

第 2 讲　太阳倒灌的机理与量级：讲透光路可逆，用几何聚光比算出落点能流的量级上界，说清为什么第一道判据是几何对准而不是辐照度单值，并把反钉子显式点破。

第 3 讲　防倒灌设计：把防护手段按能量传递链上的截断点重排——让它进不来 / 进来也不聚焦 / 聚焦也不吸热 / 吸热也不坏，加上常被整类漏掉的运行策略侧；每条各有各的失效模式，交付物是「措施 × 失效模式 × 剩余组合能否守住」矩阵（★ 本课归纳的验收判据）。大屏一侧的面吸收手段在这里与聚焦侧合钉，案例的决策链也在这一讲走完。

第 4 讲　件级热路与整车耦合：屏体这条链无风冷、只靠固体导热外排；AR-HUD 多一个半封闭腔，而光机腔是判据测点不是散热面。这一讲同时处理与风道的双向耦合与 IP 内腔漏风这个双刃项，终点是给出「瓶颈段在哪、归谁改」，⛔ 不是一个温度数。

第 5 讲　高温降级链：降亮度 → 分区/分屏关闭 → 整屏关断，每一级绑定五项（触发量、触发门限、恢复回差、最短驻留时间、用户可见性约束）。这一讲会当场打掉「亮度减半 ⇒ 自热减半」这个说法，并说清降亮为什么顶替不了外灌那一半。

第 6 讲　低温侧的可显示温度门槛：低温的失效形态是「响应变慢、显示不对」而不是「烧毁」。本讲唯一的交付物是上电延时点亮的时序判据——读哪个温度、到什么值才允许点亮、要不要驻留、超时怎么办、与「上电即显示」的要求怎么裁决。⚠ 这里还藏着一条回指第 3 讲的耦合：遮光板执行器低温卡滞 ⇒ 防倒灌措施本身在低温下可能失效，而低温晴日恰恰是太阳高度角低、最容易落进反向接受锥的时段。

第 7 讲　件级暴晒与倒灌试验：三个设定量、判据构成表五栏（测点定义 / 初始条件 / 辐照度—入射角—光路对准的设定与扫描范围 / 考核时刻 / 判定阈值及其出处），可逆与不可逆分两栏判读，亮度衰减的口径必须连测量条件一起定义。钉子 B 在这一讲收口。

收尾几节把三个公式、案例、误区与实操串起来。⚠ 一句提前的提醒：本课不给辐照度、入射角、温度门限、光学退化阈值的任何具体数值——这些量属模组厂规格书与 OEM 企标口径，库内没有对口的强制标准原文。本课交付的是判据的构成与取值来源，⛔ 不是可以照抄的数。这不是偷懒：给了一个没核过的数，读者会拿它当验收依据用，而那比不给更贵。

第 1 讲　对象落点与两笔账：暴晒工况下的件级热预算表

座舱里那块屏这些年长得很快：从一块几吋的中控屏，长成横贯仪表台的多联屏，再往上叠一套把虚像投到路面上的 AR-HUD。它们在整车布置评审里通常以「一个占空间的件」的身份出现，而在热预算表上——很多项目里根本没有它们的行。

这一讲要做的事只有两件：把对象划清楚，把热负荷拆成两笔账。这两件事看起来都像是「开头交代一下」的内容，但它们决定了后面六讲的全部走向：对象划错，后面讲的防护手段就配错了机理；账拆不开，暴晒工况下你会做出「超温 → 上降亮 → 仍然超温」这种动作做了却没效果的形态。

1.1 对象落点：本课收的是「舱内显示与光输出件」三族

本课的主对象有三族：

• 多联屏 / 中控屏 / 副驾屏——面积最大、亮度目标最高、背光功耗最高的那一族；
• 仪表屏——面积小、但承载驾驶信息，后面第 5 讲讲降级时它的可读性约束最硬；
• AR-HUD——PGU（图像生成单元）+ 反射光路（折叠镜、非球面反射镜）+ 光机腔，成像面根本不在车里，而在车外的虚像位置。

