TWI516401B - Intelligent lighting device for vehicles - Google Patents

Description

車用智能燈光裝置

本發明係一種車用智能燈光裝置，詳而言之係關於一種能因應照明區域的環境亮度而調整照明強度，並兼具節省電力功能的設計。

按，自行車運動已經成為現在社會大眾最熱門的健身方式，騎乘自行車除了能達到健身功效外，也可避免二氧化碳的排放而危害到空氣，又自行車不論男女老少皆可操作使用，所以，許多人都利用空餘時間到較空曠之場所騎乘。

然而，在這些熱愛騎乘自行車的人們裡，有些人因工作因素，以致於騎乘的時間必須延至天色較暗的晚上才可騎乘，又人們的眼睛視力在晚上時，容易因天色因素而造成視覺感官下降，且一般騎乘者並非在封閉的場所內騎乘，而有容易與其他之汽、機車及路人共同使用同一道路之情形發生，所以，在晚上騎乘自行車更容易發生交通意外，為此，為了提供周圍的汽、機車或路人清楚明辨前方有騎乘自行車人員的存在，騎乘者會在自行車上或在身上穿戴上具反光或可發亮的裝置，以避免交通意外的發生。

習用的自行車燈請參閱中華民國專利公告號第356790號之「自行車閃光警示器結構改良」，其係一種自行車閃光警示器結構改良，尤指一種於行車及光線不足時自動啟動產生閃光，停車或光線充足時自動關閉之結構者。主要乃具有一LED閃光驅動電路，於其輸出端乃分別連接有LED(發光二極體)，該LED之負極端乃共同串接於一光敏電阻(CDS)，而於該光敏電阻之地端則另接至一彈簧開關之一接點，該彈簧開關乃串接一電阻後接地；利用該光敏電阻之感光偵測暨彈簧開關受行車震動以接觸導通等雙重啟動控制結構，以達到預期效果者。

然而，該種習用的自行車燈雖可配合環境光線充足與否而自動啟閉閃光效果，然其採用的是以光敏電阻感應環境周遭光線強度，但事實上，光敏電阻僅會感受環境光線亮度的差別，但不能適當的被限制在感應既定距離的照明範圍處，特別是一般行人或機車、自行車騎士等，其主要是以燈體照明前方既定距離的道路，使行人、騎士得以看清前方路況而行進，若是採用該光敏電阻的習用設計，常常會遇到當前方照明範圍、身邊亮度不一致時，光敏電阻不能為機動性的判斷，而且該習用的自行車燈只有燈光自動啟閉的兩種模式，但無法因應照明區域的環境亮度而補強、降低照明亮度，致使容易發生下列狀況：

1、該習用自行車燈不能及時對照明區域補強燈光而造成行進危險。

2、又或是不能因應於燈光投射區之環境亮度，而適當降低發光強度，而造成浪費自行車燈電力的問題。

3、而且該種自行車燈只能依光敏電阻的感應結果，作啟閉閃光的效果，但不具因應照明區域的環境亮度以調整照明亮度的功能，因此該自行車燈必須安裝較高容量的電池，以維持自行車燈的續航力，而又為了製造成本考量，高容量電池的體積都具有相當尺寸，故該自行車燈不能有效的節省電池電力，也不能在設計上適當縮限電池的體積。

緣上述習用自行車燈不能因應照明區域的環境亮度而補強、降低照明亮度，以及不能節省電力等缺失，本發明人認有必要加以改良，應設計一種能因應照明區域的環境亮度而調整照明強度，並兼具節省電力功能的燈體結構。

本發明主要目的係提供一種車用智能燈光裝置，其可改善習用之自行車燈不能因應照明區域的環境亮度而補強、降低照明亮度，以及不能節省電力等缺失。

為了達成上述之目的與功效，本發明車用智能燈光裝置包括一燈體、一集光單元、一發光單元以及一聚光鏡片，其中該燈體前端係設一凹弧狀反射杯，聚光鏡片設於反射杯前端開口處，而發光單元則設於反 射杯後端內壁，集光單元設於燈體，而該發光單元係配合聚光鏡片於燈體前端定義出一光線投射點，而集光單元係朝向該光線投射點方向。

