具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置的制作方法

本实用新型是有关一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置。

背景技术：

目前夜视型摄影机通常必须搭配一红外线(infrared，简称IR)LED灯板，IR LED的主要用途是在夜间能适时补充光源、辅助摄影。该红外线LED灯板内嵌一个光感应装置，例如，光敏电阻(cds)、光二极管(photo diode)、光敏晶体管(photo transistor)或光感测IC，经由该光感应装置侦测目前环境亮度，输出一光感应电压以决定启动或关闭IR LED。但目前启动或者关闭IR LED的切换时机及LED亮度(功率)大都为固定不可调整或仅在摄影机硬件线路内提供少许的选项，在实务应用上产生下列困扰：

1.使用者无法自行调整，主观上造成过早或延后启动或者关闭IR LED的认知。

2.因光传感器生产一致性差及温度特性不佳的因素，需要提供可调整机制，例如夏天与冬天环境光源与温度差异影响。

3.厂商出货检测场所与摄影机实际装机环境不同，导致光传感器侦测光源的条件不同，引发启动或者关闭IR LED的切换时机不一致。

4.IR LED亮度(功率)因摄影机装机环境需要调整，例如室内摄影范围小，IR LED功率可以减小，户外摄影距离大须加大功率，亟需在线调整机制，而非更换不同功率的灯板。

5.光传感器长时间使用后老化需校正，以延长设备使用寿命。

6.监控摄影机装设环境特殊，例如户外电线杆或者高墙、室内或电梯天花板等处，灯板调整作业需要关机或者拆机，返修进行硬件调适后再装机，非常耗费人力物力，同时增加维修风险及导致维修期间治安空窗期。

7.在不需开启IR LED时机时开启IR LED将造成不必要的电耗，并降低设备的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置，能够让用户在远程直接控制IR LED切换时机与亮度(功率)，将提供更多的便利性与控制上的弹性；一方面节省设备维护的人力，另一方面也可达到节能省电的目标，也能解决监控摄影机装设环境特维修不易的难题。

为达上述的目的，本实用新型的实施例公开了一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置，包含：一光传感器、一讯号控制器、一物联网接口及一红外线LED阵列板；该光传感器感应一环境亮度产生一感应模拟电压，该讯号控制器连接于该光传感器，且针对该感应模拟电压进行处理，该物联网接口连接于该讯号控制器，且提供用户一操控接口来设定该红外线LED阵列板的启动或者关闭切换点及该红外线LED阵列板的亮度(功率)；该红外线LED阵列板连接于该讯号控制器，由该讯号控制器控制其启动或者关闭切换与亮度。

在一较佳实施例中，该光传感器为光敏电阻、光电二极管、光敏晶体管或光感测IC的其中一种，用来感测环境光源的亮度，并输出正比于该环境光源亮度的一线性感测电流。

在一较佳实施例中，该红外线LED阵列板包含至少一个红外线LED阵列。

在一较佳实施例中，该物联网接口为一摄影机影像信号处理器(Camera Image Signal Processor，Camera ISP)内嵌的一微处理器(MCU)，当用户通过一输入设备进行该红外线LED阵列板上红外线LED阵列的启动或者关闭阈值(Threshold)及红外线LED阵列亮度设定时，该设定是经由物联网(Internet of Things，简称IoT)传送至该摄影机影像信号处理器内部的微处理器，以产生一第一组脉宽调变(PWM)信号。

在一较佳实施例中，该物联网接口的传输方式为直接通过摄影机视讯传输线、电源线、有线及无线网络的其中一中，其中该无线网络至少包括：射频(RF)、无线保真(WiFi)、蓝牙(Bluetooth)和紫蜂协议(Zigbee)。

在一较佳实施例中，该输入设备为行动装置、个人计算机或者数码录像机(DVR)。

在一较佳实施例中，该讯号控制器更包含：一负载电阻(Load resistor)、一模拟低通滤波器(Analog Low Pass Filter)、一迟滞比较器(Hysteresis comparator)、一恒定电流源(Constant Current Source)、及一电流切换开关(Current Switch)；其中，该负载电阻一端接地，另一端接该光传感器且将该光传感器所输出的线性感测电流转换成一感应电压输出；该模拟低通滤波器连接于该物联网接口，以将该物联网接口所输出的一第一组脉宽调变(PWM)信号，转换输出正比于该第一组脉宽调变信号占空比(duty cycle)的一直流(DC)电压；该迟滞比较器连接于该负载电阻与该模拟低通滤波器，将该负载电阻输出的感应电压与该模拟低通滤波器输出的直流电压比对，并输出一数字逻辑的电压准位，其中该数字逻辑为高或者低；该恒定电流源连接于该迟滞比较器，并由该迟滞比较器输出的数字逻辑电压准位设定输出与否；该电流切换开关连接于该恒定电流源与该红外线LED阵列板之间，并接收来自该物联网接口所输出的一第二组脉宽调变(PWM)信号，以改变该红外线LED阵列的导通电流，该红外线LED阵列的亮度将依据该第二组脉宽调变(PWM)信号的占空比(duty cycle)来决定。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置内的第一组PWM信号转换直流(DC)电压波形图；

