專利名稱：聚光燈單元、具有其的前燈系統及使用該系統的前照明方法
技術領域：
本發明涉及聚光燈單元、具有聚光燈單元的前燈系統及使用其的前照明方法，并且更特別地，本發明涉及這樣的聚光燈單元、具有該聚光燈單元的前燈系統及使用其的前照明方法，其通過在夜間行駛過程中識別行人而使用聚光燈單元并且經過前照燈的前照明，從而能夠額外地聚光照明存在行人的區域。
背景技術：
作為確保夜間前視野的裝置，由多個前照燈構成的前燈設置在車輛的前部，并在夜間行駛、隧道行駛或雨天期間手動地或自動地打開，以確保駕駛者的前方視野。然而，由于目前車輛的前燈使用在前方廣泛的范圍用前燈照亮的方案，因此前燈無法充分確保前方視野。由于車輛前燈無法充分照亮前方，因此難以確保前方視野，且作為結果，特別地，駕駛者在夜間很少發現行人或野生動物，這可能會導致事故。亦即，由于廣泛的前方區域通過使用前燈來照亮，因此前方行人或野生動物無法被適當確定，作為結果，這可能導致行人事故或路殺。同時，為了解決所述問題，也存在通過在車前部安裝紅外攝像機并通過使用儀表板或另外安裝的監測器來觀察前方的技術。然而，由于車輛前方通過使用安裝于車輛前方的紅外攝像機進行拍攝，且在之后被拍攝的前方僅可通過另外的監測器進行核實，駕駛者應該觀察監測器以及前方，因此該技術使得駕駛者的觀察力變差。為了進行前方的紅外拍攝并通過監測器顯示相應的前方，相關技術中公開了具有夜視裝置的前燈，所述夜視裝置包括紅外探照燈，該紅外探照燈通過使用前燈的光源而能夠進行選擇性的紅外線照射。公開于本發明背景技術的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容
本發明的各個方面致力于提供一種聚光燈單元，其安裝于照亮前方的前照燈中，并構造為通過在行人或野生動物出現時識別行人或野生動物而另外并集中照亮行人或野生動物，以及廣泛地照亮前方范圍。
本發明的各個方面努力提供一種具有聚光燈單元的前燈系統。本發明的各個方面努力提供一種使用具有聚光燈單元的前燈系統的前照明方法。本發明的各個方面提供一種聚光燈單元，其包括LED燈、散熱器和透鏡，所述LED燈安裝于車輛的前燈中或安裝于車輛的前端，且具有劃分前照明區域并照亮各自的劃分區域的多個LED ;所述散熱器安裝于所述LED燈的后表面上，以將從所述LED燈產生的熱量消散至外部；所述透鏡設置在所述LED燈的前方，以將從所述LED燈發射的光會聚或發散。在所述LED燈與所述透鏡之間的距離可以為可變的。所述聚光燈單元還可以包括致動器和燈座，所述致動器的前端可前進或可后退，所述燈座固定至所述致動器的前端，并安裝有所述LED燈和所述散熱器，且所述致動器可通過使所述LED燈前進或后退來改變所述LED燈與所述透鏡之間的距離，從而集中照耀從所述LED燈單元發射的光。所述透鏡可以為非球面透鏡。本發明的各個方面提供一種能夠聚光照明的前燈系統，其包括紅外輻射器、攝像機、圖像處理單元、聚光燈單元和燈驅動單元，所述紅外線輻射器將紅外線輻射至車輛前方；所述攝像機拍攝經輻射的紅外線中在照明目標上反射的紅外線；所述圖像處理單元從由所述攝像機所拍攝的圖像讀取照明目標，并判斷所述照明目標是否危險；所述聚光燈單元包括安裝有多個LED的LED燈，所述多個LED劃分車輛的前照明區域以照亮各自的區域；當所述圖像處理單元判斷照明目標危險時，所述燈驅動單元驅動所述聚光燈單元打開LED燈，從而照亮所述照明目標所處的區域。