CN105163418A - 线性调光方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性调光方法及装置，方法包括：将控制信号转换成二进制编码，其中控制信号用于控制电流的大小；根据二进制编码对电流进行指数调节；根据电流获得调节LED背光的光亮度，并且光亮度相对于电流呈线性变化。通过上述方式，本发明能够保证在全调光范围内，人眼感受到的光线呈线性变化。

Description

线性调光方法及装置

技术领域

本发明涉及LED背光领域，尤其是涉及一种线性调光方法及装置。

背景技术

当前手机对背光发光二极管(LED，LightEmittingDiode)电流的调节主要采用线性调节技术，即根据脉冲宽度调制(PWM，PulseWidthModulation)波形的占宽比或者手机中央处理器(AP)给到的数字信号经数模转换(DAC)，线性折合成背光LED所设定的最大电流的百分比，驱动背光LED灯。

手机调光主要有手动调光和自动调光。手动调节为操作背光亮度调节条，AP检测亮度调节条位置，线性转换为PWM信号或者数字信号给到背光控制器，背光控制器根据数字信号或者PWM信号调整背光电流。自动调节有两种，一种是根据环境光检测传感器(Sensor)检测到的环境光亮度来调整背光亮度，Sensor将环境光亮度反馈给AP，AP输出调光信号。另一种是目前普遍应用的动态背光控制(CABC，ContentAdaptiveBacklightControl)技术，即根据屏的显示内容来调整背光亮度，屏驱动芯片(IC，Integratedcircuit)将显示内容反馈给AP，AP根据显示内容输出调光信号。

人眼的视网膜包含视杆(rod)和视锥(cone)。视锥适合于检测颜色，并且在强光下很好地起作用，而视杆更加敏感，但不检测颜色而适合于检测低水平的光。由于视杆对低强度光具有较高灵敏度且视锥对高水平的光具有较低的灵敏度，所以眼睛对低照明条件下的很小的照明变化非常敏感，并且在较高照明水平下对照明条件的变化不那么敏感。人眼感受到的光亮度与电流大小为对数关系。在电流较小，亮度较低的情况下，相同的电流变化所引起的人眼感受到的光强变化要远远大于电流较大，亮度较高的情况。因此，在低亮度情况下，如果电流是线性调节，则人眼感受到的光亮变化是跳变的。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种线性调光方法及装置，能够保证在全调光范围内，人眼感受到的光线呈线性变化。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种线性调光方法，包括：将控制信号转换成二进制编码，其中控制信号用于控制电流的大小；根据二进制编码对电流进行指数调节；根据电流获得调节LED背光的光亮度，并且光亮度相对于电流呈线性变化。

其中，将控制信号转换成二进制编码的步骤包括：控制信号为数字信号时，直接对控制信号进行二进制编码；或，控制信号为PWM信号时，通过模数转换将PWM信号占宽比转换成二进制编码。

其中，根据二进制编码对电流进行指数调节的步骤包括：根据以下关系式对电流进行调节，或，

其中，a、b、c为常数，code为控制信号的二进制编码。

其中，根据电流获得调节LED背光的光亮度的步骤，包括：0<a<1时，利用以下关系式调节LED背光的光亮度，P＝KlnI+C＝K(b-code/C)ln(a)+Kln(I_max)+C＝m₀code+C₀，其中，m₀＝-Kln(a)/C，C₀＝Kln(ab*I_max)+C，K、C、m₀，C₀均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。

其中，根据电流获得调节LED背光的光亮度的步骤，包括：a>1时，利用以下关系式调节LED背光的光亮度，P＝KlnI+C＝K(code/C-b)ln(a)+Kln(I_max)+C＝m₁code+C₁，其中，m₁＝Kln(a)/C，C₁＝Kln(a-b*I_max)+C，K、C、m₁，C₁均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种线性调光装置，包括：转换模块，用于将控制信号转换成二进制编码，其中控制信号用于控制电流的大小；电流调节模块，与转换模块连接，用于根据二进制编码对电流进行指数调节；光亮度调节模块，与电流调节模块连接，用于根据电流获得调节LED背光的光亮度，并且光亮度相对于电流呈线性变化。

