CN201048437Y - 背光亮度自动调节电路及应用该电路的电视机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背光亮度自动调节电路及应用该电路的电视机，包括光感应电路和与之相连的主处理器，所述光感应电路感应外界环境光，并根据环境光强弱量化生成相应的检测信号，输出至主处理器；所述主处理器根据接收到的检测信号生成相应的亮度调节控制信号，输出至显示电路的背光调节端口。本实用新型的背光亮度自动调节电路结构简单，成本低廉，能够自动感应外界环境光线强弱并根据感应到的环境光强度自动调节显示屏的背光亮度，不仅避免了手动调节过程的繁琐，也使调节效果更加显著，同时起到了保护视力、节约能源的双重作用，有助于电视产品整机品质的提升。

Description

背光亮度自动调节电路及应用该电路的电视机

技术领域

本实用新型属于亮度调节电路技术领域，具体地说，是涉及一种可根据环境光强弱自动调节显示屏背光亮度的自适应控制电路。

背景技术

液晶电视机的图像亮度取决于背光灯管的亮度，此亮度一般会根据液晶屏尺寸和厂家不同而有所不同，亮度越大，图像越是明亮，同样耗费的电量就越大。但是实际上当外界光的亮度很大时，液晶屏的亮度太小可能会导致有些细节方面不清楚，这时候需要将液晶屏本身的亮度提高一些；而当外界环境光线较暗时，此时液晶屏的亮度需要降低一些，因为在这种情况下，液晶屏太亮会感觉很刺眼，对用户的眼睛是一种伤害，而且也会造成电能的浪费。另外，当外界环境光线恒定不变的时候，输入信号的亮度也会随着场景、时间的变化而变化，这时候如果输入信号太亮，观看电视的用户也会感觉很刺眼，这时候降低背光亮度也是非常必要的。降低液晶屏亮度的同时也降低了整个液晶电视的耗电量，节约了电能。

现有调节显示屏亮度的方法是，要么用户自行手动反复调节以达到适当的亮度，要么切换电视机预置的各种亮度模式来调节；其中，若采用手动反复调节的方式来改变显示屏亮度，其调节过程是相当繁琐的；若采用切换电视机预置的各种亮度模式的方法来调节，也未必适应用户当前的环境，因而也未必能达到用户满意的效果。

因此，迫切需要设计一种能够根据环境光亮度自动调节液晶电视背光亮度的电路。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中背光亮度手动调节方法过程繁琐、预设模式亮度调节方法效果不理想的问题，提供了一种新型的背光亮度调节电路，能够根据外界环境光线的强弱自动调节显示屏的背光亮度，无需手动操作，效果显著。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种背光亮度自动调节电路，包括光感应电路和与之相连的主处理器，所述光感应电路感应外界环境光，并根据环境光强弱量化生成相应的检测信号，输出至主处理器；所述主处理器根据接收到的检测信号生成相应的亮度调节控制信号，输出至显示电路的背光调节端口。

其中，所述光感应电路的检测信号输出端为其I²C总线端口，将环境光强度转化为数字信号通过I²C总线连接所述的主处理器。

进一步的，所述主处理器通过其PWM端口连接所述显示电路的背光调节端口，输出所述的亮度调节控制信号，即具有不同占空比的脉冲信号。

又进一步的，所述光感应电路为一集成光感应芯片，其电阻参考管脚通过一参考电阻接地，用以向集成光感应芯片内部的模数转换电路提供参考阻值，以实现将检测到的外部环境光强度信号转换为相应的数字信号输出。

再进一步的，所述集成光感应芯片的电源端通过由多个二极管串联组成的分压支路连接供电电源，以匹配集成光感应芯片的供电电位要求。

结合上述背光亮度自动调节电路，本实用新型又提供了一种具有所述背光亮度自动调节电路的电视机，在所述电视机内部设置有主处理器和与所述主处理器相连接的光感应电路，所述光感应电路感应外界环境光，并根据环境光强弱量化输出相应的检测信号；所述主处理器根据接收到的检测信号生成相应的亮度调节控制信号，输出至显示屏的背光调节端口。

其中，所述的主处理器可以采用电视机中现有的内部集成有CPU的主解码芯片实现，通过其PWM端口连接所述显示屏的背光调节端口，输出所述的亮度调节控制信号。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的背光亮度自动调节电路结构简单，成本低廉，能够自动感应外界环境光线强弱并根据感应到的环境光强度自动调节显示屏的背光亮度，不仅避免了手动调节过程的繁琐，也使调节效果更加显著，同时起到了保护视力、节约能源的双重作用，有助于电视产品整机品质的提升。