E5 模块四门课的对象轴是按「件在哪、光往哪走」划的，⛔ 不是按功率大小划的：E5-01 自动驾驶域控/大算力芯片散热设计 收大算力域控（特征是单点高功率、高热流）、E5-02 激光雷达、摄像头的温控与防凝露 收车外光学感知件（激光雷达与摄像头，特征是外露、冷热双侧都要管）、E5-07 毫米波/4D 成像雷达的腔体热环境、散热与罩体加热除冰 收射频罩（特征是腔体 + 除冰），本课收舱内输出件（特征是光学面不可加散热结构 + 全时在线 + 暴晒直面）。

为什么不能按功率大小建轴？因为本课对象自己的功率跨度就罩不住：从仪表屏的几瓦，到高亮多联屏的几十瓦量级，再到 AR-HUD 那种「总功率不大、但集中在很小的发光面上」的形态——一个形容词无论怎么选都会把其中一类说错。而按「件在哪、光往哪走」建轴，四门课的判据体系刚好各自自洽：外露件要管结露与低温，腔体件要管除冰，舱内输出件要管暴晒与光学退化。

沿「车里有几块屏」这条线索建轴，会整类漏掉三样东西。这是本课第一处要提防的枚举陷阱——顺着「中控屏、副驾屏、仪表屏、后排屏、多联屏」数下去，清单看起来是完整的，因为漏掉的那一类不会以「少了一条」的方式暴露：

• （a）根本不是一块屏的那一类——AR-HUD。它的热与光失效形态与屏完全不同，而它恰恰是本课后果最重的对象（第 2、3 讲整整两讲都在讲它）。
• （b）屏内部的子系统——背光模组（LED 条 + 导光板 + 膜片组）、驱动板 / Tcon、给 LED 串升压的电源级、触控层。它们才是「一块屏」这个整体里真正的热源与真正的热阻段；按「一块屏」建轴，这笔账永远拆不开。这一类在本讲第 1.3 节与第 4 讲全部展开。
• （c）屏之外的舱内光输出件——氛围灯与顶棚投影、电子外后视镜（CMS）的舱内显示屏、透明 A 柱显示。本课点名它们存在，但它们的功率量级与失效形态不同，不在本课射程。

还有一类要显式说清楚：车外照明（前照灯、信号灯）明确不在本课——它的对象域、失效形态与法规体系与舱内输出件完全不同，而本课程体系目前也没有专门课题承接它。⛔ 这句话的意思是「本课不收」，不是「它不需要热设计」。凡是「没被列进来」的项，默认值都应该是「未覆盖、待确认」，⛔ 不是「不存在」或「不必管」——这一条在后面几讲会反复用到。

1.2 一个件要不要独立热预算栏位：判据不是功率数字

这是本课自己归纳的一条判据（⛔ 它不是某标准或某既有规范的条文，是本课为了把「谁该进热预算表」这件事变得可判真假而立的）：

判据：一个电子件，若「靠周边空气与结构自然把热带走就能守住上限」，它可以不进热预算表；若它必须有一条被显式设计过的固体导热链、且这条链上任何一段被别人占用就会失守，它就必须有独立的热预算栏位与独立的责任人。

按这条判据看高亮多联屏：它的背光加驱动板落在几十瓦量级（与座舱 SoC 落在同一个量级带上——这里只说「同一个量级带」，⛔ 不做倍数比较，因为两侧都是量级带而不是可承诺的单点值）；它的正面是光学面，不能加任何散热结构；它的背面被风道和结构件占着。它完全符合后一种。AR-HUD 同理，而且更靠后一种——它的第一段热阻就卡在一块很小的发光面上（本讲 1.6 节）。

⚠ 这里要当场纠正一个说法。你可能在别处见过把座舱屏与 AR-HUD 笼统归进「小功率分布式电子件」的写法，并据此认为它们不需要单独排热路。按上面这条判据，它们不是。这个说法之所以危险，不在于「算得不准」，而在于它的直接后果是没有人给它排散热路径：布置评审时它只是一个占空间的件，热预算表里没有它的行，界面热阻、支架截面、贴附条件都没有主责人，等到暴晒台架上壳内超温时，能改的东西已经全被冻结了。

