CN116798346B - 一种可自动调节色温的护眼显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可自动调节色温的护眼显示屏，用以解决市面目前的护眼显示屏，防蓝光的技术僵硬且不灵活，做不到对蓝光的即时和自动调节的问题。一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，包括：光照度采集模块，用于采集环境中的光照度；处理模块，用于通过控制器对采集到的光照度进行信息处理，得到光强度信息；判断模块，用于判断光强度信息是否需要调节：若为是，则输出光强度信息；否则不输出光强度信息；色温调节模块，用于获取光强度信息，并依据光强度信息调节LED显示屏的电流，实现调节LED显示屏的色温。
Description
技术领域
本发明涉及护眼显示屏技术领域，特别设计一种可自动调节色温的护眼显示屏。
背景技术
目前，随着科技的进步和人们生活品质的提高，LED显示屏随处可见。“线上办公”和“在线教育”在为人们提供便捷高效的工作和学习的同时，也大幅增加了人们看屏的时间，给眼部健康带来了风险。
而LED显示屏对眼睛最大的危害就是蓝光，因此防蓝光、低蓝光对于长时间使用电子产品的人来说已经是一个刚需。但市面目前的护眼显示屏，防蓝光的技术僵硬且不灵活，做不到对蓝光的即时和自动调节，起不到最佳的护眼效果。同时，根据光的干涉原理，眼睛接受的光是LED发射出的光和环境中的光叠加后的复合光，不同时间的环境光中的蓝光比率是不同的。而现有的技术中的显示屏无法根据环境光的变化进行调节，让显示屏的光与环境光叠加后保障人眼接受光中蓝光比率，从而对人眼的保护有限。
发明内容
本发明提供一种可自动调节色温的护眼显示屏，用以解决市面目前的护眼显示屏，防蓝光的技术僵硬且不灵活，做不到对蓝光的即时和自动调节，以及现有的技术中的显示屏无法根据环境光的变化进行调节，让显示屏的光与环境光叠加后保障人眼接受光中蓝光比率，从而对人眼的保护有限的问题。
一种可自动调节色温的护眼显示屏，包括：
光照度采集模块，用于采集环境中的光照度；
处理模块，用于通过控制器对采集到的光照度进行信息处理，得到光强度信息；
判断模块，用于判断光强度信息是否需要调节：若为是，则输出光强度信息；否则不输出光强度信息；
色温调节模块，用于获取光强度信息，并依据光强度信息调节LED显示屏的电流，实现调节LED显示屏的色温。
优选的，所述显示屏为全反射显示屏。
优选的，所述光照度采集模块包括：
光照度采集探头，用于收集显示屏周围环境的光照强度；
无线发射器，用于将光照度采集探头生成的光照度数值发送给处理模块；
光照度采集探头有多个。
优选的，所述光照度采集探头包括：
蓝色滤光片和两个光强度感应器，两个光强度感应器分别布置在蓝色滤光片前后，用于采集通过蓝色滤光片前后的光强度数值，分别为全光强度数值和蓝光强度数值，即光照度数值包括全光强度数值和蓝光强度数值。
优选的，所述处理模块包括：
信号接收器，用于接收光照度采集模块发送的光照度数值；
光照数据汇集子模块，用于汇总各个光照度采集探头所处位置的光照度数值，将汇总的光照度数值传输给蓝光比率计算子模块；
蓝光比率计算子模块，用于依据光照度数值计算蓝光比率，依据蓝光比率生成光强度信息，并将光强度信息发送给判断模块。
优选的，所述判断模块包括：
获取处理模块发送的光强度信息，通过计算，得到到达人眼的光的蓝光比率；
当到达人眼的光的蓝光比率小于等于10%时，认定光强度为最舒适范围，不需要任何操作；
当到达人眼的光的蓝光比率大于10%小于等于25%时，认定光强度为低蓝光范围，根据设定选择是否需要调节色温的提醒信息；
当到达人眼的光的蓝光比率大于25%小于等于50%时，认定光强度为中等蓝光范围，发出调节色温的提醒信息;
当到达人眼的光的蓝光比率大于50%时，认定光强度为高蓝光范围，将光强度信息发送到色温调节模块，自动调节色温。
优选的，所述是否需要调节色温的提醒信息，包括：
判断模块将蓝光比率过高的提醒信息显示在LED显示屏的上，观众可通过遥控器选择是否调节：
若选否，则删除提醒信息，判断模块不发送光强度信息；
若选是，则会提示观众选择“手动调节”或“自动调节”；
若选择“手动调节”，则进入手动调节模式，判断模块不发送光强度信息；
若选择“自动调节”，则判断模块发送光强度信息到色温调节模块。
优选的，所述色温调节模块包括：
光范围判断子模块，用于依据光强度信息中的蓝光比率是否处于高蓝光范围，生成相应的蓝光信号发送到驱动单元；