本發明的各個方面提供使用能夠聚光照明的前燈的前照明方法，其包括前燈打開過程、圖像獲取過程、照明目標檢測過程、照明目標危險判斷過程和聚光燈驅動過程，所述前燈打開過程打開前燈；所述圖像獲取過程以設置在車輛中的紅外輻射器在車輛的行駛方向上輻射紅外線，接收在照明目標上的紅外線，并將所接收的紅外線儲存為視頻圖像；所述照明目標檢測過程從在所述圖像獲取過程中獲取的圖像識別照明目標；當照明目標在所述照明目標檢測過程中被檢測到時，所述照明目標危險判斷過程判斷所檢測的照明目標是否危險；當在所述照明目標危險判斷過程中判斷照明目標危險時，所述聚光燈驅動過程打開聚光燈以照亮照明目標。所述方法還可以包括前燈關閉判斷過程，在進行聚光燈驅動過程之后，所述前燈關閉判斷過程判斷前燈是否關閉。當在所述前燈關閉判斷過程中判斷前燈未關閉時，所述過程可以返回至圖像獲取過程。當在所述照明目標危險判斷過程中判斷照明目標不危險時，可以進行所述前燈關閉判斷過程。根據本發明的各個方面，聚光燈單元、具有聚光燈單元的前燈系統和前照明方法，通過使用識別和照亮行人或野生動物的聚光燈單元以及廣泛照亮前方的前照燈，行人或野生動物被集中照亮以使得駕駛者通過目力識別行人或野生動物，由此提高夜間行駛穩定性。此外，所述聚光燈單元通過改變會聚距離而在日間用作前燈以提高行駛穩定性，并在一般夜間行駛過程中協助遠光以照亮前方。
通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發明的某些原理的具體實施方式
，本發明的方法和裝置所具有的其它特征和優點將更為具體地變得清楚或得以闡明。本發明的方法和裝置可以具有其他的特性和優點，這些特性和優點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式
中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式
中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式
共同用于解釋本發明的特定原理。


圖1為根據本發明的具有聚光燈單元的示例性前燈系統的方框圖。圖2為根據本發明的具有聚光燈單元的示例性前燈的分解立體圖。圖3A為示例性聚光燈單元中的LED燈的立體圖，并且圖3B為通過拍攝LED在LED燈中打開的狀態而產生的照片。圖4為顯示在使用了根據本發明的示例性聚光燈單元的聚光照明中的光束分布的圖。圖5A和5B為通過拍攝下述狀態而產生的照片，在該狀態中前方通過使用根據本發明的具有聚光燈單元的示例性前燈系統進行照亮；其中圖5A顯示了通過拍攝下述狀態而產生的照片，在該狀態中前方物體通過使用根據本發明的具有聚光燈單元的示例性前燈系統而被照亮；圖5B為通過拍攝下述狀態而產生的照片，在該狀態中通過使用根據本發明的具有聚光燈單元的示例性前燈系統而在夜間道路行駛過程中照亮行人。圖6為顯示通過使用了根據本發明的示例性聚光燈單元而在打開日間行車燈期間的光束分布的圖。圖7為顯示在通過使用了根據本發明的示例性聚光燈單元而協助遠光的照明中的光束分布的圖。圖8為顯示使用了根據本發明的具有聚光燈單元的示例性前燈系統的前照明方法的流程圖。應當了解，所附附圖并非按比例地顯示了本發明的基本原理的圖示性的各種特征的略微簡化的畫法。本文所公開的本發明的具體設計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應用和使用的環境來確定。在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記引用本發明的同樣的或等同的部分。