⇒ 记住这条判据的形态：用功率的形容词代替判据，是这一类件被漏掉的第一原因。判据问的是「它需不需要一条专设的导热链」，⛔ 不是「它的功率数字大不大」。

1.3 热源全集与四条边界：这个件同时是热源，也是被加热对象

沿「哪个零件在发光就哪个热」这条线索数热源，会整类漏掉两样。顺着「背光 LED 条」「PGU 光源」数下去，同样是那个形态——漏掉的那一类不会以「少了一条」的方式暴露：

• （a）不发光但在耗电的那一类——驱动板与 Tcon（时序控制器）、给 LED 串升压的电源级（它的转换损耗全部就地变热）、触控层与触控 IC；若车机主板与屏共壳，它也在这笔账里。
• （b）不是自己发的那一类，也就是外部热输入——太阳外灌得热（面吸收或聚焦两种形态，本讲 1.4 节分开），以及从 IP 内腔与风道侧灌进来的热：风道贴背板走时的壁面换热、内腔漏风把风道漏出的热风吹到背板上、IP 骨架被晒热后从支架反向传导进来。

AR-HUD 侧还要另加一项：光学件（滤光片、扩散屏）自身吸收的太阳与杂散光。它在正常工况下可以忽略，在倒灌工况下是主导项——这一句是第 2 讲的入口。

把（a）与（b）合起来看，就得到本课的第二条结论：这个件在整车里同时是热源和被加热对象。它的边界至少有四个：

边界	对面是什么	方向
背板贴附侧	风道壁，或 IP 内腔空气	双向：夏季送风时可能带走热，冬季吹热风时反而抬温
支架侧	IP 骨架	双向：骨架被晒热时反向传导进来
正面	舱内空气与舱内辐射环境	双向
太阳这一路	透过风窗/侧窗的太阳短波	单向流入

⇒ 件级边界条件⛔ 不是「舱内空气温度」这一个数。把四个边界简化成一个舱内空气温度，会同时朝两个方向出错：冬季吹热风时低估壳内温度（风道壁比舱内空气热），夏季高估散热能力（内腔空气几乎不搬热）。这四条边界怎么排、每一段归谁改，是第 4 讲的内容；本讲只把结论立在这里。

1.4 两笔账：屏体自热与太阳外灌得热，算法不同、手段也不同

现在把上一节的热源全集折成热预算表上的两行。这是本课的第一根钉子，全课都要回到它：

第一笔——屏体自热：背光 + 驱动/Tcon + 电源级 + 触控。它全时在线，与环境基本无关，算法走公式 3（本讲 1.5 节）。

第二笔——太阳外灌得热：只在暴晒时段出现，但量级不小。它取决于停放姿态、玻璃透过率与屏面自身的光学性质，算法走公式 1（本讲 1.7 节）。

为什么必须拆开？因为两笔账对应两组完全不同的手段，而手段与机理是配对的：

• 降亮度只削自热那一笔，而且只削其中背光那一部分——驱动板与电源级那一份基本不动（第 5 讲会用算例把「亮度减半、自热减半」这个说法当场打掉）；
• 遮阳、降 α_s、提 ε、加散热路径管的是外灌那一笔，对自热无效。

⇒ 不拆账的后果非常具体：暴晒台架上壳内超温，第一反应是上降亮策略，降完还是超——因为超的那部分本来就不在降亮能碰到的那一笔里。把「屏功耗」当成「屏热负荷」，是这门课最早出现、也最好避免的一个错：前者是一笔，后者是两笔。

太阳这一笔在两类对象上还要再分一次机理。这是本课全课核心判断的立处，判据只有一句话：

这个对象上有没有一组会成像的曲面反射面？ 有 ⇒ 太阳会被这组镜子反向聚焦，走几何聚光比那条账（C_geo = A_in / A_spot，第 2 讲展开）； 没有 ⇒ 太阳只是落在一个吸收面上，是面吸收，走公式 1。

