CN103090285A - 聚光灯单元、具有其的前灯系统及使用该系统的前照明方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了聚光灯单元、具有其的前灯系统及使用该系统的前照明方法。所述聚光灯单元包括LED灯、散热器和透镜，所述LED灯安装有负责并照亮前方划分照明区域的多个LED；所述散热器设置在所述LED灯的后表面上；所述透镜设置在所述LED灯的前方，以将从所述LED灯发射的光会聚或发散。能够聚光照明的前灯系统包括红外辐射器、摄像机、图像处理单元和灯驱动单元，所述摄像机拍摄在照明目标上反射的红外线；所述图像处理单元从所拍摄的图像读取照明目标，并判断所述照明目标是否危险；所述灯驱动单元驱动所述聚光灯单元打开LED灯，从而照亮所述照明目标所处的区域。

Description

聚光灯单元、具有其的前灯系统及使用该系统的前照明方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年10月31日提交的韩国专利申请第10-2011-0112100号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及聚光灯单元、具有聚光灯单元的前灯系统及使用其的前照明方法，并且更特别地，本发明涉及这样的聚光灯单元、具有该聚光灯单元的前灯系统及使用其的前照明方法，其通过在夜间行驶过程中识别行人而使用聚光灯单元并且经过前照灯的前照明，从而能够额外地聚光照明存在行人的区域。
背景技术
作为确保夜间前视野的装置，由多个前照灯构成的前灯设置在车辆的前部，并在夜间行驶、隧道行驶或雨天期间手动地或自动地打开，以确保驾驶者的前方视野。
然而，由于目前车辆的前灯使用在前方广泛的范围用前灯照亮的方案，因此前灯无法充分确保前方视野。
由于车辆前灯无法充分照亮前方，因此难以确保前方视野，且作为结果，特别地，驾驶者在夜间很少发现行人或野生动物，这可能会导致事故。亦即，由于广泛的前方区域通过使用前灯来照亮，因此前方行人或野生动物无法被适当确定，作为结果，这可能导致行人事故或路杀。
同时，为了解决所述问题，也存在通过在车前部安装红外摄像机并通过使用仪表板或另外安装的监测器来观察前方的技术。然而，由于车辆前方通过使用安装于车辆前方的红外摄像机进行拍摄，且在之后被拍摄的前方仅可通过另外的监测器进行核实，驾驶者应该观察监测器以及前方，因此该技术使得驾驶者的观察力变差。
为了进行前方的红外拍摄并通过监测器显示相应的前方，相关技术中公开了具有夜视装置的前灯，所述夜视装置包括红外探照灯，该红外探照灯通过使用前灯的光源而能够进行选择性的红外线照射。
公开于本发明背景技术的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种聚光灯单元，其安装于照亮前方的前照灯中，并构造为通过在行人或野生动物出现时识别行人或野生动物而另外并集中照亮行人或野生动物，以及广泛地照亮前方范围。
本发明的各个方面努力提供一种具有聚光灯单元的前灯系统。
本发明的各个方面努力提供一种使用具有聚光灯单元的前灯系统的前照明方法。
本发明的各个方面提供一种聚光灯单元，其包括LED灯、散热器和透镜，所述LED灯安装于车辆的前灯中或安装于车辆的前端，且具有划分前照明区域并照亮各自的划分区域的多个LED；所述散热器安装于所述LED灯的后表面上，以将从所述LED灯产生的热量消散至外部；所述透镜设置在所述LED灯的前方，以将从所述LED灯发射的光会聚或发散。
在所述LED灯与所述透镜之间的距离可以为可变的。
所述聚光灯单元还可以包括致动器和灯座，所述致动器的前端可前进或可后退，所述灯座固定至所述致动器的前端，并安装有所述LED灯和所述散热器，且所述致动器可通过使所述LED灯前进或后退来改变所述LED灯与所述透镜之间的距离，从而集中照耀从所述LED灯单元发射的光。
所述透镜可以为非球面透镜。