图3为本实用新型实施例提供的一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置内的第二组PWM信号与LED亮度关系图；

图4为本实用新型实施例提供的一种依据画面亮度自动调整红外线LED阵列切换阈值方法的流程图。

附图标记说明：

100、光传感器；200、讯号控制器；201、负载电阻；202、模拟低通滤波器；203、迟滞比较器；204、恒定电流源；205、电流切换开关；300、物联网界面；400、红外线LED阵列板；S401～S407、步骤。

具体实施方式

以下是借由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所公开的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。本实用新型也可借由其他不同的具体实例加以施行或应用，本实用新型说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用在不悖离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。

应当说明的是，本说明书附图所展示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所公开的内容，以供熟悉此技艺的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，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，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所公开的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置包含：一光传感器100、一讯号控制器200、一物联网接口300、及一红外线LED阵列板400；该光传感器100感应一环境亮度产生一感应模拟电压，该讯号控制器200连接于该光传感器100，且针对该感应模拟电压进行处理，该物联网接口300连接于该讯号控制器200，且提供用户一操控接口来设定该红外线LED阵列板400的启动或者关闭切换点及该红外线LED阵列板400的亮度；该红外线LED阵列板400连接于该讯号控制器200，由该讯号控制器200控制其启动或者关闭切换与亮度。

在一较佳实施例中，该光传感器100可为一光敏电阻、一光电二极管、一光敏晶体管或一光感测IC；当然凡可以用来感测环境光源亮度的电子组件皆可。该光传感器100在感测环境光源亮度后，输出正比于该环境光源亮度的一线性感测电流。

在一较佳实施例中，该红外线LED阵列板400包含至少一个红外线LED阵列。该红外线LED阵列板上的外线LED阵列的开启或者关闭，以及其亮度(也就是，所耗用的功率)皆由该讯号控制器200所控制。

在一较佳实施例中，该物联网接口300为一摄影机影像信号处理器(Camera Image Signal Processor，简称Camera ISP)内嵌的一微处理器(MCU)，当用户通过一输入设备进行该红外线LED阵列板400上红外线LED阵列的启动或者关闭阈值(Threshold)及红外线LED阵列亮度设定时，该设定是经由物联网(Internet of Things，简称IoT)传送至该摄影机影像信号处理器内部的微处理器，以产生一第一组脉宽调变(PWM)信号PWM1。

在一较佳实施例中，该物联网接口300的传输方式为直接通过摄影机视讯传输线、电源线、有线及无线网络(RF、红外线、WiFi、Bluetooth、Zigbee…)等。换句话说，现有的讯号数据传输方式皆可应用于本实用新型。

在一较佳实施例中，该输入设备为一行动装置、一个人计算机、一数码录像机(DVR)、或其他输入设备。任何具有输入功能且可连接至物联网的装置皆可应用于本实用新型。

在一较佳实施例中，作为本实用新型的控制核心的该讯号控制器200更包含：一负载电阻(Load resistor)201、一模拟低通滤波器(Analog Low Pass Filter)202、一迟滞比较器(Hysteresis comparator)203、一恒定电流源(Constant Current Source)204及一电流切换开关(Current Switch)205。

其中，该负载电阻201的一端接地，另一端接该光传感器100。由该光传感器100所输出的线性感测电流经该负载电阻201，可转换成一感应电压输出；该模拟低通滤波器202连接于该物联网接口300，以将该物联网接口300所输出的一第一组脉宽调变(PWM)信号PWM1，转换输出正比于该第一组脉宽调变信号PWM1占空比(duty cycle)的一直流(DC)电压。

该迟滞比较器203连接于该负载电阻201与该模拟低通滤波器202，将该负载电阻201输出的感应电压与该模拟低通滤波器202输出的直流电压比对，并输出一数字逻辑的电压准位，其中该数字逻辑为高或者低；该恒定电流源204连接于该迟滞比较器203，并由该迟滞比较器203输出的数字逻辑电压准位设定输出与否。

