CN105042465A - 一种可动态调节光线色温的led汽车大灯 - Google Patents

一种可动态调节光线色温的led汽车大灯 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，属于汽车照明设备技术领域，包括灯罩、红色LED灯珠、绿色LED灯珠、蓝色LED灯珠和控制模块。红色LED灯珠、绿色LED灯珠和蓝色LED灯珠通过安装立柱与灯罩内表面固定在一起，控制模块安装在灯罩后端，控制模块内部具有LED灯珠控制电路和步进电机控制电路。可动态调节光线色温的LED汽车大灯，在雾、雨、正常天气条件下，都能为驾驶者提供良好的视觉效果和照明距离，能有效的降低由照明不足的汽车大灯带来的交通事故。

Description

一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯
技术领域
本发明属于汽车照明设备技术领域，涉及汽车大灯，尤其是一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯。
背景技术
汽车大灯安装在车身前部车头处，在夜晚或者光线较差环境中使用，因此，汽车大灯的照明效果是影响汽车在黑暗环境中安全行驶的一个重要因素。汽车大灯照明效果由灯的亮度、色温等因素决定，如果汽车大灯照明效果不理想会影响驾驶员对黑暗环境中的障碍物做出准确判断，从而引发交通事故。目前，汽车大灯多采用HID氙气灯、LED、卤素灯照明，且采用固定色温技术，不可动态变换色温。高色温的白色光线可视好，但穿透力弱，在雾天、雨天影响可视范围和距离；低色温的光穿透力好，但容易造成视觉疲劳。
申请号201010294690.8的发明专利，公开一种LED汽车大灯，包括LED光源、反光杯、透镜、LED散热器，在反光杯外设置压铸铝外壳，压铸铝外壳与反光杯之间装液体散热介质，以提高汽车大灯散热性能。申请号201210137751.9的发明专利，公开一种可调光调色的LED室内照明装置，包括LED灯板和两个或以上可调光电源，LED灯板上焊有不同色的LED光源，每个可调光电源分别连接调节旋钮组成调光模块，用于无级调光，每个调光模块连接一组同颜色LED光源，用于对应调节该组同颜色LED光源的亮度，在不同色的LED光源上放置透光镜，使得透出的光线成为合成后的光线，以实现调光调色的动态照明。
上述公开的专利中前者从汽车大灯结构上给出一种提高其散热性能的方法，后者对动态色温控制应用提供一种可行性方案，两者应用的场合不同；可以将汽车大灯从结构和功能方面进行设计，使其同时具备上述两种专利产品的功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，使用三基色LED灯珠及其智能控制系统，解决目前汽车大灯光线及色温不能动态连续调节的问题。
本发明的技术方案如下：
一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，包括灯罩、红色LED灯珠、绿色LED灯珠、蓝色LED灯珠和控制模块。由红、绿、蓝LED灯珠构成三基色光源，均通过安装立柱与灯罩固定在一起。LED是一种冷光技术，发热量比一般照明光源低很多，将LED封装在环氧树脂中，与安装立柱一起固定在灯罩内。
灯罩为半球壳体结构，采用6063铝合金材质制作而成，壳体内表面涂抹反光材料；该结构和材质灯罩一方面提高其能量聚集的反光能力，另一方面铝合金导热性良好便于快速散热。
连接LED灯珠与灯罩的安装立柱同样适用6063铝合金制成，且为空心圆柱体，LED灯珠控制导线从其空心中穿过。安装立柱的外侧面涂有与灯罩内表面相同的反光物质，减小对灯光的吸收以提高灯罩整体的反光能力。安装立柱沿半球结构灯罩的径向安装，其长度略小于球面半径，并且在安装立柱靠近灯罩球心端安装LED灯珠，以使三个LED灯珠位于近似位于灯罩的球心位置。LED灯珠的安装结构一方面提高三基色光源的混成，另一方面尽量使经灯罩反射的光线平行发射。
控制模块位于灯罩的后端，作为汽车大灯的智能控制系统。控制模块中用于LED灯珠控制的核心是由电容、电阻、电感、二极管和CAT4201芯片构成的控制电路，该电路输入两路12V直流电，经控制电路输出用于LED灯珠的稳定电压，且在电路中电阻采用旋钮式电阻可以连续调节。通过控制电路中的旋钮电阻可以在不改变LED灯珠电压的同时对流经LED灯珠的电流进行精确控制，以此达到控制LED灯珠功率的目的。电容选用4.7μF、10μF、220μF三种，电阻采用10KΩ定值电阻和1KΩ旋钮电阻，电感选用22μH，二极管选用肖特基二极管MBR05201和MBR0540两种。满足LED灯珠的智能控制，旋钮电阻由步进电机带动转动，而步进电机的控制由控制模块中的AT89C51单片机进行控制。控制模块中总共有三个LED灯珠控制电路，便于每一个LED灯珠的独立控制。
