矩阵式LED灯光的动态调控方法及其应用的矩阵式LED灯与流程

本发明涉及照明
技术领域：
，特别是涉及灯光控制
技术领域：
，具体为一种矩阵式led灯光的动态调控方法及其应用的矩阵式led灯。
背景技术：
：道路监控设备的作用是清晰地拍摄人像或者车牌号，为后续执法提供足够证据。要达到清晰拍摄效果，不仅要求摄像机本身有较好的强光抑制能力，即可以对迎面过来的强光采取有效的抑制措施，使拍出的车牌照或人像特征清晰可辨，必要时还需要对被照物体进行适当背光补偿。交警对被监控对象的画面清晰辨别要求越来越高，在城市路口，led道路视频监控led灯随处可见。但这种led灯备受争议，主要反映由于亮度太大、过于刺眼，容易产生眩光污染，会给驾驶员和行人造成眼睛不适，容易引发交通事故。ga/t1202-2014《交通技术监控成像补光装置通用技术要求》标准规定了交通技术监控成像补光装置在实验室暗室环境下距离补光装置20m处的基准轴上的峰值照度、补光区域内的照度均匀度等性能要求，但由于生产厂家研发实力和技术不尽相同，以及受使用环境和角度因素影响，led灯的实际使用效果仍然存在较大差异，但led灯通常直接向来车方向照射，且光源亮度高，给驾驶员带来了严重的眩光问题，影响了机动车交通安全。现有的led灯多使用圆形光斑，其斜投到路面为一椭圆光斑，如图1所示。椭圆形光斑分布不均匀，中心亮四周暗，即对相机而言，中心亮的光线饱和，可能曝光过度。而光线弱的地方信号弱，噪音大成像不清。椭圆形光斑与监控相机的矩形视场不匹配。可能有下面两种情况：1)小于相机视场，则没有光线处相机四周无法成像；2)大于相机视场，则光能损失，浪费，并由于光线角度大，入射到驾驶员或行人眼中，形成强烈的眩光，对行车造成强烈危害。由此可见，现有的led灯缺乏专业的光学设计，监控灯大多是单颗led加上聚光的透镜，形成的多为圆形或者椭圆形，不能与道路情况相匹配，影响监控的质量，同时导致大量的光打在路面以外，形成能源的浪费。监控灯表面亮度高，直接眩光严重，很少有智能控制系统，多是常亮模式，同样导致造成大量的能源浪费。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种矩阵式led灯光的动态调控方法及其应用的矩阵式led灯，用于解决现有技术中led灯存在眩光、浪费能源的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明的实施例提供一种矩阵式led灯光的动态调控方法，包括：由包括矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn的矩阵式led灯投射后形成多列均匀矩形光斑，将需要补光照明的道路区域分成若干与所述矩阵式多列led灯相对应的道路子区域s1，s2，s3…sn，位于道路子区域sn的前一个区域且相当于道路子区域sn向前平移s1的距离作为为测速子区域an-1，其中n为正偶数；在车辆以未超交规的速度v进入测速子区域an-1，与道路子区域s1，s2，s3…sn对应的矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn开启串联单列单控模式，分别依次对应所述道路子区域补光；在测速子区域an-1测得车速v后，预先计算通过sn补光道路子区域的时间以确定车辆进入sn道路子区域时对应的第pn列灯的补光时间tn；车辆以所述速度v通过所述道路子区域s1，s2，s3…sn的时间分别为t1、t2、t3…tn，与矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn补光所述道路子区域的串联开启顺序、时间长短相对应；当车牌位于sn子区域且对应于pn列灯进行补光拍照时，驾驶员处于与车牌有a距离的差距而留在led灯不亮的sn-1子区域，从而未被眩光照射，a为驾驶员眼睛距离车头的平均水平距离；在车辆超速时，矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn开启并联及延时控制模式同时点亮，照射全部子区域s1，s2，s3…sn以对所述道路区域整体进行补光；led灯的点亮控制时间为t1+t2+t3…+tn。