TWI777890B - 動態即時調整亮度之節能路燈系統 - Google Patents

Abstract

本發明之一種動態即時調整亮度之節能路燈系統，特徵在於路燈分別儲存有對應相同數量之發光配額之N個調變亮度值及一預設亮度值，且道路速限值越高或設置距離越小則發光配額越大。路燈在未偵測有車輛經過或一段時間未受通知時以預設亮度值發光；當路燈偵測到有車輛經過時以調變亮度值最大者進行設定而佔用1個發光配額數量，並即時以藍芽向比鄰設置之次一路燈傳遞剩餘之發光配額數量與調變亮度值，剩餘之發光配額大於零時以相同調變亮度值通知次一路燈；發光配額使用完畢時以下一較小之調變亮度值及完整數量之發光配額通知次一路燈；接續依相同傳送及設定方式直至N個調變亮度值皆設定完畢；若同一路燈同時接收二個以上之調變亮度值時依據較大者進行發光設定。如此有利於大幅降低路燈系統之總耗能，並透過更簡易之方式對涵蓋極長距離之燈具予以有效動態控制。

Description

動態即時調整亮度之節能路燈系統

本發明係與照明調節領域有關，尤其是一種依據車輛行進狀態而即時且動態地調變路燈亮度，以讓駕駛在獲取足夠照明之情況下，有效節省所需耗能之動態即時調整亮度之節能路燈系統。

路燈是設置在道路、街道上的發光照明系統，為用路人於夜間行車時所仰賴的重要光源。路燈系統不僅為人們提供照明功能，也是確保道路交通安全之重要裝置。過往出於安全考量，路燈系統於開啟期間中，無論是否有人、車經過，或是在部分較偏僻的低使用率道路，路燈系統皆保持全程常開的狀態，如此係造成電力資源的大幅度浪費，並增加用電成本。因此，路燈系統的電力費用除對於各責任機關來說實為相當龐大的金錢支出外，更重要的是，此舉將會對能源帶來極大的耗費。能源危機已相當快速地遍布至全球，在能源供應短缺以及價格上漲的情況下，各國各區的經濟將會遭受相當大的影響，甚至造成經濟休克的情況，故如何有效地降低能源浪費將是全球一致努力的目標。而在路燈系統現行的使用模式下，應當如何在確保交通安全之前提下，更有效防止不必要的電力浪費，係為當前亟須克服與改善之目標，若能有效地降低路燈系統使用上諸多不必要的耗能浪費，實可對於環境保護與能源利用上產生重大之正面影響。

有鑑於此，本發明人係集結從事相關行業之豐富經驗，提出一種動態即時調整亮度之節能路燈系統，使路燈系統可在不影響駕駛視線之情況下，有效地大幅節省所耗費之電能。

本發明之目的，係利用一傳一之通知方式，自動依據車輛移動狀態使對應之路燈即時動態地變換其發光亮度，除可保有優良之安全照明功能，更可有效降低不具車輛之道路區段的路燈耗能，同時亦實現將短距通訊應用至長距路燈控制上，以降低路燈控制之複雜度與設置成本。

為達上述目的，本發明係提出一種動態即時調整亮度之節能路燈系統，該節能路燈系統具有複數個路燈，該等路燈係間隔排列設置，其特徵在於：該等路燈分別具有一控制模組，該控制模組包含一調光單元、一偵測單元、一發送單元、一接收單元及一記憶單元，其中該記憶單元儲存有N個調變亮度值及一預設亮度值，N為大於零之整數，且該預設亮度值小於該等調變亮度值；其中，各強度之該等調變亮度值皆對應相同數量之一發光配額，且該發光配額為大於等於零之整數，該發光配額為該等路燈依據一道路速限值或二個該等路燈間之一設置距離而為設定，當該道路速限值越高，該發光配額越大；或二個該等路燈間之該設置距離越小，該發光配額越大；其中，該等路燈在未偵測有車輛經過或一段時間未受亮度調變通知時，皆以該預設亮度值為發光設定，而當其中之一該路燈之該偵測單元偵測到有車輛經過時，係驅動該調光單元讀取該記憶單元中之該等調變亮度值最大者進行發光設定而佔用1個該發光配額數量，並即時通知該發送單元以藍芽通訊方式向比鄰設置之次一該路燈傳遞剩餘之該發光配額數量與該調變亮度值；其中，當剩餘之該發光配額大於零時，以 相同之該調變亮度值通知次一該路燈；而當該發光配額使用完畢時，則以下一較小之該調變亮度值及完整數量之該發光配額通知次一該路燈；而次一該路燈透過該接收單元接收剩餘數量之該發光配額與該調變亮度值後，驅動該調光單元依據該調變亮度值進行發光亮度設定而佔用1個該發光配額數量，並再次即時傳送剩餘之該發光配額與該調變亮度值至下一該路燈，接續依相同傳送及設定方式直至N個該等調變亮度值皆設定完畢，以完成所有該等路燈的即時動態調變；另若同一該接收單元同時接收二個以上之該調變亮度值時，係依據較大亮度之該調變亮度值進行發光設定。如此，該節能路燈系統係可快速依據車輛狀態而即時動態調整各路燈的發光亮度，在不影響駕駛視線之情況下，透過降低未有車輛路段之路燈亮度之方式達到優異的節能效果，降低不必要的能源浪費。