本发明的各个方面提供一种能够聚光照明的前灯系统，其包括红外辐射器、摄像机、图像处理单元、聚光灯单元和灯驱动单元，所述红外线辐射器将红外线辐射至车辆前方；所述摄像机拍摄经辐射的红外线中在照明目标上反射的红外线；所述图像处理单元从由所述摄像机所拍摄的图像读取照明目标，并判断所述照明目标是否危险；所述聚光灯单元包括安装有多个LED的LED灯，所述多个LED划分车辆的前照明区域以照亮各自的区域；当所述图像处理单元判断照明目标危险时，所述灯驱动单元驱动所述聚光灯单元打开LED灯，从而照亮所述照明目标所处的区域。
本发明的各个方面提供使用能够聚光照明的前灯的前照明方法，其包括前灯打开过程、图像获取过程、照明目标检测过程、照明目标危险判断过程和聚光灯驱动过程，所述前灯打开过程打开前灯；所述图像获取过程以设置在车辆中的红外辐射器在车辆的行驶方向上辐射红外线，接收在照明目标上的红外线，并将所接收的红外线储存为视频图像；所述照明目标检测过程从在所述图像获取过程中获取的图像识别照明目标；当照明目标在所述照明目标检测过程中被检测到时，所述照明目标危险判断过程判断所检测的照明目标是否危险；当在所述照明目标危险判断过程中判断照明目标危险时，所述聚光灯驱动过程打开聚光灯以照亮照明目标。
所述方法还可以包括前灯关闭判断过程，在进行聚光灯驱动过程之后，所述前灯关闭判断过程判断前灯是否关闭。
当在所述前灯关闭判断过程中判断前灯未关闭时，所述过程可以返回至图像获取过程。
当在所述照明目标危险判断过程中判断照明目标不危险时，可以进行所述前灯关闭判断过程。
根据本发明的各个方面，聚光灯单元、具有聚光灯单元的前灯系统和前照明方法，通过使用识别和照亮行人或野生动物的聚光灯单元以及广泛照亮前方的前照灯，行人或野生动物被集中照亮以使得驾驶者通过目力识别行人或野生动物，由此提高夜间行驶稳定性。
此外，所述聚光灯单元通过改变会聚距离而在日间用作前灯以提高行驶稳定性，并在一般夜间行驶过程中协助远光以照亮前方。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
本发明的方法和装置可以具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为根据本发明的具有聚光灯单元的示例性前灯系统的方框图。
图2为根据本发明的具有聚光灯单元的示例性前灯的分解立体图。
图3A为示例性聚光灯单元中的LED灯的立体图，并且图3B为通过拍摄LED在LED灯中打开的状态而产生的照片。
图4为显示在使用了根据本发明的示例性聚光灯单元的聚光照明中的光束分布的图。
图5A和5B为通过拍摄下述状态而产生的照片，在该状态中前方通过使用根据本发明的具有聚光灯单元的示例性前灯系统进行照亮；其中图5A显示了通过拍摄下述状态而产生的照片，在该状态中前方物体通过使用根据本发明的具有聚光灯单元的示例性前灯系统而被照亮；图5B为通过拍摄下述状态而产生的照片，在该状态中通过使用根据本发明的具有聚光灯单元的示例性前灯系统而在夜间道路行驶过程中照亮行人。
图6为显示通过使用了根据本发明的示例性聚光灯单元而在打开日间行车灯期间的光束分布的图。
图7为显示在通过使用了根据本发明的示例性聚光灯单元而协助远光的照明中的光束分布的图。
图8为显示使用了根据本发明的具有聚光灯单元的示例性前灯系统的前照明方法的流程图。
应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
下面将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。
首先参见图4，如下将描述根据本发明的各个实施方式的聚光灯单元。
根据本发明的各个实施方式的聚光灯单元30包括LED灯31、散热器32和透镜33，所述LED灯31在施加电力时发光，所述散热器32冷却LED灯31，所述透镜33设置在LED灯31的前面，从而控制从LED灯31发射的光的照射方向。聚光灯单元30安装于车辆的前灯中，或与前灯分离而安装在车辆的前部。
LED灯31设置在PCB上，其中LED为芯片组形式，并且LED根据车辆前方划分的区域而成倍安装。也就是说，当车辆前方的左侧或右侧被划分为四个区域，且选择所述四个区域中的一个区域被聚光照明时，在LED灯31中的LED设置为4的倍数，如图3A和图3B所示。例如，当图3A的LED灯31由LED①至④构成时（如图3B的①至④所示），在四个LED中负责相应区域的LED被选择发射，由此实现聚光照明。
