CN108074541A - 显示器发光参数动态调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示器发光参数动态调节方法，在显示器工作期间包括多个电气参数变化时间段，所述方法包括如下步骤：步骤1：在每个电气参数变化时间段内具有电源部输出起始电气参数和电源部输出终止电气参数，电源部输出电气参数从所述起始电气参数到所述终止电气参数之间呈同趋势变化，相邻电气参数变化时间段内电气参数变化趋势相同或不同；步骤2：根据步骤1使动态发光部改变发光参数，每个电气参数变化时间段内所述发光参数的变化使得使用者眼部结构动态的改变。本发明显示器发光参数动态调节方法在不影响使用者用眼习惯、坐姿和工作节奏的前提下，通过主动训练使用者的眼部生理结构，有效地维护使用者的视力。

Description

显示器发光参数动态调节方法

技术领域

本发明涉及发光技术领域，尤其涉及一种显示器发光参数动态调节方法，特别适用于使用显示器的环境等期望产生视力保健和/或视力训练的场合。

背景技术

视觉健康也已经成为人们共同关心的一个重要问题。根据2015年6月北京大学中国健康发展研究中心《国民健康视觉报告》的研究，2012年我国5岁以上总人口中，我国近视和远视患病群体多为学生和上班族。近视和远视的患病人数大约5亿，其中近视的总患病人数在4.5亿左右。上班族工作期间使用电脑较多，回家后看电视时间也较长，显示器的亮度通常设定好后不会主动改变，长期观看对用眼卫生又很不健康，致使眼睛长期疲劳是一个不可否认的因素。长时间观看显示器严重的后果可能对眼睛造成的伤害和疾病包括：光致白内障、光致视网膜炎、光致角膜炎、近视、脑眼功能紊乱、眩光式视觉疲劳等。

因此，现有技术中存在的问题包括：在长时间在固定发光参数下用眼，使用者眼睛无法恢复，长期让睫状肌、瞳孔和/或晶状体处于紧张状态，其形状、尺寸等结构固定不变，甚至使得晶状体和瞳孔长期多次被压缩。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述弊端，本发明提供了一种显示器发光参数动态调节方法，所述显示器具有电源部和与所述电源部对应的发光部，在显示器工作期间包括多个电气参数变化时间段，所述方法包括如下步骤：

步骤1：在每个电气参数变化时间段内具有电源部输出起始电气参数和电源部输出终止电气参数，电源部输出电气参数从所述起始电气参数到所述终止电气参数之间呈同趋势变化，相邻电气参数变化时间段内电气参数变化趋势相同或不同；

步骤2：根据步骤1使动态发光部改变发光参数，每个电气参数变化时间段内所述发光参数的变化使得使用者眼部结构动态的改变。

进一步地，所述每个电气参数变化时间段的时间长度相等或不等。

进一步地，所述电气参数包括电压和/或电流。

进一步地，所述发光参数为照度。

进一步地，所述的照度值在100-10000lux之间。

进一步地，所述电气参数变化时间段内所述照度每0.1秒范围内发光参数的变化率在0.0001到0.02之间。

进一步地，所述电气参数变化时间段内所述照度的变化率大于等于2。

进一步地，在所述动态发光期间，人工调节发光参数。

本发明还提出一种使用上述方法工作的显示装置。

本发明的有益效果包括：通过改变电气参数，从而使得发光参数随之改变，这种光的变化使得使用者眼部结构被动态地改变。眼部结构改变包括述虹膜、睫状肌和晶状体的联动运动，从而使眼睛的生理结构不断运动，在虹膜、睫状肌和晶状体的形状和/或尺寸上不断地自动改变，使得眼睛的虹膜、睫状肌和晶状体不易凝固在某一个状态下甚至发生视力退化，保持了视光***的活跃，并从根本上控制眼睛近视、远视等问题的产生。

附图说明

图1示出了根据本发明的一种实施例的动态发光装置的电气组成模块框图。

图2示出了根据本发明的另一种实施例的动态发光装置的电气组成模块框图。

图3示出了根据本发明的又一种实施例的动态发光装置的电气组成模块框图。

图4示出了根据本发明的一些实施例的电源部的电路结构图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的LED驱动电路；