其中，转换模块用于：控制信号为数字信号时，直接对控制信号进行二进制编码；或，控制信号为PWM信号时，通过模数转换将PWM信号占宽比转换成二进制编码。

其中，电流调节模块用于：根据以下关系式对电流进行调节， $I=a^{b-\frac{code}{c}}*I_{\max },0<a<1,$ 或， $I=a^{\frac{code}{c}-b}*I_{\max },a>1,$ 其中，a、b、c为常数，code为控制信号的二进制编码。

其中，光亮度调节模块用于：0<a<1时，利用以下关系式调节LED背光的光亮度，P＝KlnI+C＝K(b-code/C)ln(a)+Kln(I_max)+C＝m₀code+C₀，其中，m₀＝-Kln(a)/C，C₀＝Kln(ab*I_max)+C，K、C、m₀，C₀均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。

其中，光亮度调节模块用于：a>1时，利用以下关系式调节LED背光的光亮度，P＝KlnI+C＝K(code/C-b)ln(a)+Kln(I_max)+C＝m₁code+C₁，其中，m₁＝Kln(a)/C，C₁＝Kln(a-b*I_max)+C，K、C、m₁，C₁均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过将控制信号转换成二进制编码，其中控制信号用于控制电流的大小；根据二进制编码对电流进行指数调节；根据电流获得调节LED背光的光亮度，并且光亮度与电流呈线性变化，能够保证在全调光范围内，人眼感受到的光线呈线性变化。

附图说明

图1是本发明实施例的线性调光方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的线性调光装置的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明实施例的线性调光方法的流程示意图。如图1所示，线性调光方法包括：

步骤S10：将控制信号转换成二进制编码，其中控制信号用于控制电流的大小。

在步骤S10中，控制信号为数字信号时，直接对控制信号进行二进制编码；或，控制信号为PWM信号时，通过模数转换将PWM信号占宽比转换成二进制编码。

步骤S11：根据二进制编码对电流进行指数调节。

在步骤S11中，以控制信号为数字信号为例，根据以下关系式对电流进行调节：

$I=a^{b-\frac{code}{c}}*I_{\max },0<a<1,$

或， $I=a^{\frac{code}{c}-b}*I_{\max },a>1,$

其中，code为控制信号的二进制编码，code最大值≥256。a、b、c为常数，0<a<1时，a、b、c满足在Code∈[1,2^k](k≥8)范围内，有 a>1时，a、b、c满足在Code∈[1,2^k](k≥8)范围内，有如优选地，取 $I={0.85}^{44-\frac{code}{5.81818}}*I_{\max }.$

此处0.0001为方便表示而取值，为满足全电流范围调节，的最小值由人眼所能感受到的最低亮度所对应的电流值I₀和背光设定的最大电流值I_max共同决定，取

步骤S12：根据电流获得调节LED背光的光亮度，并且光亮度相对于电流呈线性变化。

人体对诸如光、声音和重量等刺激具有对数响应：P＝Kln(S/S₀)，其中，P是与感觉有关的变量，S是刺激的水平，并且S₀是刺激阈值，在该刺激阈值以下无法察觉刺激，K是在实验上导出的常数。对光而言，S是流明值。在本发明实施例中，背光LED灯流明值与通过的电流对应成近似线性关系，可用S＝K₀I近似表示，其中K₀为与LED灯有关的常数。所以，人眼感受到的光亮度与电流的关系式为：P＝Kln(S/S₀)＝Kln(K₀I/S₀)＝KlnI+C，其中，C＝Kln(K₀/S₀)为常数。

在步骤S12中，以控制信号为数字信号为例进行说明。

0<a<1时，利用以下关系式调节LED背光的光亮度：

P＝KlnI+C＝K(b-code/C)ln(a)+Kln(I_max)+C

＝m₀code+C₀，

其中，m₀＝-Kln(a)/C，C₀＝Kln(ab*I_max)+C＝Kln(ab*I_max)+Kln(K₀/S₀)，K、C、m₀，C₀均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。因为0＜a＜1，所以m₀>0。可见人眼感受到的光亮度P跟输入的数字信号code成线性正比关系。