散热器32附接至LED灯31的后表面，以消散由LED灯31的照明所产生的热量。在与LED灯31的照射方向相反的反向上突出的散热片形成在LED灯31的后表面上，从而消散由LED灯31的打开所产生的热量。
通过使用灯架36，将LED灯31和散热器32安装并固定至车辆的前灯10的壳体11与罩盖13之间的内部空间。
将透镜33位于LED灯31的前方，以控制从LED灯31发射的光的照射范围。也就是说，从LED灯31发射的光通过所述透镜发散或会聚，特别地，当照明目标被集中照明（聚光照明）时，所述透镜将LED灯31的光会聚。由于根据本发明的各个实施方式的聚光灯单元30具有在夜间集中照明行人或野生动物的主要目标，因此从LED灯31发射的光被会聚以集中在照明目标上，并且由于聚光灯单元30具有在日间作为日间行车灯或在夜间协助远光的子目标，因此对于每个使用目的而发射的光被会聚或发散。
在此情况中，透镜33采取具有优良光学特性的非球面透镜。
同时，LED灯31在夜间行驶期间可以对诸如行人或野生动物的照明目标进行聚光照明，但在夜间对照明目标进行聚光照明的频率较低，因此，LED灯31与透镜33之间的距离可以构造为可变的，从而使得LED灯31可用作日间行车灯或在夜间协助远光以易于其他车辆区别。
例如，如图4所示，聚光灯单元30包括致动器37和灯座35，所述致动器37固定至灯架36，所述灯座35通过枢轴38连接至致动器37的前端，并安装有LED灯31和散热器32。LED灯31通过致动器37的延伸而在灯座35的导轨（未给出附图标记）上前进或后退，以改变LED灯31与透镜33之间的距离。
亦即，当制动器37的前端前进时，LED灯31前进，同时安装有LED灯31的灯座35前进。相反，当致动器37的前部后退时，LED灯31后退，且作为结果，从LED灯31发射的光会聚或发散。
同时，尽管在图中未显示，但透镜33可相对于LED灯31前进或后退，且LED灯31和透镜33均具有可移动结构，由此改变LED灯31与透镜33之间的距离，从而将从LED灯31照射的光集中或发散。
因此，聚光灯单元30如图4所示通过使用透镜33来会聚从LED灯31发射的光，以聚光照明前照明目标。
在日间使用前灯或在夜间协助远光的情况中，从LED灯31发射的光可通过改变LED灯31与透镜33之间的距离而进行控制，如图6和图7所示。亦即，如图4、图6和图7所示，LED灯31与透镜33之间的距离改变至A、B和C，从而将从LED灯31发射的光会聚或发散。在LED灯31与透镜33之间的距离的情况中，用于在夜间协助远光的LED灯31与透镜33之间的距离C小于照明前方的LED灯31与透镜33之间的距离A，并且当LED灯31用作日间行车灯时LED灯31与透镜33之间的距离B可为最短，所述距离可取决于透镜33的折射率而变化。
在聚光照明中，仅有LED灯31中的预定的LED被打开以照耀聚光照明区域，但当使用日间行车灯或夜间远光辅助灯时，可打开多个LED。
聚光灯单元30设置在前灯10中，该前灯10具有远/近光单元12，该远/近光单元可以提供前照明和远光，从而使得在一般行驶期间，前方可通过远/近光单元12进行照亮，且当需要聚光照明时可以激活聚光灯单元30。
在根据本发明的各个实施方式的能够聚光照明的前灯系统中，聚光灯单元30设置在前灯10中，并且车辆在行驶期间通过打开聚光照明单元而识别前方聚光照明目标。
如图1所示，能够聚光照明的前灯系统包括红外线辐射器21、摄像机22、图像处理单元23、聚光灯单元30和灯驱动单元，所述红外线辐射器21辐射红外线，所述摄像机22红外拍摄前方，所述图像处理单元23从由摄像机22拍摄的图像读取照明目标，所述聚光灯单元30将前方分为多个区域，从而选择性地照亮所述区域，所述灯驱动单元驱使聚光灯单元30以对聚光照明目标进行聚光照明。
红外辐射器21位于车辆的前方，以向车辆行驶方向连续辐射红外线。由于在夜间物体无法通过可见光线辨认，因此物体应该通过红外线辨认，作为结果，应该通过使用红外辐射器21而将红外线向车辆前方辐射。