控制模块中同时具有步进电机控制电路，采用AT89C51芯片和ULN2003芯片，并对AT89C51芯片进行编程控制，即可实现步进电机的精确控制。AT89C51是一种低电压、高性能CMOS8位微处理器；ULN2003是步进电机控制器。由于AT89C51具有32个可编程控制I/O口，可以采用一片单片机即可实现三个步进电机驱动控制，每一个电机连接一个旋钮电阻从而实现控制流过每一颗LED灯珠的电流，因此，使用单片机可以实现控制LED灯珠的实际功率。为提高汽车大灯的智能化程度，利用AT89C51的可编程I/O口与感光传感器连接，并在单片机中写入控制程序，当感光传感器采集的数据经A/D转换电路进入单片机内，结合控制程序即可实现相应的步进电机驱动控制。最终实现从传感器到控制器再到步进电机执行器的自动控制，同时单片机与汽车驾驶室中的上位机控制面板连接，可以实现人工手动控制。感光传感器可以判断外界光线强弱，同时也可以根据光线的漫反射判断周围空气中的颗粒物情况，以此可以满足对大雾天气的判断。正常天气夜晚行驶中，感光传感器根据汽车所处的光线环境，利用程序控制自动调节三基色LED灯珠的协调比例和亮度；如遇大雾天气能见度低，感光传感器判断后会通过单片机控制三基色LED灯珠匹配出透射性好的色温。达到雾、雨天气，降低色温(3000-4300K色温)，得到良好穿透力的光线；在非雾、雨天气，增加色温(5000-6000K色温)，减少驾驶者眼睛疲劳。通过上述自动控制可以实现汽车大灯的光线亮度和光线色温的自动调节，满足驾驶者的需要。
本发明的效果和益处是该可动态调节光线色温的LED汽车大灯，可动态调节光线色温的LED汽车大灯，在雾、雨、正常天气条件下，都能为驾驶者提供良好的视觉效果和照明距离，能有效的降低由照明不足的汽车大灯带来的交通事故。
附图说明
图1可动态调节光线色温的LED汽车大灯结构示意图。
图2可动态调节光线色温的LED汽车大灯主视图。
图3LED灯珠控制电路图。
图4步进电机控制电路图。
图中：1灯罩；2红色LED灯珠；3绿色LED灯珠；4蓝色LED灯珠；5控制模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，如说明书附图1～2所示，半球型壳体结构灯罩1的内球面沿其径向均布三个安装立柱，每一个安装立柱的靠近灯罩1球心为主处固定有封装后的LED灯珠，其中包括红色LED灯珠2、绿色LED灯珠3和蓝色LED灯珠4；在汽车大灯灯罩1的后端安装有控制模块5，通过电源线与12V汽车电源连接，通过数据线与汽车驾驶室中的控制面板连接。控制模块5中，设计有LED灯珠控制电路、步进电机控制电路以及传感器采集电路等。
以一个LED灯珠控制电路为例，如说明书附图3所示，其中D1-D4采用MBR0520L，D5采用MBR0540；C1为220μF，C2为4.7μF，C3为10μF；L的性能参数为22μH；定值电阻R1为10KΩ，旋钮电阻R2为1KΩ。单个步进电机控制电路，如说明书附图4所示，写入控制程序的单片机通过可编程I/O进行信息输入、输出，实现对连接旋钮电阻的步进电机的精确控制。
第一种方案：选择不同色温的LED灯珠组合使用。2颗6000K色温红、绿色LED灯珠与1颗3500K色温蓝色LED灯珠，在正常天气下，三颗同时工作7W，能发出整体5500K色温，3000Lm的光线；在雾、雨天气下，2颗6000K色温的LED灯珠减少驱动电流使他们都工作在3.5W的功率(能有效的减少发热)，1颗3500K色温蓝色LED灯珠，增加驱动电流使他工作在12W的功率，能发出整体4000K色温，2400Lm的光线，增强光线的穿透能力。
第二种方案：三基色光源进行匹配。3颗7W红、绿、蓝三基色灯珠，根据人工输入控制量或者由传感器自动获得控制量，经步进电机控制电路和LED灯珠控制电路，分别改变7W红、绿、蓝三基色灯珠的工作电流，达到控制红、绿、蓝三色光线的比例，来控制汽车大灯色温的动态。
说明书附图只作为产品的结构、原理示意图，实际产品结构和尺寸以设计生产图纸为准。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，包括灯罩(1)、红色LED灯珠(2)、绿色LED灯珠(3)、蓝色LED灯珠(4)和控制模块(5)，其特征在于，所述红色LED灯珠(2)、绿色LED灯珠(3)和蓝色LED灯珠(4)通过安装立柱与灯罩(1)内表面固定在一起，所述控制模块(5)安装在灯罩(1)后端，所述控制模块(5)内部具有LED灯珠控制电路和步进电机控制电路。
2.根据权利要求1所述的一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，其特征在于，所述灯罩(1)为半球壳体结构，采用6063铝合金材质制作而成，且壳体内表面涂抹反光材料。
3.根据权利要求1所述的一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，其特征在于，所述安装立柱为空心圆柱结构，外表面涂抹反光材料，并沿半球结构灯罩(1)的径向安装，其长度略小于球面半径。
4.根据权利要求1所述的一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，其特征在于，所述红色LED灯珠(2)、绿色LED灯珠(3)和蓝色LED灯珠(4)通过控制模块(5)可以实现三基色LED灯珠光线及色温组合，以实现色温从3000K到6000K的连续变化。
5.根据权利要求1所述的一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，其特征在于，所述LED灯珠控制电路核心芯片选用CAT4201芯片。
6.根据权利要求1所述的一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，其特征在于，所述步进电机控制电路核心芯片选用AT89C51芯片和ULN2003芯片。
7.根据权利要求1所述的一种可动态调节光线色温的LED汽车大灯，其特征在于，所述控制模块(5)具有两种输入模式，人工通过控制面板输入控制信息和感光传感器自动判断触发控制信息。
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