用于控制光的方法和系统与流程

文档序号:15626654发布日期:2018-10-09 23:08

本技术领域总体上涉及用于控制可见光的方法和系统,且更具体地涉及用于控制可见光以改善低光条件下的视觉的方法和系统。

可见光是波长为约390纳米至约700纳米(nm)的电磁辐射,并且可见光通常简称为“光”。这个波长范围对应于约430太赫兹至约770太赫兹(tHz)的频率范围。本文中所使用的术语“光谱”是指电磁辐射的范围,特别是可见光区域内的电磁辐射的范围。人眼检测可见光,但却不检测可见光的光谱之外波长的电磁辐射。不同人的眼睛可能会检测到略有不同的可见光光谱,因此可见的确切波长在个体与个体之间可能略有变化。

许多照明系统提供最大照明波长为约555nm的光,因为人眼在日光条件下对最大照明波长为约555nm的光往往表现最佳。然而,人眼在低光条件期间表现不同。人眼包括视网膜中检测光的视杆细胞和视锥细胞,并且视杆细胞主要负责在低光条件下检测光(暗视觉)。视杆细胞通常不提供色觉。视锥细胞在较高的光线等级下活跃(明视觉),并且能够提供色觉。在暗视觉区域,人眼对最大照明波长为约505nm的光表现较佳。最大照明波长较高的光往往具有更多的蓝光和更多的紫外光,并且较高强度的蓝光和紫外光比较低的强度的蓝光和紫外光对人眼更具损害性。瞳孔在低光条件下较大,因此,在低光条件下,与角膜接触的更高百分比的有害蓝光和紫外光实际上可能通过瞳孔进入眼睛以撞击到视网膜上。此外,最大照明波长较高(例如,最大照明波长为约555nm)的光与最大照明波长较低的光相比,往往造成更多的炫目和眩光。

因此,期望的是研发控制光(包括最大照明波长)的系统和方法以改善视觉。此外,期望的是研发在低光条件下提供最大照明波长低于约555nm的光的车辆、系统和方法。此外,从随后的本发明的具体实施方式和所附权利要求书,结合本发明的附图和

背景技术:
,本发明的其它期望特征和特性将变得显而易见。



技术实现要素:

本发明提供了用于控制光的系统、车辆和方法。在一个示例性实施例中,具有舱室的车辆包括位于车辆中的光传感器,其中光传感器配置为发送光强度信号。灯模块位于车辆中,其中光传感器与灯模块通信。灯模块配置为当光强度信号处于约暗度设定值或更低时触发黑暗照明方案。灯位于舱室中,其中灯与灯模块通信。灯配置为当灯被激活并且当灯模块触发黑暗照明方案时发射暗光光谱。暗光光谱的最大照明波长低于约555纳米。

在另一个实施例中,提供了一种用于控制光的系统。该系统包括乘员空间和位于乘员空间内的光传感器,其中光传感器配置为发送光强度信号。灯模块与光传感器通信,其中灯模块配置为当光强度信号处于约暗度设定值或更低时触发黑暗照明方案。灯与灯模块通信,其中灯配置为当灯被激活并且当灯模块触发黑暗照明方案时发射暗光光谱。暗光光谱的最大照明波长为约505纳米。

在又一个实施例中,提供了一种用于控制光的方法。该方法包括确定乘员空间中环境光强度的时间,以及之后在乘员空间中设置照明光谱。如果环境光强度高于暗度设定值,则灯发射日光光谱,而如果环境光强度约等于或低于暗度设定值,则灯发射暗光光谱。日光光谱与暗光光谱不同。

附图说明

下文中将结合下列附图对示例性实施例进行描述,其中,相同的附图标记表示相同的元件,并且

图1示出了示例性车辆;

图2示出了车辆的示例性舱室;

图3是示例性照明系统的示意图;

图4图示地表示了示例性光谱;

