车用智能灯光装置的制作方法

本发明公开一种车用智能灯光装置，详而言之关于一种能因应照明区域的环境亮度而调整照明强度，除具节省电力功能的设计外，更具有精确调整照明亮度的功效。

背景技术：

自行车运动已经成为现在社会大众最热门的健身方式，骑乘自行车除了能达到健身功效外，也可避免二氧化碳的排放而危害到空气，另外自行车不论男女老少均可操作使用，所以，许多人都利用空余时间到较空旷的场所骑乘。

然而，在这些热爱骑乘自行车的人们里，有些人因工作因素，以致于骑乘的时间必须延至天色较暗的晚上才可骑乘，人们的眼睛视力在晚上时，容易因天色因素而造成视觉感官下降，且一般骑乘者并非在封闭的场所内骑乘，而有容易与其它的汽、机车及路人共同使用同一道路的情形发生，所以，在晚上骑乘自行车更容易发生交通意外，为此，为了提供周围的汽、机车或路人清楚明辨前方有骑乘自行车人员的存在，骑乘者会在自行车上或在身上穿戴上具反光或可发亮的装置，以避免交通意外的发生。

现有的自行车灯请参阅中国台湾专利公告号第356790号的“自行车闪光警示器结构改良”，其为一种自行车闪光警示器结构改进，尤指一种于行车及光线不足时自动启动产生闪光，停车或光线充足时自动关闭的结构。主要具有一LED闪光驱动电路，于其输出端乃分别连接有LED（发光二极管），该LED的负极端乃共同串接于一光敏电阻（CDS），而于该光敏电阻的地端则另接至一弹簧开关的一接点，该弹簧开关串接一电阻后接地；利用该光敏电阻的感光侦测暨弹簧开关受行车震动以接触导通等双重启动控制结构，以达到预期效果。

该种现有的自行车灯虽可配合环境光线充足与否而自动启闭闪光效果，然其采用的是以光敏电阻感应环境周遭光线强度，但事实上，光敏电阻仅会感受环境光线亮度的差别，但不能适当的被限制在感应既定距离的照明范围处，特别是一般行人或机车、自行车骑士等，其主要是以灯体照明前方既定距离的道路，使行人、骑士得以看清前方路况而行进，若是采用该光敏电阻的现有设计，常常会遇到当前方照明范围、身边亮度不一致时，光敏电阻不能为机动性的判断，而且该现有的自行车灯只有灯光自动启闭的两种模式，但无法因应照明区域的环境亮度而补强、降低照明亮度，致使容易发生下列状况：

1、该现有自行车灯不能及时对照明区域（即行进前５～１０ｍ区域）补强灯光而造成行进危险。

2、又或是不能因应于灯光投射区的环境亮度，而适当降低发光强度，而造成浪费自行车灯电力的问题。

3、而且该种自行车灯只能依光敏电阻的感应结果，作启闭闪光的效果，但不具因应照明区域的环境亮度以调整照明亮度的功能，因此该自行车灯必须安装较高容量的电池，以维持自行车灯的续航力，而又为了制造成本考虑，高容量电池的体积都具有相当尺寸，因此该自行车灯不能有效的节省电池电力，也不能在设计上适当缩限电池的体积。

上述现有自行车灯不能因应照明区域的环境亮度而补强、降低照明亮度，以及不能节省电力等缺点，本发明申请人认为应设计一种能因应照明区域的环境亮度而调整照明强度，并兼具节省电力功能的灯体结构，因而发明如中国台湾专利公告号为TW201429780的发明专利。

发明人在做实验时，发现上述发明仍有精确度不够的缺点，原因是集光单元2感应光线投射区域5的环境光线亮度，但由于集光单元2设置于灯体(1)内(如图1所示)，且灯体1并设有反射杯11，因此当灯体1发光单元3在发光时，该集光单元2可能收到灯体1内发光单元3的发射光(A)、反射杯所反射的反射光(B)及灯体附近外的光线(C)的影响而使微控制单元误判，因此会产生与实际上相当的误差，也就是说集光单元2无法正确地反应光线投射区域5的环境光线亮度（再如图2所示，其中实线代表微控制单元的判断亮度及电流，而虚线表示实际光线投射区域的亮度及电流），因此使得发光单元发光时可能会补的不足或超出，而有亮度不足或超亮的状况，实有再加以改善的空间。