类似地，a＞1时，利用以下关系式调节LED背光的光亮度：

P＝KlnI+C＝K(code/C-b)ln(a)+Kln(I_max)+C

＝m₁code+C₁，

其中，m₁＝Kln(a)/C，C₁＝Kln(a-b*I_max)+C＝kln(a-b*I_max)+Kln(K₀/S₀)，K、C、m₁，C₁均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。因为a＞1，所以m₁>0。可见眼感受到的光亮度P跟输入的数字信号code仍成线性正比关系。

当电流采用PWM信号调节时，通过模数转换(ADC)将PWM占宽比转换为对应的二进制Code，然后再采用指数调节电流，其调节过程与控制信号为数字信号时的调节一样，在此不再详述。本发明实施例将控制光亮度的电流采用指数调节，使人眼感受到的光在全亮度调节范围内会成线性变化。即低亮度时，不会出现人眼感官上的亮度跳变；高亮度时，不会出现人眼感光上的亮度无变化，提升用户体验。

本发明将指数算法应用于背光亮度调节，包含但不限于对电流进行指数调节，例如也可以将光亮度的调节转换为指数调节，调节方法与电流的指数调节相同，在此不再赘述。

图2是本发明实施例的线性调光装置的结构示意图。如图2所示，线性调光装置10包括：转换模块11、电流调节模块12以及光亮度调节模块13。转换模块11用于将控制信号转换成二进制编码，其中控制信号用于控制电流的大小；电流调节模块12与转换模块11连接，用于根据二进制编码对电流进行指数调节；光亮度调节模块13与电流调节模块12连接，用于根据电流获得调节LED背光的光亮度，并且光亮度相对于电流呈线性变化。

在本发明实施例中，转换模块11用于：控制信号为数字信号时，直接对控制信号进行二进制编码；或，控制信号为PWM信号时，通过模数转换将PWM信号占宽比转换成二进制编码。

电流调节模块12根据以下关系式对电流进行调节：

$I=a^{b-\frac{code}{c}}*I_{\max },0<a<1,$

或， $I=a^{\frac{code}{c}-b}*I_{\max },a>1,$

其中，code为控制信号的二进制编码，code最大值≥256。a、b、c为常数，0<a<1时，a、b、c满足在Code∈[1,2^k](k≥8)范围内，有 a>1时，a、b、c满足在Code∈[1,2^k](k≥8)范围内，有如优选地，取 $I={0.85}^{44-\frac{code}{5.81818}}*I_{\max }.$

此处0.0001为方便表示而取值，为满足全电流范围调节，的最小值由人眼所能感受到的最低亮度所对应的电流值I₀和背光设定的最大电流值I_max共同决定，取

人体对诸如光、声音和重量等刺激具有对数响应：P＝Kln(S/S₀)，其中，P是与感觉有关的变量，S是刺激的水平，并且S₀是刺激阈值，在该刺激阈值以下无法察觉刺激，K是在实验上导出的常数。对光而言，S是流明值。在本发明实施例中，背光LED灯流明值与通过的电流对应成近似线性关系，可用S＝K₀I近似表示，其中K₀为与LED灯有关的常数。所以，人眼感受到的光亮度与电流的关系式为：P＝Kln(S/S₀)＝Kln(K₀I/S₀)＝KlnI+C，其中，C＝Kln(K₀/S₀)为常数。

0<a<1时，光亮度调节模块13利用以下关系式调节LED背光的光亮度：

P＝KlnI+C＝K(b-code/C)ln(a)+Kln(I_max)+C

＝m₀code+C₀，

其中，m₀＝-Kln(a)/C，C₀＝Kln(ab*I_max)+C＝Kln(ab*I_max)+Kln(K₀/S₀)，K、C、m₀，C₀均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。因为0＜a＜1，所以m₀>0。可见人眼感受到的光亮度P跟输入的数字信号code成线性正比关系。

类似地，a>1时，光亮度调节模块13利用以下关系式调节LED背光的光亮度：

P＝KlnI+C＝K(code/C-b)ln(a)+Kln(I_max)+C

＝m₁code+C₁，

其中，m₁＝Kln(a)/C，C₁＝Kln(a-b*I_max)+C＝kln(a-b*I_max)+Kln(K₀/S₀)，K、C、m₁，C₁均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。因为a＞1，所以m₁>0。可见眼感受到的光亮度P跟输入的数字信号code仍成线性正比关系。