該集光單元係設有一微控制單元及一脈寬調制單元，而微控制單元係具有預設的環境亮度值，而集光單元可感應光線投射點的環境光線亮度，並把感應資訊傳輸給微控制單元，待微控制單元經由所接收的感應資訊及預設的環境亮度值相比較後，計算得出環境亮度的差值，並將該差值以命令資訊傳輸給脈寬調制單元，由脈寬調制單元調控發光單元發出對應該差值的亮度，據以對應光線投射點處的環境亮度增加或降低發光亮度。

本發明該集光單元進一步包括一差分放大單元及一模數轉換單元，其中該差分放大單元可感應光線投射點的環境光線亮度，並把感應資訊以訊號放大後傳輸給模數轉換單元，模數轉換單元則將該感應資訊由類比資訊轉換為數位資訊並傳輸給微控制單元運算，供微控制單元經由所接收的數位資訊及預設的環境亮度值相比較後，計算得出環境亮度的差值，提供更為精確的感應、運算效果。

本發明該集光單元進一步包括一緩衝單元，該緩衝單元具有預設之緩衝數值，當集光單元感測光線投射點方向的亮度改變時間在緩衝數值之下時，其會經微控制單元、脈寬調制單元命令發光單元不需要調整發光亮度，讓本發明遇光線投射點為環境亮度短時間閃滅時，集光單元命令發光單元不需調整發光亮度而避免造成本發明動輒閃爍的狀態；而感測光線投射點方向的亮度改變時間在緩衝數值之上時，緩衝單元判斷光線投射點處有顯著、非短暫性的亮度改變，使緩衝單元配合微控制單元會將亮度改變時間與亮度的數值為整合計算，經微控制單元、脈寬調制單元命令發光單元增加或降低發光亮度。

本發明該集光單元係設於反射杯處，並朝向光線投射點。

本發明該集光單元係設有感光半導體元件，該感光半導體元件係包含差分放大單元及發光單元，成為具有光的發射、光的接收及光的信號放大之整合元件。

本發明該光線投射點係距燈體為水平距離5-30公尺，其中 水平距離5-10公尺可對應騎乘自行車或機車時之可辨識距離，也可對應一般採電池供電方式的燈體可以發光警示的距離，水平距離15-30公尺可對應駕駛汽車時之可辨識距離。

本發明該燈體進一步設有一與微控制單元連接之調整單元，該調整單元可供手動調整發光單元的發光效果，因而使用者可依其喜好而手動調整發光單元的發光亮度等，提供更為舒適的照明效果。

1‧‧‧燈體

11‧‧‧反射杯

2‧‧‧集光單元

21‧‧‧差分放大單元

22‧‧‧模數轉換單元

23‧‧‧微控制單元

24‧‧‧脈寬調制單元

25‧‧‧緩衝單元

26‧‧‧調整單元

3‧‧‧發光單元

4‧‧‧聚光鏡片

5‧‧‧光線投射點

第一圖係本發明光線投射型態示意圖。

第二圖係本發明集光單元之方塊圖。

第三圖係本發明使用在自行車示意圖。

第四圖係本發明使用在汽車示意圖。

第五圖係本發明投射區環境亮度等級-時間、驅動電流值等級-時間、燈光投射區亮度等級-時間的曲線座標圖。

本發明係有關於一種車用智能燈光裝置，請參閱第一、二圖所示，其係本發明之主實施例，包括一燈體1、一集光單元2、一發光單元3以及一聚光鏡片4，其中：該燈體1前端係設一凹弧狀反射杯11，聚光鏡片4設於反射杯11前端開口處，而發光單元3則設於反射杯11後端內壁，集光單元2設於燈體1，而該發光單元3係配合聚光鏡片4於燈體1前端定義出一光線投射點5，而集光單元2係朝向該光線投射點5方向，如第一圖所示，該燈體1係實施為自行車燈的型態，該燈體1前方凹設適當空間以容設該反射杯11，聚光鏡片4則嵌設於反射杯11前端開口處，發光單元3設於反射杯11後端內凹壁中央，因而發光單元3所發出的部份光線可由聚光鏡片4打向前方，其他光線則由反射杯11反射往聚光鏡片4透射至前方，並定義發光單元3配合聚光鏡片4往燈體1前方既定距離的照射區域為光線投射點5(本發明該光線投射點5係距燈體1為水平距離5-30公尺，第三圖該光線投射點5係距燈體1為水平距離5-10公尺，以對應一般例如騎乘自行車或 機車，或者行人行走的可視範圍，也可對應一般採電池供電方式的燈體1可以發光警示的距離，又或者如第四圖所示，該光線投射點5係距燈體1為水平距離15-30公尺，以對應駕駛汽車時之可辨識距離)，而集光單元2設於反射杯11頂面，並使該集光單元2朝向光線投射點5，且該集光單元2因體積不會過大，因此容置在反射杯11處不會影響燈體1設計體積的大小，也不會影響發光單元3的光線投射狀態；該集光單元2係設有一微控制單元23及一脈寬調制單元24(進一步包括一差分放大單元21及一模數轉換單元22)，如第二圖所示，其中該差分放大單元21可感應光線投射點5的環境光線亮度，並把感應資訊以訊號放大後傳輸給模數轉換單元22(差分放大單元21係屬習知構造，主要可以將感應資訊有效的放大輸出)。