在一實施例中，其中，該等調變亮度值之強度比為，100%：70%：50%，且該預設亮度值為20%。

在一實施例中，其中，該等調變亮度值之強度比為，100%：75%：50%，且該預設亮度值為25%。

承前實施例，其中，各該路燈係與一中控台電訊連接，且各該控制模組更具有一除錯單元，當任一該路燈之該接收單元接收來自該中控台之一發光亮度測試訊號時，係驅動該調光單元依據該發光亮度測試訊號進行發光設定並通知該發送單元以藍芽通訊方式向比鄰設置之次一該路燈傳遞，接續依相同傳送及設定方式直至所有該等路燈皆收到該發光亮度測試訊號並依據該發光亮度測試訊號進行發光設定；該等路燈並於該調光單元作動後驅動該除錯單元檢測該路燈之一實際驅動電流值，當該發光亮度測試訊號之一對應驅動電流值與該實際驅動電流值不一致時，生成一檢測資訊傳遞至該中控台。

綜上所述，本發明之動態即時調整亮度之節能路燈系統，係採用藍芽通訊使路燈藉由一傳一之通知發送，依據車輛所在位置即時且動態地快速調整路燈發光亮度，讓整體路燈系統於充分提供駕駛者足夠光線之安全情況下，有效地進一步降低不具有車輛之道路區段之路燈耗能。更具體地說，本發明係藉由路燈之偵測單元，自動感測車輛經過與否，再據此觸發短距通知亮度調變之作動，如此除可更確實地調整各路燈的發光亮度，也展現將短距通訊應用至長距路燈系統的技術特徵，以透過更有效率且更為簡易之方式進行控制。

1:路燈

10:控制模組

101:調光單元

102:偵測單元

103:發送單元

104:接收單元

105:記憶單元

106:除錯單元

2:中控台

第1圖，為本發明較佳實施例之節能路燈系統的功能方塊圖。

第2圖，為本發明較佳實施例之節能路燈系統照明亮度調變示意圖。

第3圖，為本發明較佳實施例另一實施態樣之節能路燈系統的功能方塊圖。

為使本領域具有通常知識者能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1及2圖，其係為本發明較佳實施例之節能路燈系統的功能方塊圖及照明亮度調變示意圖。本發明係提出一種動態即時調整亮度之節能路燈系統，該節能路燈系統具有複數個路燈1，該等路燈1係間隔排列設置。其中，於此所述之路燈1係適用設置於各種封閉或開放道路，如隧道、高速公路、一般道路、橋梁等。該節能路燈系統之特徵在於該等路燈1分別具有一控制模組10，該控制模組10包含一調光單元101、一偵測單元102、一發送單元103、一接收單元104及一記憶單元105，其中該記憶單元105儲存有N個調變亮度值及一預 設亮度值，N為大於零之整數，且該預設亮度值小於該等調變亮度值。其中，各強度之該等調變亮度值皆對應相同數量之一發光配額，且該發光配額為大於等於零之整數，該發光配額為該等路燈1依據一道路速限值或二個該等路燈1間之一設置距離而為設定，其中，該等路燈1之該設置距離較佳可為15~40m，例如以15m、20m、25m、30m、35m及40m為設定。當該道路速限值越高，該發光配額越大；或二個該等路燈間之該設置距離越小，該發光配額越大。該發光配額實際應用上係可依據道路需求設置，更具體地說，該節能路燈系統係依據該等路燈1所設置之區域位置，以該道路速限值或二個該等路燈1之該設置距離設定該發光配額，以兼具足夠照明及有效節能之功效。且當該道路速限值越高或該設置距離越小時，該發光配額就越大，如此可確保該等路燈1在變化發光亮度時，不會影響車輛駕駛的視線而保有安全性。舉例來說，若該設置距離為15m，且該道路速限值為120Km/Hr時，該發光配額可為5；若設置距離為30m，且該道路速限值亦為120Km/Hr時，該發光配額可為3。或者，若該設置距離為20m，且該道路速限值為80Km/Hr時，該發光配額可設定為3；若該設置距離為20m，且該道路速限值為120Km/Hr時，該發光配額可設定為4，惟此列舉之設定值僅為一較佳示例，該發光配額仍如前述係可依據道路需求設置，僅需符合該道路速限值越高，該發光配額越大，或二個該等路燈間之該設置距離越小，該發光配額越大之條件即可。

