CN103474047B - 一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置和方法，涉及显示设备亮度控制领域，解决了现有技术不能随环境能见度和光照强度自适应调整亮度的问题，该装置包括连接有感光元件和设有环境能见度实时检测数据接口的控制器，控制器包括微处理器以及与微处理器连接的亮度调节控制单元，亮度调节控制单元设有与显示设备连接的端口。本发明可根据环境能见度和环境光照度强弱，自适应地调节显示设备的亮度，在环境能见度不小于设定的最低值时，在光线昏暗的情况下亮度自适应降低，不晃眼，光线过强情况下亮度自适应增强，看得清，达到了在不同环境能见度和环境光照情况下，都能使显示设备的显示内容清晰可辨，同时能极大的节约能耗。

Description

一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置和方法

技术领域

本发明涉及显示设备亮度控制技术领域，具体涉及一种能控制显示设备随环境能见度和光照强度自适应调整亮度的自动控制装置和方法。

背景技术

现有的显示设备，诸如交通信号灯、LED显示屏、汽车尾灯、户外广告屏、发光招牌等通常为LED发光管组成的点阵发光盘，其内部由直流电压或电流驱动；由于现有的显示设备内部的直流电源电压或电流通常是固定的，所以其在任何时刻的显示亮度都是固定的，因此，一个突出的问题就是，显示设备的亮度不能很好地与外界环境光线相融。在不断变化的环境光照强度下，显示设备的显示效果也会随之变化，尤其是在户外，这种显示亮度的反差会给人的视觉造成严重不适。例如,在中午时户外光线较强，显示设备的亮度会相对较暗，形成较大的对比反差，视觉上看着非常吃力；在夜晚光线昏暗的情况下，显示设备的亮度相对较强，与周围环境形成较大的对比反差，会产生晃眼的光晕，一方面造成视觉的不适，另一方面也造成极大的能源浪费，不符合国家大力倡导的节能减排政策。

发明内容

为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种能控制显示设备随环境能见度和光照强度自适应调整亮度的自动控制装置和方法。

本发明实现上述技术效果所采用的技术方案是：

一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，其包括连接有感光器件和设有用于连接能见度检测器的环境能见度实时检测数据接口的控制器，所述控制器包括封装有模数转换器、数模转换器的微处理器以及与所述微处理器连接的亮度调节控制单元，所述亮度调节控制单元设有与显示设备连接的端口。

上述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，所述感光器件设在该显示设备的正面和背面，以检测因太阳光照角度造成的迎光面和背光面等多方位的环境光照强度。

上述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，所述环境能见度实时检测数据接口上连接的能见度检测器对应的能见度检测优先级高于感光器件对应的环境光照强度感应优先级。

上述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，所述感光器件至少为一个。

上述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，所述装置在控制器内还存储有用于与当前环境能见度的数字信号值进行大小逻辑对比的最低环境能见度阈值。

上述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，所述控制器上还设有一可编程接口，该可编程接口用于连接编程器对所述控制器内存储的最低环境能见度阈值以及环境光照强度和显示设备亮度对应的映射表进行设定。

上述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，所述感光器件的输出端与模数转换器的输入端连接，能见度检测器的信号输出端通过通讯链路与微处理器的通信接口连接。

上述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，所述微处理器接收的用于与映射表进行映射查找显示设备显示亮度参数的环境光照强度值为各感光器件感应的环境光照强度值中的最大环境光照强度值。

一种实现显示设备亮度自动控制装置的方法，所述方法定义一自适应工作模式和一固定工作模式，自适应工作模式下，显示设备亮度随环境亮度自适应调节，固定工作模式下，显示设备最大亮度显示，该方法包括如下步骤：

1）首先，接收能见度检测器检测到的外部环境的能见度参数；

2）控制器对环境能见度参数值与控制器内存储的最低环境能见度阈值进行逻辑处理，判断当前环境能见度参数值与最低环境能见度阈值的大小关系；

3）当外部环境的环境能见度参数值大于或等于最低环境能见度阈值时，启动自适应工作模式，感光器件开始感应外部环境的光照强度并启动功率调节，并以检测到的最大环境光照强度值作为调节依据，在环境光照强度和显示设备亮度对应的映射表中查找相应的显示亮度参数，驱动亮度调节控制单元控制显示设备的显示亮度，使显示设备随外部环境的光照强度自适应的改变亮度显示参数，灵活地调节显示亮度；

当外部环境能见度参数值小于最低环境能见度阈值时，启动固定工作模式，显示设备工作在全功率状态，达到最亮显示状态。

上述的一种实现显示设备亮度自动控制装置的方法，所述自适应工作模式中，亮度的控制通过亮度调节控制单元对显示设备的输出功率进行实时调节，以此自适应地改变显示设备的亮度，所述固定工作模式中，亮度调节控制单元控制显示设备工作在全功率状态下，达到最亮显示状态。