具體實施例方式下面將對本發明的各個實施方式詳細地作出引用，這些實施方式的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發明將與示例性實施方式相結合進行描述，但是應當意識到，本說明書并非旨在將本發明限制為那些示例性實施方式。相反，本發明旨在不但覆蓋這些示例性實施方式，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍之內的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方式。首先參見圖4，如下將描述根據本發明的各個實施方式的聚光燈單元。根據本發明的各個實施方式的聚光燈單元30包括LED燈31、散熱器32和透鏡33，所述LED燈31在施加電力時發光，所述散熱器32冷卻LED燈31，所述透鏡33設置在LED燈31的前面，從而控制從LED燈31發射的光的照射方向。聚光燈單元30安裝于車輛的前燈中，或與前燈分離而安裝在車輛的前部。LED燈31設置在PCB上，其中LED為芯片組形式，并且LED根據車輛前方劃分的區域而成倍安裝。也就是說，當車輛前方的左側或右側被劃分為四個區域，且選擇所述四個區域中的一個區域被聚光照明時，在LED燈31中的LED設置為4的倍數，如圖3A和圖3B所示。例如，當圖3A的LED燈31由LED①至④構成時(如圖3B的①至④所示)，在四個LED中負責相應區域的LED被選擇發射，由此實現聚光照明。散熱器32附接至LED燈31的后表面，以消散由LED燈31的照明所產生的熱量。在與LED燈31的照射方向相反的反向上突出的散熱片形成在LED燈31的后表面上，從而消散由LED燈31的打開所產生的熱量。通過使用燈架36，將LED燈31和散熱器32安裝并固定至車輛的前燈10的殼體11與罩蓋13之間的內部空間。將透鏡33位于LED燈31的前方，以控制從LED燈31發射的光的照射范圍。也就是說，從LED燈31發射的光通過所述透鏡發散或會聚，特別地，當照明目標被集中照明(聚光照明)時，所述透鏡將LED燈31的光會聚。由于根據本發明的各個實施方式的聚光燈單元30具有在夜間集中照明行人或野生動物的主要目標，因此從LED燈31發射的光被會聚以集中在照明目標上，并且由于聚光燈單元30具有在日間作為日間行車燈或在夜間協助遠光的子目標，因此對于每個使用目的而發射的光被會聚或發散。在此情況中，透鏡33采取具有優良光學特性的非球面透鏡。同時，LED燈31在夜間行駛期間可以對諸如行人或野生動物的照明目標進行聚光照明，但在夜間對照明目標進行聚光照明的頻率較低，因此，LED燈31與透鏡33之間的距離可以構造為可變的，從而使得LED燈31可用作日間行車燈或在夜間協助遠光以易于其他車輛區別。例如，如圖4所示，聚光燈單元30包括致動器37和燈座35，所述致動器37固定至燈架36，所述燈座35通過樞軸38連接至致動器37的前端，并安裝有LED燈31和散熱器32。LED燈31通過致動器37的延伸而在燈座35的導軌(未給出附圖標記)上前進或后退，以改變LED燈31與透鏡33之間的距離。亦即，當制動器37的前端前進時，LED燈31前進，同時安裝有LED燈31的燈座35前進。相反，當致動器37的前部后退時，LED燈31后退，且作為結果，從LED燈31發射的光會聚或發散。同時，盡管在圖中未顯示，但透鏡33可相對于LED燈31前進或后退，且LED燈31和透鏡33均具有可移動結構，由此改變LED燈31與透鏡33之間的距離，從而將從LED燈31照射的光集中或發散。因此，聚光燈單元30如圖4所示通過使用透鏡33來會聚從LED燈31發射的光，以聚光照明前照明目標。在日間使用前燈或在夜間協助遠光的情況中，從LED燈31發射的光可通過改變LED燈31與透鏡33之間的距離而進行控制，如圖6和圖7所示。亦即，如圖4、圖6和圖7所示，LED燈31與透鏡33之間的距離改變至A、B和C，從而將從LED燈31發射的光會聚或發散。