CN103822151A - 一种车用智能灯光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用智能灯光装置，包括一灯体、一集光单元、一发光单元和一聚光镜片，其中：所述灯体前端设有一凹弧形反射杯，所述聚光镜片装在所述反光杯的前端开口处，所述发光单元装在所述反射杯的后端内壁，所述集光单元装在所述灯体上，所述发光单元配合所述聚光镜片于灯体前端定义出一光线投射点，所述集光单元朝向所述光线投射点方向；所述微控制单元具有预设的环境亮度值，所述集光单元可感应光线投射点的环境光亮度，并把感应信息传输给微控制单元，待微控制单元经由所接收的感应信息和预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值，据以对应光线投射点的环境亮度增加或降低发光亮度。

Description

一种车用智能灯光装置

技术领域

本发明涉及一种车用智能灯光装置，特别是一种能因应照明区域的环境亮度而调整照明强度、并兼具节省电力功能的车用智能灯光装置。

背景技术

自行车运动已经成为现在社会大众最热门的健身方式，骑行自行车除了能达到健身功效外，也可避免二氧化碳的排放而危害到空气，又自行车不论男女老少皆可操作使用，所以，许多人都利用空余时间到较空旷的场所骑乘。

然而，在这些热爱骑乘自行车的人们里，有些人因工作因素，以至于骑乘的时间必须延至天色较暗的晚上才可骑乘，又人们的眼睛视力在晚上时，容易因天色因素而造成视觉感官下降，且一般骑乘者并非在封闭的场所内骑乘，而又容易与其他之汽、机车及路人共同使用同一道路的情形发生，所以，在晚上骑乘自行车更容易发生交通意外，为此为了提供周围汽、机车或路人清楚明辨前方有骑乘自行车人员的存在，骑乘者会在自行车上或在身上穿戴上具有反光或可发亮的装置，以避免交通意外的发生。

现有的自行车灯请参阅中华民国专利公告号第356790号的“自行车闪光警示器结构改良”，其是一种自行车闪光灯警示器结构改良，尤指一种于行车及光线不足时自动启动产生闪光，停车或光线充足时自动关闭的结构。主要具有一LED闪光驱动电路，在其输出端分别连接有LED(发光二极管)，所述LED的负极共同串联于一光敏电阻(CDS)，而所述光敏电阻的地端则另接至一弹簧开关的一个接点上，所述弹簧开关串接一电阻后接地；利用该光敏电阻的感光侦测，以及弹簧开关受行车震动以接触导通等双重气动控制结构，以达到预期的效果。

然而，这种现有的自行车灯虽可配合环境光线充足与否而自动启闭闪光鲜果，然其采用的是以光敏电阻感应环境周遭光线强度，但事实上，光敏电阻仅会感受环境光线亮度的差别，而不能适当的被限制在感应既定距离的照明范围处，特别是一般行人或机车、自行车骑士等，其主要是以灯体照明前方既定距离的道路，使行人、骑士得以看清前方路况而行进，若是采用该光敏电阻的现有设计，常常会遇到当前方照明范围、身边亮度不一致时，光敏电阻不能机动性的判断，而且现有自行车灯只有灯光自动启闭两种模式，无法因应照明区域的环境亮度而补强、降低照明亮度，致使容易发生下列状况：

1、现有自行车灯不能及时对照明区域补强灯光而造成行进危险；

2、不能因应灯光投射区的环境亮度，而适当降低发光强度，造成浪费自行车灯电力的问题；

3、而且该种自行车灯只能依光敏电阻的感应结果，作启闭闪光的效果，但不具因应照明区域的环境亮度以调整照明亮度的功能，因此该自行车灯必须安装较高容量的电池，以维持自行车灯的续航力，而又为了制造成本考量，高容量电池的体积都具有相当尺寸，故该自行车灯不能有效的节省电池电力，也不能在设计上适当缩限电池的体积。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种车用智能灯光装置，其可改善现有自行车灯不能因应照明区域的环境亮度而补强、降低照明亮度，以及不能节省电力等问题，提供了一种能因应照明区域的环境亮度而调整照明强度、并兼具节省电力功能的车用智能灯光装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种车用智能灯光装置，其包括一灯体、一集光单元、一发光单元和一聚光镜片，其中：

所述灯体前端设有一凹弧形反射杯，所述聚光镜片装在所述反光杯的前端开口处，所述发光单元装在所述反射杯的后端内壁，所述集光单元装在所述灯体上，所述发光单元配合所述聚光镜片于灯体前端定义出一光线投射点，所述集光单元朝向所述光线投射点方向；

