LED車燈應用自動調整光源系統技術 提高行車安全

目前大眾經常使用的車燈，多數沒有自動亮度調整與切換功能，因此本文提出結合光源調整機構與自動控制概念的車燈光源系統。

此系統係用數顆單晶片組成分散式控制系統，其控制晶片分別檢測行車安全距離與自動調整行車光源投影，藉由亮度感測器檢測周圍環(huán)境光源亮度值。當周圍亮度足夠，控制系統將會調整馬達使發(fā)光二極體(LED)發(fā)光源至透鏡焦點形成高亮度的投影;當周圍亮度不足，馬達反向調整使LED發(fā)光源和透鏡距離縮小，投射出的LED光束角度呈較寬廣的投射面積，有效讓夜間使用交通具的駕駛快速掌握行駛路況。此外，本系統后方還設置距離檢測器，可以提醒駕駛后方的車距，以提升夜間駕駛安全。

LED將成未來主要道路照明設備

汽機車、電動車或自行車已是現在生活機動性能較高的交通工具，此種工具容易因警示不良發(fā)生交通意外事故。在部分先進的國家倡導晝夜都必須要開啟車燈，其目的是為提醒其他用路人的注意，確保在道路安全行駛。目前，學界已提出不少可提升行車安全之車用照明系統，以下逐一列點敘述。

·車大燈自動感應點燈系統

該系統利用光感測器與溫濕度感測器判定晝夜、下雨或起霧，自動開啟車大燈功能。一般道路交通工具使用的大燈多數為利用繼電器控制反光片調整車燈光源遠近，此種固定方式容易因燈座裝置不當，無法確實的照射路面，光源整體投射角度偏高使對向來車產生眩光影響交通安全。

·主動式頭燈控制系統

該系統包含自動轉向與水平調整，其自行設計燈座以編碼器(Encoder)偵測方向盤轉角、微動開關及步進馬達達到頭燈自動轉向控制，該研究透過感測器設備與馬達驅動，建立主動式頭燈控制系統。

·適路性汽車頭燈轉向系統

為讓駕駛者能事先看清楚前方的道路情況，該研究設計使用車頭旋轉再推算出頭燈所應投射的角度，而水平調整使用超音波感測器偵測前后路高，以達到頭燈自動水平調整的功能。

近年來車燈除了功能性、實用性之外，美觀、造型亦成為產品設計之需求，車燈產業(yè)也顯示了此種現象。由于功率型發(fā)光二極體生產製造技術進步、發(fā)光強度提升，且因為其具備體積小、重量輕、省電、壽命長、發(fā)熱度低、反應速度快及抗震性能好等優(yōu)點而聲勢看漲。

LED照明未來將會是道路交通的主要照明設備，其常見的照明方式多數為鎖緊固定于車頭或車架，且不具有自動調整光源的明亮度與遠近燈切換功能，此種固定方式容易因使用者裝置不當而影響其他道路使用者，且在有明亮的路燈下照明時，LED所投射的光源因無法自動調整明亮度與燈光遠近的切換，導致LED光源容易被路燈的光亮掩蓋，讓行駛中的車輛無法明確掌握自行車的行車方向。若在高速行駛下的車輛沒有遠近燈之切換功能，車輛駕駛對遠方的路況亦不能清楚了解。由此可證實切換照明設備對于夜間車輛駕駛是不可或缺的設備之一。車燈光源系統簡介

由于車輛駕駛在交通道路上行駛速度不一，所需要的安全視野也會跟著改變，為提升駕駛行駛的安全性。本文提出一項分散式控制系統，每顆晶片僅做出輸入訊號的相對應結果(圖1)，以減少運算時間。本系統分別使用亮度感測器、速度感測器、距離感測器。此系統可隨著車輛的移動與四周環(huán)境光亮度的改變，遠近燈切換可藉由伺服馬達角度精密變換，達到自動多段的角度調整車燈光源傾斜角度和馬達帶動螺桿調整透鏡與LED光源的距離，改變LED投射出的光束角度，達到自動切換遠近燈與光照的明亮度調整。

圖1 分散式控制系統設計架構圖

本控制系統以多塊模組組合而成，分別有晶片控制模組、環(huán)境亮度光源感測模組、馬達控制電路模組與車速速度感測器模組，并以C語言程式編撰系統。

主控制系統設計

本系統利用數個Holtek HT66F50控制晶片(圖2)搭配自製設計硬體電路，每組硬體電路皆有專屬的功能，以減少系統分散運算時間。其中控制晶片將與各感測模組輸出的狀態(tài)連接，轉換成數位訊號，再進行比較、計時、計數等功能推算出車輛行駛的變化，做出相對應的安全預警功能。