CN111267721A - 一种适合人眼视觉特性的led刹车灯 - Google Patents

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    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
    • B60Q1/44—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic for indicating braking action or preparation for braking, e.g. by detection of the foot approaching the brake pedal

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Abstract

本发明公开了一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，包括环境亮度传感器、后车距离、速度和加速度传感器、刹车信号线、智能控制器、LED驱动电路、LED发光模块，所述环境亮度传感器、后车距离、速度和加速度传感器、刹车信号线向智能控制器输入信号，所述智能控制器向LED驱动电路输入控制信号，所述LED驱动电路向LED发光模块输入驱动电流模式。本发明考虑人眼视觉特性，能防止眩光危害，能为后车提供警示。

Description

一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯
技术领域
本发明涉及汽车刹车领域，特别是一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯。
背景技术
当前市场上的刹车形式是踩下刹车踏板刹车灯立即亮起，即触动刹车踏板就亮起尾灯，达到及时警示功效，但是显示灯始终处于恒亮状态，即踩踏刹车板，刹车灯均会亮起。
后来又有人设计了一款动感刹车灯，汽车刹车后，LED灯能显示各种动态的图像，提到警示后车驾驶员的作用，例如，专利201020291259.3就公布了一种“机车LED后尾灯”，一种机车在刹车时后灯能显示不同图案的LED灯，使机车行驶过程中能更醒目的对机车刹车、行车进行有效的提示.
毫无疑问，在高速行驶时，司机的识别能力有限，等后车司机识别图形，可能已经来不及了，同时，该装置的图案更多的时候容易分散后车驾驶员的精力，反而容易增加驾驶事故。
专利“一种汽车高位刹车灯装置”CN201320492064.9，公开了一种带刹车量的刹车灯。但是，刹车量大，亮度高，人眼会出现眩光，特别是晚上等环境亮度小的时候，眩光容易增加驾驶事故。
综上，目前无论采用何种形式的刹车灯，都没有考虑人眼眩光危害，无法保护后车驾驶员的视觉；也没有考虑根据后车距离和两车相对速度提供警示。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种考虑人眼视觉特性，能防止眩光危害，能为后车提供警示的适合人眼视觉特性的LED刹车灯。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，包括环境亮度传感器、后车距离、速度和加速度传感器、刹车信号线、智能控制器、LED驱动电路、LED发光模块，所述环境亮度传感器、后车距离、速度和加速度传感器、刹车信号线向智能控制器输入信号，所述智能控制器向LED驱动电路输入控制信号，所述LED驱动电路向LED发光模块输入驱动电流模式。
所述环境亮度传感器用于测量环境的亮度，所述环境亮度传感器设置在汽车尾部、探头朝外。
所述后车距离、速度和加速度传感器设置在汽车尾部，所述后车距离、速度和加速度传感器的探头朝外且探测面与汽车平面水平。
所述刹车信号线设置在刹车踏板支架的下方。
所述驱动电流模式包括驱动电流的脉冲强度、宽度和频率，所述脉冲强度、宽度和频率确定方法包括：根据视觉理论:LaC2a2＝const，其中La为刹车灯的亮度，C为环境对比度，a为视角，C＝La/Lb，Lb是环境亮度；
定义车灯大小为30厘米，设计后车200米能识别刹车灯，视角得5分，取const＝1000符合车速为100Km/h时的视觉要求，由公式LaC2a2＝const得:L3 a/L2 b≤400；
根据照明眩光指数UGR的理论，为了不产生眩光危害，设置眩光可以接受，即UGR≤16，UGR＝8*lg
Figure BDA0002392625580000021
La，Lb分别是刹车灯的亮度和环境的亮度，w为视角，取2分，P为位置常数，对于车灯，取1，得:L2 a/Lb≤25；
联合L3 a/L2 b≤400，L2 a/Lb≤25，可得：La/Lb≤16，