面吸收的得热随 α_s·A_proj 线性增长；聚焦是把同一份能量几何放大到一小块落点上。两者的手段⛔ 不可互换：把 AR-HUD 按大屏处理（只降 α_s、加遮阳膜）是偏危险的——线性削减补不上几何放大；把大屏按 HUD 处理（上离轴光路、上冷镜）是做无用功。这两支各自的展开在第 2 讲（机理与量级）与第 3 讲（防护手段），本讲只把判据立住。

1.5 自热那一笔怎么算：公式 3，以及两个会让结果差三个数量级的口径

背光那一支的算法是：

公式 3　P_BL ≈ π · L_target · A_screen / η_sys

符号	含义	单位
P_BL	背光电功率	W
L_target	屏面出光亮度目标值	cd/m²
A_screen	有效显示面积	m²
η_sys	从电功率到屏面出光的系统发光效能（含 LED 芯片效能 × 导光板与膜片组透过 × 偏光片与液晶开口率损失）	lm/W

适用范围（三条，缺一条结果就不能用）：

1. 式中的 π 因子来自朗伯面近似（Φ = π·L·A，量纲上 cd/m² × m² × sr → lm）。非朗伯出光分布（强指向性背光、加了增亮膜的准直背光）要另换系数，该系数属产品相关量，本课不给。
2. 只对背光式（LCD）成立。自发光屏（OLED / MicroLED 一类）没有背光模组，功耗随画面内容变化，「降亮度 ＝ 削背光电功率」这条链的机理与量化关系都不同，⛔ 不可套用本式。
3. 它给的只是背光那一支，⛔ 不含驱动/Tcon 与电源级——那一份要另外从器件功耗清点。

口径陷阱一：η_sys 是「效能」不是「效率」。π·L·A 的量纲是流明，要除以一个 lm/W 的量才能得到瓦。若把 η_sys 当成 0.05 这样的无量纲百分比代进去，本讲 1.9 节那个算例会从 19.5 W 变成三千多瓦——这不是精度问题，是量纲错。⚠ 拿到规格书上的 η 之前，先问它的单位。η_sys 本身属平台相关量，取决于背光架构（直下 / 侧入）、LED 效能、导光板与膜片组透过率、偏光片与液晶开口率，须由模组厂给出或实测反算，本课不给典型值。

口径陷阱二：「亮度」这个词自带口径。先把单位说清：nit ≡ cd/m²，是同一个单位的两种叫法；「万尼特」＝ 10⁴ cd/m²。危险的地方在于——规格书上的亮度值可能标在三个不同的面上：

• LED 光源面的亮度；
• 背光模组出光面的亮度（还没经过液晶与偏光片衰减）；
• 整屏出光面的亮度（透过液晶与偏光片之后）。

三者之间差着一个不小的透过率因子，而表面读数长得一模一样。公式 3 里的 L_target 必须是整屏出光面的值，否则 η_sys 的定义域跟着变，两处一起错也抵消不掉。⇒ 本课全课统一：亮度一律指屏面出光亮度，统一符号写作 L_target，⛔ 禁止裸写 L；见到规格书上不带说明的「亮度」，⛔ 必须回问，不许直接收下。

⚠ 把背光模组亮度当屏面亮度代进公式，算出来的背光功率会显著偏小——而这恰恰是热预算里最不该偏小的那一笔。

1.6 AR-HUD 的 PGU：这是热流密度问题，不是总功率问题

AR-HUD 侧的自热要单独说一句，因为它和屏不是同一类问题。

为了把虚像投到日光下的路面上还能看清，PGU 出光面的亮度要做到万尼特（10⁴ cd/m²）量级；而整条光路（折叠镜 → 非球面反射镜 → 风窗反射 → 眼盒）的光效有限，绝大部分电功率就地变成 PGU 与光机腔的热，并且集中在很小的发光面上。