图6示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的控制电路；

图7示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的USB限流电路；

图8示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的电源电路；

图9示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的电压变换电路；

图10示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的网络接口电路；

图11示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的触摸按键电路；

图12示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的和弦输出电路；

图13示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的环境温度采集电路；

图14示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的输入电压检测电路；

图15a示出了根据本发明的一个实施例的电气参数随时间变化波形图示例之一；

图15b示出了根据本发明的一个实施例的电气参数随时间变化波形图示例之二。

具体实施方式

下面将结合说明书附图详细描述本发明的具体实施方式。本发明中，使用者的“眼部结构”包括瞳孔、睫状肌和晶状体中的至少一个。本发明中，术语“电力”包括直流电和交流电中的至少一种。本发明中，“时间段”是指一段或多段时间，且本发明的“时间段”意在将具有如下特性的一段或多段时间包括在所要保护的范围内：各段时间的长度可以相同也可以不同，多段时间中各自的时间长度变化可以存在或不存在规律，且多段时间内电力的电气参数可以呈现规律的或不规律的变化。

本发明的显示器发光参数动态调节方法，显示器具有电源部和与所述电源部对应的发光部，在显示器工作期间包括多个电气参数变化时间段，包括如下步骤：

步骤1：在每个电气参数变化时间段内具有电源部输出起始电气参数和电源部输出终止电气参数，电源部输出电气参数从所述起始电气参数到所述终止电气参数之间呈同趋势变化，相邻电气参数变化时间段内电气参数变化趋势相同或不同；

步骤2：根据步骤1使动态发光部改变发光参数，每个电气参数变化时间段内所述发光参数的变化使得使用者眼部结构动态的改变。

根据本发明的一些实施例，各个动态发光部改变发光参数包括：在电气参数变化时间段之内，各个动态发光部的发光参数均将发生改变，从而进一步促使使用者的眼睛结构发生更多的变化，获得更多的锻炼。另外，这种变化也使得在不同电气参数变化时间段之间出现发光参数变化或波动较大的情形极大地被减少，从而更有利于使用者在未主观意识到发光参数发生改变的情况下处于发光环境中。更有利地，本发明能够让使用者的眼睛得到更加细致的结构变化，从而使得在使用者眼睛结构上做出适当的和期望的微调成为可能。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括将表征所述电气参数变化方式的信息进行存储的步骤，和/或设置和计数所述电气参数变化频率的步骤。

显示器可以利用动态发光装置实现，下面，进一步结合本发明中包括电源部和动态发光部的动态发光装置的结构，说明实施本发明的动态发光方法的非限制性实例。其中每个电源部可以只控制一个动态发光部，也可以控制多个动态发光部；可以有多个电源部和多个动态发光部。

如图1所示，示意性地示出了本发明的动态发光装置100的电气组成模块框图。该动态发光装置100包括电源部PW和多个动态发光部1，2，...，N，其中N为大于1的自然数。所述电源部PW向所述动态发光部1，2，...，N提供电力。为了清楚起见，图2中并未示出开关这类本领域技术人员应当确定发光装置必然具有的器件。根据本发明的优选实施例，开关设置于电源部PW，其控制是否向多个动态发光部1，2，…，N提供电力，即控制整个动态发光装置100的工作与否。根据本发明的优选实施例，所述动态发光部1，2，…，N属于LED发光装置。

本发明的电源部PW输出的电力的电气参数以预定方式改变。这里的预定方式可以是存储于电源部PW或其他部件中的预先设定的数据表。所述数据表包括多组电气参数。在一些实施例中，这些电气参数可以被通过出厂前写入存储部的方式被生成。在另一些实施例中，这些电气参数可以被通过该动态发光装置的外部接口(例如USB、网络接口等)被生成或改写。这些电气参数包括但不限于电压和电流中的至少一种。为了简明起见，本发明将针对电压这一参数加以描述，电源部的电路结构如图4所示，其具体描述将在后面给出。这种电力供电方式消除了采用LED发光时通常产生频闪现象的弊端，从而为进入眼睛的光的质量提供了电气方面的保障。

当以预定的方式改变电源部PW输出的电压时，输出到所述各个动态发光部1，2，...，N的电压参数将根据被改变。该电压被用作动态发光部1，2，…，N的发光电压。随着发光电压的改变，所述动态发光部1，2，…，N的发光参数将随之产生变化。区别于现有技术中通过数字信号技术进行信号调理的方式，本发明优选采用模拟的方式产生上述发光电压。这样，提供给动态发光部1，2，…，N的发光电压的变化在时域上将是平滑的。于是，所述动态发光部1，2，…，N发出的光的发光参数将产生连续的变化。

本发明中，发光模式参数包括各动态发光部的色温、照度。也就是说，当所述发光参数发生变化时，进入使用者眼睛的光的相应参数也将产生改变。这种光的变化使得使用者眼部结构被动态地改变。

