汽車LED大燈燈光智能切換裝置的設計

陳益賢 陳鵬羽 石登龍 孫移 孟昭軍

摘 要：文章設計了一種能因汽車會車時自動調節遠近光燈的系統裝置，討論了其設計方法和實現電路等問題。系統可以在汽車夜間正常行駛時開啟遠光燈，當會車時遠光燈自動切換為近光燈，避免會車時燈光太強且直射眼睛，使得司機產生眩目從而影響視線，造成不必要的交通事故，達到最優化使用汽車照明系統，提高夜間駕車的安全性。

關鍵詞：智能；遠光燈；自動切換

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：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

據統計，30%的交通事故發生在夜間，而夜間公路交通事故發生的重要原因之一是駕駛員在夜間會車過程中不正確使用汽車前照燈[1-2]?！吨腥A人民共和國道路交通安全法實施條例全文》第48條規定：“夜間會車應當在距相對方向來車150米以外改用近光燈，在窄路、窄橋與非機動車會車時應當使用近光燈?！钡F實中大部分駕駛員經常使用遠光燈與對方會車，造成對方駕駛員眩目而釀成交通事故[3-4]。這一方面是駕駛員的道德素質問題，但另一方面是駕駛過程中頻繁的變換燈光操作給駕駛員帶來的操作負擔，分散駕駛員的注意力，同時也增加事故發生的幾率。

國外汽車主要用汽車燈光自動控制系統技術和光敏感應器，該光敏感應器與自動產業化已經成熟。其核心技術主要采用微機會燈開關、應急燈開關連接，警示燈電路的信號機自動檢測、分析進行智能控制，經光電傳感器與剎車自動開關相聯。但價格較貴，可能只被高檔車所接受。國內現有產品基本是用繼電器作為觸電工作控制供給工作電路，存在體積大和造價昂貴的缺點[5-9]。

在中國，每年因為汽車駕駛員夜間行車不按規定使用燈光造成的交通事故數不勝數?；谶@個問題，本文致力于改進汽車遠光燈燈泡，所以，制作一款能解決上述問題的LED大燈燈光智能切換裝置十分必要[10-12]。本文積極研究一款能解決上述的智能調光汽車大燈燈泡裝置，致力于減少夜間行駛時不恰當燈光存在的交通安全隱患，讓駕駛員夜間行駛有更好的行車體驗。

本設計技術以光學理論及自動控制理論為基礎，整個過程實現完全的自主檢測環境光線和汽車行駛狀態進行分析判斷。會車時自動調節遠光燈，多檔可調；制造成本低，價格便宜，適用于多數低擋車；一體化設計，通用型強，且操作簡單；采用高亮的LED燈珠作為光源，增加了夜晚行駛的安全性。

1 硬件設計

本系統主要由硬件控制模塊、LED燈、光敏電阻構成。其連接圖如下圖1所示：

1.1 LED前照燈

現在絕大多數的汽車前照燈采用雙絲燈泡，分為稱作遠光燈絲和近光燈絲。傳統大燈的照明條件已經顯示出它的弊端，在會車時、尤其是在高速公路上會車，對方的遠光燈會使駕駛員看不清路面，視野狹窄，瞬間致盲，感知力下降，判斷力下降，后視鏡“報廢”，容易造成對方駕車者眩目，極易引發交通事故。而本設計采用的汽車前照燈是LED燈，擁有節省電源、亮度高的特點；遠光束亮度大，照射距離遠，主要用于高速行駛；而近光束暗，照射距離近，主要用于汽車會車時。一般的汽車何時采用遠光燈或近光燈都由駕駛者操縱，所以在生活中，例如晚上打的的時候人們大多選擇有好幾年駕駛車齡的老司機。而且前大燈的每組光束強弱是不可調控的，其角度也是固定的。

1.2 控制電路

控制部分的主要電路圖如圖2所示。

夜間會車：夜間會車時，相距100-200m時，雙方前照燈同時由遠光燈自動調節為近光燈，會車完畢，雙方前照燈立即自動恢復為遠光燈（若前方近距離仍有來車，將保持近光，直到會車結束）。