驱动单元，用于获取蓝光信号，并根据蓝光信号驱动LED显示屏，调节LED显示屏的电流，实现调节LED显示屏的色温。
优选的，所述光范围判断子模块，包括：
获取判断模块发送的蓝光比率；
如果蓝光比率处于高蓝光范围，则生成调整LED显示屏的蓝光强度，使到达人眼的光的蓝光比率降到中等蓝光范围的蓝光信号；
如果蓝光比率处于中等蓝光范围和低蓝光范围，则生成调整LED显示屏的蓝光强度，使到达人眼的光的蓝光比率降到舒适范围的蓝光信号；
将蓝光信号发送到驱动单元。
优选的，所述护眼显示屏还包括监控模块，所述监控模块用于识别屏幕前的人脸同时测定观众距离显示屏的距离，自动作出距离屏幕过近的提示，包括：
人脸识别子模块，用于面部识别屏幕前的观众；
距离测定子模块，用于测定观众距离屏幕的距离；
健康子模块，用于当观众距离屏幕过近时对观众做出提醒。
本发明的有益效果为：
本方案通过采集环境光中的蓝光值，以及LED显示屏中流经蓝色发光二极管的电流值，计算得到到达人眼的光线的蓝光比率；通过到达人眼的光线的蓝光比率，判断此时的LED显示屏是否处于护眼范围，并且通过调节流经蓝色发光二极管的电流值，依据光的干涉原理来调节到达人眼的光线的蓝光比率，最终达到护眼效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其它优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明的一种可自动调节色温的护眼显示屏实施例的各组成模块及其对应功能总方框图；
图2为本发明一种可自动调节色温的护眼显示屏实施例中的判断模块简图；
图3为本发明一种可自动调节色温的护眼显示屏实施例中的光范围判断子模块简图；
图4为本发明一种可自动调节色温的护眼显示屏实施例采用的全反射显示屏的部分层结构及全反射原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，本发明实施例提供了一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，包括：
光照度采集模块，用于采集环境中的光照度，包括全光光照度和蓝光光照度；
处理模块，用于通过控制器对采集到的光照度进行信息处理，得到光强度信息，包括全光光强度信息和蓝光光强度信息；
判断模块，用于判断光强度信息是否需要调节：若为是，则输出光强度信息；否则不输出光强度信息；具体地，根据蓝光光强度信息和全光光强度信息得到环境光的蓝光比率，获取待显示图像（画面）的初始显示光强数据，初始显示光强数据包括预计的显示屏光强数据和显示屏蓝光比率，在环境光与显示屏的发光相互干涉的基础上，得到干涉后的蓝光比率，将干涉后的蓝光比率与预设的蓝光比率阈值进行对比，若蓝光比率超过蓝光比率阈值，则表示需要进行蓝光调节；
色温调节模块，用于获取光强度信息，并依据光强度信息，结合干涉后的蓝光比率超过蓝光比率阈值的偏差量，确定待显示图像（画面）的光强度调节参数，根据光强度调节参数确定LED显示屏的电流调节数据，从而调节LED显示屏的电流，实现调节LED显示屏的色温，保障LED显示屏的显示色温与环境光干涉作用后，到达人眼的干涉光的蓝光比率在蓝光比率阈值范围内，实现对人眼的保护。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
由于LED显示屏的背光由发光二极管矩阵在通电后发光，发光二极管包含三种基色发光二极管，根据显示的色彩需求，通过三种基色发光二极管相互干涉形成其他各色光；根据需要显示的画面色彩，通过调低画面显示中蓝光光强，或者在保持蓝光光强不变的情况下，调高除蓝光外的其它各色光强，就可以达到控制显示屏色温以保护眼睛的目的；考虑到环境光存在的情况下，显示屏使用者人眼感受到的实际是显示屏发光与环境光干涉后的复合光线（即干涉光），本方案通过光照度采集模块采集环境中的光照度，然后处理模块通过控制器对采集到的光照度进行信息处理，得到光强度信息；光照度采集模块采集到的是显示屏周围环境的光线，是由显示屏发射出来的光与周围环境中的光线叠加后形成的复合光线（即干涉光）。
进一步的，判断模块对光强度信息进行分析，尤其是分析其中的蓝光比率，通过蓝光比率判断光强度信息是否需要调节，若为是，则输出光强度信息；否则不输出光强度信息。最后，通过色温调节模块获取光强度信息，并依据光强度信息调节LED显示屏的电流，实现调节LED显示屏的色温。