于本发明的一实施例中，所述道路子区域s1，s2，s3…sn的长度计算采用二分法，即将所述道路区域以补光区域中心点为中心且车辆行驶方向为坐标轴分成均等的左段区域s1、s2…s(n/2)和右段区域s(n/2+1)、s(n/2+2)…sn；左段区域中道路子区域的长度的一种计算方式为：(h-d)/s＝h/(l+s+a)，且依s(n/2)…s2、s1依次计算各道路子区域的长度；右段区域中道路子区域的长度的一种计算方式为：(h-d)/s＝(h-h+d)/(l-s)且依s(n/2+1)、s(n/2+2)…sn依次计算各道路子区域的长度；其中：n为道路子区域数量；h为车辆驾驶员眼睛距离地面高度；a为驾驶员眼睛距离车头的平均水平距离；d为车牌位置离地面高度；h为led灯的高度，l为led灯与补光区域中心点处的水平距离。于本发明的一实施例中，根据左段区域中道路子区域的长度的一种计算公式变形得到：s＝(h-d)(l+a)/(h-h+d)，计算6个道路子区域中左段各子区域长度：即s3＝[(h-d)(l+a)/(h-h+d)]+1.5，s2＝[(h-d)(l+s3+a)/(h-h+d)]+1.5，s1＝[(h-d)(l+s3+s2+a)/(h-h+d)]+1.5；根据右段区域中道路子区域的长度的一种计算公式变形得到：s＝(h-d)l/h，计算6个道路子区域中右段各子区域长度：即s4＝[(h-d)l/h]+1.5，s5＝[(h-d)(l-s4)/h]+1.5，s6＝[(h-d)(l-s4-s5)/h]+1.5。于本发明的一实施例中，所述测速传感器的测速区域an-1与道路子区域sn相差一个位置且相当于道路子区域sn向前平移s1位置，测速区域a0、a1、a2….an-1与道路子区域s1，s2，s3…sn形成对应；当车辆未超速驶入道路子区域sn时，车辆通过sn的时间与sn补光控制时序tn相对应，在所述tn时间段内所述矩阵式多列led灯中pn列灯被启动点亮，其余列led灯不亮。于本发明的一实施例中，在车辆未超速时，矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn开启串联单列单控模式，分别依次对应所述道路子区域补光的一种具体实现方式包括：在驶入所述测速子区域的车速小于车速限值时，以分别测得的通过测速子区域an-1的车速v与对应的道路子区域sn的长度为基数形成通过所述各道路子区域sn的时间tn，以确定车辆进入sn子区域时对应的第pn列灯的补光时间。于本发明的一实施例中，所述在车辆未超速时，获取车辆通过所述道路子区域s1，s2，s3…sn的时间t1、t2、t3…tn的一种具体实现方式包括：在驶入所述测速区域的车速小于车速限值时，根据第一个测速子区域测得的车速或预设的车速除道路子区域的各预设长度形成道路子区域s1，s2，s3…sn的车辆通过时间，作为相对应的所述矩阵式多列led灯的时序t1、t2、t3…tn以控制led灯的补光。于本发明的一实施例中，根据测速子区域an-1的车速是否违反交通规则确定矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn选择串联式tn动态调控方法或(t1+t2+t3…+tn)并联式整体调控方法；在测速子区域a0、a1、a2….an-1若先确定串联模式，但中途因超速违反交通规则，则从超速时刻开始，矩阵式多列led灯采用(t1+t2+t3…+tn)并联模式全部点亮。于本发明的一实施例中，道路子区域s1，s2，s3…sn的宽度与车道宽度相同；道路子区域s1，s2，s3…sn的长度因led灯倾角及高度的变化而变化；每一列led灯的投射面积与其照射的区域道路子区域的面积相匹配。于本发明的一实施例中，每列led灯前分别配置有准直透镜和自由曲面透镜，以使每列led灯的光直照射其对应的道路子区域，同时形成与该道路子区域面积匹配的均匀矩形光斑。本发明的实施例还提供一种矩阵式led灯，所述矩阵式led灯应用如上所述的矩阵式led灯光的动态调控方法。如上所述，本发明的一种矩阵式led灯光的动态调控方法及其应用的矩阵式led灯，具有以下有益效果：本发明中led灯采用矩阵式，矩阵式led灯投射后形成多列均匀矩形光斑，每一列led负责一个区域的照明，每列led可以分别控制，光线不会进入驾驶员眼睛，解决了由于灯光亮度与背景亮度强烈对比造成的直接眩光，保证了行驶安全。附图说明图1显示为现有技术中道路上所采用的led灯的投射光斑示意图。图2显示为本发明的一实施例中矩阵式led灯光的动态调控方法的整体流程示意图。图3显示为本发明的一实施例中矩阵式led灯光的动态调控方法在车辆未超速时的补光示意图。图4显示为本发明的一实施例中道路子区域长度的计算方法示意图。图5显示为本发明的一实施例中道路子区域长度的具体计算示例示意图。