图5示出了具有照明控制系统的示例性乘员空间;并且

图6示出了用于控制光的示例性方法。

具体实施方式

下面的具体实施方式在本质上仅仅是示例性的,并且并不意在限制本发明或本发明的应用与用途。此外,不希望受到在前述背景技术或下面的具体实施方式中提出的任何理论的束缚。

参照图1所示的示例性实施例。图中提供了车辆10,其中车辆具有配置为供人占用的舱室12。在一些实施例中,车辆10在夜晚或在黄昏时驱动。夜间行车涉及低光条件或微光条件,其中环境光低于太阳升起并可见时的情况。如本文所定义的,“低光条件”包括环境光的强度约为每平方米0.001坎德拉(cd/m2)或更低的时段,本文所定义的“高光条件”是环境光的强度约为3cd/m2或更高的时段,并且“微光条件”是环境光的强度在低于约3cd/m2或更低到约高于0.001cd/m2的时段。“环境”光是出现在感兴趣的位置上的光,因此环境光包括自然光和人工光(如果二者均呈现在感兴趣的位置上的话)。高光条件是明视时段,并且视网膜中的视锥细胞充当视觉的主要受体。明视条件往往与瞳孔收缩、较小的视野和物体颜色与细节的良好视觉检测相关联。低光条件是暗视时段,并且视网膜中的视杆细胞充当视觉的主要受体。暗视条件往往与瞳孔放大、更大的视野和物体的轮廓的视觉检测而非更精细细节的检测相关联。在暗视条件期间,往往缺少颜色检测。微光条件是视杆细胞和视锥细胞发挥作用的中间视觉时段。

参照图2所示的示例性实施例,并继续参照图1,舱室12包括位于舱室12中并配置为检测舱室12中的光的强度的光传感器14。光传感器14是内部光传感器16和外部光传感器18中的一个或多个,其中通用术语“光传感器”是指内部光传感器16和外部光传感器18中的一种或两种。可用几种不同类型的光传感器14,包括但不限于光电元件、光敏电阻器和带电耦合装置。在一些实施例中,光传感器14配置为检测各种不同波长的环境光的强度,因此光传感器14为多个波长的强度提供光强度信号。例如,光传感器提供450nm、500nm、550nm、600nm、650nm和700nm的光强度。在一个可替代实施例中,光传感器14发送指示可见光谱中光的强度的光强度信号,因此所有的可见光波长结合在光强度信号中,并且没有提供关于可见光光谱内特定波长的光强度的信息。在又一个实施例中,光传感器14检测设定波长范围内的电磁辐射,该设定波长范围可不同于可见光谱中的波长范围,并且光强度信号用于表示可见光,虽然检测到的波长范围与可见光的波长范围并不完全相同。

如图2所示,在一个实施例中,内部光传感器16安装在舱室12中的仪表板20上,但是在可替代实施例中,内部光传感器16安装在舱室12的顶部、在舱室12的车门中或在其它位置。在图2所示的实施例中,存在单个内部光传感器16,但是在可替代实施例中,存在多于一个内部光传感器16安装在舱室中。在一些实施例中,提供了一个或多个外部光传感器18,其中外部光传感器18定位并且配置为检测舱室12外部的光的强度。一个或多个外部光传感器18位于多个位置中的一个或多个上,包括但不限于挡泥板、车顶或侧板。

光传感器14与灯模块30通信,其中灯模块30位于车辆12中。在许多实施例中,光传感器14通过电线、光缆或其它物理连接件与灯模块30通信,但是在可替代实施例中,光传感器14与灯模块30例如利用无线电波进行无线通信。参照图3所示的示例性实施例,并继续参照图1和图2。灯模块30包括配置为控制灯的硬件和软件的任何组合(如下所述)。在各种实施例中,灯模块30包括协同完成灯模块30的任务的任何类型的一个处理器32或多个处理器32、诸如微处理器的集成电路或任何合适数量的集成电路装置和/或电路。在一个示例性实施例中,灯模块30执行存储在灯模块存储器34中的一个或多个程序。在一个示例中,灯模块存储器34也保存各种其它数据,例如用于车辆12中的其它过程的信息。在各种实施例中,灯模块30包括或可访问任何类型的灯模块存储器34,包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和非易失性随机存取存储器(NVRAM)。

灯模块30与位于舱室12中并且配置为在舱室12中发光的灯36通信。灯模块30配置为当来自光传感器14的光强度信号指示低光条件时触发黑暗照明方案。当光传感器信号指示环境光处于或低于暗度设定值时,环境光处于低光条件下。在一些实施例中,暗度设定值是可调整的,但是在可替代实施例中,暗度设定值是固定的。在一个示例性实施例中,暗度设定值约为0.001cd/m2,但其它值也是可能的,例如约0.002cd/m2、约0.005cd/m2、约0.01cd/m2或其它值。在一个可选实施例中,当光传感器14指示环境光在微光范围内时,灯模块30触发微光照明方案。灯模块30配置为当光强度信号指示环境光处于约微光设定值或以下并且高于暗度设定值时,确定环境光在微光范围内。在不同实施例中,各种微光设定值是可能的,但一个示例性微光设定值为约3cd/m2。在又一个可选实施例中,灯模块30配置为当光强度信号指示环境光高于暗度设定值时(用于不存在微光范围的实施例)或者当环境光高于微光设定值时(用于存在微光范围的实施例),确定环境光在日光范围内。在具有日光范围的实施例中,当环境光在日光范围内时,灯模块30触发日光照明方案。在其它实施例中,灯模块30在其它设定值下触发其它照明方案。