所述集光单元包括一微控制单元和一脉宽调制单元，所述微控制单元的输出接至脉宽调制单元的输入，脉宽调制单元的输出接至所述发光单元；所述微控制单元具有预设的环境亮度值，所述集光单元可感应光线投射点的环境光亮度，并把感应信息传输给微控制单元，待微控制单元经由所接收的感应信息和预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值，并将所述差值以命令信息传输给脉宽调制单元，由脉宽调制单元调控发光单元发出对应所述差值的亮度，据以对应光线投射点的环境亮度增加或降低发光亮度。

在另一较佳实施例中，所述集光单元进一步包括一差分放大单元和一模数转换单元，差分放大单元的输出接至模数转换单元的输入，模数转换单元的输出接至所述微控制单元的输入；所述差分放大单元可感应所述光线投射点的环境光线亮度，并把感应信息以信号放大后传输给模数转换单元，模数转换单元将所述感应信息由模拟信号转换为数位信号并传输给微控制单元运算，供微控制单元经由所接收的数位信息和预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值。

在另一较佳实施例中，所述集光单元进一步包括一缓冲单元，所述缓冲单元与所述微控制单元相连接；所述缓冲单元具有预设的缓冲数值，当集光单元感测光想投射点方向的亮度改变时间在缓冲数值之下时，其会经微控制单元、脉宽调制单元命令发光单元不需要调整发光亮度；而感测光线投射点方向的亮度改变时间在缓冲数值之上时，缓冲单元配合微控制单元会将亮度改变时间与亮度的数值为整合计算，经微控制单元、脉宽调制单元命令发光单元增加或降低亮度。

在另一较佳实施例中，所述集光单元装在所述反射杯上。

在另一较佳实施例中，所述集光单元为感应半导体元件。

在另一较佳实施例中，所述光线投射点距灯体为水平距离5～30米。

在另一较佳实施例中，所述灯体进一步设有一与微控制单元相连接的调整单元，所述调整单元可供手动调整发光单元的发光效果。

本发明的有益效果是：

1、本发明是由集光单元感应光线投射点的环境亮度值，并由集光单元运算内建环境光线亮度值与前述数值的差异，并据该数值命令发光单元补强或降低光线投射点的环境亮度，有效地因应光线投射点的亮度状况而机动调整灯体的投射亮度，使行人或骑士顺利的辨识前方路况而不需手动调整，且该调整方式和现有采用光敏电阻只能自动的启闭既定亮度灯光的结构截然不同。

2、借由前述本发明可配合光线投射点的亮度状况而机动调整灯体的投射亮度特性，因此本发明安装在灯体内的电源可以设计以适当容量、体者，第一可以减少电池体积的占量而减轻灯体重量和灯体设计体积，第二可以使电池的续航力增加，不会像现有结构不能调整亮度下，而发生实际上不须辅以照明而浪费电力的问题。

3、借由缓冲单元的增设，使光线投射点遇逢短暂的光线闪灭时，发光单元不会即刻补充或降低亮度，避免本发明对应光线的闪灭产生不必要的闪烁状态，使使用者不会受到明亮急速变化的困扰，仅在缓冲单元能确认光线投射点为具有相当稳定性、确定性的变化后，始令发光单元补充或降低亮度，符合实际上对使用者理想视距内提供稳定照明的功效。

4、车辆在市区、郊区所需的光照度势必不同，市区由于路灯、人为活动原因、光线较为充足，而郊区路灯密度较低，导致环境相当昏暗，因此使用本发明于车辆上时，其集光单元可根据光线投射点的感测结构，在市区发出较低的照明量即可辨识前方路况，而郊区即要较高的照明量才能安全行驶。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种车用智能灯光装置不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的光线投射形态的示意图。

图2是本发明的集光单元的方框图。

图3是本发明使用在自行车上的示意图。

图4是本发明使用在汽车上的示意图。

图5是本发明投射区环境亮度等级-时间、驱动电流值等级-时间、灯光投射区亮度等级-时间的曲线坐标图。

主要元件符号说明：灯体1，反射杯11，集光单元2，差分放大单元21，模数转换单元22，微控制单元23，脉宽调制单元24，缓冲单元25，调整单元26，发光单元3，聚光镜片4，光线投射点5。