附图说明

图1是本实用新型所提出的具有背光亮度自动调节电路的电视机的总体结构框图；

图2是基于图1所示电视机中的背光亮度自动调节电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

参考图1，图示了本实用新型所提出的一种具有自动调节背光亮度的电视机的总体结构。如图1所示，包括天线10、与该天线10连接的调谐器和中放及视频检波电路单元11、与该单元11连接的视频放大和彩色解码电路单元12及同步电路19、与彩色解码电路单元12连接的R电平放大电路13、G电平放大电路14、B电平放大电路15和同步电路18、与放大电路13、14、15连接的时序彩色取样和开关单元16、与单元16连接的采样保持和信号驱动器单元17、与单元17连接的显示屏21、连接于该显示屏21的扫描驱动器20和背光亮度自动调节电路22、与该扫描驱动器20连接的同步电路18、以及与所述同步电路19连接的扬声器23。

所述电视机在工作时，从调谐器天线10选择某一频道信号，经中频放大、视频检波后分成两路：一路伴音信号，进入音频放大和处理电路，即图1中的同步电路19，进而推动扬声器23输出伴音；另一路视频信号，进入视频放大和彩色解码电路12，经视频放大和彩色解码处理后，将红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色信号送到彩色信号采样电路，而将行、场同步信号送入同步电路18，产生的行同步信号SH被送入扫描驱动器20，产生的场同步信号SV与行同步信号SH一起被送入彩色信号采样电路16，最后由显示屏显示出彩色图像，显示亮度自动调节电路22实时地根据环境光强度来调整显示屏21的背光亮度。上述的电视机可以是CRT电视机、等离子电视机，当为液晶电视机效果最好，显示屏为液晶显示屏效果最好。

参考图2，图示了基于图1所示电视机中的背光亮度自动调节电路的结构，包括光感应电路和与其连接的主处理器CPU。所述光感应电路可以采用一集成光感应芯片NR02实现，例如图2所示的ISL29001集成光感应芯片，可以感应380nm～770nm的可见光，并能将光强度转化成简便易用的15位、I²C标准数字信号输出。在所述集成光感应芯片ISL29001中集成了电流放大器、用于消除人为光闪烁的50Hz/60Hz抑制滤波器和15位模/数转换器ADC。集成光感应芯片ISL29001实现了最高的灵敏度，可以达到人眼的灵敏度，并具有低功耗，其照度范围是0.3LUX(亮度单位：勒克斯)至10,000LUX(勒克斯)，其光谱波长灵敏度与人眼的波长灵敏度(550nm的最大响应)非常接近，具有和人眼相匹配的光谱灵敏度特性曲线。

所述集成光感应芯片NR02的1脚为其电源脚Vdd，通过由多个二极管串联组成的分压支路连接供电电源5V_SB，以匹配集成光感应芯片NR02的供电电位要求。在本实用新型中，由于集成光感应芯片ISL29001的电源脚Vdd的供电范围在2.7-3.3V之间，而供电电源5V_SB的电位值为+5V，为了匹配集成光感应芯片ISL29001的供电需求，需要在供电电源5V_SB与集成光感应芯片ISL29001的电源脚Vdd之间串联三个二极管，如图2所示的双二极管器件D1中的两个二极管和双二极管器件D12中的一个二极管。这样，+5V供电电源5V_SB在分压二极管D1、D12的作用下，向集成光感应芯片ISL29001的电源脚Vdd输出2.9V(5-1.7*3＝2.9V)的工作电压，满足了其供电需求。当然，所述分压二极管的串联个数也不仅限于本实用新型中的上述举例，应视集成光感应芯片电源脚的具体供电需求，以及供电电源的具体电位情况具体设定。同时，所述的分压支路也可以采用由多个分压电阻组成的电阻分压网络实现，本实用新型不限于此。为了确保向所述集成光感应芯片NR02输出稳定的直流供电，在所述集成光感应芯片NR02的电源脚Vdd与地之间还连接有两个并联的滤波电容CR03、CR07，以滤除电路中窜入的噪波干扰。

所述集成光感应芯片NR02的2脚为接地脚Vss，3脚为电阻参考管脚Rext，通过一参考电阻RR08接地，用以向集成光感应芯片NR02内部的模数转换电路ADC提供参考阻值，本实用新型以100KΩ为例，以实现将检测到的外部环境光强度信号转换为相应的数字信号输出。所述集成光感应芯片NR02的5脚、6脚为其I2C总线管脚SCL、SDA，分别通过配置电阻RR10、RR09连接所述主处理器CPU的I2C总线端口，将集成光感应芯片NR02转换生成的相应数字信号输出至CPU，以实现CPU对显示屏背光亮度的有效调节。

另外，为了实现I²C总线信号的可靠传输，在所述集成光感应芯片NR02与CPU之间的I²C总线连线上还连接有由电阻RR12、RR13和直流电源VCC组成的上拉支路，或者由电阻RR11、RR12、RR13、RR14和直流电源VCC组成的分压支路，以满足总线信号的传输要求。