摄像机22拍摄图像，其中通过红外辐射器21辐射的红外线在照明目标上反射。从辐射器21辐射至车辆前方的红外线在照明目标上反射，并被摄像机22拍摄，从而获取行驶的车辆的前方状态作为红外图像。
图像处理单元23处理由摄像机22获取的图像，在经处理的图像中辨认照亮目标，并判断经辨认的照亮目标是否危险。图像处理单元23通过对摄像机22所获取的图像进行预处理的图像处理而在已拍摄图像中辨认照明目标。
同时，由于在已拍摄的图像中辨认照明目标的过程为通过一般图像处理辨认图像的过程，因此将省略其详细描述。
当照明目标如上所述进行辨认时，图像处理单元23判断所述照明目标是否危险。也就是说，即使照明目标被辨认，但如果照明目标未处于危险状态，如其中照明目标大大远离车辆的行驶方向的情况，则照明目标无需被照明，作为结果，图像处理单元23通过图像辨认照明目标，而且还判断照明目标是否危险。例如，当照明目标在车辆的行驶方向上或者邻近车辆的行驶方向时，其中照明目标接近车辆的行驶方向的情况可为识别照明目标处于危险状态的参考。
聚光灯单元30包括多个LED灯31，所述多个LED灯31划分前方以聚光照明经划分的前方，当车辆前方被划分为多个区域时，每个LED灯31负责每个区域并照明相应的区域。
当图像处理单元23判断照明目标危险时，灯驱动单元24打开在聚光灯单元30中的LED灯31中负责照明目标的LED。灯驱动单元24连接至图像处理单元23，以控制将施加至聚光灯单元30的相应的LED灯31的电力，从而照亮从图像处理单元23作为危险情况（其中需要照明的情况）传输的照明目标区域。
通过根据本发明的各个实施方式的能够聚光照明的前灯系统，前照明目标可被聚光照明，如图5A和图5B所示。图5A显示测试状态。当聚光照明打开时，如图5A的上部所示，照明目标可被易于识别，如矩形虚线所示。此外，如图5B所示，甚至当照明目标在夜间行驶过程中被聚光照明（开）时，驾驶者可易于识别照明目标，如图中矩形虚线所示。
同时，将参照图8描述根据本发明的各个实施方式的使用具有聚光灯单元的前灯系统的前照明方法。
根据本发明的各个实施方式的前照明方法包括前灯打开过程S110、图像获取过程（S120）、照明目标检测过程（S130）、照明目标危险判断过程（S140）和聚光灯驱动过程（S150），所述前灯打开过程S110打开车辆的前灯；所述图像获取过程（S120）通过使用能够聚光照明的前灯以及使用红外摄像机22来拍摄前方；所述照明目标检测过程（S130）从在所述图像获取过程（S120）中获取的图像识别照明目标；所述照明目标危险判断过程（S140）判断照明目标在所述照明目标检测过程（S130）中所拍摄的图像中是否危险；当在所述照明目标危险判断过程（S140）中判断照明目标危险时，所述聚光灯驱动过程（S150）打开负责所述照明目标的聚光灯单元30。
在前灯打开过程（S110）中，设置在车辆前部的前灯手动地或自动地打开。当外部亮度减少至预定亮度或更小时，设置在车辆前部的前灯由驾驶员手动打开或自动地打开。为了聚光照明预定区域，如行人或野生动物，打开前灯以主要广泛地照亮前方。
在图像获取过程（S120）中，行驶车辆的前方状态被拍摄为图像，以确保前方状态作为图像数据。红外线通过设置在车辆前部的红外辐射器21向车辆的前方辐射。辐射的红外线在照明目标上反射，并且红外图像由摄像机22拍摄以获取车辆前方状态的图像。
在照明目标检测过程（S130）中，从所获取的图像中检测照明目标。所获取的图像在所述图像处理单元中读取，以在所获取的图像中检测照明目标。所述图像处理单元首先预处理所获取的图像，以有利于通过校正、重映射等读取照明目标。所述图像处理单元基于亮度、形状等在经预处理的图像中检测照明目标。
在照明目标危险判断过程（S140）中，判断在照明目标检测过程（S130）中检测的照明目标是否危险。即，图像处理单元23通过判断照明目标是否位于车辆的行驶方向上或位于邻近行驶方向的区域中，以及判断照明目标是否移动接近车辆的行驶方向或车辆是否向照明目标行驶，从而判断照明目标是否危险。