继续参照图1至图3,如图4所示,光流明或光强度对照波长的曲线大体形成钟形曲线,其中峰值在最大照明波长处。在一些实施例(未示出)中,光具有两个或更多峰值,其中最高峰值是最大照明波长。示出了三个不同的曲线,其中一个代表日光光谱最大照明波长42约为555nm的日光光谱40。参考本文用“约”来表示的最大照明波长,特定波长在一些实施例中是指确切的最大照明波长在参考波长的约10nm内,或者在可替代实施例中是指在约5nm内或在约2nm内。灯36的确切最大照明波长可能例如随温度、灯36的寿命等稍有变化。微光光谱44的微光最大照明波长46在约555nm至约505nm之间,并且暗光光谱48的暗光光谱最大照明波长50为约505nm。在可替代实施例中,对于日光光谱、微光光谱、暗光光谱和其它光谱而言,其它最大照明波长也是可能的。再次参考图2和图3,并继续参考图1和图4,当灯模块30触发日光照明方案时灯36发射日光光谱40,并且当灯模块30触发黑暗照明方案时灯36发射暗光光谱48。在可选实施例中,当灯模块30触发微光照明方案时灯36发射微光光谱44,并且当灯模块30触发其它照明方案时灯36发射其它光谱。在一个示例性可选实施例中,微光照明方案包括取决于具体光传感器信号的微光最大照明波长46的滑动值,其中微光最大照明波长46在日光最大照明波长42和暗光最大照明波长50之间。

在一个示例性实施例中,灯36是可控灯36,其中可控制灯36的最大照明波长。在一个示例中,灯36包括多个发光二极管52(LED),其中多个LED 52包括发射不同波长的光的LED 52。灯36的最大照明波长通过调节提供至不同LED 52的功率而控制,其中在期望的最大照明波长处或附近提供给LED 52的功率更多,并且发射远不及期望最大照明波长的光时提供给LED 52的功率更小。在可替代实施例中,使用其它类型的可控灯36,例如具有可变彩色滤光器(未示出)的灯36。

在一个可替代实施例中,灯36并不是可控的,并且灯36配置为每当灯36被激活时发射暗光光谱48。在一个示例中,灯36是车辆10中的阅读灯,因此主要在黑暗时段需要灯36。在该示例中,将灯36发射的光控制至日光光谱40或微光光谱44益处不大,因此仅发射暗光光谱48的灯36为车辆10的乘客提供了益处。在灯36并不是可控的并且灯36仅发射暗光光谱48的一些实施例中,省略灯模块30,因此灯36每当被激活时都发射暗光光谱48。

灯电源54位于车辆10中,并且灯电源电连接至灯36。灯电源54提供用于点亮灯36的功率。在一个示例性实施例中,灯电源54是电池,但是在可替代实施例中,灯电源54是电容器、燃料电池或其它类型的电源。如上所示,在一些实施例中,灯电源54通过灯模块30电连接至灯36,但是在其它实施例中,灯电源54绕过灯模块30以连接至灯36。灯36是包括灯电源54的电路的一部分。

在一些实施例中,拨动开关56连接至灯36。在一个示例中,拨动开关56激活灯36,并且灯36发射与由灯模块30触发的照明方案相关的光谱。例如,一旦灯被激活,则灯36根据来自灯模块30的指令发射光。在一个示例性实施例中,当拨动开关56打开并停用灯36时,灯36不照明。例如,灯36配置为当灯36被激活时发射由灯模块30触发的光谱(日光光谱40、微光光谱44或暗光光谱48)。在一个可替代实施例中,灯36由灯模块30激活,因此该激活和期望光谱由灯模块30控制。在又一个实施例中,两个或更多拨动开关56用于以多种方式激活灯36和/或灯模块30。在一些实施例中,灯模块30包括影响灯36如何运行的多个因素。在一个示例中,灯36是车辆10中的阅读灯,并且当车门打开时,灯模块30激活灯36。仪表板灯是没有拨动开关56的实施例的一个可能的示例,其中灯模块30控制灯36的激活。