⇒ 判它热不热，要看热流密度：

q″_PGU = P_heat / A_emit

⚠ 这里必须带下标：本课有两个量纲相同而物理含义完全不同的热流密度——这里的 q″_PGU 是 PGU 出光面的自热热流密度，判的是「第一段卡不卡」；第 2 讲那个 q″_spot 是反向聚焦的落点能流，判的是不可逆损伤。两者分属本课反复强调「⛔ 不得互推」的两条判据链，⇒ 全课⛔ 禁止裸写不带下标的 q″（引言符号表已分列）。

⛔ 不看整机功率。同样是二三十瓦，摊在一块屏的背板上，和集中在一块厘米级的 PGU 出光面上，是两种完全不同的设计问题：前者的问题是「有没有一条链」，后者的问题是「第一段就卡住」——热流密度高的地方，界面热阻与扩热能力立刻成为主导项。所以 AR-HUD 的热路必须从 PGU 出光面这一段开始排（第 4 讲）。

⚠ 这里点名一个常见的错误论证：拿「HUD 整机功耗也就几十瓦」去论证「它不需要专门散热」。功率数字回答不了热流密度问题。

⚠ 另外，万尼特这个量级说的是 PGU 出光面的亮度，⛔ 不是虚像在眼盒处的亮度——后者已被整条光路的效率与风窗反射率衰减过，两者差很多。这是本讲第二处「同名不同面」的口径陷阱（第一处是上一节的三个亮度面）。至于 PGU 面积、光路总效率这些量，属平台/方案相关量，须由该项目的光学与结构方案给出，本课不给数。

1.7 外灌那一笔怎么算：公式 1，以及三处最容易代错的量

面吸收那一支的算法是：

公式 1　Q_sol ≈ α_s · τ_cover · G_eff · A_proj

符号	含义	单位
α_s	屏面总成（盖板 + AG/AR 膜 + 边框油墨）对太阳短波的吸收率	无量纲
τ_cover	风窗 / 侧窗玻璃对太阳短波的透过率	无量纲
G_eff	落到屏面上的有效辐照，按 B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡 的三分量与几何口径折算	W/m²
A_proj	屏面在太阳方向上的投影面积	m²

适用范围：只对面吸收成立——太阳落在一个吸收面上。⛔ 不适用于反射光路聚焦，那一支要走 C_geo（第 2 讲）。

三处最容易代错的量：

① τ_cover 是玻璃侧的，不是屏自己盖板的。屏自己的盖板与膜系已经含在 α_s 里了；若 τ_cover 再取盖板透过率，同一块玻璃会被算两遍。⇒ 本课统一：τ_cover ＝ 风窗/侧窗玻璃对太阳短波的透过率。

② A_proj 不是 A_screen。屏面通常与太阳方向有夹角，投影面积与显示面积不相等。⇒ 本课全课把这两个量分列并各带定义，⛔ 禁止混用。

③ G_eff 取三分量合成，⚠ 而聚焦那一支只取直射分量。面吸收的吸收面对入射方向不敏感，直射、散射、地面反射三个分量都参与；而反射光路的聚焦是一个几何事件，方向发散的散射与地面反射根本进不了反向接受锥。这两支在这一点上正好相反，⛔ 不得互套——第 2 讲会把这条单独展开。本讲先把这句提醒放在符号表旁边。

⚠ 还要提防一个维度上的混淆：辐照的三分量（直射 / 散射 / 地面反射）回答的是「辐照怎么构成」，⛔ 它不是「能量怎么进入这个件」的全集——后者至少还有反向聚焦、二次反射路径、以及经结构件传导进来的那一份（第 2 讲的全集）。两者维度不同，混为一谈就会在代公式时出错。

α_s 与 ε 的具体数值属平台相关量，取决于所选盖板玻璃、AG/AR 膜系与边框油墨配方，须由供应商数据表给出，本课不给数。⚠ 引用供应商值时必须写清是哪个产品、哪个组合——某个盖板配某个膜系的组合值，不等于该牌号的通用范围；若供应商数据表与整车实测两处给出不同值，两个都记、各带出处，⛔ 不得单值化。

