带有LED警示灯的骑行夜服设计

近年来，夜间骑车或跑步遭遇不幸的事件时有发生，这往往是因为在转弯或者高速行驶的过程中，汽车司机受限夜间视场，来不及避让而造成的。传统的夜行服大多采用被动方式，即由反光材料制作而成，在暗光条件下工作的人员广泛使用，由于利用的是反光原理，只有在灯光照射下才能进行反光，而且不同灯光照射产生的反光效果不同，因此大大限制了夜光服的使用场合和使用人群。有些主动发光的LED灯，发光面很小，强度较弱，无法起到好的警示作用。

本文设计了一套带有LED警示功能的骑行夜服，能够在夜晚自主发光，该夜行服可为需要在夜间出行的骑行者或跑步者起到好的保护作用。

1、系统方案总体设计

系统总体框图如图1所示，以STM32单片机为主控制核心，包括LED驱动电路、LED灯泡、控制按键、电量检测电路及低电量声光报警电路等部分。其中主控制器完成整个系统的控制，扫描控制按键的变化情况，输出相应的PWM控制信号给LED驱动电路；电池电量检测电路输入电池电压变化的检测信号给主控制器，主控制器检测该信号后判断当前电池电量是否正常，如果检测到电池电量过低则输出控制信号，开启声光报警电路，同时关闭LED灯。

图1  系统总体设计框图

2、LED布局及驱动电路

2.1、LED布局

设计的LED可依据使用者的喜好，切换白、蓝、红等3种光进行照明，使用的LED灯带为SMD3528/60LED/5V软灯条，以保证穿着的舒适性。LED整体布局如图2所示，设计了左转向、右转向、常亮等3个区域，可满足骑行者转弯和直行时的警示需求。LED灯布置在荧光布上，以增加反光面积、减少LED灯带的使用，从而减轻重量。

图2   LED分布示意图

2.2、LED驱动电路

LED驱动电路使用恒流源控制方式，其输入电源由两节锂电池串联而成，由于锂电池具有较为稳定的输出，这样点亮不同的LED输入的电压基本是恒定的。实际设计的LED驱动电路如图3所示，设计当中使用3个相同颜色的LED串联而成，TPS61169将输入的7.6V电压升至9.6V，提供给3个大功率LED灯。

图3 LED驱动电路

TPS61169是TI公司生产的一款直流升压芯片，这款芯片的输入电压范围为2.7~14V，输出电压可高达20V，通过改变反馈网络可以让输入电压更高，但是会降低输出电流，芯片最大输出电流可达1.4A。芯片可以进行逐周期的电流限制，使LED每个点亮周期均得到功耗控制，从而很好地控制LED发光并让大功率LED不至于发热严重。

3、控制按键及报警模块

设计的3个实体按键，可以控制外部3种不同颜色的LED灯，显示不同的效果。按下第1个按键可以让白灯、红灯或者蓝灯常亮，也可以让3种颜色的LED灯均常亮，只要连续按下第1个按键即可。按下第2个按键可以让白灯、红灯或者蓝灯产生流水灯的效果，这种流水灯的效果可以根据用户实际需求进行自定义更改。按下第3个按键可以让白灯、红灯或者蓝灯闪烁，也可以3种灯均闪烁，闪烁的频率与常用的危险指示SOS闪烁频率相同，在一些需要紧急呼救且距离过远的场合特别适用。系统还外接了一个黄色的电源指示灯以及蜂鸣器报警电路，这部分用于显示电池电量的情况，当电池电量较低时，发出声光警报，提醒用户及时更换电池。

4、LED骑行夜服样衣

 

图4  LED骑行夜服样衣图

图4为设计的LED骑行夜服样衣图。在成品制作过程中需反复调整各个电路的排线以及线的长度，考虑如何把做好的LED发光设备装配在衣服上，考虑如何让衣服和LED发光设备能更好地结合。作为第一代LED骑行夜服，该夜行服能通过形象的警示灯外形对周围的车辆起到醒目的警示作用；LED灯组简便易调整；重量轻，采用黏贴式纽扣设计，可粘贴在T恤、运动服等大多数外套上，大大提高产品适用性。后续需完善服装的款式造型设计，优化电路，使其真正应用到人们的夜行生活中去。