本发明的有益效果为：本发明通过感光器件和能见度检测器的实时数据采集，并通过微处理器将采集的信号值与内部存储的最低环境能见度阈值比较，进而发出相应的控制信号控制该装置工作在不同的工作模式，当环境能见度大于或等于最低环境能见度阈值时，自适应工作模式启动，亮度调节控制单元根据外部环境光照强度动态地调节和控制显示设备的亮度，使得显示设备的亮度随环境光照度的变化而变化，当环境光线亮度越亮则显示设备的亮度亦越亮，当环境光线越暗显示设备的亮度亦越暗；当环境能见度小于最低环境能见度阈值时，固定工作模式启动，亮度调节控制单元控制显示设备工作在全功率状态，达到最亮显示状态。采用上述技术方案使得该装置在环境能见度不小于最低环境能见度阈值时，做到了环境光线再亮，显示设备的显示也能看得清，环境光线再暗，显示设备的显示也不会产生光晕晃眼；达到了在不同环境能见度和环境光照情况下，都能使显示设备的显示内容清晰可辨，同时也能减少不必要的能耗，在实际使用中可极大的节约能耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作流程图；

具体实施方式

为了更清晰的描述本发明的技术方案，下面参照说明书附图和本发明优选的具体实施例对本发明作进一步说明：

作为本发明的优选实施例，参照图1和图2所示，一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，其包括连接有感光器件的控制器，控制器包括封装有模数转换器、数模转换器的微处理器以及与微处理器连接的亮度调节控制单元，亮度调节控制单元设有与显示设备连接的端口，通过该端口，此装置可连接在信号灯、户外广告屏或LED显示屏等显示设备上，也可封装在上述的显示设备中作为一个整体对显示设备进行亮度的自动调节。

在具体实施时，为了防止感光器件在实时的数据采集过程中受到太阳光照角度的影响，感光器件设置有多个，并布设在该装置的正面和背面。为了很好的兼容不同类型的能见度检测器，该装置在控制器上设有用于连接能见度检测器的环境能见度实时检测数据接口，通过该环境能见度实时检测数据接口可扩展本发明所述装置的使用广度，并且可方便地替换能见度检测器，延长了本装置的使用寿命。

在具体实施时，控制器还包括用于存储最低环境能见度阈值以及环境光照强度和显示设备亮度对应的映射表的寄存器，该寄存器可读写，可根据各地不同的大气环境和能见度等实际情况灵活地设定最低环境能见度阈值和映射表，该最低环境能见度阈值用于与当前环境能见度参数值进行大小逻辑对比，然后微处理器根据得出的逻辑处理结果对控制器的信号端进行使能控制，在该装置的自适应工作模式和固定工作模式之间进行切换，映射表是在自适应工作模式中亮度调节控制单元对显示设备进行亮度调节的一个对应的关系表，不同区间的外部环境光照强度值对应应映射表中不同区间的显示亮度参数，通过查找对应区间的显示亮度参数，亮度调节控制单元对显示设备的亮度进行调节，其中微处理器接收的用于与映射表进行映射查找显示设备显示亮度参数的环境光照强度值为各感光器件感应的环境光照强度值中的最大环境光照强度值。该微处理器还包括用于将感光器件和能见度检测器采集的模拟信号量转换成可被微处理器识别的数字信号值的模数转换器。为了能够对该装置内设定的环境光照强度和显示设备亮度对应的映射表以及最低环境能见度阈值进行修改和调整，本发明在控制器上还设有一可编程接口，该可编程接口可用于连接编程器，并通过编程器对控制器内存储的最低环境能见度阈值进行设定。通过自设定最低环境能见度阈值的方式使得本发明所述控制装置能更好的随地理位置、季节等外部因素进行最低环境能见度阈值的相应匹配，具有更强的灵活性，使用范围更广，适应性更强。

在具体实施时，为了兼容不同的亮度调节控制方式，控制器上还设有数模转换接口和通信接口，通过该数模转换接口可将数字信号值转换为电流等模拟信号，直接输出到亮度调节控制单元上对显示设备的亮度进行实时控制，另外，通过通信接口也可将控制器内存储的环境光照强度和显示设备亮度对应的映射表中的显示参数输出到亮度调节控制单元对显示设备的亮度进行实时控制。

作为本发明所述的另一种优选实施例，在其他结构保持与上述第一优选实施例相同的情况下，感光器件可为集成有模数转换器的感光器件，该集成有模数转换器的感光器件可对感应到的环境光照强度模拟信号量直接进行转换，然后输入到控制器内部进行逻辑对比处理。

本发明实现上述显示设备亮度自动控制装置的方法和原理为：

该方法定义一自适应工作模式和一固定工作模式，自适应工作模式和固定工作模式的切换通过微处理器的控制来完成，在自适应工作模式下，显示设备亮度随环境亮度自适应调节，在固定工作模式下，显示设备工作在全功率状态，以最大亮度显示，该方法实现显示设备亮度调节的步骤如下：

首先，接收能见度检测器感应的外部环境能见度参数值；

然后，控制器对外部环境能见度参数值与控制器内存储的最低环境能见度阈值进行逻辑处理，判断采集的数字信号值与最低环境能见度阈值的大小关系；

当外部环境能见度参数值大于或等于最低环境能见度阈值时，微处理器发出使能信号控制该装置启动自适应工作模式，感光器件开始感应外部环境的光照强度，并将各感光器件检测得到的光照强度中最大的光照强度模拟量输入到控制器内，然后调取映射表中相应的显示参数使亮度调节控制单元对显示设备的输出功率进行实时调节，使显示设备随外部环境的光照强度自适应的改变和调节显示亮度；