1.8 暴晒边界条件：一律引用，不自造

到这里两个公式都齐了，但还差最关键的一样——边界条件。这一样本课一律引用，⛔ 一个字都不自造：

• 环温设计点、辐照三分量与几何口径（车身朝向、各面迎光投影面积、云况）、热浸时长与寿命状态（BOL/EOL）——一律引 B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡；
• 舱内 soak 段的升温曲线与准平衡峰值——引 C6-05 暴晒后快速降温专项设计。

本课把这两处原样抄成同一张边界条件表，作为件级热预算与件级试验（第 7 讲）的共同输入。

为什么非要抄同一组？B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡 自己已经写过不抄同一组的后果：下游各课会各补一套假设，几组数最后对不上。而件级与舱级恰恰是最需要对账的一对——同一次暴晒，舱级说「舱内空气到了多少」，件级说「壳内到了多少」，两句话若不是同一组边界下的结果，就无法互证，出了问题谁也说不清是件的问题还是工况没对齐。

⚠ 但要同时钉住另一半：与 C6-05 暴晒后快速降温专项设计 共用边界，⛔ 不等于共用判据。两者的目标函数不同——C6-05 判的是「乘员不舒服」，判据量是舱内空气温度与降温时间；本课判的是「器件与光学件的不可逆损伤」，判据量是壳内 / 腔内温度与光学退化。⇒ 由此有一条贯穿全课的推论，本讲先立第一层：

⛔ 不要把 C6-05 的舱内空气温度曲线直接当成这个件的边界温度。那是舱内空气；件的壳内温度是另一个量，两者之间隔着一整条第 4 讲要排的热路。

至于件级暴晒与太阳倒灌考核的判定阈值从哪来——国内暂无对口的强制性国标，这些量属显示/HUD 模组厂规格书与 OEM 企标口径。本课交付的是判据的构成与取值来源口径，⛔ 不给通用单值，完整的一张表在第 7 讲。

1.9 两笔账要放在同一个分母上比

两笔账都算出来之后，下一步是比大小、定主导项。这一步有一条硬规则：

两笔账必须放在同一个分母上比——同一件、同一时刻、同一组暴晒边界。 ⛔ 不许一笔用峰值、另一笔用平均；⛔ 不许一笔按投影面积算、另一笔按显示面积算。

具体到热预算表上是三条：两笔账共用同一份边界条件（引 B1-03/C6-05 的同一组）、共用同一个时刻切片（soak 末，或降级触发时刻——第 7 讲「考核时刻」那一栏）、共用同一个面积口径声明。并且，任何一处百分比标注旁边都必须写出分母。

为什么这么较真？因为不共用分母时，「外灌占三成」这句话无法被复核——看表的人不知道那个三成的分母是两笔之和、还是含了别的项的总热负荷。一个不能被复核的占比，在跨部门会议上就只是一句口号。

⚠ 最常见的一种不同源比较：拿供应商给的「屏功耗」（那往往是最大亮度下的整机输入功率，已经含了驱动与电源级）去和自己按公式 1 算的外灌比。两个数的口径根本不同源，比出来的占比没有意义。

下面用一组教学假设值把这套动作完整走一遍。⚠ 这套数不对应任何平台、任何产品，⛔ 禁止取用——它教的是算法与比较口径，不是数值本身。

第一笔（自热）：取 L_target = 1000 cd/m²、A_screen = 0.062 m²（15 吋级 16:9 的显示面积）、η_sys = 10 lm/W，

P_BL ＝ π × 1000 × 0.062 / 10 ＝ 19.5 W

驱动/Tcon + 电源级 + 触控合计取 8.0 W ⇒ 屏体自热 27.5 W。

第二笔（外灌，同一件、同一时刻、同一组边界）：取 α_s = 0.6、τ_cover = 0.5、G_eff = 700 W/m²、A_proj = 0.05 m²，

Q_sol ＝ 0.6 × 0.5 × 700 × 0.05 ＝ 10.5 W

两笔合计 38.0 W；外灌占 27.6%，分母是两笔合计的 38.0 W。

⇒ 这个算例落在「自热主导、而外灌绝不可忽略」这一种形态上。⚠ 它的射程也就到这里为止：⛔ 不得推广成「自热总是主导」——换一个亮度目标，或者换一个深色大边框（α_s 上去、A_proj 上去），主导项就会换人。哪一笔主导取决于平台，本课交付的是比较的口径，不是结论。