在LED燈31與透鏡33之間的距離的情況中，用于在夜間協助遠光的LED燈31與透鏡33之間的距離C小于照明前方的LED燈31與透鏡33之間的距離A，并且當LED燈31用作日間行車燈時LED燈31與透鏡33之間的距離B可為最短，所述距離可取決于透鏡33的折射率而變化。 在聚光照明中，僅有LED燈31中的預定的LED被打開以照耀聚光照明區域，但當使用日間行車燈或夜間遠光輔助燈時，可打開多個LED。聚光燈單元30設置在前燈10中，該前燈10具有遠/近光單元12，該遠/近光單元可以提供前照明和遠光，從而使得在一般行駛期間，前方可通過遠/近光單元12進行照亮，且當需要聚光照明時可以激活聚光燈單元30。在根據本發明的各個實施方式的能夠聚光照明的前燈系統中，聚光燈單元30設置在前燈10中，并且車輛在行駛期間通過打開聚光照明單元而識別前方聚光照明目標。如圖1所示，能夠聚光照明的前燈系統包括紅外線輻射器21、攝像機22、圖像處理單元23、聚光燈單元30和燈驅動單元，所述紅外線輻射器21輻射紅外線，所述攝像機22紅外拍攝前方，所述圖像處理單元23從由攝像機22拍攝的圖像讀取照明目標，所述聚光燈單元30將前方分為多個區域，從而選擇性地照亮所述區域，所述燈驅動單元驅使聚光燈單元30以對聚光照明目標進行聚光照明。紅外輻射器21位于車輛的前方，以向車輛行駛方向連續輻射紅外線。由于在夜間物體無法通過可見光線辨認，因此物體應該通過紅外線辨認，作為結果，應該通過使用紅外輻射器21而將紅外線向車輛前方輻射。攝像機22拍攝圖像，其中通過紅外輻射器21輻射的紅外線在照明目標上反射。從輻射器21輻射至車輛前方的紅外線在照明目標上反射，并被攝像機22拍攝，從而獲取行駛的車輛的前方狀態作為紅外圖像。圖像處理單元23處理由攝像機22獲取的圖像，在經處理的圖像中辨認照亮目標，并判斷經辨認的照亮目標是否危險。圖像處理單元23通過對攝像機22所獲取的圖像進行預處理的圖像處理而在已拍攝圖像中辨認照明目標。同時，由于在已拍攝的圖像中辨認照明目標的過程為通過一般圖像處理辨認圖像的過程，因此將省略其詳細描述。當照明目標如上所述進行辨認時，圖像處理單元23判斷所述照明目標是否危險。也就是說，即使照明目標被辨認，但如果照明目標未處于危險狀態，如其中照明目標大大遠離車輛的行駛方向的情況，則照明目標無需被照明，作為結果，圖像處理單元23通過圖像辨認照明目標，而且還判斷照明目標是否危險。例如，當照明目標在車輛的行駛方向上或者鄰近車輛的行駛方向時，其中照明目標接近車輛的行駛方向的情況可為識別照明目標處于危險狀態的參考。聚光燈單元30包括多個LED燈31，所述多個LED燈31劃分前方以聚光照明經劃分的前方，當車輛前方被劃分為多個區域時，每個LED燈31負責每個區域并照明相應的區域。當圖像處理單元23判斷照明目標危險時，燈驅動單元24打開在聚光燈單元30中的LED燈31中負責照明目標的LED。燈驅動單元24連接至圖像處理單元23，以控制將施加至聚光燈單元30的相應的LED燈31的電力，從而照亮從圖像處理單元23作為危險情況(其中需要照明的情況)傳輸的照明目標區域。通過根據本發明的各個實施方式的能夠聚光照明的前燈系統，前照明目標可被聚光照明，如圖5A和圖5B所示。圖5A顯示測試狀態。當聚光照明打開時，如圖5A的上部所示，照明目標可被易于識別，如矩形虛線所示。此外，如圖5B所示，甚至當照明目標在夜間行駛過程中被聚光照明(開)時，駕駛者可易于識別照明目標，如圖中矩形虛線所示。同時，將參照圖8描述根據本發明的各個實施方式的使用具有聚光燈單元的前燈系統的前照明方法。