一种HUD亮度控制方法和装置与流程

本发明属于抬头显示器技术领域，具体的涉及一种hud亮度控制方法和装置。

背景技术：

抬头显示器（headupdisplay）,以下简称hud，因其可以使驾驶员不用低头看仪表就可以查看汽车行车信息，极大地提高了行车安全，提升用户驾驶体验，近年来在汽车上逐步开始普及安装。

大多数hud在出厂时会设置一个亮度，用户在使用中可以通过旋钮手动调节亮度，由于路况复杂多样，频繁的手动调节会降低用户驾驶体验，影响行车安全。

同时，在持续高亮度工作情况下，led散发出热量累积，导致led基板温度骤然升高，影响led寿命，严重时导致led损坏。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种hud亮度控制方法和装置，提升用户体验，提高行车安全，同时可以有效避免led高温损伤。

本发明解决了其他hud装置从未关注的发热问题，在不影响成本的前提下，解决了大功率led因热量累积导致的损坏，提升了产品寿命，提高了客户满意度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种hud亮度控制方法，包括：

（1）车辆上电后，hud开机，读取eeprom存储的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数的历史记录,所述历史记录为上次关机前的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数，或者某预定时间段内的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数，或者某情景下的控制模式以及led亮度调节系数，所述情景为隧道行车、晴天行车、晚间行车、阴天行车、雨天行车和雪天行车中一种或多种；

（2）阳光传感器采集环境光亮度数据，并且将上述环境光亮度数据作为信号发送给mcu，mcu对环境光亮度数据进行处理，并将处理后的所述光亮度数据与历史记录中的环境光亮度数据进行比较，若二者的绝对值小于预先设定的第一阈值，则mcu将上述历史记录中的控制模式以及亮度调节系数作为控制信号发送给led驱动芯片，否则，将进入下一步重新选择控制模式；

（3）选择控制模式，即选择根据环境光亮度调节led亮度的自动模式，或者选择手动调节固定亮度的手动模式，当选择自动模式后，mcu通过收发器自动获取阳光传感器发出的环境光亮度数据信息，获取在不同的环境光亮度下背光亮度级别与led亮度调节系数的非线性关系，在当前环境光亮度变暗，系统调节降低lcd显示屏的背光亮度级别时，根据当前环境光亮度以及当前hud显示屏的背光亮度级别，在非线性关系中计算对应的led亮度调节系数，通过pwm信号将计算出的led亮度调节系数传送至led驱动芯片，进而控制led的亮度，当选择手动模式后，mcu获取手动调节亮度等级数据信息，计算出对应的led亮度等级数据，将led亮度等级数据与历史记录中的led亮度调节系数所对应的led亮度等级数据进行对比，若二者差值小于等于预设的第二阈值，则将led亮度等级数据直接传送led驱动芯片进行控制，若二者差值大于预设的第二阈值，则发出信息向用户提示亮度过高或高低，用户根据提示信息以及个人偏好对亮度进行微调并将微调后的led亮度等级数据发送给led驱动芯片，若用户继续忽略提示信息，则通过pwm信号直接将所述计算出的亮度等级数据传送至led驱动芯片，从而控制led的亮度；

（4）hud在工作过程中，mcu通过采集单元获取led基板温度数据t，根据led基板温度数据t和环境光亮度数据控制led亮度。

其中，基板温度t分为三个区间，分别是：正常温度区间即t≤70℃、危险温度区间即70℃＜t＜86℃、损害温度区间即t≥86℃；

当基板温度在正常温度区间时，mcu获取当前正常温度区间的led亮度数据，通过预设的正常温度区间计算式【(当前亮度数据)×100%】计算出对应的led亮度等级数据，并通过pwm信号将计算出的亮度等级数据传送至led驱动，控制led的亮度；

当基板温度在危险温度区间时，mcu获取当前危险温度区间的led亮度数据，通过预设的危险温度区间计算式【(当前亮度数据)×(100%-((t-70℃)/2)x10%】计算出对应的led亮度等级数据，并通过pwm信号将计算出的亮度等级数据传送至led驱动，自动调低led的亮度；

当基板温度在损害温度区间时，mcu获取当前损害温度区间的led亮度数据，通过预设的损害温度区间计算式【(当前亮度数据)×0%】计算出对应的led亮度等级数据，并通过pwm信号将计算出的亮度等级数据传送至led驱动，进而自动关闭led的亮度。

进一步的，当基板温度达到危险温度区间时，mcu通过pwm调节电压控制散热风扇以中速运行；当基板温度达到损害温度区间时，mcu通过pwm调节电压控制散热风扇以高速运行。

进一步的，当基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间时，hud将报警文字投影到前风挡玻璃上，同时可以同步传输报警信号给仪表,显示“请注意，hud温度过高！”文字报警信息。