当照度、色温的至少一个发生改变时，为了适应上述发光参数的变化，使用者眼睛的虹膜将在使用者无意识的前提下主动调整瞳孔的大小，从而控制光通量。这样，虹膜就跟随发光光的不断变化而运动起来。虹膜的运动会带动睫状肌运动，睫状肌的运动也将带动晶状体的运动，从而产生视觉领域内所谓的“眼睛视光***三联动”。上述虹膜、睫状肌和晶状体的联动运动将使眼睛的生理结构不断运动，在虹膜、睫状肌和晶状体的形状和/或尺寸上不断地自动改变，使得眼睛的虹膜、睫状肌和晶状体不易凝固在某一个状态下甚至发生视力退化，保持了视光***的活跃。使用者的眼睛能够根据视物距离调整屈光度，确保视物清晰明亮，达到锻炼使用者眼睛并从根本上控制眼睛近视、远视等问题的产生的目的。同时，眼睛受到上述连续的发光光的改变过程也能够使眼睛适应昼夜环境，对锻炼眼睛避免出现弱视产生作用。

根据本发明的一些实施例，所述动态发光装置100还包括存储部S。存储部S可以是任何种存储介质，包括但不限于：闪存、ROM芯片或任何其他类型的固态非易失性半导体存储器。这些存储部S中设置有与所述各个动态发光部1，2，...，N相对应的发光模式参数。

根据本发明的一些实施例，这些发光模式参数、发光的变化频率、电力的电气参数都可以被保存在所述存储部S中。其中，电力的电气参数包括电压和电流；发光模式参数包括各动态发光部的色温、照度、光强度、光通量、变化频率、高度、倾斜角度和转动角度中的至少一种；所述电气参数变化时间段包括但不限于5秒、10秒、30秒、1分钟、2分钟、5分钟、20分钟等。

上述发光模式参数被存储于所述存储部S的方式包括例如在制造所述动态发光装置100期间设置发光模式参数到所述存储部S。在另一些实施例中，如果所述动态发光装置100包括与所述存储器8连接且可用于读写所述存储部S的接口(例如红外接口、蓝牙接口、USB接口等，未示出)，则发光模式参数被存储于所述存储部S的方式还包括在所述动态发光装置100被使用期间由专门人员通过该接口修改、删除和/或更新存储部S中的发光模式参数。在另一些实施例中，如果所述动态发光装置100包括与所述存储部S通过无线或有线的方式通信的接口(例如网络接口、红外接口、蓝牙接口、USB接口等，未示出)，则发光模式参数被存储于所述存储部S的方式还包括在所述动态发光装置100被使用期间由使用者自行升级或由所述动态发光装置100的供应商或制造商进行远程升级来修改、删除和/或更新存储器8中的发光模式参数。

在本动态发光方法的一次实施过程中，照度的上升和下降变化率的绝对值在一定范围内，优选，该范围绝对值在每秒1％-20％内。

已经普遍接受的事实是人眼视觉暂觉留时间在日间视觉时约为0.02秒，中介视觉时为0.1秒，夜间视觉时为0.2秒，中介视觉是介于日视觉与夜视觉之间的状态。人眼亮度感觉变化滞后于实际亮度变化，以及视觉暂留特性，总称为视觉惰性。通常的发光状况接近中介视觉条件。经过若干次实验，本发明的优选实施例设定0.1秒范围内发光参数的变化范围在大约1.001到1.02之间。在这个变化范围内，发光参数的改变不足以对视觉感官产生足以察觉的影响，但却能使使用者眼睛的虹膜将在使用者无意识的前提下主动调整瞳孔的大小，从而控制光通量。这样，虹膜就跟随发光光的不断变化而运动起来。虹膜的运动会带动睫状肌运动，睫状肌的运动也将带动晶状体的运动，从而产生视觉领域内所谓的“眼睛视光***三联动”，从而达到锻炼使用者眼睛的目的。

根据所需得到的发光参数来确定控制所述发光参数的电气参数。例如下表1、表2、表3分别是是电气参数变化时间段为10秒、100秒、250秒情况下几组不同初始照度及不同时间点的照度值，表4、表5、表6分别是是电气参数变化时间段为10秒、250秒、250秒情况下几组不同初始照度及不同时间点的照度值，所述照度值变化范围满足：0.1秒范围内发光参数的变化范围在大约1.001到1.02之间。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

上述示例同样也适用于对色温及其他发光参数的控制。

下面结合图4详细介绍多个电源部PW的电路结构。每个电源部PW的输入端连接220V市电，输出产生提供给与之对应的动态发光部1，2，…，或N的电压或电流。电源部PW产生该电压或电流的方式是根据上述电力的电气参数，并受到发光的变化频率的控制。其具体包括两个依次串联的部分：一是电气转换单元，二是信号调理单元。下面将分别给予描述。