根據本發明的各個實施方式的前照明方法包括前燈打開過程S110、圖像獲取過程(S120)、照明目標檢測過程(S130)、照明目標危險判斷過程(S140)和聚光燈驅動過程(S150)，所述前燈打開過程SllO打開車輛的前燈；所述圖像獲取過程(S120)通過使用能夠聚光照明的前燈以及使用紅外攝像機22來拍攝前方；所述照明目標檢測過程(S130)從在所述圖像獲取過程(S120)中獲取的圖像識別照明目標；所述照明目標危險判斷過程(S140)判斷照明目標在所述照明目標檢測過程(S130)中所拍攝的圖像中是否危險；當在所述照明目標危險判斷過程(S140)中判斷照明目標危險時，所述聚光燈驅動過程(S150)打開負責所述照明目標的聚光燈單元30。在前燈打開過程(SllO)中，設置在車輛前部的前燈手動地或自動地打開。當外部亮度減少至預定亮度或更小時，設置在車輛前部的前燈由駕駛員手動打開或自動地打開。為了聚光照明預定區域，如行人或野生動物，打開前燈以主要廣泛地照亮前方。在圖像獲取過程(S120)中，行駛車輛的前方狀態被拍攝為圖像，以確保前方狀態作為圖像數據。紅外線通過設置在車輛前部的紅外輻射器21向車輛的前方輻射。輻射的紅外線在照明目標上反射，并且紅外圖像由攝像機22拍攝以獲取車輛前方狀態的圖像。在照明目標檢測過程(S130)中，從所獲取的圖像中檢測照明目標。所獲取的圖像在所述圖像處理單元中讀取，以在所獲取的圖像中檢測照明目標。所述圖像處理單元首先預處理所獲取的圖像，以有利于通過校正、重映射等讀取照明目標。所述圖像處理單元基于亮度、形狀等在經預處理的圖像中檢測照明目標。在照明目標危險判斷過程(S140)中，判斷在照明目標檢測過程(S130)中檢測的照明目標是否危險。即，圖像處理單元23通過判斷照明目標是否位于車輛的行駛方向上或位于鄰近行駛方向的區域中，以及判斷照明目標是否移動接近車輛的行駛方向或車輛是否向照明目標行駛，從而判斷照明目標是否危險。如果在照明目標危險判斷過程(S140)中中判斷照明目標危險，則負責照明目標所處區域的LED燈在聚光燈單元30中打開。在聚光燈驅動過程(S150)中，由于多個LED燈劃分車輛的前方區域，并在聚光燈單元30中負責并照亮各自的區域(如上所述)，因此負責被判斷為危險的照明目標所處的區域的LED燈被打開。在所述前燈廣泛地照亮車輛的前方以夜間行駛的同時，LED燈另外照亮照明目標所處的區域，作為結果，駕駛者易于識別照明目標的位置以防止事故。在進行聚光燈驅動過程(S150)之后，進行判斷車輛的前燈10是否打開的前燈關閉判斷過程S160。在圖像獲取過程(S120)至聚光燈驅動過程(S150)中，由于在打開車輛的前燈10的同時諸如行人或野生動物的照明目標被另外照亮，因此圖像獲取過程(S120)至聚光燈驅動過程(S150)僅在打開前燈10的同時進行。因此，在進行聚光燈驅動過程(S150)之后，檢查前燈10是否關閉，當前燈未關閉時，過程返回至圖像獲取過程(S120)，當前燈關閉時，所有過程結束。為了方便解釋和精確限定所附權利要求，術語上、前或后等被用于參考附圖中所顯示的這些特征的位置來描述示例性實施方式的特征。前面對本發明具體示例性實施方式所呈現的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發明限制為所公開的精確形式，顯然，根據上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方式并進行描述是為了解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現并利用本發明的各種示例性實施方式及其不同選擇形式和修改形式。本發明的范圍意在由所附權利要求書及其等價形式所限定。
權利要求