技术实现要素：

本发明主要目的在于提供一种车用智能灯光装置，其可改善现有自行车灯不能因应照明区域的环境亮度而补强、降低照明亮度，以及不能节省电力等缺失。

为了达成上述的目的，本发明提供一种车用智能灯光装置，包括一灯体、一集光单元、一发光单元以及一聚光镜片，其中该灯体前端设一凹弧状反射杯，聚光镜片设于反射杯前端开口处，而发光单元则设于反射杯后端内壁，集光单元设于灯体，而该发光单元配合聚光镜片于灯体前端定义出一光线投射区域，而集光单元朝向该光线投射区域方向感应投射区域的环境亮度。

该集光单元另设有一微控制单元及一脉宽调制单元，并使得集光单元、微控制单元及脉宽调制单元彼此电性连接，且其中微控制单元借由集光单元所接收的数字信息并与预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值，并将该差值以命令信息传输给脉宽调制单元，并改变发光单元的对应光线投射区域处的环境亮度增加或降低发光亮度；且集光单元在接收投射区域的环境亮度时，该脉宽调制单元的输出电流为零，即使得发光单元为不发光时，借此而使得集光单元在接收环境亮度时，其灯体内无任何光亮度，因而可以准确地测得投射区域的环境亮度。

本发明中该集光单元进一步包括一差分放大单元及一模数转换单元，其中该差分放大单元可感应光线投射区域的环境光线亮度，并把感应信息以信号放大后传输给模数转换单元，模数转换单元则将该感应信息由模拟信息转换为数字信息并传输给微控制单元运算，供微控制单元经由所接收的数字信息及预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值，提供更为精确的感应、运算效果。

本发明中该集光单元进一步包括一缓冲单元，该缓冲单元具有预设的缓冲数值，当集光单元感测光线投射区域方向的亮度改变时间在缓冲数值之下时，其会经微控制单元、脉宽调制单元命令发光单元不需要调整发光亮度，让本发明遇光线投射区域为环境亮度短时间闪灭时，集光单元命令发光单元不需调整发光亮度而避免造成本发明动辄闪烁的状态；而感测光线投射区域方向的亮度改变时间在缓冲数值之上时，缓冲单元判断光线投射区域处有显著、非短暂性的亮度改变，使缓冲单元配合微控制单元会将亮度改变时间与亮度的数值为整合计算，经微控制单元、脉宽调制单元命令发光单元增加或降低发光亮度。

本发明该集光单元设于反射杯处，并朝向光线投射区域。

本发明该集光单元设有感光半导体组件，该感光半导体组件包含差分放大单元及发光单元，成为具有光的发射、光的接收及光的信号放大的整合组件。

本发明该光线投射区域距灯体为水平距离5-30公尺，其中水平距离5-10公尺可对应骑乘自行车或机车时的可辨识距离，也可对应一般采电池供电方式的灯体可以发光警示的距离，水平距离15-30公尺可对应驾驶汽车时的可辨识距离。

本发明该灯体进一步设有一与微控制单元连接的调整单元，该调整单元可供手动调整发光单元的发光效果，因而使用者可依其喜好而手动调整发光单元的发光亮度等，提供更为舒适的照明效果。

本发明还提供一种车用智能灯光装置，包括一灯体、一集光单元、一发光单元以及一聚光镜片，其中：该灯体前端设一凹弧状反射杯，聚光镜片设于反射杯前端开口处，而发光单元则设于反射杯后端内壁，集光单元设于灯体，而该发光单元配合聚光镜片于灯体前端定义出一光线投射区域，而集光单元朝向该光线投射区域方向，并可感应光线投射区域的环境光线亮度；该集光单元集光并为一灰阶影像处理器及其电性连接的微控制单元，如此而同样可以将光线投射区域的影像转换成一灰阶值，并供微控制单元判断该灰阶值的亮度或影像，进而调整发光单元的发光亮度，达到本发明的效果。