进一步的，当基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间时，mcu通过收发器将基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间的数据信息发送到仪表进而发出声音报警。

进一步的，当基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间时，mcu通过收发器将基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间的数据信息发送到震动方向盘控制器，方向盘控制器控制方向盘内置的震动器发出震动报警。

本发明还提供了一种hud亮度的控制装置，其主要基于上述控制方法，其包括：

mcu，即微控制器，其调用存储器的数据信息，对输入信号进行运算，计算出hud亮度等级调整数值，控制led驱动芯片；

采集模块，包括a/d采集芯片，其采集外部输入信号和led基板温度信号，为mcu提供信号输入；

收发器，与外部信号接口芯片对接；所述收发器连接有阳光传感器；

led基板，led设置在led基板上，led基板上设置有温度反馈电路并与采集模块连接；

led驱动芯片，一种功率芯片，驱动点亮led灯；

存储器，用于存储和配置数据参数；

铸铝散热鳞片，一种被动散热部件，以传导方式散热；

散热风扇，一种主动散热部件，以风冷方式散热；

进一步的，所述收发器连接有仪表。

进一步的，所述收发器连接有震动方向盘。

优选的，所述收发器连接有扩展接口。

一种车辆，该车辆具有上述hud亮度控制装置，hud亮度控制装置能够执行上述hud亮度控制方法。

本发明具有的积极效果：

在使驾驶员便捷的查看汽车行车信息的同时，其能够根据外部环境以及内部基板温度的变化自动的监控和调节抬头显示器中led散发出热量，设定基板温度变化区间分阶段应对，进一步的进行自动散热处理或者直接关闭，并通过听觉、视觉以及震动的感官方式发出报警提示信息，本发明避免了在持续高亮度工作情况下，对led散发出热量累积进行区间控制管理，从而避免导致led基板温度骤然升高，影响led寿命，严重时导致led损坏，进一步的提高了行车安全，提升用户驾驶体验。

虽然本领域的普通技术人员很容易理解上述步骤，为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对上述描述进行实施例、附图说明，但本发明不仅限于这些实施例和附图，本发明范围是广泛的。

附图说明

下面将对实施步骤结合附图方式作简单介绍，显而易见的，以下附图仅仅是本发明的一些实施例，不能代表本发明的全部内容，对于本领域的普通技术人员，可以在不付出创造性劳动的前提下，轻易的根据这些附图获得其他的附图。

图1：本发明提供的hud亮度的控制装置模块示意图；

图2：本发明提供的一种hud亮度的控制流程示意图；

图3：运行本发明时控制的基板温度变化图。

图中：mcu（201），采集模块（202），收发器（203），led基板（204），led驱动芯片（205），存储器（206），铸铝散热鳞片（207），散热风扇（208），hud总成（20），多媒体主机和屏幕（30），震动方向盘（40），仪表（50），扩展接口(60)。

具体实施方式

实施例：一种hud亮度控制方法，其按照以下步骤操作运行：

（1）车辆上电后，hud开机，读取eeprom存储的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数的历史记录,所述历史记录为上次关机前的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数，或者某预定时间段内的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数，或者某情景下的控制模式以及led亮度调节系数，所述情景为隧道行车、晴天行车、晚间行车、阴天行车、雨天行车和雪天行车中一种或多种；

（2）阳光传感器采集环境光亮度数据，并且将上述环境光亮度数据作为信号发送给mcu，mcu对环境光亮度数据进行处理，并将处理后的所述光亮度数据与历史记录中的环境光亮度数据进行比较，若二者的绝对值小于预先设定的第一阈值，则mcu将上述历史记录中的控制模式以及亮度调节系数作为控制信号发送给led驱动芯片，否则，将进入下一步重新选择控制模式；

（3）选择控制模式，即选择根据环境光亮度调节led亮度的自动模式，或者选择手动调节固定亮度的手动模式，当选择自动模式后，mcu通过收发器自动获取阳光传感器发出的环境光亮度数据信息，获取在不同的环境光亮度下背光亮度级别与led亮度调节系数的非线性关系，在当前环境光亮度变暗，系统调节降低lcd显示屏的背光亮度级别时，根据当前环境光亮度以及当前hud显示屏的背光亮度级别，在非线性关系中计算对应的led亮度调节系数，通过pwm信号将计算出的led亮度调节系数传送至led驱动芯片，进而控制led的亮度，当选择手动模式后，mcu获取手动调节亮度等级数据信息，计算出对应的led亮度等级数据，将led亮度等级数据与历史记录中的led亮度调节系数所对应的led亮度等级数据进行对比，若二者差值小于等于预设的第二阈值，则将led亮度等级数据直接传送led驱动芯片进行控制，若二者差值大于预设的第二阈值，则发出信息向用户提示亮度过高或高低，用户根据提示信息以及个人偏好对亮度进行微调并将微调后的led亮度等级数据发送给led驱动芯片，若用户继续忽略提示信息，则通过pwm信号直接将所述计算出的亮度等级数据传送至led驱动芯片，从而控制led的亮度；