该电流切换开关205连接于该恒定电流源204与该红外线LED阵列板400之间，并接收来自该物联网接口300所输出的一第二组脉宽调变(PWM)信号PWM2，以改变该红外线LED阵列的导通电流，该红外线LED阵列的亮度将依据该第二组脉宽调变信号PWM2的占空比(duty cycle)来决定。

具体地，该模拟低通滤波器202可为一电阻或者电感(RC)电路；其构造简单，且可降低成本。

如前所述，本实用新型实施例一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置的物联网接口300所输出的一第一组脉宽调变(PWM)信号PWM1，借由该模拟低通滤波器202转换输出为一正比于该第一组脉宽调变信号PWM1占空比(duty cycle)的直流(DC)电压。

图2所示为本实用新型实施例提供的一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置内的第一组PWM信号PWM1转换直流(DC)电压波形图。举例来说，如图2所示，当该第一组脉宽调变信号PWM1占空比为25％时，其所输出的直流电压为1.25V；当该第一组脉宽调变信号PWM1占空比为50％时，其所输出的直流电压为2.5V；当该第一组脉宽调变信号PWM1占空比为75％时，其所输出的直流电压为3.75V。

值得说明的是，上述实施例中该第一组脉宽调变信号PWM1占空比与该直流电压的数值仅为范例说明，其实际数值的设定可依应用情境而改变。

同样地，该红外线LED阵列板400的亮度是由该物联网接口300所输出的一第二组脉宽调变(PWM)信号PWM2所调控，借由控制该电流切换开关205以改变该红外线LED阵列的导通电流；换句话说，该红外线LED阵列的亮度也是依据该第二组脉宽调变信号PWM2的占空比(duty cycle)来决定。

图3所示为本实用新型实施例提供的一种具有物联网控制能力的摄影红外线LED灯板装置内的第二组PWM信号与LED亮度关系图。如图3所示，当该第二组脉宽调变信号PWM2占空比为0％时，则该红外线LED阵列的亮度为0；当该第二组脉宽调变信号PWM2占空比为50％时，则该红外线LED阵列的亮度为50％；当该第二组脉宽调变信号PWM2占空比为80％时，则该红外线LED阵列的亮度为80％；当该第二组脉宽调变信号PWM2占空比为100％时，则该红外线LED阵列的亮度为100％。

同样地，上述实施例中该第二组脉宽调变信号PWM2占空比与该红外线LED阵列亮度的数值仅为范例说明，其实际数值的设定可依应用情境而改变。

值的说明的是，本实用新型通过PWM调光乃是基于人眼对亮度闪烁不够敏感的特性，当LED时亮时暗，如果其亮暗的频率超过100Hz时，人眼看到的就是平均亮度。因此，PWM调光手段通过调整亮和暗的时间比例来实现。假设当LED导通时的最大电流为Imax。PWM占空比为D时，LED的平均电流为D和Imax的乘积，因此只要改变PWM占空比就可以改变LED两端的平均电流。从而改变LED的亮度。同样地，其他调光手段也可应用于本实用新型。

本实用新型也提供一依据画面亮度自动调整红外线LED阵列切换阈值方法。图4所示为本实用新型实施例提供的一种依据画面亮度自动调整红外线LED阵列切换阈值方法的流程图。如图4所示，步骤S401为取得MAX_GAIN、Current_Gain、SCALE_FACTOR、HIGH_LIMIT、LOW_LIMIT等相关数值；其中，MAX_GAIN为摄影机内可设定的最大AGC数值，为摄影机硬件规格参数；Current_Gain为目前的AGC数值，正常为0dB(增益为1)，环境越暗此值越高；SCALE_FACTOR为一比例因子，为一使用者参数用以控制PWM输出占空比的变化率，默认值为1；HIGH_LIMIT为PWM输出占空比上限，为一用户参数，默认值为80％；LOW_LIMIT为PWM输出占空比下限，为一用户参数，默认值为20％。值得说明的是，上述各默认值仅为范例说明，其实际数值的设定可依应用情境而改变。

步骤S402为计算PWM1，其计算方式为：

步骤S403为判断PWM是否超出其占空比上限，若超出上限，则将其设为该上限值，如步骤S404所示；否则，执行步骤S405为判断PWM是否低于其占空比下限，若低于下限，则将其设为该下限值，如步骤S406所示。

步骤S407为输出PWM1信号以控制该红外线LED阵列的直流电压的位准。

然而，上述实施例仅例示性说明本实用新型的功效，而非用于限制本实用新型，任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。此外，在上述该些实施例中的组件的数量仅为例示性说明，亦非用于限制本实用新型。因此本实用新型的权利保护范围，应如以下的申请专利范围所列。