所述集成光感应芯片NR02感应到的外界环境光的亮度(L)与其输出的数值(Data1)之间的关系如下所示：

$L=\frac{1}{32768}\·\frac{\mathrm{10,000}\mathrm{lux}}{(\mathrm{Rext}/100\mathrm{k\Ω})}\·\mathrm{Data}1$

其中，Rext＝RR08＝100KΩ。从上面的等式可以计算出集成光感应芯片NR02输出的数值Data1，CPU通过I²C总线读取到此数值，即当前环境光的亮度，与程序中预先设置的值进行比较，进而改变其PWM输出波形的频率或者占空比，通过其PWM端口连接显示屏的背光调节端口，利用不同的波形来调节显示屏的背光亮度，当用于液晶显示屏中，则用以调节背光灯管的亮度，进而实现显示屏显示亮度的有效调节。这样在观看环境比较亮时，电视画面的亮度也随之提高，以此保持图像鲜艳醒目；当环境亮度比较低时，电视画面的亮度也随之降低，使画面柔和不刺眼，并可有效节省电能。另一方面输入信号的亮度也是不断变化的，当输入信号的亮度比较大，可以适当提高背光灯管的亮度；当输入信号比较暗时，可以适当的降低背光灯管的亮度，使画面柔和不刺眼，并可同样节省电能。

作为本实用新型的另一个实施例，当显示屏的背光调节端口需要接收的调节信号不是脉冲信号，而是模拟电压信号时，需要在所述CPU的PWM端口后面连接一个积分电路，所述积分电路根据所述PWM控制信号的频率和占空比输出一个电压信号，例如PWM为300Hz且占空比为50％时，积分后的电压可能是1.5V；当增加占空比为80％时，积分后的电压可能就是2.3V，最后利用该电压信号来调节显示屏的背光亮度。当然，在这种情况下，也可以直接采用CPU的其中一路数模转换DAC端口连接所述显示屏的背光调节端口，通过CPU直接输出具有不同电位的模拟电压信号，以实现对显示屏背光亮度的自动调节。

需要强调的是，在本实施例中，所述集成光感应芯片NR02同样可以采用型号为ISL29002集成芯片实现，也可以是由发光二极管等分立元器件组成的光感应电路等，所述集成光感应芯片NR02与主处理器CPU之间采用I²C总线方式通信，当然也可以采用其他任何适当的通信方式实现，本实用新型不限于此。

为了实现电路结构的简单，所述主处理器CPU可以采用电视机解码板上现有的内部集成有CPU的主解码芯片实现，当然也可以采用单独的CPU芯片实现，本实用新型不对此进行具体限制。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种背光亮度自动调节电路，其特征在于：包括光感应电路和与之相连的主处理器，所述光感应电路感应外界环境光，并根据环境光强弱量化生成相应的检测信号，输出至主处理器；所述主处理器根据接收到的检测信号生成相应的亮度调节控制信号，输出至显示电路的背光调节端口。

2.根据权利要求1所述的背光亮度自动调节电路，其特征在于：所述光感应电路的检测信号输出端为其I²C总线端口，将环境光强度转化为数字信号通过I²C总线连接所述的主处理器。

3.根据权利要求1或2所述的背光亮度自动调节电路，其特征在于：所述主处理器通过其PWM端口输出所述的亮度调节控制信号。

4.根据权利要求1或2所述的背光亮度自动调节电路，其特征在于：所述光感应电路为一集成光感应芯片，其电阻参考管脚通过一参考电阻接地。

5.根据权利要求4所述的背光亮度自动调节电路，其特征在于：所述集成光感应芯片的电源端通过由多个二极管串联组成的分压支路连接供电电源。

6.一种具有背光亮度自动调节电路的电视机，其特征在于：在所述电视机内设置有一背光亮度自动调节电路，在所述调节电路中包含有一主处理器及与所述主处理器相连接的光感应电路，所述光感应电路感应外界环境光，并根据环境光强弱量化生成相应的检测信号，输出至主处理器；所述主处理器根据接收到的检测信号生成相应的亮度调节控制信号，输出至显示屏的背光调节端口。

7.根据权利要求6所述的电视机，其特征在于：所述光感应电路的检测信号输出端为其I²C总线端口，将环境光强度转化为数字信号通过I²C总线连接所述的主处理器。

8.根据权利要求6或7所述的电视机，其特征在于：所述主处理器为电视机中内部集成有CPU的主解码芯片，通过其PWM端口连接所述显示屏的背光调节端口，输出所述的亮度调节控制信号。

9.根据权利要求6或7所述的电视机，其特征在于：所述光感应电路为一集成光感应芯片，其电阻参考管脚通过一参考电阻接地。

10.根据权利要求9所述的电视机，其特征在于：所述集成光感应芯片的电源端通过由多个二极管串联组成的分压支路连接供电电源。

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