（4）hud在工作过程中，mcu通过采集单元获取led基板温度数据t，根据led基板温度数据t和环境光亮度数据控制led亮度。

其中，基板温度t分为三个区间，分别是：正常温度区间即t≤70℃、危险温度区间即70℃＜t＜86℃、损害温度区间即t≥86℃；

当基板温度在正常温度区间时，mcu获取当前正常温度区间的led亮度数据，通过预设的正常温度区间计算式【(当前亮度数据)x100%】计算出对应的led亮度等级数据，并通过pwm信号将计算出的亮度等级数据传送至led驱动，控制led的亮度；

当基板温度在危险温度区间时，mcu获取当前危险温度区间的led亮度数据，通过预设的危险温度区间计算式【(当前亮度数据)x(100%-((t-70℃)/2)x10%】计算出对应的led亮度等级数据，并通过pwm信号将计算出的亮度等级数据传送至led驱动，自动调低led的亮度；

当基板温度在损害温度区间时，mcu获取当前损害温度区间的led亮度数据，通过预设的损害温度区间计算式【(当前亮度数据)x0%】计算出对应的led亮度等级数据，并通过pwm信号将计算出的亮度等级数据传送至led驱动，进而自动关闭led的亮度。

当基板温度达到危险温度区间时，mcu通过pwm调节电压控制散热风扇以中速运行；当基板温度达到损害温度区间时，mcu通过pwm调节电压控制散热风扇以高速运行。

当基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间时，hud将报警文字投影到前风挡玻璃上，同时可以同步传输报警信号给仪表,显示“请注意，hud温度过高！”文字报警信息。

eeprom存储的环境光亮度数据、控制模式以及与亮度调节系数的历史记录为上次关机前的控制模式以及与亮度调节系数，或者某预定时间段内的控制模式以及亮度调节系数，或者某情景下的控制模式以及亮度调节系数，上述情景可为隧道内行车、晴天行车、晚上行车、阴天行车、雨天行车或雪天行车中一种或多种。

当基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间时，mcu通过收发器将基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间的数据信息发送到仪表进而发出声音报警。

当基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间时，mcu通过收发器将基板温度达到危险温度区间或者基板温度达到损害温度区间的数据信息发送到震动方向盘控制器，方向盘控制器控制方向盘内置的震动器发出震动报警。

一种hud亮度的控制装置，其主要基于上述控制方法，包括：

mcu201，即微控制器，其调用存储器206的数据信息，对输入信号进行运算，计算出hud亮度等级调整数值，控制led驱动芯片205；

采集模块202，包括a/d采集芯片，其采集外部输入信号和led基板温度信号，为mcu201提供信号输入；

收发器203，与外部信号接口芯片对接；所述收发器203连接有阳光传感器；

led基板204，led设置在led基板上，led基板上设置有温度反馈电路并与采集模块202连接；

led驱动芯片205，一种功率芯片，驱动点亮led灯；

存储器206，用于存储和配置数据参数；

铸铝散热鳞片207，一种被动散热部件，以传导方式散热；

散热风扇208，一种主动散热部件，以风冷方式散热。

收发器203连接有仪表50。

收发器203连接有震动方向盘40。

收发器203连接有扩展接口60。

操作运行时：

参阅图1，本发明提供的hud亮度的控制装置模块示意图，其包括：

20为hud总成，其内部组成部件有：

201为mcu，即为微控制器或者为微控制单元，其主要是调用存储器的程序代码，对输入信号进行运算，计算出hud亮度等级调整数值，控制led驱动芯片。

采集模块202，即为a/d采集芯片，其采集外部输入信号和led基板温度信号，为微控制单元201提供信号输入。

收发器203，与车辆其他零部件的信号接口芯片对接，包括lin（localinterconnectnetwork，本地互联网络）、can（controllerareanetwork，控制器局域网络）、以太网。

led基板204，led焊接在led基板上，led基板上有温度反馈电路并与采集单元连接，进而通过mcu实时监控led基板温度。

led驱动芯片205，一种功率芯片，可以驱动点亮led灯，其类型也是多样的，可根据具体led规格选择合适的led驱动芯片。

存储器206，用于存储程序代码、配置参数等。其类型也是多样的，如存储程序代码的存储器集成到mcu中，存储配置参数的存储器外置。外置的存储器类型可以包括随机存储器（ram），也可以包括非易失性存储器，例如磁盘存储器、闪存等。