具体实施方式

实施例，参见图1、图2所示，本发明的一种车用智能灯光装置，包括一灯体1、一集光单元2、一发光单元3和一聚光镜片4。其中：

所述灯体1前端设有一凹弧形的反射杯11，聚光灯片4装在反射杯11的前端开口处，所述发光单元3装在所述反射杯11的后端内壁，集光单元2装在灯体1上，所述发光单元3配合所述聚光镜片4并在灯体1的前端定义出一光线投射点5，所述集光单元2朝向所述光线投射点5方向，如图1所示，所述灯体1为自行车灯的形态，所述灯体1前方凹设适当空间以容设所述反射杯11，所述聚光镜片4则嵌设在所述反射杯11的前端开口处，所述发光单元3装在反射杯11后端内凹壁中央，因而所述发光单元3所发出的部分光线可由聚光镜片4打向前方，其他光线则由反射杯11反射往聚光镜片4透射至前方，并定义发光单元3配合聚光镜片4往灯体1前方既定距离的照射区域为光线投射点5(本发明所述光线投射点距灯体1为水平距离5—10米，以应对一般例如骑乘自行车或机车，或者行人行走的可视范围，也可应对一般采用电池供电方式的灯体1可以发光警示的距离，又或者如图4所述，所述发光投射点5距灯体1为水平距离15—30米，以应对驾驶汽车时刻辨识距离)，所述集光单元2设在反射杯11的顶面，并使所述集光单元2朝向光线投射点5，且所述集光单元2因体积不会过大，因此容置在反射杯11处不会影响灯体1设计体积的大小，也不会影响发光单元3的光线投射状态；

所述集光单元2包括一微控制单元23和一脉冲调制单元24(进一步包括一差分放大单元21和一模数转换单元22)，所述微控制单元23的输出接至脉宽调制单元24的输入，脉宽调制单元24的输出接至所述发光单元3，差分放大单元21的输出接至模数转换单元22的输入，模数转换单元22的输出接至所述微控制单元23的输入，如图2所示，其中，所述差分放大单元21可感应光线投射点5的环境光亮度，并把感应信息以信号放大后传输给模数转换单元22(所述差分放大单元21为现有技术，主要用于将感应信息有效的放大输出)。

数模转换单元22(指analog—to digital converter，通称为A／D，用于将模拟形式的连续信号转换为数位形式的离散信号的设备)则将感应信息由模拟信息转换为离线信息并传输给微控制单元23运算，而微控制单元23(属微型处理器的一种，Micro Control Unit，通称为MCU)具有预设的环境零度值，当微控制单元23经由所接收的数位信息和预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值，并将所述差值以命令信息传输给脉宽调制单元24(Pulse Width Modulation，缩写为PWM，是将模拟信号转换为脉波的一种技术，一般转换后脉波的周期固定，但脉波的占空比会依模拟信号的大小而改变)。

值得一提的是，所述集光单元2为感光半导体元件，所述感光半导体元件包括差分放大单元21和发光单元3，成为具有光的发射、光的接收及光的信号放大之整合元件；所述灯体1进一步设有一与所述微控制单元23连接的调整单元26，所述调整单元26可供手动调整发光单元3的发光效果，因而使用者可依喜好而手动调整发光单元3的发光亮度等，提供更为舒适的照明效果。

其后由脉宽调制单元24调控发光单元3发出对应所述差值的亮度，据以对应光线投射点5处的环境亮度增加或降低发光亮度，因此所述集光单元2的组成及作用是以差分放大单元21感应并放大对光线投射点5探得的光线强度，而模数转换单元22，、微控制单元23是传输并运算内建环境亮度与光线投射点5的环境亮度差值，经由脉宽调制单元24命令发光单元3对光线投射点5照射对应差值的补强和降低环境亮度(差分放大单元21、模数转换单元22可提供更为精确的感应、运算效果)。

以及，所述集光单元2进一步包括一缓冲单元25，所述缓冲单元25与所述微控制单元23相连接，所述缓冲单元25具有预设的缓冲数值，当集光单元2感测光线投射点5方向的亮度改变时间在缓冲数值之下时，其会经微控制单元23、脉冲调制单元24命令发光单元3不需要调整发光亮度，使本发明遇光线投射点5为环境亮度短时间闪灭时，集光单元2命令发光单元3不需调整发光亮度而避免造成本发明动辄闪烁的状态。

而感测光线投射点5方向的亮度改变时间在缓冲数值之上时，缓冲单元25判断光线投射点处有显著、非短暂性的亮度改变，使缓冲单元25配合为控制单元23会将亮度改变时间与亮度的数值为整合计算，经微控制单元23、脉宽调制单元24命令发光单元3增加或降低发光亮度，因此本发明有以下特点：

1、本发明是由集光单元2感应光线投射点5的环境亮度值，并由集光单元2运算内建环境光线亮度值与前述数值的差异，并据该数值命令发光单元3补强或降低光线投射点5的环境亮度，有效地因应光线投射点5的亮度状况而机动调整灯体1的投射亮度，使行人或骑士顺利的辨识前方路况而不需手动调整，且该调整方式和现有采用光敏电阻只能自动的启闭既定亮度灯光的结构截然不同。