如果在照明目标危险判断过程（S140）中中判断照明目标危险，则负责照明目标所处区域的LED灯在聚光灯单元30中打开。在聚光灯驱动过程（S150）中，由于多个LED灯划分车辆的前方区域，并在聚光灯单元30中负责并照亮各自的区域（如上所述），因此负责被判断为危险的照明目标所处的区域的LED灯被打开。在所述前灯广泛地照亮车辆的前方以夜间行驶的同时，LED灯另外照亮照明目标所处的区域，作为结果，驾驶者易于识别照明目标的位置以防止事故。
在进行聚光灯驱动过程（S150）之后，进行判断车辆的前灯10是否打开的前灯关闭判断过程S160。在图像获取过程（S120）至聚光灯驱动过程（S150）中，由于在打开车辆的前灯10的同时诸如行人或野生动物的照明目标被另外照亮，因此图像获取过程（S120）至聚光灯驱动过程（S150）仅在打开前灯10的同时进行。因此，在进行聚光灯驱动过程（S150）之后，检查前灯10是否关闭，当前灯未关闭时，过程返回至图像获取过程（S120），当前灯关闭时，所有过程结束。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上、前或后等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (10)

1.一种聚光灯单元，其包括：
LED灯，所述LED灯安装在车辆的前端，并且具有划分前照明区域并照亮各自的划分区域的多个LED；
散热器，所述散热器安装于所述LED灯的后表面上，以将从所述LED灯产生的热量消散至大气；以及
透镜，所述透镜设置在所述LED灯的前方，以将从所述LED灯发射的光会聚或发散。
2.根据权利要求1所述的聚光灯单元，其中所述LED灯安装于车辆的前灯中。
3.根据权利要求1所述的聚光灯单元，其中所述LED灯与所述透镜之间的距离是可变的。
4.根据权利要求2所述的聚光灯单元，其还包括：
致动器，所述致动器的前端为能够前进或能够后退的；以及
灯座，所述灯座固定至所述致动器的前端，并安装有所述LED灯和所述散热器，
其中所述致动器通过使所述LED灯前进或后退来改变所述LED灯与所述透镜之间的距离，从而集中照耀从所述LED灯单元发射的光。
5.根据权利要求1所述的聚光灯单元，其中所述透镜为非球面透镜。
6.一种能够聚光照明的前灯系统，其包括：
红外线辐射器，所述红外线辐射器将红外线辐射至车辆前方；
摄像机，所述摄像机拍摄经辐射的红外线中在照明目标上反射的红外线；
图像处理单元，所述图像处理单元从由所述摄像机所拍摄的图像读取照明目标，并判断所述照明目标是否危险；
聚光灯单元，所述聚光灯单元包括安装有多个LED的LED灯，所述多个LED划分车辆的前照明区域以照亮各自的区域；以及
灯驱动单元，当所述图像处理单元判断照明目标危险时，所述灯驱动单元驱动所述聚光灯单元打开LED灯，从而照亮所述照明目标所处的区域。
7.一种使用能够聚光照明的前灯的前照明方法，其包括：
前灯打开过程，所述前灯打开过程打开前灯；
图像获取过程，所述图像获取过程以设置在车辆中的红外辐射器在车辆的行驶方向上辐射红外线，并接收在照明目标上的红外线，并将所接收的红外线储存为视频图像；
照明目标检测过程，所述照明目标检测过程从在所述图像获取过程中获取的图像识别照明目标；
照明目标危险判断过程，当照明目标在所述照明目标检测过程中被检测到时，所述照明目标危险判断过程判断所检测的照明目标是否危险；以及
聚光灯驱动过程，当在所述照明目标危险判断过程中判断照明目标危险时，所述聚光灯驱动过程打开聚光灯以照亮照明目标。
8.根据权利要求7所述的使用能够聚光照明的前灯的前照明方法，其还包括：
前灯关闭判断过程，在进行聚光灯驱动过程之后，所述前灯关闭判断过程判断前灯是否关闭。
9.根据权利要求8所述的使用能够聚光照明的前灯的前照明方法，其中当在前灯关闭判断过程中判断前灯未关闭时，过程返回至所述图像获取过程。
10.根据权利要求9所述的使用能够聚光照明的前灯的前照明方法，其中当在照明目标危险判断过程中判断照明目标不危险时，进行前灯关闭判断过程。
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