铸铝散热鳞片207，一种被动散热部件，以传导方式散热。

散热风扇208，一种主动散热部件，以风冷方式散热。

30为多媒体主机和屏幕，与收发器203相连接，用于以图形方式显示亮度等级，或者提供亮度调节的控制输入界面，并控制外围音响给用户听觉感官报警。

40为震动方向盘，与收发器203相连接，执行收发器203传送来的数据信息，发出震动报警警示。

50为仪表，与收发器203相连接，执行收发器203传送来的数据信息，发出听觉报警警示。

60为扩展接口，与收发器203相连接并进行数据交互，包括阳光传感器，阳光传感器采集的环境光明暗等级信号输入给收发器203。

参阅图2，本发明提供的一种hud亮度的控制流程示意图，其包含了hud内部处理流程和其他相关模块，具体步骤如下：

步骤s101，车辆上电后，hud开机，读取eeprom存储的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数的历史记录,所述历史记录为上次关机前的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数，或者某预定时间段内的环境光亮度数据信息、控制模式以及led亮度调节系数，或者某情景下的控制模式以及led亮度调节系数，所述情景为隧道行车、晴天行车、晚间行车、阴天行车、雨天行车和雪天行车中一种或多种。

步骤s102，阳光传感器采集环境光亮度数据，并且将上述环境光亮度数据作为信号发送给mcu，mcu对环境光亮度数据进行处理，并将处理后的所述光亮度数据与历史记录中的环境光亮度数据进行比较，若二者的绝对值小于预先设定的第一阈值，则mcu将上述历史记录中的控制模式以及亮度调节系数作为控制信号发送给led驱动芯片，否则，将进入下一步重新选择控制模式。

步骤s103，选择控制模式，即选择根据环境光亮度调节led亮度的自动模式，或者选择手动调节固定亮度的手动模式，当选择自动模式后，mcu通过收发器自动获取阳光传感器发出的环境光亮度数据信息，获取在不同的环境光亮度下背光亮度级别与led亮度调节系数的非线性关系，在当前环境光亮度变暗，系统调节降低lcd显示屏的背光亮度级别时，根据当前环境光亮度以及当前hud显示屏的背光亮度级别，在非线性关系中计算对应的led亮度调节系数,通过pwm信号将计算出的led亮度调节系数传送至led驱动芯片，进而控制led的亮度，当选择手动模式后，mcu获取手动调节亮度等级数据信息，计算出对应的led亮度等级数据，将led亮度等级数据与历史记录中的led亮度调节系数所对应的led亮度等级数据进行对比，若二者差值小于等于预设的第二阈值，则将led亮度等级数据直接传送led驱动芯片进行控制，若二者差值大于预设的第二阈值，则发出信息向用户提示亮度过高或高低，用户根据提示信息以及个人偏好对亮度进行微调并将微调后的led亮度等级数据发送给led驱动芯片，若用户继续忽略提示信息，则通过pwm信号直接将所述计算出的亮度等级数据传送至led驱动芯片，从而控制led的亮度。

步骤s104，hud在工作过程中，mcu通过采集单元获取led基板温度数据t，根据led基板温度数据t和环境光亮度数据控制led亮度。

步骤s105，当led基板温度达到危险温度区间，如果是则进入步骤s106，如果否则进入步骤s109。

步骤s106，led基板温度达到危险温度区间后需要进一步判断是否达到损害温度区间，如果是则进入步骤s108，如果否则进入步骤s107。

步骤s107，led基板温度达到危险温度区间但未达到损害温度区间，hud显示文字报警信息，同时hud将报警信号发送到can网络上，由仪表或者音响发出报警声音，另外如果车辆配备了震动方向盘，还可以由方向盘发出震动报警；散热风扇以中速运行；hud根据算法降低led亮度。

步骤s108,led基板温度达到损害温度区间时，hud显示文字报警信息，同时hud将报警信号发送到can网络上，由仪表或者音响发出报警声音，另外如果车辆配备了震动方向盘，还可以由方向盘发出震动报警；散热风扇以高速运行；hud根据算法关断led输出。

步骤s109，led基板温度在正常范围内进入s109步骤，mcu根据手动调节或者自动调节的亮度等级点亮led。

参阅图3，图3为hud采用本发明时的温度变化图，下面将进行详细描述：

除了上述算法实施例中所述的线性调节led亮度外，也可以采取抛物线、指数型、折线等算法进行调节。

最后须再次说明的是，上述仅仅是示例，而非对其限制，对其进行修改或者替换，并不使其本质脱离本发明各实施方案的范围，其均应涵盖在本发明专利的权利要求书和说明书的范围内。