模數轉換單元22(指Analog-to-digital converter，通稱為A/D，是用於將類比形式的連續訊號轉換為數位形式的離散訊號的設備)則將該感應資訊由類比資訊轉換為數位資訊並傳輸給微控制單元23運算，而微控制單元23(屬微型處理器的一種，Micro Control unit，通稱為MCU)係具有預設的環境亮度值，待微控制單元23經由所接收的數位資訊及預設的環境亮度值相比較後，計算得出環境亮度的差值，並將該差值以命令資訊傳輸給脈寬調制單元24(Pulse Width Modulation，縮寫為PWM，是將類比信號轉換為脈波的一種技術，一般轉換後脈波的週期固定，但脈波的占空比會依類比信號的大小而改變)。

值得一提的是，該集光單元2係設有感光半導體元件，該感光半導體元件係包含差分放大單元21及發光單元3，成為具有光的發射、光的接收及光的信號放大之整合元件；該燈體1進一步設有一與微控制單元23連接之調整單元26，該調整單元26可供手動調整發光單元3的發光效果，因而使用者可依其喜好而手動調整發光單元3的發光亮度等，提供更為舒適的照明效果。

其後由脈寬調制單元24調控發光單元3發出對應該差值的亮度，據以對應光線投射點5處的環境亮度增加或降低發光亮度，因此該上述集光單元2的組成及作用係以差分放大單元21感應並放大對光線投射 點5探得的光線強度，而模數轉換單元22、微控制單元23係傳輸並運算內建環境亮度與光線投射點5的環境亮度差值，經由脈寬調制單元24命令發光單元3對光線投射點5照射對應差值的補強或降低環境亮度(差分放大單元21、模數轉換單元22可提供更為精確的感應、運算效果)。

以及，該集光單元2進一步包括一緩衝單元25，該緩衝單元25具有預設之緩衝數值，當集光單元2感測光線投射點5方向的亮度改變時間在緩衝數值之下時，其會經微控制單元23、脈寬調制單元24命令發光單元3不需要調整發光亮度，讓本發明遇光線投射點5為環境亮度短時間閃滅時，集光單元2命令發光單元3不需調整發光亮度而避免造成本發明動輒閃爍的狀態。

而感測光線投射點5方向的亮度改變時間在緩衝數值之上時，緩衝單元25判斷光線投射點5處有顯著、非短暫性的亮度改變，使緩衝單元25配合微控制單元23會將亮度改變時間與亮度的數值為整合計算，經微控制單元23、脈寬調制單元24命令發光單元3增加或降低發光亮度，因此本發明有下列特點：

1、本發明是由集光單元2感應光線投射點5的環境亮度值，並由集光單元2運算內建環境光線亮度值與前述數值的差異，並據該數值命令發光單元3補強或降低光線投射點5的環境亮度，有效地因應光線投射點5的亮度狀況而機動調整燈體1的投射亮度，讓行人或騎士順利的辨識前方路況而不需手動調整，且該調整方式與習用採光敏電阻只能自動的啟閉既定亮度燈光的結構截然不同。

2、藉由前述本發明可配合光線投射點5的亮度狀況而機動調整燈體1的投射亮度特性，因此本發明安裝在燈體1內的電源可以設計以適當容量、體積者，第一可以減少電池體積的占量而減輕燈體1重量及燈體1設計體積，第二可以讓電池的續航力增加，不會如習用結構不能調整亮度下，而發生實際上不須輔以照明而浪費電力的問題。