附图说明

图1为现有发明中集光单元在灯体内亮度受影响的示意图。

图2为现有发明中有关投射区环境亮度等级-时间、驱动电流值等级-时间、灯光投射区亮度等级-时间的曲线图。

图3本发明的实施例示意图（其ＰＷＭ模拟负载为0的状态）。

图4本发明集光单元的方块图。

图5本发明的实施例示意图（其ＰＷＭ模拟负载为1的状态）。

图6本案发明中有关ＰＷＭ的示意图投射区环境亮度等级-时间、驱动电流值等级-时间、灯光投射区亮度等级-时间的曲线图。

图7为本案发明的第二实施例示意图。

图中:

1 灯体；　　　　　　　11 反射杯；　　　　　2 集光单元；

21 差分放大单元；　　 22 模数转换单元； 23 微控制单元；

24 脉宽调制单元； 25 缓冲单元； 26调整单元；

3 发光单元； 4 聚光镜片； 5 光线投射区域；

6灰阶处理器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明提供一种车用智能灯光装置，请参阅图3所示，其本发明的主要实施例并包括一灯体1、一集光单元2、一发光单元3以及一聚光镜片4，其中：

该灯体1前端设一凹弧状反射杯11，聚光镜片4设于反射杯11前端开口处，而发光单元3则设于反射杯11后端内壁，集光单元2设于灯体1内的适当位置，而该发光单元3配合聚光镜片4于灯体1前端定义出一光线投射区域5，而集光单元2朝向该光线投射区域5方向，并可感应光线投射区域5的环境光线亮度（同如图3所示）；

该集光单元2还包含设有一微控制单元23及一脉宽调制单元24（可参看图4所示），其中该微控制单元23(属微型处理器的一种，Micro Control unit，通称为MCU)具有预设的环境亮度值，而脉宽调制单元24(Pulse Width Modulation，缩写为PWM，而脉宽调制单元24则是将模拟信号转换为脉波的一种技术，经一般转换后脉波的周期固定，但脉波的占空比会依模拟信号的大小而改变，并借由改变发光单元3的亮度，且该电压／电流会以通路／断路方式重复脉冲序列加载到模拟负载而为完全有（ON）或完全没有（OFF），即１（有电）和０（无电）的供电方式；

另外使得集光单元2、微控制单元23及脉宽调制单元24彼此电性连接，且其中微控制单元23藉由集光单元2所接收的数字信息并与预设的环境亮度值相比较后，计算得出环境亮度的差值，并将该差值以命令信息传输给脉宽调制单元24，并改变发光单元3的对应光线投射区域处5的环境亮度增加或降低发光亮度；且集光单元2在接收投射区域5的环境亮度时，该脉宽调制单元24之输出为0即使得发光单元3为不发光之时，借此而使得集光单元2在接收环境亮度时，其灯体1内无任何光亮度，因而可以准确地测得投射区域5的环境亮度（可参考图3、图5的差异比较示意图所示）。

且该脉宽调制单元(进一步包括一差分放大单元21及一模数转换单元22)（同如第四图所示），其中该差分放大单元21可感应光线投射区域5的环境光线亮度，并把感应信息以信号放大后传输给模数转换单元22(差分放大单元21属现有构造，主要可以将感应信息有效的放大输出)模数转换单元22(指Analog-to-digital converter，通称为A/D，是用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的设备)则将该感应信息由模拟信息转换为数字信息并传输给微控制单元23运算。

值得一提的是，该集光单元2可为感光半导体组件，该感光半导体组件包含差分放大单元21及发光单元3，成为具有光的发射、光的接收及光的信号放大的整合组件。

再者，该灯体1进一步设有一与微控制单元23连接的调整单元26，该调整单元26可供手动调整发光单元3的发光效果，因而使用者可依其喜好而手动调整发光单元3的发光亮度等，提供更为舒适的照明效果。