图6显示为本发明的另一实施例中矩阵式led灯的控制时序示例图。图7显示为本发明的一实施例中矩阵式led灯光的动态调控方法在车辆超速时的补光示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。本发明实施例的目的在于提供一种矩阵式led灯光的动态调控方法及其应用的矩阵式led灯，用于解决现有技术中led灯存在眩光、浪费能源的问题。以下将详细阐述本实施例的一种矩阵式led灯光的动态调控方法及其应用的矩阵式led灯的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种矩阵式led灯光的动态调控方法及其应用的矩阵式led灯。如图2所示，本实施例提供一种矩阵式led灯光的动态调控方法，包括：步骤s110，由包括矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn的矩阵式led灯投射后形成多列均匀矩形光斑，将需要补光照明的道路区域分成若干与所述矩阵式多列led灯相对应的道路子区域s1，s2，s3…sn，位于道路子区域sn的前一个区域且相当于道路子区域sn向前平移s1的距离作为为测速子区域an-1，其中n为正偶数；步骤s120，在车辆以未超交规的速度v进入测速子区域an-1，与道路子区域s1，s2，s3…sn对应的矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn开启串联单列单控模式，分别依次对应所述道路子区域补光；在测速子区域an-1测得车速v后，预先计算通过sn补光道路子区域的时间以确定车辆进入sn道路子区域时对应的第pn列灯的补光时间tn；车辆以所述速度v通过所述道路子区域s1，s2，s3…sn的时间分别为t1、t2、t3…tn，与矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn补光所述道路子区域的串联开启顺序、时间长短相对应；当车牌位于sn子区域且对应于pn列灯进行补光拍照时，驾驶员处于与车牌有a距离的差距而留在led灯不亮的sn-1子区域，从而未被眩光照射，a为驾驶员眼睛距离车头的平均水平距离；步骤s130，在车辆超速时，矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn开启并联及延时控制模式同时点亮，照射全部子区域s1，s2，s3…sn以对所述道路区域整体进行补光；led灯的点亮控制时间为t1+t2+t3…+tn。以下对本实施例的led灯光的动态调控方法进行详细说明。步骤s110，由包括矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn的矩阵式led灯投射后形成多列均匀矩形光斑，将需要补光照明的道路区域分成若干与所述矩阵式多列led灯相对应的道路子区域s1，s2，s3…sn，位于道路子区域sn的前一个区域且相当于道路子区域sn向前平移s1的距离作为测速子区域an-1，其中n为正偶数。本实施例中，如图3所示，根据道路情况和相关标准将需要补光照明的区域分成若干份：s1，s2，s3…sn，每一份补光照明的区域的宽度与车道宽度相同，每一份的长度计算要求为：根据汽车驾驶员视线的高度，保证车辆牌照在照明区域时，光线不会射入人眼。于本实施例中，道路子区域s1，s2，s3…sn的宽度与车道宽度相同；道路子区域s1，s2，s3…sn的长度因led灯倾角及高度的变化而变化，道路子区域s1，s2，s3…sn的长度随汽车驾驶员向前平移导致所述led灯光源出射点与驾驶员眼睛、车牌三点连线形成的三角形的夹角发生变化而变小。每一列led灯的投射面积与其照射的区域道路子区域的面积相匹配。其中，于本实施例中，每列led灯前分别配置有准直透镜和自由曲面透镜，以使每列led灯的光直照射其对应的道路子区域，同时形成与该道路子区域面积匹配的均匀矩形光斑。即每个矩阵led前面的透镜分为两个部分，即准直和自由曲面透镜配光，保证每个矩阵的led的光直照射其负责的区域，同时形成与功能区域的矩形光斑，既可以有效的降低眩光，可以降低能耗，节约能源。即本实施例中，所述矩阵式led灯形成光斑的基本阵列单元由相同的灯珠及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构的光学透镜组成；任意所述基本阵列单元按照拓扑分布形成预设阵列光学结构，且每个光学透镜出光面出射的光型呈矩形。