当外部环境能见度参数值小于最低环境能见度阈值时，该装置在微处理器的使能信号控制下启动固定工作模式，亮度调节控制单元控制显示设备工作在全功率状态下，达到最亮显示状态。

为了在自适应工作模式中能更准确真实地反应当前环境的光照强度，输入到控制器中的外部环境光照强度的模拟信号量为布设在显示设备上不同部位的各感光器件检测得到的模拟量中最大的光照强度模拟量，该最大值的光照强度模拟量通过微处理器处理并通过亮度调节控制单元动态实时的调节显示设备的输出功率，从而自适应的改变显示设备的显示亮度，达到显示设备的亮度和环境光照强度相融、相适应。

综上，当外界环境能见度(如：雨天、雪天、雾霾天等)达到一定值时，即该值大于或等于寄存器中存储的最低环境能见度阈值时，本装置在控制器的控制下工作在环境亮度自适应工作模式，当环境亮度在强太阳光下和夜晚的环境亮度的区间变化时，本装置能自动控制显示设备亮度，做到环境光线亮度越亮显示设备的亮度亦越亮，环境光线越暗显示设备的亮度亦越暗，使显示设备的显示内容清晰可辨；本装置根据环境参数的变化情况，将显示设备的亮度自动控制在50%～100%之间，并且通过可编程接口能对亮度区间进行灵活的调节，故能有效地节约电能，经实践证明，其在实际使用中可极大的节约能耗(约25%)；

另外，当外界环境能见度(如：雨天、雪天、雾霾天等)的参数值低于寄存器中的最低环境能见度阈值时，本装置自动工作在最大亮度的全功率固定工作模式，使显示设备最亮显示。

需要说明的是，本发明所述的装置可作为一种控制模块直接封装在显示设备中作为一个整体使用，也可单独作为一种显示设备显示亮度的控制装置来分开使用，通过端口连接第三方的显示设备，达到控制显示设备显示亮度的目的。上述的组合均在本发明的保护范围之内。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，其特征在于，所述装置包括连接有感光器件和设有用于连接能见度检测器的环境能见度实时检测数据接口的控制器，所述控制器包括封装有模数转换器、数模转换器的微处理器以及与所述微处理器连接的亮度调节控制单元，所述亮度调节控制单元设有与显示设备连接的端口；所述能见度检测器对应的能见度检测优先级高于感光器件对应的环境光照强度感应优先级；所述感光器件设在该显示设备的正面和背面，以检测因太阳光照角度造成的迎光面和背光面多方位的环境光照强度。

2.根据权利要求1所述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，其特征在于，所述微处理器还包括用于将感光器件和能见度检测器采集的模拟信号量转换成可被微处理器识别的数字信号值的模数转换器。

3.根据权利要求2所述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，其特征在于，所述装置在控制器内还存储有用于与当前环境能见度模拟信号量对应的数字信号值进行大小逻辑对比的最低环境能见度阈值。

4.根据权利要求1所述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，其特征在于，所述装置在控制器内还存储有环境光照强度和显示设备亮度对应的映射表。

5.根据权利要求4所述的一种环境参数自适应的显示设备亮度自动控制装置，其特征在于，所述控制器上还设有一可编程接口，该可编程接口用于连接编程器对所述控制器内存储的最低环境能见度阈值和映射表进行设定。

6.一种实现权利要求1至5任一项所述的显示设备亮度自动控制装置的方法，其特征在于，所述方法定义一自适应工作模式和一固定工作模式，自适应工作模式下，显示设备亮度随环境亮度自适应调节，固定工作模式下，显示设备最大亮度显示，该方法包括如下步骤：

1)首先，接收能见度检测器检测到的外部环境的能见度参数；

2)控制器对能见度模拟信号量对应的数字信号值与控制器内存储的最低环境能见度阈值进行逻辑处理，判断采集的数字信号值与最低环境能见度阈值的大小关系；

3)当外部环境的环境能见度参数值大于或等于最低环境能见度阈值时，启动自适应工作模式，感光器件开始感应外部环境的光照强度并启动功率调节，并以检测到的最大环境光照强度值作为调节依据，在环境光照强度和显示设备亮度对应的映射表中查找相应的显示亮度参数，驱动亮度调节控制单元控制显示设备的显示亮度；

当外部环境的能见度对应的数字信号值小于最低环境能见度阈值时，启动固定工作模式，显示设备工作在全功率状态，达到最亮显示状态。

7.根据权利要求6所述的一种实现显示设备亮度自动控制装置的方法，其特征在于，所述自适应工作模式中，亮度的控制通过亮度调节控制单元对显示设备的输出功率进行实时调节，以此自适应地改变显示设备的亮度，所述固定工作模式中，亮度调节控制单元控制显示设备工作在全功率状态下，达到最亮显示状态。