本发明实施例将控制光亮度的电流采用指数调节，使人眼感受到的光在全亮度调节范围内会成线性变化。即低亮度时，不会出现人眼感官上的亮度跳变；高亮度时，不会出现人眼感光上的亮度无变化，提升用户体验。

当电流采用PWM信号调节时，通过模数转换(ADC)将PWM占宽比转换为对应的二进制Code，然后再采用指数调节电流，其调节过程与控制信号为数字信号时的调节一样，在此不再详述。

本发明将指数算法应用于背光亮度调节，包含但不限于对电流进行指数调节，例如也可以将光亮度的调节转换为指数调节，调节方法与电流的指数调节相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明通过将控制信号转换成二进制编码，其中控制信号用于控制电流的大小；根据二进制编码对电流进行指数调节；根据电流获得调节LED背光的光亮度，并且光亮度与电流呈线性变化，能够保证在全调光范围内，人眼感受到的光线呈线性变化。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种线性调光方法，其特征在于，所述方法包括：

将控制信号转换成二进制编码，其中所述控制信号用于控制电流的大小；

根据所述二进制编码对所述电流进行指数调节；

根据所述电流获得调节LED背光的光亮度，并且所述光亮度相对于所述电流呈线性变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将控制信号转换成二进制编码的步骤包括：

所述控制信号为数字信号时，直接对所述控制信号进行二进制编码；或，

所述控制信号为PWM信号时，通过模数转换将所述PWM信号占宽比转换成二进制编码。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述二进制编码对所述电流进行指数调节的步骤包括：

根据以下关系式对所述电流进行调节，

$I=a^{b-\frac{code}{c}}*I_{\max },0<a<1,$ 或，

$I=a^{\frac{code}{c}-b}*I_{max},a>1,$

其中，a、b、c为常数，code为所述控制信号的所述二进制编码。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电流获得调节LED背光的光亮度的步骤，包括：

0<a<1时，利用以下关系式调节LED背光的所述光亮度，

P＝KlnI+C＝K(b-code/C)ln(a)+Kln(I_max)+C

＝m₀code+C₀，

其中，m₀＝-Kln(a)/C，C₀＝Kln(ab*I_max)+C，K、C、m₀，C₀均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电流获得调节LED背光的光亮度的步骤，包括：

a>1时，利用以下关系式调节LED背光的所述光亮度，

P＝KlnI+C＝K(code/C-b)ln(a)+Kln(I_max)+C

＝m₁code+C₁，

其中，m₁＝Kln(a)/C，C₁＝Kln(a-b*I_max)+C，K、C、m₁，C₁均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。

6.一种线性调光装置，其特征在于，所述装置包括：

转换模块，用于将控制信号转换成二进制编码，其中所述控制信号用于控制电流的大小；

电流调节模块，与所述转换模块连接，用于根据所述二进制编码对所述电流进行指数调节；

光亮度调节模块，与所述电流调节模块连接，用于根据所述电流获得调节LED背光的光亮度，并且所述光亮度相对于所述电流呈线性变化。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转换模块用于：

所述控制信号为数字信号时，直接对所述控制信号进行二进制编码；或，

所述控制信号为PWM信号时，通过模数转换将所述PWM信号占宽比转换成二进制编码。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电流调节模块用于：

根据以下关系式对所述电流进行调节，

$I=a^{b-\frac{code}{c}}*I_{\max },0<a<1,$ 或，

$I=a^{\frac{code}{c}-b}*I_{max},a>1,$

其中，a、b、c为常数，code为所述控制信号的所述二进制编码。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述光亮度调节模块用于：

0<a<1时，利用以下关系式调节LED背光的所述光亮度，

P＝KlnI+C＝K(b-code/C)ln(a)+Kln(I_max)+C

＝m₀code+C₀，

其中，m₀＝-Kln(a)/C，C₀＝Kln(ab*I_max)+C，K、C、m₀，C₀均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述光亮度调节模块用于：

a>1时，利用以下关系式调节LED背光的所述光亮度，

P＝KlnI+C＝K(code/C-b)ln(a)+Kln(I_max)+C

＝m₁code+C₁，

其中，m₁＝Kln(a)/C，C₁＝Kln(a-b*I_max)+C，K、C、m₁，C₁均为常量，I_max为LED背光设定的最大电流值。