具体地，所述基本阵列单元为k乘k矩形阵列即包含k个灯珠及k个菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构的k个光学透镜，采用k乘k矩形阵列可以使出光面为矩形，使得光斑的大小正好与道路或建筑物或工作台面纵向与横向交叉形成的矩形面积相匹配。本实施例中采用的矩阵式led灯可投射与道路子区域面积匹配的均匀矩形光斑即可，本实施例不对矩阵式led灯的具体结构细节做限定，本领域技术人员可以根据时间需求采用矩阵式led灯的种类。具体地，于本实施例中，如图4所示，所述道路子区域s1，s2，s3…sn的长度计算采用二分法，即将所述道路区域以补光区域中心点为中心且车辆行驶方向为坐标轴分成均等的左段区域s1、s2…s(n/2)和右段区域s(n/2+1)、s(n/2+2)…sn。左段区域中道路子区域的长度的一种计算方式为：(h-d)/s＝h/(l+s+a)，且依s(n/2)…s2、s1依次计算各道路子区域的长度；依次计算各道路子区域的长度；右段区域中道路子区域的长度的一种计算方式为：(h-d)/s＝(h-h+d)/(l-s)且依s(n/2+1)、s(n/2+2)…sn依次计算各道路子区域的长度。其中：如图4所示，n为道路子区域数量；h为车辆驾驶员眼睛距离地面高度；a为驾驶员眼睛距离车头的平均水平距离；d为车牌位置离地面高度；h为led灯的高度，l为led灯与补光区域中心点处的水平距离。于本实施例中，n＝6；根据左段区域中道路子区域的长度的一种计算公式变形得到：s＝(h-d)(l+a)/(h-h+d)，计算6个道路子区域中左段各子区域长度：即s3＝[(h-d)(l+a)/(h-h+d)]+1.5，s2＝[(h-d)(l+s3+a)/(h-h+d)]+1.5，s1＝[(h-d)(l+s3+s2+a)/(h-h+d)]+1.5；根据右段区域中道路子区域的长度的一种计算公式变形得到：s＝(h-d)l/h，计算6个道路子区域中右段各子区域长度：即s4＝[(h-d)l/h]+1.5，s5＝[(h-d)(l-s4)/h]+1.5，s6＝[(h-d)(l-s4-s5)/h]+1.5。根据所述计算公式，若车辆行驶时速为v(km/h)<＝限制速度v0，在h、a、d、h、l为定值时可以得到车辆通过s1、s2、s3…sn区域的长度s及对应的矩阵式led控制时序t1、t2、t3…tn。步骤s120，在车辆以未超交规的速度v进入测速子区域an-1，与道路子区域s1，s2，s3…sn对应的矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn开启串联单列单控模式，分别依次对应所述道路子区域补光；在测速子区域an-1测得车速v后，预先计算通过sn补光道路子区域的时间以确定车辆进入sn道路子区域时对应的第pn列灯的补光时间tn；车辆以所述速度v通过所述道路子区域s1，s2，s3…sn的时间分别为t1、t2、t3…tn，与矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn补光所述道路子区域的串联开启顺序、时间长短相对应；当车牌位于sn子区域且对应于pn列灯进行补光拍照时，驾驶员处于与车牌有a距离的差距而留在led灯不亮的sn-1子区域，从而未被眩光照射，a为驾驶员眼睛距离车头的平均水平距离。以下以具体实体说明本实施例中道路子区域s1，s2，s3…sn的计算方法和控制时序t1、t2、t3…tn的计算方法。如图5所示，对于城市道路，流通量最大的私家车一般驾驶员眼睛距离地面高度为1.2米，驾驶员位置距离车头平均距离1.5米，车牌位置离地面高度0.4米。对中心点左侧：对中心点右侧：对于城市主干道：一般要求led灯高度：8米；补光中心区域距离灯20米；则可以计算道路子区域s1，s2，s3…sn长度如下：按时速：40km/h计算，得到控制时序t1、t2、t3…tn如表1和如图6所示：表1道路子区域的控制时序s1＝4.8米→t1＝430mss2＝4.4米→t2＝395mss3＝3.9米→t3＝350mss4＝3.5米→t4＝315mss5＝3.2米→t5＝290mss6＝2.8米→t6＝250ms于本实施例中，如图3所示，led灯采用矩阵式，每一列led负责一个道路子区域的照明，每列led可以分别控制。即道路子区域s1，s2，s3…sn对应的每列led分别控制，不同的补光区域分别配光与调控，形成各阵列led投射面积与照明的道路子区域s1，s2，s3…sn面积相匹配。