3、藉由緩衝單元25的增設，其使光線投射點5遇逢短暫的光線閃滅時，發光單元3不會即刻補充或降低亮度，避免本發明對應光線的閃滅產生不必要的閃爍狀態，讓使用者不會受到明亮急速變化的困擾， 僅在緩衝單元25能確認光線投射點5為具有相當穩定性、確定性的變化後，始令發光單元3補充或降低亮度，符合實際上對使用者理想視距內提供穩定照明的功效。

4、車輛在市區、郊區所需的光照度勢必不同，市區由於路燈、人為活動原因，光源較為充足，而郊區路燈密度較低，導致環境相當昏暗，因此使用本發明於車輛上時，其集光單元2可根據對光線投射點5的感測結果，在市區發出較低的照明量即可辨認前方路況，而郊區即要較高的照明量才能安全行駛。

第五圖係本發明投射區環境亮度等級-時間、驅動電流值等級-時間、燈光投射區亮度等級-時間的曲線圖，該所述之投射區環境亮度等級是指環境給予投射區的亮度值，而驅動電流值等級指當本發明實施於電子機械上時，電子機械對應發光亮度的驅動電流值，而燈光投射區亮度等級則指投射區受到光線投射與環境亮度的總和值，故在該第五圖中可見到，投射區(可對應本發明之光線投射點5)環境亮度等級較低時，發光單元3應補上較高的投射亮度，當然驅動電流值也會提高，但發光單元3補上投射亮度配上投射區環境亮度的結果，仍是讓燈光投射區的亮度總值保持在預設的恆定值處。

由上所述者僅用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖具以對本發明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所做有關本發明之任何修飾或變更者，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇內。

綜上所述，本發明「車用智能燈光裝置」其實用性及成本效益上，確實是完全符合產業上發展所需，且所揭露之結構發明亦是具有前所未有的創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本發明可較習用之結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關發明專利之申請要件的規定，乃依法提起專利申請，並敬請 鈞局早日審查，並給予肯定。

1‧‧‧燈體

11‧‧‧反射杯

2‧‧‧集光單元

3‧‧‧發光單元

4‧‧‧聚光鏡片

5‧‧‧光線投射點

Claims (7)

1. 一種車用智能燈光裝置，其係包括一燈體、一集光單元、一發光單元以及一聚光鏡片，其中：該燈體前端係設一凹弧狀反射杯，聚光鏡片設於反射杯前端開口處，而發光單元則設於反射杯後端內壁，集光單元設於燈體，而該發光單元係配合聚光鏡片於燈體前端定義出一光線投射點，而集光單元係朝向該光線投射點方向；該集光單元係設有一微控制單元及一脈寬調制單元，而微控制單元係具有預設的環境亮度值，而集光單元可感應光線投射點的環境光線亮度，並把感應資訊傳輸給微控制單元，待微控制單元經由所接收的感應資訊及預設的環境亮度值相比較後，計算得出環境亮度的差值，並將該差值以命令資訊傳輸給脈寬調制單元，由脈寬調制單元調控發光單元發出對應該差值的亮度，據以對應光線投射點處的環境亮度增加或降低發光亮度。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之車用智能燈光裝置，該集光單元進一步包括一差分放大單元及一模數轉換單元，其中該差分放大單元可感應光線投射點的環境光線亮度，並把感應資訊以訊號放大後傳輸給模數轉換單元，模數轉換單元則將該感應資訊由類比資訊轉換為數位資訊並傳輸給微控制單元運算，供微控制單元經由所接收的數位資訊及預設的環境亮度值相比較後，計算得出環境亮度的差值，提供更為精確的感應、運算效果。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之車用智能燈光裝置，該集光單元進一步包括一緩衝單元，該緩衝單元具有預設之緩衝數值，當集光單元感測光線投射點方向的亮度改變時間在緩衝數值之下時，其會經微控制單元、脈寬調制單元命令發光單元不需要調整發光亮度；而感測光線投射點方向的亮度改變時間在緩衝數值之上時，緩衝單元配合微控制單元會將亮度改變時間與亮度的數值為整合計算，經微控制單元、脈寬調制單元命令發光單元增加或降低發光亮度。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之車用智能燈光裝置，該集光單元係設於反射杯處。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之車用智能燈光裝置，該集光單元係設有感光半導體元件。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之車用智能燈光裝置，該光線投射點係距燈體為水平距離5-30公尺。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之車用智能燈光裝置，該燈體進一步設有一與微控制單元連接之調整單元，該調整單元可供手動調整發光單元的發光效果。