同时，为了清晰识别刹车灯，La/Lb≥4；
环境亮度传感器测得环境亮度Lb，根据La/Lb≤16，La/Lb≥4，得到La的范围；
通过后车距离、速度和加速度传感器测得的与后车距离、后车速度和加速度计算后车撞上的时间t。
闪烁频率f与时间t的关系如下：
人眼83Hz以上，基本视为恒亮，人的注意力与闪烁频率成对数关系，本发明将人眼注意力与时间t看成幂指数关系。因此，频率与时间的关系可以写成：
Figure BDA0002392625580000022
将t＝5s,f＝83Hz,t＝20s,f＝1Hz代入。得到：
Figure BDA0002392625580000023
所述LED刹车灯电流强度确定方法为：
汽车刹车灯的亮度La范围为[4Lb，16Lb]，对应电流为[Ia，Ib].若La<4Lb，驱动电流取Ia，若La>16Lb，驱动电流取Ib.若La在[4Lb，16Lb]内，驱动电流取Ia+(Ib-Ia)(La-4Lb)/12Lb。
相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明光亮度符合人眼视觉特性，不产生眩光危害；根据后车撞上时间采用闪烁的方式提醒后车司机。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
如图1和图2所示，一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，包括环境亮度传感器(光度探头)、后车距离、速度和加速度传感器、刹车信号线、智能控制器(IC)、LED驱动电路、LED发光模块，所述环境亮度传感器、后车距离、速度和加速度传感器、刹车信号线向智能控制器输入信号，所述智能控制器向LED驱动电路输入控制信号，所述LED驱动电路向LED发光模块输入驱动电流模式。
所述环境亮度传感器用于测量环境的亮度，所述环境亮度传感器设置在汽车尾部、探头朝外。
所述后车距离、速度和加速度传感器设置在汽车尾部，所述后车距离、速度和加速度传感器的探头朝外且探测面与汽车平面水平。
所述刹车信号线设置在刹车踏板支架的下方。
所述驱动电流模式包括驱动电流的脉冲强度、宽度和频率，所述脉冲强度、宽度和频率确定方法包括：根据视觉理论:LaC2a2＝const，其中La为刹车灯的亮度，C为环境对比度，a为视角，C＝La/Lb，Lb是环境亮度；
定义车灯大小为30厘米，设计后车200米能识别刹车灯，视角得5分，根据实际实验，取const＝1000比较适合100Km/h时的视觉要求，由公式LaC2a2＝const得:L3 a/L2 b≤400；
根据照明眩光指数UGR的理论，为了不产生眩光危害，即眩光可以接受，即UGR≤16，UGR＝8*lg
Figure BDA0002392625580000031
La，Lb分别是刹车灯的亮度和环境的亮度，w为视角，取2分，P为位置常数，对于车灯，取1，得:L2 a/Lb≤25；
联合L3 a/L2 b≤400，L2 a/Lb≤25，可得：La/Lb≤16，
同时，为了清晰识别刹车灯，La/Lb≥4；
环境亮度传感器测得环境亮度Lb，根据La/Lb≤16，La/Lb≥4，得到La的范围；
根据视觉理论，人眼对闪烁比较敏感。通过后车距离、速度和加速度传感器测得的与后车距离、后车速度和加速度计算后车撞上的时间t。
闪烁频率f与时间t的关系如下：
人眼83Hz以上，基本视为恒亮，人的注意力与闪烁频率成对数关系，本发明将人眼注意力与时间t看成幂指数关系。因此，频率与时间的关系可以写成：
Figure BDA0002392625580000041
将t＝5s,f＝83Hz,t＝20s,f＝1Hz代入。得到：
Figure BDA0002392625580000042
LED刹车灯电流强度确定方法为：
汽车刹车灯的亮度La范围为[4Lb，16Lb]，对应电流为[Ia，Ib].若La<4Lb，驱动电流取Ia，若La>16Lb，驱动电流取Ib.若La在[4Lb，16Lb]内，驱动电流取Ia+(Ib-Ia)(La-4Lb)/12Lb。
IC工作方式：
当刹车信号给出后，环境亮度传感器测得的亮度经过IC得到驱动电流，后车距离、速度和加速度传感器测得的值计算出t,，根据t给出脉冲电流，以及脉冲的频率和闪烁次数。
Ic信号输出到LED驱动电路中，由LED驱动电路给出电流，LED发光模块工作。
LED发光模块采用现成的凯美瑞LED刹车灯。IC模块采用单片机，亮度传感器和距离传感器均采用市场购买的产品，型号分别为TES-1330A和HR-SPR05。刹车信号直接在刹车片安装一个开关电路，刹车就通路，不刹车就断路。驱动电路中电源由24V汽车电池提供。
LED模块由10颗1WLED组成，灯的亮度范围为[40,160]cd,对应电流为[3.5,14.5]A。