該等路燈1在未偵測有車輛經過或一段時間未受亮度調變通知時，皆以該預設亮度值為發光設定，而當其中之一該路燈之該偵測單元102偵測到有車輛經過時，係驅動該調光單元101讀取該記憶單元105中之該等調變亮度值最大者進行發光設定而佔用1個該發光配額數量，並即時通知該發送單元103 以藍芽通訊方式向比鄰設置之次一該路燈1傳遞剩餘之該發光配額數量與該調變亮度值。其中，當剩餘之該發光配額大於零時，以相同之該調變亮度值通知次一該路燈1；而當該發光配額使用完畢時，則以下一較小之該調變亮度值及完整數量之該發光配額通知次一該路燈1。而次一該路燈1透過該接收單元104接收剩餘數量之該發光配額與該調變亮度值後，驅動該調光單元101依據該調變亮度值進行發光亮度設定而佔用1個該發光配額數量，並再次即時傳送剩餘之該發光配額與該調變亮度值至下一該路燈1，接續依相同傳送及設定方式直至N個該等調變亮度值皆設定完畢，以完成所有該等路燈1的即時動態調變。另若同一該接收單元104同時接收二個以上之該調變亮度值時，係依據較大亮度之該調變亮度值進行發光設定。

據此，該節能路燈系統係以車輛經過作為觸發條件，進而即時且動態地調整該等路燈1之發光亮度，在不影響車輛駕駛視線的照明狀態下，有效使較遠離車輛的該等路燈1亮度降低而達到節省耗能之功效。特別一提的是，該節能路燈系統之發光通知作動雖於文字上為「一個傳一個」之作動描述，惟其係為了更明確清楚地解釋電信傳遞動作，實際上在藍芽技術下資訊傳遞速度相當快，因此對於人眼來說，該等路燈1係為一瞬間即依據前述作動方式產生亮度變化，以避免在亮暗切換過程中，產生過度明顯之暗區而影響駕駛視線，如此也可消除亮度變化對於駕駛視線的影響。而關於該發光配額，由於係利用該道路速限值或二個該等路燈1之該設置間距為設定條件，如此係可讓動態調變後之該等路燈1亮度呈現較為適切的亮度區域配置狀態，不會讓駕駛在鄰近處產生明顯之暗區視覺感，而可避免於行車上造成危險。

於一實施態樣中，該等調變亮度值之數量為3個，且該等調變強度值之強度比為，100%：70%：50%，該預設亮度值為20%，在此發光亮度比例下係可兼具節能與提供足夠照明之優點。或者於另一實施態樣中，亦可使該等調變亮度值一樣為3個，該等調變強度值之強度比為，100%：75%：50%，該預設亮度值為25%，如此也能具有優良的照明光線提供與節能效果。

以下列舉一較佳的實施應用狀況，使該等調變亮度值之數量為3個，亦即使N=3，且任一該調變亮度值N1為100%，另一該調變亮度值N2為75%，另一該調變亮度值N3為50%，而該預設亮度值N0則為25%，而形成強度比為100%：75%：50%：25%，該發光配額GP數量則以5為例，可參下表所列。