1.10 回头钉一对最容易混的量：α_s 与 ε 不在同一个波段

上面算例里那个 α_s = 0.6 是教学假设值。到了真项目上，你要向供应商要这个数——而在要数之前，必须先分清一对几乎人人踩过的量。

α_s 是短波吸收率，ε 是长波发射率，它们是两个不同波段上的两个量。本课统一声明积分波段口径：

• α_s：约 0.3 ~ 2.5 μm（太阳短波所在的波段）；
• ε：约 4 ~ 50 μm（常温物体自身热辐射所在的波段）。

⚠ 这两个数字是口径声明，⛔ 不是物性值本身；而且积分区间的取法随所引测量方法而异——引用供应商数据表上的 α_s / ε 时，必须核对它用的是哪一套波段，⛔ 不许直接收下。

⇒ 由此有两条禁令，全课有效：

• ⛔ α_s 与 ε 不可互相代入——数值上它们没有必然关系；
• ⛔ 不可拿两者比大小说「α 比 ε 大所以这个件偏热」。那是把两个不同波段上的量放在同一把尺子上比。

1.11 本讲的交付物：一张暴晒工况热预算表

前面十节的落点是一张表。它的栏位由本课定（⛔ 这不是某标准既有的表格式，是本课为了让「屏太热了」这句话能被拆解而归纳的）：

栏位	填什么
热源项	屏体自热（可再拆背光 / 驱动 + 电源级 + 触控）· 太阳外灌得热
算法	走公式 3 还是公式 1（AR-HUD 的太阳那一笔走第 2 讲的 C_geo）
输入量与出处	每个量写清来自模组厂规格书、供应商数据表、B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡/C6-05 暴晒后快速降温专项设计 的边界表，还是本项目实测
数值	该项目的实际值
占比	必须同时写出分母
可用手段	降亮 / 遮阳 / 降 α_s / 散热路径 / 防倒灌措施……
手段的属主	这条手段归谁改：模组厂、结构、整车热管理、HMI/功能安全

⛔ 表里不写「余量」这一个笼统的数。余量留在哪一段、归谁改，必须落到具体的行上——一个写在表尾的总余量，在评审时既没人认领，也没人敢动。

这张表同时是两样东西：对内它是件级设计输入（第 4 讲排热路、第 5 讲定门限都要用它）；对外它是向整车提的接口要求（C2-07 风道设计与出风分配（吹面/吹脚/除霜） 风道侧的贴附条件、C6-05 暴晒后快速降温专项设计 暴晒策略侧的预降温请求）。没有它，「屏太热了」这句话在跨部门会议上无法被拆解成任何一个可执行的动作。

⚠ 最后区分一处：⛔ 不要把这张表做成「一个温度是否超上限」的判定表。那是第 5 讲的门限表，两张表的用途不同——这一张回答「热从哪来、多大、归谁削」，那一张回答「到了怎么办」。

本讲小结：① 对象按「件在哪、光往哪走」划，本课收多联屏/中控屏/副驾屏、仪表屏、AR-HUD 三族；沿「车里有几块屏」数会整类漏掉 AR-HUD、屏内子系统与其它舱内光输出件。② 要不要独立热预算栏位，判据是「需不需要一条专设的导热链」，⛔ 不是功率数字大不大。③ 热负荷拆两笔账——屏体自热走公式 3、太阳外灌走公式 1；两笔手段不同，降亮只削自热。④ 太阳这一笔在两类对象上是两种机理，判据是「有没有一组会成像的曲面反射面」。⑤ 边界条件一律引 B1-03 极端工况定义：高温、高原、低温、快充、拖挂爬坡/C6-05 暴晒后快速降温专项设计 同一组，但共用边界⛔ 不等于共用判据。⑥ 两笔账放同一个分母上比，占比旁必须写分母。⑦ 交付物是一张写清「输入出处 / 占比分母 / 手段属主」的暴晒工况热预算表。