汽车LED大灯灯光智能切换装置的设计

2018-10-21陈益贤陈鹏羽石登龙孙移孟昭军

汽车实用技术 2018年17期

陈益贤陈鹏羽石登龙孙移孟昭军

摘要：文章设计了一种能因汽车会车时自动调节远近光灯的系统装置，讨论了其设计方法和实现电路等问题。系统可以在汽车夜间正常行驶时开启远光灯，当会车时远光灯自动切换为近光灯，避免会车时灯光太强且直射眼睛，使得司机产生眩目从而影响视线，造成不必要的交通事故，达到最优化使用汽车照明系统，提高夜间驾车的安全性。

关键词：智能；远光灯；自动切换

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2018）17-163-03

Abstract： In this paper， a kind of system device which can adjust the near and far light automatically when the car meets is designed. The system can turn on the high light when the car is running normally at night. When the car is running， the Headlight automatically switches to the near-light， so as to avoid the light being too strong and direct to the eyes of the driver when the car is running， causing the driver to glare and affecting the sight and causing unnecessary traffic accidents. Achieve the purpose of optimizing the use of automotive lighting systems and improving the safety of night driving.

Keywords： smart； headlight； automatic adjustment

CLC NO.： U463.6 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）17-163-03

前言

據统计，30%的交通事故发生在夜间，而夜间公路交通事故发生的重要原因之一是驾驶员在夜间会车过程中不正确使用汽车前照灯[1-2]。《中华人民共和国道路交通安全法实施条例全文》第48条规定：“夜间会车应当在距相对方向来车150米以外改用近光灯，在窄路、窄桥与非机动车会车时应当使用近光灯。”但现实中大部分驾驶员经常使用远光灯与对方会车，造成对方驾驶员眩目而酿成交通事故[3-4]。这一方面是驾驶员的道德素质问题，但另一方面是驾驶过程中频繁的变换灯光操作给驾驶员带来的操作负担，分散驾驶员的注意力，同时也增加事故发生的几率。

国外汽车主要用汽车灯光自动控制系统技术和光敏感应器，该光敏感应器与自动产业化已经成熟。其核心技术主要采用微机会灯开关、应急灯开关连接，警示灯电路的信号机自动检测、分析进行智能控制，经光电传感器与刹车自动开关相联。但价格较贵，可能只被高档车所接受。国内现有产品基本是用继电器作为触电工作控制供给工作电路，存在体积大和造价昂贵的缺点[5-9]。

在中国，每年因为汽车驾驶员夜间行车不按规定使用灯光造成的交通事故数不胜数。基于这个问题，本文致力于改进汽车远光灯灯泡，所以，制作一款能解决上述问题的LED大灯灯光智能切换装置十分必要[10-12]。本文积极研究一款能解决上述的智能调光汽车大灯灯泡装置，致力于减少夜间行驶时不恰当灯光存在的交通安全隐患，让驾驶员夜间行驶有更好的行车体验。

本设计技术以光学理论及自动控制理论为基础，整个过程实现完全的自主检测环境光线和汽车行驶状态进行分析判断。会车时自动调节远光灯，多档可调；制造成本低，价格便宜，适用于多数低挡车；一体化设计，通用型强，且操作简单；采用高亮的LED灯珠作为光源，增加了夜晚行驶的安全性。

1 硬件设计

本系统主要由硬件控制模块、LED灯、光敏电阻构成。其连接图如下图1所示：

1.1 LED前照灯

现在绝大多数的汽车前照灯采用双丝灯泡，分为称作远光灯丝和近光灯丝。传统大灯的照明条件已经显示出它的弊端，在会车时、尤其是在高速公路上会车，对方的远光灯会使驾驶员看不清路面，视野狭窄，瞬间致盲，感知力下降，判断力下降，后视镜“报废”，容易造成对方驾车者眩目，极易引发交通事故。而本设计采用的汽车前照灯是LED灯，拥有节省电源、亮度高的特点；远光束亮度大，照射距离远，主要用于高速行驶；而近光束暗，照射距离近，主要用于汽车会车时。一般的汽车何时采用远光灯或近光灯都由驾驶者操纵，所以在生活中，例如晚上打的的时候人们大多选择有好几年驾驶车龄的老司机。而且前大灯的每组光束强弱是不可调控的，其角度也是固定的。

1.2 控制电路

控制部分的主要电路图如图2所示。

夜间会车：夜间会车时，相距100-200m时，双方前照灯同时由远光灯自动调节为近光灯，会车完毕，双方前照灯立即自动恢复为远光灯（若前方近距离仍有来车，将保持近光，直到会车结束）。