在电气转换单元中，包括整流滤波模块和恒流稳压模块；整流滤波模块将电网电压逆变成的24V交流电压变为脉动电压并把脉动电压转化成平滑的电压，恒流稳压模块将滤波模块输出的因电网电压波动引起的不稳定电压转化成相对稳定的电压并为动态发光部1，2，...，N输出恒定的电流。

图4中桥式整流二极管D的a端与c端连接于所述电网电压的两端、b端与d端之间连接滤波电容C1；LM2576-ADJ型开关稳压器TC的1脚与5脚之间连接滤波电容C1、4脚通过电阻R2连接于LM358型集成运算放大器IC的2脚、4脚还连接LM358型集成运算放大器IC的1脚、5脚与4脚之间连接有续流二极管D5、5脚还接地；

由于有时电网电压存在不稳定的情况，在输入的24V交流电压有一定的波动范围，使整流滤波模块输出的电压不稳定，为了获得相对稳定的电压，采用电压可调的LM2576-ADJ型开关稳压器能够使输入不稳定电压能够稳定输出，由于LM2576-ADJ型开关稳压器的输入电压范围是8～40V，本电路用于驱动3W的动态发光部1，2，...，N时，经过测试可知，当输入电压为13V时，通过负载动态发光部1，2，...，N的电流以及其两端的电压恒定，但由于40V已达到LM2576-ADJ的极限，在极限边缘应用范围稍有变动时器件容易烧毁，因此，本发明允许输入电压在13V～38V的范围内波动情况下动态发光部1，2，...，N仍可正常工作，解决了驱动动态发光部1，2，...，N工作的稳压问题。

图4中LM358型集成运算放大器IC的3脚依次通过电阻R1、电容C2、电感L1连接于所述LM358型集成运算放大器IC的2脚，所述LM358型集成运算放大器IC的2脚与4脚之间连接有电阻R3、8脚连接于电容C2的正极。

由于LM2576-ADJ型开关稳压器的2脚输出的稳定电压被负载的动态发光部1，2，...，N和电阻R1分压，当电压达到一定值时，电阻R1允许消耗的功率受限，分到的电压值较小，导致动态发光部1，2，...，N的两端要承受很大的电压从而使电流值很大，采用LM358型运算放大器和电阻R2、电阻R3组成的反馈回路使得电流限定为一恒值，为动态发光部1，2，...，N提供稳定的输入电流，确保了动态发光部1，2，...，N正常稳定工作，具有电路结构简单和很强的实用性。

根据本发明的优选实施例，发光单元产生频率为1000-3000Hz的光。该范围内的光是人的敏感频率。在发光过程中，对学习和读书有放松作用。

根据本发明的另一些实施例，各个动态发光部1，2，...，N分别设置有至少一个发光单元。根据本发明的一个实施例，这些发光单元采用LED灯珠和/或LED灯条等LED类型的器件。在一些其他的实施例中，这些发光单元也可以采用LED以外的其他类型的光源，例如钨丝灯珠、OLED类型发光器件等。一个实施例中，动态发光部上的灯珠被以多排交错的样式布置于呈平面的动态发光部的至少一个表面。发光单元的布置方式不限于此，例如，根据本发明的另一些实施例，发光单元可以被布置在呈立体曲面样式的动态发光部的至少一个表面。

根据本发明的优选的实施例，各个动态发光部1，2，…，N之一分别对应于图6中的一个或多个任意排列的多个发光单元的组合。根据示意性但非限制性的描述，这些组合例如包括：各个动态发光部1，2，…，N分别对应于一行发光单元；或者各个动态发光部1，2，…，N分别对应于各行发光单元中的前一行中的一个或多个以及相邻行中的一个或多个。

对于各个动态发光部，其中某一个的发光单元的照射方向中心线可以被设置成与其他发光单元的照射方向中心线呈一定角度。根据本发明的另一些实施例，如果各个动态发光部的至少一个可以具有彼此呈一定角度的两个表面，则当设置发光单元于上述动态发光部时，位于上述两个表面上的发光单元的发光方向将彼此不同。

根据本发明的一些实施例，所述发光单元根据至少一个如下参数连续地改变发光参数：发光模式参数、发光的变化频率、电力的电气参数。其中，电力的电气参数不直接作用于发光单元，而是通过作用于电源部PW产生的电压或电流而间接地作用到发光单元；发光模式参数的改变通过发光单元的类型、型号的选取和/或发光单元受到的电压或电流的作用而实现；发光的变化频率通过上述存储器S中存储的变化时间而设置。