在此設定條件下，請搭配參閱第2圖所示，未偵測到車輛經過或一段時間未受亮度調變通知的該等路燈1，即以該預設亮度值N0進行發光設定而調整使發光亮度為25%。而任一該路燈1之該偵測單元102偵測到有車輛經過時(以第2圖所示即為由左算起第1根路燈)，係驅動該調光單元101以最大亮度的該調變亮度值N1進行發光而呈現100%亮度，並佔用1個該發光配額GP數量，於此時該發光配額GP之剩餘數量即已減少1而變成4。偵測到車輛之該路燈1並即時通知該發送單元103以藍芽通訊方式向比鄰設置之次一該路燈1(以第2圖所示即為由左算起第2根路燈)傳遞剩餘之該發光配額GP數量4個與該調變亮度值N1，由於剩餘之該發光配額GP數量大於零，故此時傳遞給次一該路燈1之該調變亮度值 N1為相同的(即100%亮度)。接著次一該路燈1透過該接收單元104接收剩餘數量為4之該發光配額GP與為100%亮度之該調變亮度值N1後，驅動該調光單元101依據該調變亮度值N1進行發光亮度設定而佔用1個該發光配額GP數量，並再次即時傳送剩餘之該發光配額GP與該調變亮度值N1至下一該路燈1，此時剩餘的該發光配額GP數量為4減去1等於3。依序一直傳到某一該路燈1(以第2圖所示即為由左算起第5根路燈)之該接收單元104接收到發光配額GP為使用完畢之發光通知時，此一該路燈1則以下一個較小亮度，也就是為75%亮度之該調變亮度值N2及完整數量為5之發光配額GP通知次一該路燈1(以第2圖所示即為由左算起第6根路燈)。接續依相同傳送及設定方式直到3個該等調變亮度值N1~N3皆設定完畢，即完成該等路燈1的即時動態調變。其中，因應交通狀況，同一個該接收單元104若與被偵測到的車輛產生不同遠近距離而接收同時二個以上之該調變亮度值時，但由於該路燈1現實上僅能以一種調變亮度值為設定出光，故此時即以較大亮度的該調變亮度值進行發光設定，以確保行車安全。

請續搭配參閱第3圖，其係為本發明較佳實施例另一實施態樣之節能路燈系統的功能方塊圖。進一步地，該節能路燈系統之各該路燈1係可更與一中控台2電訊連接，且各該控制模組10更具有一除錯單元106，當任一該路燈1之該接收單元104接收來自該中控台2之一發光亮度測試訊號時，係驅動該調光單元101依據該發光亮度測試訊號進行發光設定並通知該發送單元103以藍芽通訊方式向比鄰設置之次一該路燈1傳遞，接續依相同傳送及設定方式直至所有該等路燈1皆收到該發光亮度測試訊號並依據該發光亮度測試訊號進行發光設定；該等路燈1並於該調光單元101作動後驅動該除錯單元106檢測該路燈1之一實際驅動電流值，當該發光亮度測試訊號之一對應驅動電流值與該實際驅動電 流值不一致時，生成一檢測資訊傳遞至該中控台2。過往，路燈系統之故障檢查作業，一般係採間隔一段時間逐一檢查各路燈以知悉路燈是否有損壞或故障之方式執行，因此若無進行檢測作業就無從掌握路燈裝置之狀態。如今透過該節能路燈系統中該等路燈1可一傳一發送通知之技術特徵，當該中控台2向任一該路燈1發送該發光亮度測試訊號後，即可依據該機制讓該等路燈1彼此通知，進而可遠程快速且便利地進行檢測作業。當各該路燈1之該調光單元101依據該發光亮度測試訊號進行發光設定後，該除錯單元106即檢測該路燈1之該實際驅動電流值，若其與該對應驅動電流值不一致時，則生成並傳遞該檢測資訊至該中控台2，此時即可快速知悉哪一盞路燈故障或損壞。例如，在白天期間，該中控台2發送該發光亮度測試訊號至任一該路燈1後，該等路燈1即依據上述作動開始傳遞該發光亮度測試訊號以及進行發光設定，於此以該發光亮度測試訊號為全亮狀態的30%發光亮度為例。當各該路燈1之該調光單元101依據該發光亮度測試訊號調整其出光亮度至30%時，該除錯單元106檢測該路燈1的該實際驅動電流值，是否與正常狀態下發光亮度為30%時之該對應驅動電流值相同，若不一致即表示該路燈1產生故障，此時即生成該檢測資訊傳遞至該中控台2，以回報該路燈1為故障狀態。