超车提示：在超车时，不管任何状态下，都可以进行手动强制闪光。（一般车辆只有在近光状态下才可以手动强制闪光）。行驶在城市道路上，一般不允许开远光灯，而且在城市路口两边都有路灯的存在，所以可以依靠路灯的照射和车灯内的集光处理，使得车灯内光敏电阻发挥作用，使远光灯变成近光灯。这样即使司机忘记调节远近光灯，也无关紧要了。

模式的选择：前照灯有手动、自动两种工作模式，可以由驾驶员自由选择，一键切换手动或自动，安全方便。

1.3 感光模块

光电流随着照度的变化而改变的规律称为光照特性。不同类型的光敏电阻的光照特性不同。光电流随着照射强度一起增大或减小。在照度一定时，电压增大，光电流也增大，灵敏度也随之增大，而且没有饱和现象。且光敏电阻两端的电压也不能无限制地提高。因为光敏电阻都有最大额定功率，超过最高工作电压和最大额定电流，就可能导致光敏电阻的永久性损坏[13]。

为了提高电流值，本文采用以下措施来提高电流的：

第一：改变择光器的长度，使之能进更多的光，增大光敏电阻的灵敏度。第二：多个光敏电阻并联，减小电阻，从而提高电流，使得灵敏度增加。

光敏电阻连接方式图如图3所示。

2 软件设计

控制系统主要实现接收电阻信号，转变成电信号，对比系统设定的远近光切换数据，达到额度值则将远光切换成近光。低于该值额值则保持远光或从近光切换成远光。执行关远光，开近光的动作，完成远近灯光的切换。

有两种独立的感光模块，分别识别会车的开始与结束，另设有多个档位，如图4所示。

夜间会车时，在道路照明條件不良的情况下，如果双方都安装了该装置，都同时关闭远光灯，接下来再根据对方的近光灯来判断会车是否结束，判断结束后重新打开远光灯。

如果其中一方装有该装置，则此装置会自动关闭远光灯，如果对方关闭远光灯，装置会根据对方的近光灯来判断会车是否结束，判断结束后重新打开远光灯。如果没有关闭远光灯，车灯会进行频闪2秒，提醒对方关闭远光灯，之后再根据对方的近光灯来判断会车是否结束，判断结束后重新打开远光灯。

3 实验

为了验证上述设计的正确性与否，课题组做了实际的测试实验。LED大灯采用的是网上购买的汽车led大灯H7超亮远近光前照灯。其一次实验由于只用一只光敏电阻，实验距离效果没有达到合格，仅有30米左右。根据第一次的实验测试，选择了几组不同参数分别进行了相关对比实验，实验结果如下表1所示。

在不同的择光器中，有效距离是不同的。在第一次实验中，使用1个光敏电阻，当择光器为3厘米时有效距离最大，为87米；在第二次实验中，使用4个光敏电阻，当择光器为3厘米时有效距离最大，为124米。将其进行对比，如图5所示。

在两次实验对比中，可以看出当择光器长度不同时，其实验的最远距离都不同，且呈向下的抛物线形式，择光器的长度为3厘米时有效的最远距离最远，当光敏电阻个数增多时，其灵敏度增大，有效的最远距离更远，但空间有限且灵敏度太高会影响照明。在两车会车改用近光灯的距离在100-200米内最好，所以当光敏电阻为4个采用并联方式连接、择光器的长度为3厘米时最好。

4 结论

本研究在不影响汽车大灯正常照明的前提下，在汽车近光灯灯泡上安装感光元件，使得感光元件可以无损安装到汽车上。研究择光器使得灯泡的灯光在不影响感光元件的正常使用下能灵敏的检测到会车发生。装置能够智能化调节远光灯，根据会车时对向车的光照强度智能选择关闭远光灯或低光频闪用于提醒对方关闭远光灯。

参考文献

[1] 花建新.浅谈汽车大灯的种类及其优缺点[J].汽车维修，2016（05）： 4-6.

[2] 威金风，汽车车灯智能控制系统的研究[J]汽车工程，2014.

[3] 乔海晔，基于模糊控制的汽车远光灯智能控制系统的设计[J]计算机应用，2010.

[4] 莫舒玥，林土淦.夜间汽车会车远近光自动控制测试研究[J].汽车实用技术，2018（02）：139-141.

[5] 黄丽娟，洪剑锋，吴露露，王亮，周龙，李利琼.一种集成在前大灯中的日行灯的结构设计[J].汽车实用技术，2018（04）：93-94+176.

[6] 茹强，焦纪超，雷吴斌.基于摄像头识别汽车随动辅助大灯的模糊控制策略[J].汽车实用技术，2017（02）：118-120.

[7] 袁慧彬.汽车车灯智能控制技术[D].电子科技大学，2006.

[8] 陈兆龙，鲁业平.汽车灯光自动控制系统的研究[J].巢湖学院学报， 2008（06）：73-76.

[9] 袁辉.前大灯照距调节系统[J].汽车实用技术，2003（11）：26-28.