2、借由前述本发明可配合光线投射点5的亮度状况而机动调整灯体1的投射亮度特性，因此本发明安装在灯体1内的电源可以设计以适当容量、体者，第一可以减少电池体积的占量而减轻灯体1重量和灯体1设计体积，第二可以使电池的续航力增加，不会像现有结构不能调整亮度下，而发生实际上不须辅以照明而浪费电力的问题。

3、借由缓冲单元25的增设，使光线投射点5遇逢短暂的光线闪灭时，发光单元3不会即刻补充或降低亮度，避免本发明对应光线的闪灭产生不必要的闪烁状态，使使用者不会受到明亮急速变化的困扰，仅在缓冲单元25能确认光线投射点5为具有相当稳定性、确定性的变化后，始令发光单元3补充或降低亮度，符合实际上对使用者理想视距内提供稳定照明的功效。

4、车辆在市区、郊区所需的光照度势必不同，市区由于路灯、人为活动原因、光线较为充足，而郊区路灯密度较低，导致环境相当昏暗，因此使用本发明于车辆上时，其集光单元2可根据光线投射点5的感测结构，在市区发出较低的照明量即可辨识前方路况，而郊区即要较高的照明量才能安全行驶。

图5是本发明投射区环境亮度等级-时间、驱动电流值等级-时间、灯光投射区亮度等级-时间的曲线图，所述的投射区环境亮度等级是指环境给予投射区的亮度值，而驱动电流值等级指当本发明实施于电子机械上时，电子机械对应发光亮度的驱动电流值，而灯光投射区亮度等级则指投射区收到光线投射与环境亮度的总和值，故在图5中可见到，投射区(可对应本发明的光线投射点5)环境亮度等级较低时，发光单元3应补上较高的投射亮度，当然驱动电流值也会提高，但发光单元3补上投射亮度配上投射区环境亮度的结果，仍是让灯光投射区的亮度总值保持在预设的恒定值处。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种车用智能灯光装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种车用智能灯光装置，其特征在于：其包括一灯体、一集光单元、一发光单元和一聚光镜片，其中：

所述灯体前端设有一凹弧形反射杯，所述聚光镜片装在所述反光杯的前端开口处，所述发光单元装在所述反射杯的后端内壁，所述集光单元装在所述灯体上，所述发光单元配合所述聚光镜片于灯体前端定义出一光线投射点，所述集光单元朝向所述光线投射点方向；

所述集光单元包括一微控制单元和一脉宽调制单元，所述微控制单元的输出接至所述脉宽调制单元的输入，所述脉宽调制单元的输出接至所述发光单元，所述微控制单元具有预设的环境亮度值，所述集光单元可感应光线投射点的环境光亮度，并把感应信息传输给微控制单元，待微控制单元经由所接收的感应信息和预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值，并将所述差值以命令信息传输给脉宽调制单元，由脉宽调制单元调控发光单元发出对应所述差值的亮度，据以对应光线投射点的环境亮度增加或降低发光亮度。

2.根据权利要求1所述的一种车用智能灯光装置，其特征在于：所述集光单元进一步包括一差分放大单元和一模数转换单元，所述差分放大单元的输出接至模数转换单元的输入，所述模数转换单元的输出接至所述微控制单元的输入，所述差分放大单元可感应所述光线投射点的环境光线亮度，并把感应信息以信号放大后传输给模数转换单元，模数转换单元将所述感应信息由模拟信号转换为数位信号并传输给微控制单元运算，供微控制单元经由所接收的数位信息和预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值。

3.根据权利要求1所述的一种车用智能灯光装置，其特征在于：所述集光单元进一步包括一缓冲单元，所述缓冲单元与所述微控制单元相连接；所述缓冲单元具有预设的缓冲数值，当集光单元感测光想投射点方向的亮度改变时间在缓冲数值之下时，其会经微控制单元、脉宽调制单元命令发光单元不需要调整发光亮度；而感测光线投射点方向的亮度改变时间在缓冲数值之上时，缓冲单元配合微控制单元会将亮度改变时间与亮度的数值为整合计算，经微控制单元、脉宽调制单元命令发光单元增加或降低亮度。

4.根据权利要求1所属的一种车用智能灯光装置，其特征在于：所述集光单元装在所述反射杯上。

5.根据权利要求1所述的一种车用智能灯光装置，其特征在于：所述集光单元为感应半导体元件。

6.根据权利要求1所述的一种车用智能灯光装置，其特征在于：所述光线投射点距灯体为水平距离5～30米。

7.根据权利要求1所述的一种车用智能灯光装置，其特征在于：所述灯体进一步设有一与微控制单元相连接的调整单元，所述调整单元可供手动调整发光单元的发光效果。

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