綜上所述，本發明所提出之動態即時調整亮度之節能路燈系統，係針對道路需求預設好執行時不同發光亮度下的路燈配額數量，再利用車輛偵測作為觸發調整之條件，而可隨著車輛位置即時動態調整各該路燈的發光亮度，在提供車輛駕駛足夠照明光線且不影響視覺感受的安全情況下，同步達到降低不必要能耗之節能功效，如此將有助於大幅降低電能浪費，以對減緩能源危機盡一份心力。而各該路燈之發光通知傳遞模式，則是透過藍芽技術以「一 個傳一個」之溝通方式即時調變各該路燈之發光亮度，實現將短距通訊應用至長距燈具系統之目標，同時於控制上亦具備簡易便利、設置成本低廉之優點。需注意的是，前述之「一個傳一個」係指電信上資訊傳遞之狀態，實際上因應藍芽技術的傳遞速度，該等路燈之亮度變化乃是一瞬間之作動，而不會影響車輛駕駛視覺，保持提供安全地照明。此外，透過該節能路燈系統之技術架構，亦能克服路燈檢修不易之問題，使該等路燈可達到自動回報與除錯之功效，並能夠隨時掌握各路燈之狀態以避免未即時發現故障而影響交通安全。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

1:路燈

10:控制模組

101:調光單元

102:偵測單元

103:發送單元

104:接收單元

105:記憶單元

Claims (4)

1. 一種動態即時調整亮度之節能路燈系統，該節能路燈系統具有複數個路燈，該等路燈係間隔排列設置，其特徵在於： 該等路燈分別具有一控制模組，該控制模組包含一調光單元、一偵測單元、一發送單元、一接收單元及一記憶單元，其中該記憶單元儲存有N個調變亮度值及一預設亮度值，N為大於零之整數，且該預設亮度值小於該等調變亮度值；其中，各強度之該等調變亮度值皆對應相同數量之一發光配額，且該發光配額為大於等於零之整數，該發光配額為該等路燈依據一道路速限值或二個該等路燈間之一設置距離而為設定，當該道路速限值越高，該發光配額越大；或二個該等路燈間之該設置距離越小，該發光配額越大； 其中，該等路燈在未偵測有車輛經過或一段時間未受亮度調變通知時，皆以該預設亮度值為發光設定，而當其中之一該路燈之該偵測單元偵測到有車輛經過時，係驅動該調光單元讀取該記憶單元中之該等調變亮度值最大者進行發光設定而佔用1個該發光配額數量，並即時通知該發送單元以藍芽通訊方式向比鄰設置之次一該路燈傳遞剩餘之該發光配額數量與該調變亮度值；其中，當剩餘之該發光配額大於零時，以相同之該調變亮度值通知次一該路燈；而當該發光配額使用完畢時，則以下一較小之該調變亮度值及完整數量之該發光配額通知次一該路燈；而次一該路燈透過該接收單元接收剩餘數量之該發光配額與該調變亮度值後，驅動該調光單元依據該調變亮度值進行發光亮度設定而佔用1個該發光配額數量，並再次即時傳送剩餘之該發光配額與該調變亮度值至下一該路燈，接續依相同傳送及設定方式直至N個該等調變亮度值皆設定完畢，以完成所有該等路燈的即時動態調變；另若同一該接收單元同時接收二個以上之該調變亮度值時，係依據較大亮度之該調變亮度值進行發光設定。
2. 如請求項1所述之節能路燈系統，其中，該等調變亮度值之強度比為，100%：70%：50%，且該預設亮度值為20%。
3. 如請求項1所述之節能路燈系統，其中，該等調變亮度值之強度比為，100%：75%：50%，且該預設亮度值為25%。
4. 如請求項1至3其中任一項所述之節能路燈系統，其中，各該路燈係與一中控台電訊連接，且各該控制模組更具有一除錯單元，當任一該路燈之該接收單元接收來自該中控台之一發光亮度測試訊號時，係驅動該調光單元依據該發光亮度測試訊號進行發光設定並通知該發送單元以藍芽通訊方式向比鄰設置之次一該路燈傳遞，接續依相同傳送及設定方式直至所有該等路燈皆收到該發光亮度測試訊號並依據該發光亮度測試訊號進行發光設定；該等路燈並於該調光單元作動後驅動該除錯單元檢測該路燈之一實際驅動電流值，當該發光亮度測試訊號之一對應驅動電流值與該實際驅動電流值不一致時，生成一檢測資訊傳遞至該中控台。

Images