根据本发明的优选实施例，所述动态发光装置100还包括支撑部，所述多个动态发光部1，2，...，N被设置于所述支撑部上且根据预设的发光模式参数沿所述支撑部的延伸方向移动和/或绕所述支撑部转动。这种移动和转动使动态发光部1，2，…，N照射到使用者的阅读对象时产生彼此的叠加、减弱和角度等组合变化。其中角度的变化根据设置发光单元的动态发光部的形状和结构，以及发光模式参数在不同时刻或按照上述发光的变化频率产生的改变而变化。根据本发明的优选实施例，上述移动的速度小于1mm/s，转动的角速度小于5°/s。

根据本发明的一些实施例，所述动态发光装置100还包括机械致动部，所述机械致动部致动所述动态发光部1，2，...，N，以实现所述移动和/或转动。该机械致动部可以采用步进马达实现。

下面给出动态发光部的一个具体实例，用以说明动态发光部的一种实现方式。本领域技术人员应当清楚的是该实例仅仅用于解释而不是限制本发明的保护范围。如图5-14所示是采用多路LED作为动态发光部的实施例的具体电路连接图。

如图5所示，LED驱动电路采用PT_4205芯片作为核心驱动芯片，PWM信号经过电阻R5和电阻R9串联后接地，PT_4205芯片的DIM引脚接入PWM信号在电阻R9上的电压信号，PT_4205芯片在CSN引脚和SW引脚分别输出连接P1接口的2引脚和1引脚的信号，该P1接口用于连接一路LED作为一个动态发光部。

如图6所示，控制电路采用STM8S105K6T6处理器，其中PWM1-PWM6是用于输出到图5的LED驱动电路的PWM信号。上述处理器输出的电压被通过图14检测。

该实施例中，电源的变换电路如图7所示的USB限流电路。其中经过SY6280AAC的限流处理，使得从USB接口的输出电流适应于该实施例中的动态发光装置中的电子器件的工作所需。

图8示出了根据本发明的一个实施例的动态发光装置的电源电路，其对输入的USB5V电压进行滤波、去纹波等信号预处理，以得到高质量、稳定的5V信号，以便于提供给动态发光装置的其他电路以及产生高质量、稳定的3.3V电压。图11所示的电压变换电路中，经过AMS_117的变压处理，使得图7中USB接口输出的5V电压变为3.3V。图9所示的电压变换电路与图8所示的电源电路共同为该实施例中的动态发光装置中的电子器件提供工作电压。

图10所示的电路是根据本发明的该实施例中，用于接收外部通过WiFi传输到本动态发光装置的网络接口电路。

图11是获得调整本实施例的动态发光装置的照度、色温、开启、关闭等功能所对应的触摸按键的电路。其通过多路电容传感器分别采集对应于上述功能的多种按键触控信号，然后经过BS816A_1触控芯片输出。

图12中所示的和弦输出电路根据图8所示的处理器的输出信号发出和弦声音，用于提醒使用者相应功能被触发或者达到某种/某些状态。

图13中，采用NTC1作为温度探头，采集环境温度，以供本实施例的动态发光装置根据其所处环境的环境温度给出温度提示，和/或为动态发光装置提供照度、色温等方面的调整反馈参考。

根据本发明的电气参数随时间变化的波形图示例如图15a和图15b所示，当然，符合本发明构思的电气参数随时间变化的波形图并不仅限于该图所示。

在动态发光期间，可人工调节发光参数，使得当前发光变明或变暗，以适应不同使用者的发光需求。

本发明还保护使用本发明发光方法的发光装置，例如本发明的动态发光方式可应用于台灯或家用发光灯。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种显示器发光参数动态调节方法，其特征在于，所述显示器具有电源部和与所述电源部对应的动态发光部，在显示器工作期间包括多个电气参数变化时间段，所述方法包括如下步骤：

步骤1：在每个电气参数变化时间段内具有电源部输出起始电气参数和电源部输出终止电气参数，电源部输出电气参数从所述起始电气参数到所述终止电气参数之间呈同趋势变化，相邻电气参数变化时间段内电气参数变化趋势相同或不同；

步骤2：根据步骤1使动态发光部改变发光参数，每个电气参数变化时间段内所述发光参数的变化使得使用者眼部结构动态的改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个电气参数变化时间段的时间长度相等或不等。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气参数包括电压和/或电流。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发光参数为照度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的照度值在100-10000lux之间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电气参数变化时间段内所述照度每0.1秒范围内发光参数的变化率在0.0001到0.02之间。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电气参数变化时间段内所述照度的变化率大于等于2。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述动态发光期间，人工调节发光参数。

9.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置使用了如权利要求1-8任一所述的方法工作。