学术研究报告：汽车玻璃累积光强度的加速老化测试光学滤光片组合对比研究

作者及机构
本研究由韩国汽车技术研究院（Korea Conformity Laboratories）的Eun Hee Jo、Il Han Kim、Chang Hwan Kim*（通讯作者）与韩国现代汽车集团（Hyundai Motor Group）的In-Soo Han合作完成，发表于*International Journal of Automotive Technology*（2019年，第20卷第4期，页码755–762）。

学术背景
随着汽车轻量化趋势，塑料部件在汽车内饰中的应用日益广泛，但其在紫外线（UV）、高温等环境下的耐久性问题成为研究重点。加速老化测试（accelerated weathering test）是评估材料耐候性的关键手段，但现有测试方法的可靠性与可重复性受限于滤光片组合的选择。本研究旨在通过对比实际汽车玻璃与实验室加速测试中使用的滤光片的光谱功率分布（SPD, Spectral Power Distribution）及累积光强度（cumulative light intensity），优化测试条件。研究背景包括：
1. 气候差异：不同地区（如韩国海洋性气候与美国沙漠气候）的太阳辐射强度差异显著；
2. 玻璃类型影响：挡风玻璃（windshield）与侧窗玻璃（side glass）因结构（如夹层玻璃 vs. 单层玻璃）和颜色（透明、浅绿、太阳能玻璃）对紫外线和可见光的透射率不同；
3. 内饰部件位置：车内不同位置（如仪表盘、方向盘、座椅）因阳光入射角及玻璃遮挡导致的光照强度差异。

研究流程
1. 样本采集与分类
- 汽车玻璃：选用现代汽车的挡风玻璃（W1–W3，夹层结构）和侧窗玻璃（S1–S3，单层4 mm厚度），按颜色分为透明（clear）、浅绿（light green）及太阳能（solar）三类。
- 滤光片组合：对比两种加速测试滤光片（Filter 1: S-boro/soda lime；Filter 2: S-boro/quartz）。

1. 光谱功率分布（SPD）测量

   • 地点：韩国瑞山（Seosan）与美国加州试验场（CPG），夏季正午无云条件下，使用光谱辐射计（PS-300）测量300–1000 nm波长范围。
     
   • 车内位置：在未贴膜的2013款索纳塔（Sonata）车内7个位置（仪表盘、方向盘等）测量SPD。
     

2. 累积光强度计算

   • 通过曲线拟合法（curve fitting method）将SPD数据转换为累积光强度（单位：W/m²），分析不同玻璃类型及位置的UV（300–400 nm）、可见光（400–760 nm）及红外光（>760 nm）的透射特性。
     

3. 滤光片对比

   • 将滤光片的SPD与实际汽车玻璃的SPD对比，评估其模拟真实光照的准确性。
     

主要结果
1. 地区与玻璃类型影响
- 沙漠气候（CPG）的累积光强度（281.2 W/m²）显著高于海洋气候（Seosan, 227.9 W/m²）。
- 太阳能玻璃（W3/S3）的UV阻挡率最高（如W3在CPG的累积光强度为201 W/m²，较透明玻璃W1低17%）。

1. 车内位置差异

   • 侧窗附近的托盘（tray）和门上沿（door upper）的UV强度最高（如托盘UV占比70.5%），因单层玻璃的UV屏蔽能力较弱。
     
   • 挡风玻璃下方的仪表盘（dash）累积光强度最高（173 W/m²），但UV阻挡率达90.3%。
     

2. 滤光片适用性

   • Filter 1（S-boro/soda lime）的光谱特性更接近真实阳光，但加速率较低；Filter 2（S-boro/quartz）在短波UV区强度更高，加速效果显著（累积光强度为阳光的2倍）。
     

结论与价值
1. 科学价值：首次系统量化了不同气候区、玻璃类型及车内位置的光照差异，为加速测试的标准化提供数据支持。
2. 应用价值：优化滤光片组合（如Filter 1适用于长期耐久性测试，Filter 2适用于快速老化评估），并建立了累积光强度数据库（DB），可供车企参考以提升内饰材料耐候性。

研究亮点
1. 多变量分析：同时考虑气候、玻璃类型、车内位置等多因素对光照的影响；
2. 数据驱动：通过实测SPD构建数据库，弥补了既往研究仅关注单一车型或位置的不足；
3. 滤光片创新对比：明确不同滤光片的加速效果差异，为测试方法选择提供依据。

其他发现
- 浅绿色玻璃（S2）的UV阻挡性能介于透明与太阳能玻璃之间，提示颜色添加剂可调控透射率；
- 现代汽车的太阳能玻璃（Solar）性能与第三方产品（如Saint-Gobain）相当，验证了其技术竞争力。

（注：专业术语如SPD、UV首次出现时保留英文原词并标注中文翻译，后续直接使用中文术语。）