其后由脉宽调制单元24调控发光单元3发出对应该差值的亮度，据以对应光线投射区域5处的环境亮度增加或降低发光亮度，因此该上述集光单元2的组成及作用以差分放大单元21感应并放大对光线投射区域5探得的光线强度，而模数转换单元22、微控制单元23传输并运算内建环境亮度与光线投射区域5的环境亮度差值，经由脉宽调制单元24命令发光单元3对光线投射区域5照射对应差值的补强或降低环境亮度(差分放大单元21、模数转换单元22可提供更为精确的感应、运算效果)。

以及，该集光单元2进一步包括一缓冲单元25，该缓冲单元25具有预设的缓冲数值，当集光单元2感测光线投射区域5方向的亮度改变时间在缓冲数值之下时，其会经微控制单元23、脉宽调制单元24命令发光单元3不需要调整发光亮度，让本发明遇光线投射区域5为环境亮度短时间闪灭时，集光单元2命令发光单元3不需调整发光亮度而避免造成本发明动辄闪烁的状态。

而感测光线投射区域5方向的亮度改变时间在缓冲数值之上时，缓冲单元25判断光线投射区域5处有显著、非短暂性的亮度改变，使缓冲单元25配合微控制单元23会将亮度改变时间与亮度的数值为整合计算，经微控制单元23、脉宽调制单元24命令发光单元3增加或降低发光亮度，因此本发明有下列特点：

1、本发明是由集光单元2感应光线投射区域5的环境亮度值，并由集光单元2运算内建环境光线亮度值与前述数值的差异，并据该数值命令发光单元3补强或降低光线投射区域5的环境亮度；而特别的是集光单元在接收投射区域的环境亮度时，该脉宽调制单元的电流输出为零（即使得发光单元为不发光时），借此而使得集光单元在接收环境亮度时，其灯体内无任何光亮度，因而可以准确地测得投射区域5的环境亮度，有效地因应光线投射区域5的亮度状况而机动调整灯体1的投射亮度，达到最精准的补光装置。

2、借由前述本发明可配合光线投射区域5的亮度状况而机动调整灯体1的投射亮度特性，因此本发明安装在灯体1内的电源可以设计以适当容量、体积者，第一可以减少电池体积的占量而减轻灯体1重量及灯体1设计体积，第二可以让电池的续航力增加，不会如现有结构不能调整亮度下，而发生实际上不需辅以照明而浪费电力的问题。

3、借由缓冲单元25的增设，其使光线投射区域5遇逢短暂的光线闪灭时，发光单元3不会即刻补充或降低亮度，避免本发明对应光线的闪灭产生不必要的闪烁状态，让使用者不会受到明亮急速变化的困扰，仅在缓冲单元25能确认光线投射区域5为具有相当稳定性、确定性的变化后，始令发光单元3补充或降低亮度，符合实际上对使用者理想视距内提供稳定照明的功效。

4、车辆在市区、郊区所需的光照度势必不同，市区由于路灯、人为活动原因，光源较为充足，而郊区路灯密度较低，导致环境相当昏暗，因此使用本发明于车辆上时，其集光单元2可根据对光线投射区域5的感测结果，在市区发出较低的照明量即可辨认前方路况，而郊区即要较高的照明量才能安全行驶。

图6为本发明投射区环境亮度等级-时间、驱动电流值等级-时间、灯光投射区亮度等级-时间的曲线图，该所述的投射区环境亮度等级是指环境给予投射区的亮度值，而驱动电流值等级指当本发明实施于电子机械上时，电子机械对应发光亮度的驱动电流值，而灯光投射区亮度等级则指投射区受到光线投射与环境亮度的总和值，因此在该图6中可见到，投射区(可对应本发明的光线投射区域5)环境亮度等级较低时，发光单元3应补上较高的投射亮度，当然驱动电流值也会提高，但发光单元3补上投射亮度配上投射区环境亮度的结果，仍是让灯光投射区的亮度总值保持在预设的恒定值处，且其所有的数值亦较实际值接近。

再如图7所示，本发明的另一实施例主要在于该集光单元2亦可以为一灰阶影像处理器6及其电性连接的微控制单元23，如此而同样可以将光线投射区域5的影像转换成一灰阶值，并供微控制单元23判断该灰阶值的亮度或影像，进而调整发光单元3的发光亮度，也可以达到本发明的效果。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。