超車提示：在超車時，不管任何狀態下，都可以進行手動強制閃光。（一般車輛只有在近光狀態下才可以手動強制閃光）。行駛在城市道路上，一般不允許開遠光燈，而且在城市路口兩邊都有路燈的存在，所以可以依靠路燈的照射和車燈內的集光處理，使得車燈內光敏電阻發揮作用，使遠光燈變成近光燈。這樣即使司機忘記調節遠近光燈，也無關緊要了。

模式的選擇：前照燈有手動、自動兩種工作模式，可以由駕駛員自由選擇，一鍵切換手動或自動，安全方便。

1.3 感光模塊

光電流隨著照度的變化而改變的規律稱為光照特性。不同類型的光敏電阻的光照特性不同。光電流隨著照射強度一起增大或減小。在照度一定時，電壓增大，光電流也增大，靈敏度也隨之增大，而且沒有飽和現象。且光敏電阻兩端的電壓也不能無限制地提高。因為光敏電阻都有最大額定功率，超過最高工作電壓和最大額定電流，就可能導致光敏電阻的永久性損壞[13]。

為了提高電流值，本文采用以下措施來提高電流的：

第一：改變擇光器的長度，使之能進更多的光，增大光敏電阻的靈敏度。第二：多個光敏電阻并聯，減小電阻，從而提高電流，使得靈敏度增加。

光敏電阻連接方式圖如圖3所示。

2 軟件設計

控制系統主要實現接收電阻信號，轉變成電信號，對比系統設定的遠近光切換數據，達到額度值則將遠光切換成近光。低于該值額值則保持遠光或從近光切換成遠光。執行關遠光，開近光的動作，完成遠近燈光的切換。

有兩種獨立的感光模塊，分別識別會車的開始與結束，另設有多個檔位，如圖4所示。

夜間會車時，在道路照明條件不良的情況下，如果雙方都安裝了該裝置，都同時關閉遠光燈，接下來再根據對方的近光燈來判斷會車是否結束，判斷結束后重新打開遠光燈。

如果其中一方裝有該裝置，則此裝置會自動關閉遠光燈，如果對方關閉遠光燈，裝置會根據對方的近光燈來判斷會車是否結束，判斷結束后重新打開遠光燈。如果沒有關閉遠光燈，車燈會進行頻閃2秒，提醒對方關閉遠光燈，之后再根據對方的近光燈來判斷會車是否結束，判斷結束后重新打開遠光燈。

3 實驗

為了驗證上述設計的正確性與否，課題組做了實際的測試實驗。LED大燈采用的是網上購買的汽車led大燈H7超亮遠近光前照燈。其一次實驗由于只用一只光敏電阻，實驗距離效果沒有達到合格，僅有30米左右。根據第一次的實驗測試，選擇了幾組不同參數分別進行了相關對比實驗，實驗結果如下表1所示。

在不同的擇光器中，有效距離是不同的。在第一次實驗中，使用1個光敏電阻，當擇光器為3厘米時有效距離最大，為87米；在第二次實驗中，使用4個光敏電阻，當擇光器為3厘米時有效距離最大，為124米。將其進行對比，如圖5所示。

在兩次實驗對比中，可以看出當擇光器長度不同時，其實驗的最遠距離都不同，且呈向下的拋物線形式，擇光器的長度為3厘米時有效的最遠距離最遠，當光敏電阻個數增多時，其靈敏度增大，有效的最遠距離更遠，但空間有限且靈敏度太高會影響照明。在兩車會車改用近光燈的距離在100-200米內最好，所以當光敏電阻為4個采用并聯方式連接、擇光器的長度為3厘米時最好。

4 結論

本研究在不影響汽車大燈正常照明的前提下，在汽車近光燈燈泡上安裝感光元件，使得感光元件可以無損安裝到汽車上。研究擇光器使得燈泡的燈光在不影響感光元件的正常使用下能靈敏的檢測到會車發生。裝置能夠智能化調節遠光燈，根據會車時對向車的光照強度智能選擇關閉遠光燈或低光頻閃用于提醒對方關閉遠光燈。

參考文獻

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