如上所述,可存在多于一个灯36,并且在一些实施例中,不同的灯36以不同的方式配置为车辆10中。在一个示例性实施例中,灯36包括仪表板灯37和阅读灯38。在该示例中,仪表板灯37不是可控灯36,并且灯模块30配置为当外部光传感器18处于约暗度设定值或更低时触发用于仪表板灯37的黑暗照明方案。灯模块30配置为触发用于其它灯36的日光照明方案和/或微光照明方案,其中其它灯36并不是可控的,并且分别配置为取决于来自外部光传感器18的光强度信号产生日光光谱40和/或微光光谱44。在该示例中,阅读灯38是可控灯36,并且灯模块30配置为当内部光传感器16提供约处于暗度设定值或更低的光强度信号时触发阅读灯38的黑暗照明方案。许多其它的示例是可能的。

如上所述,灯36在低光时段在暗光光谱48中提供照明。在低光时段,人眼用暗光光谱48操作更有效,所以减少了眩光和炫目。在低光时段期间,例如当环境光约为0.001cd/m2或更低时,人眼实际上对暗光光谱48中的较低强度比对日光光谱50中的较高强度表现好。因此,需要较低的强度来照明灯36,并增强视觉。因此,在一些实施例中,从灯电源54提供给灯36的功率与从灯电源54提供给打算在日光时段期间使用的灯36的功率相比减小。在一个示例性实施例中,黑暗照明方案中提供至灯36的功率限制为约2瓦或更小。提供给灯36的降低的功率减少了灯电源54(在一些实施例中其用于除了为灯供电之外的其他目的)的消耗,并且较低的光强度减轻了眼睛上的应变。在一些实施例中,电源控制单元58用于控制并限制供应至灯36的功率。在一个示例性实施例中,电源控制单元58是电阻器,但是在可替代实施例中,电源控制单元58是集成电路、调节器或其它电源控制装置中的一个或多个。在一个可替代实施例中,灯电源54集成在灯模块30中,并且灯36由灯模块30控制并供电。

在一些实施例中,上述用于控制光的系统用于除车辆10之外的目的,如图5所示。光控制系统用于控制乘员空间70(例如住宅中的房间或在一个示例性实施例中是企业)中的光。如上所示,在另一个实施例中,乘员空间70是车辆10的舱室12,并且在其它实施例中,乘员空间70是配置为供人占用的另一个位置。如上所述,光控制系统包括光传感器14、灯模块30、灯电源54和灯36。灯36和光传感器14位于期望控制光的乘员空间70中。在一些实施例中,灯模块30和/或灯电源54位于乘员空间70的外部,但(例如使用一个或多个电线)连接至灯36和/或光传感器14。在一些实施例中,灯模块30和/或灯电源54位于乘员空间70中。上述可选拨动开关56或其它可选部件结合在光控制系统中,用于根据需要以与上述类似的方式控制光。

参照图6,并继续参照图1至图5。在一个实施例中,光控制系统(1)确定乘员空间70中的环境光72,例如使用光传感器14。之后灯模块30(2)设定用于乘员空间70的照明光谱72。如果(a)环境光约等于或低于暗度设定点76,则(3)灯36发射暗光光谱78。如果(b)环境光约等于或高于微光设定点80,则(4)灯36发射日光光谱82。如上更具体地描述的,如果(c)环境光约在暗度设定点76和微光设定点80之间,则(5)灯36发射微光光谱86。在一个可替代实施例中,灯36根据环境光在暗度设定点76之上还是之下而发射暗光光谱48或日光光谱40,并且不存在微光确定,也不发射微光光谱86。同样如上所述,暗光光谱48的最大照明光谱低于日光光谱40。照明光谱的最大照明波长如上所述。

虽然在前述具体实施方式中已经呈现了至少一个示例性方面,但是应该理解的是存在大量的变型。应当理解,一个示例性方面或多个示例性方面只是示例,并且并不意在以任何方式限制本发明的范围、应用或配置。而是,前述具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实施本发明的示例性方面的便利道路图。应该理解,在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下,可以对示例性方面中描述的元件的功能和布置进行各种改变。

再多了解一些
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