具体地，于本实施例中，所述测速传感器的测速区域an-1与道路子区域sn相差一个位置且相当于道路子区域sn向前平移s1位置，测速区域a0、a1、a2….an-1与道路子区域s1，s2，s3…sn形成对应；当车辆未超速驶入道路子区域sn时，车辆通过sn的时间与sn补光控制时序tn相对应，在所述tn时间段内所述矩阵式多列led灯中pn列灯被启动点亮，其余列led灯不亮。在整个补光过程，基于s1区域接收到车辆的第一个传感信号，通过s1，s2，s3…sn相邻矩阵的顺序位发光，相当于只有一个矩阵led发光。单个区域分别配光，可以保证区域内照度均匀，有助于监控设备精确捕捉到车牌信息。由于在整个补光过程，始终只有一个矩阵led发光，相对传统的常亮式led灯，其能耗大幅度降低，只有常规能耗的五分之一左右，可以有效的节约能源。于本实施例中，在车辆未超速时，矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn开启串联单列单控模式，分别依次对应所述道路子区域补光的一种具体实现方式包括：在驶入所述测速子区域的车速小于车速限值时，以分别测得的通过测速子区域an-1的车速v与对应的道路子区域sn的长度为基数形成通过所述各道路子区域sn的时间tn，以确定车辆进入sn子区域时对应的第pn列灯的补光时间。每个矩阵led的亮灯时间由车速vkm/h和道路子区域s1，s2，s3…sn区域长度s决定，这种亮灯时间组合形成整个灯具的驱动时序t1、t2、t3…tn。于本发实施例中，所述在车辆未超速时，获取车辆通过所述道路子区域s1，s2，s3…sn的时间t1、t2、t3…tn的一种具体实现方式包括：在驶入所述测速区域的车速小于车速限值时，根据第一个测速子区域测得的车速或预设的车速除道路子区域的各预设长度形成道路子区域s1，s2，s3…sn的车辆通过时间，作为相对应的所述矩阵式多列led灯的时序t1、t2、t3…tn以控制led灯的补光。当车辆进入s1区域时，测速传感器测得车速v并传回led灯后判断整体常亮补光或灯光动态调控模式并计算出控制时序t1、t2、t3…tn；处于灯光动态调控模式时传感信号启动矩阵1灯点亮，在s1区域内车牌在t1时间被良好补光；当车辆驶出s1进入s2时，启动矩阵2灯亮，同时矩阵1灯熄灭，在s2区域车牌在t2时间继续被补光；以此类推，当车辆进入sn区域时，车牌在整个补光区域内因连续动态补光而被拍照，同时没有直射光进入人眼，直接眩光为0。步骤s130，如图7所示，在车辆超速时，矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn开启并联及延时控制模式同时点亮，照射全部子区域s1，s2，s3…sn以对所述道路区域整体进行补光；led灯的点亮控制时间为t1+t2+t3…+tn。若车辆没有超速，基于s1区域接收到车辆的第一个传感信号，启动灯光动态调控模式并仅作用于车牌补光，这样，传统的整体常亮式补光模式就变成矩阵式时序控制的动态调光模式；若车辆超速或有其他可检测违规行为，则返回整体常亮式s1，s2，s3…sn补光区域全部点亮。于本实施例中，根据测速子区域an-1的车速是否违反交通规则确定矩阵式多列led灯p1，p2，p3…pn选择串联式tn动态调控方法或(t1+t2+t3…+tn)并联式整体调控方法；在测速子区域a0、a1、a2….an-1若先确定串联模式，但中途因超速违反交通规则，则从超速时刻开始，矩阵式多列led灯采用(t1+t2+t3…+tn)并联模式全部点亮。本发明的实施例还提供一种矩阵式led灯，所述矩阵式led灯应用如上所述的矩阵式led灯光的动态调控方法。上述已经对所述矩阵式led灯光的动态调控方法进行了详细说明，在此不再赘述。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的技术特征引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的结构和功能特征。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。综上所述，本发明中led灯采用矩阵式，矩阵式led灯投射后形成多列均匀矩形光斑，每一列led负责一个区域的照明，每列led可以分别控制，光线不会进入驾驶员眼睛，解决了由于灯光亮度与背景亮度强烈对比造成的直接眩光，保证了行驶安全。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页12