Claims (6)

1.一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，其特征在于包括环境亮度传感器、后车距离、速度和加速度传感器、刹车信号线、智能控制器、LED驱动电路、LED发光模块，所述环境亮度传感器、后车距离、速度和加速度传感器、刹车信号线向智能控制器输入信号，所述智能控制器向LED驱动电路输入控制信号，所述LED驱动电路向LED发光模块输入驱动电流模式。
2.根据权利要求1所述的一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，其特征在于所述环境亮度传感器用于测量环境的亮度，所述环境亮度传感器设置在汽车尾部、探头朝外。
3.根据权利要求1所述的一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，其特征在于所述后车距离、速度和加速度传感器设置在汽车尾部，所述后车距离、速度和加速度传感器的探头朝外且探测面与汽车平面水平。
4.根据权利要求1所述的一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，其特征在于所述刹车信号线设置在刹车踏板支架的下方。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，其特征在于所述驱动电流模式包括驱动电流的脉冲强度、宽度和频率，所述脉冲强度、宽度和频率确定方法包括：根据视觉理论:LaC2a2＝const，其中La为刹车灯的亮度，C为环境对比度，a为视角，C＝La/Lb，Lb是环境亮度；
定义车灯大小为30厘米，设计后车200米能识别刹车灯，视角得5分，取const＝1000符合车速为100Km/h时的视觉要求，由公式LaC2a2＝const得:L3 a/L2 b≤400；
根据照明眩光指数UGR的理论，为了不产生眩光危害，设置眩光可以接受，即UGR≤16，
Figure FDA0002392625570000011
La，Lb分别是刹车灯的亮度和环境的亮度，w为视角，取2分，P为位置常数，对于车灯，取1，得:L2 a/Lb≤25；
联合L3 a/L2 b≤400，L2 a/Lb≤25，可得：La/Lb≤16，
同时，为了清晰识别刹车灯，La/Lb≥4；
环境亮度传感器测得环境亮度Lb，根据La/Lb≤16，La/Lb≥4，得到La的范围；
通过后车距离、速度和加速度传感器测得的与后车距离、后车速度和加速度计算后车撞上的时间t，闪烁频率f与时间t的关系如下：
人眼83Hz以上，基本视为恒亮，人的注意力与闪烁频率成对数关系，将人眼注意力与时间t看成幂指数关系，因此，频率与时间的关系可以写成：
Figure FDA0002392625570000021
将t＝5s,f＝83Hz,t＝20s,f＝1Hz代入，得到：
Figure FDA0002392625570000022
6.根据权利要求5所述的一种适合人眼视觉特性的LED刹车灯，其特征在于所述LED刹车灯电流强度确定方法为：
汽车刹车灯的亮度La范围为[4Lb，16Lb]，对应电流为[Ia，Ib].若La<4Lb，驱动电流取Ia，若La>16Lb，驱动电流取Ib.若La在[4Lb，16Lb]内，驱动电流取Ia+(Ib-Ia)(La-4Lb)/12Lb。
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