1.一種聚光燈單兀，其包括: LED燈，所述LED燈安裝在車輛的前端，并且具有劃分前照明區域并照亮各自的劃分區域的多個LED ； 散熱器，所述散熱器安裝于所述LED燈的后表面上，以將從所述LED燈產生的熱量消散至大氣；以及 透鏡，所述透鏡設置在所述LED燈的前方，以將從所述LED燈發射的光會聚或發散。
2.根據權利要求1所述的聚光燈單元，其中所述LED燈安裝于車輛的前燈中。
3.根據權利要求1所述的聚光燈單元，其中所述LED燈與所述透鏡之間的距離是可變的。
4.根據權利要求2所述的聚光燈單元，其還包括: 致動器，所述致動器的前端為能夠前進或能夠后退的；以及 燈座，所述燈座固定至所述致動器的前端，并安裝有所述LED燈和所述散熱器， 其中所述致動器通過使所述LED燈前進或后退來改變所述LED燈與所述透鏡之間的距離，從而集中照耀從所述LED燈單元發射的光。
5.根據權利要求1所述的聚光燈單元，其中所述透鏡為非球面透鏡。
6.一種能夠聚光照明的前 燈系統，其包括: 紅外線輻射器，所述紅外線輻射器將紅外線輻射至車輛前方； 攝像機，所述攝像機拍攝經輻射的紅外線中在照明目標上反射的紅外線； 圖像處理單元，所述圖像處理單元從由所述攝像機所拍攝的圖像讀取照明目標，并判斷所述照明目標是否危險； 聚光燈單元，所述聚光燈單元包括安裝有多個LED的LED燈，所述多個LED劃分車輛的前照明區域以照亮各自的區域；以及 燈驅動單元，當所述圖像處理單元判斷照明目標危險時，所述燈驅動單元驅動所述聚光燈單元打開LED燈，從而照亮所述照明目標所處的區域。
7.一種使用能夠聚光照明的前燈的前照明方法，其包括: 前燈打開過程，所述前燈打開過程打開前燈； 圖像獲取過程，所述圖像獲取過程以設置在車輛中的紅外輻射器在車輛的行駛方向上輻射紅外線，并接收在照明目標上的紅外線，并將所接收的紅外線儲存為視頻圖像； 照明目標檢測過程，所述照明目標檢測過程從在所述圖像獲取過程中獲取的圖像識別照明目標； 照明目標危險判斷過程，當照明目標在所述照明目標檢測過程中被檢測到時，所述照明目標危險判斷過程判斷所檢測的照明目標是否危險；以及 聚光燈驅動過程，當在所述照明目標危險判斷過程中判斷照明目標危險時，所述聚光燈驅動過程打開聚光燈以照亮照明目標。
8.根據權利要求7所述的使用能夠聚光照明的前燈的前照明方法，其還包括: 前燈關閉判斷過程，在進行聚光燈驅動過程之后，所述前燈關閉判斷過程判斷前燈是否關閉。
9.根據權利要求8所述的使用能夠聚光照明的前燈的前照明方法，其中當在前燈關閉判斷過程中判斷前燈未關閉時，過程返回至所述圖像獲取過程。
10.根據權利要求9所述的使用能夠聚光照明的前燈的前照明方法，其中當在照明目標危險判斷過程中判斷照明目標 不危險時，進行前燈關閉判斷過程。
全文摘要
本發明公開了聚光燈單元、具有其的前燈系統及使用該系統的前照明方法。所述聚光燈單元包括LED燈、散熱器和透鏡，所述LED燈安裝有負責并照亮前方劃分照明區域的多個LED；所述散熱器設置在所述LED燈的后表面上；所述透鏡設置在所述LED燈的前方，以將從所述LED燈發射的光會聚或發散。能夠聚光照明的前燈系統包括紅外輻射器、攝像機、圖像處理單元和燈驅動單元，所述攝像機拍攝在照明目標上反射的紅外線；所述圖像處理單元從所拍攝的圖像讀取照明目標，并判斷所述照明目標是否危險；所述燈驅動單元驅動所述聚光燈單元打開LED燈，從而照亮所述照明目標所處的區域。
文檔編號F21V14/02GK103090285SQ20121033850
公開日2013年5月8日 申請日期2012年9月13日 優先權日2011年10月31日
發明者安秉石, 吳榮燮, 樸仁欽, 房明極 申請人:現代自動車株式會社, 現代摩比斯株式會社