因为LED显示屏有红色、绿色和蓝色三种发光二极管组成，因此可以通过调节流经三种颜色的发光二极管的电流实现对LED显示屏的色温调节，本发明主要通过调节流经蓝色发光二极管实现LED显示屏的护眼功能。
本发明实施例做到了对LED色温的即时和自动调节，实现通过调节LED显示屏发射出的光线，进一步调节与环境中的光线叠加后形成的复合光线的蓝光比率，达到最佳的护眼效果。
优选的，所述显示屏为全反射显示屏。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
如图4，本发明为全反射产品，通过LCD 内部增加反射层的方式阳光下可视，兼备E-Paper 的护眼、节能等环保功能又保持了原有TFT的优势，即反应速度快，高刷新率，同时改善了E-Paper 的低反应速度、低刷新率的劣势。
进一步的，本发明在任何环境光条件下具有完美的可阅读性，无需背光源，具轻薄、节能、省电、护眼的优势。
优选的，所述光照度采集模块包括：
光照度采集探头，用于收集显示屏周围环境的光照强度；
无线发射器，用于将光照度采集探头生成的光照度数值发送给处理模块。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
本发明实施例通过光照度采集探头收集显示屏周围环境的复合光线的光照度数值，每个光照度采集探头连接一个无线发射器，当采集完探头布置位点的光强度后，通过无线发射器将该布置点的光强度发送到处理模块。
依靠无线传输的模式进行信号传输，相比于有线传输，使得光照度采集探头的位点布置更加灵活，有助于提高光照度采集的准确性。
所述光照度采集探头和无线发射器均为现有技术和元件。
优选的，所述光照度采集探头有多个。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
多个光照度采集探头，不但可以布置在可以布置在LED显示屏的周围，甚至可以在LED显示屏外部单独布置，达到更全面的采集LED显示屏周围的光照强度的效果。
优选的，所述光照度采集探头包括：
蓝色滤光片和两个光强度感应器，两个光强度感应器分别布置在蓝色滤光片前后，用于采集通过蓝色滤光片前后的光强度数值，分别为全光强度数值和蓝光强度数值，即光照度数值包括全光强度数值和蓝光强度数值。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
蓝色滤光片仅允许蓝色光通过，因此在蓝色滤光片后的光强度感应器采集到的光强度数值为纯蓝光的蓝光强度数值；在蓝色滤光片之前的光强度数值为完整光照强度的全光强度数值，蓝光强度数值与全光强度数值的比值即为蓝光比率。
优选的，所述处理模块包括：
信号接收器，用于接收光照度采集模块发送的光照度数值；
光照数据汇集子模块，用于汇总各个光照度采集探头所处位置的光照度数值，将汇总的光照度数值传输给蓝光比率计算子模块；
蓝光比率计算子模块，用于依据光照度数值计算蓝光比率，依据蓝光比率生成光强度信息，并将光强度信息发送给判断模块。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
本发明实施例通过信号接收器接收多个无线发射器传来的光照度采集探头布置位点的光照度数值，然后光照数据汇集子模块将各点光照度数值汇总，然后将汇总的光照度数值传输给蓝光比率计算子模块；最后蓝光比率计算子模块依据光照度数值计算蓝光比率，再依据蓝光比率生成光强度信息，并将光强度信息发送给判断模块。
光照数据汇集子模块包括汇集电路和汇集芯片，均为现有技术。
优选的，如图2所示，所述判断模块包括：
获取处理模块发送的光强度信息，通过计算，得到到达人眼的光的蓝光比率；
当到达人眼的光的蓝光比率小于等于10%时，认定光强度为最舒适范围，不需要任何操作；
当到达人眼的光的蓝光比率大于10%小于等于25%时，认定光强度为低蓝光范围，根据设定选择是否需要调节色温的提醒信息；
当到达人眼的光的蓝光比率大于25%小于等于50%时，认定光强度为中等蓝光范围，发出调节色温的提醒信息;
当到达人眼的光的蓝光比率大于50%时，认定光强度为高蓝光范围，将光强度信息发送到色温调节模块，自动调节色温。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
蓝光是对眼部健康最大危害的光，因此判断LED显示屏发出的光线的蓝光比率，是实现护眼调节的关键步骤之一。
研究表明，小于等于10%的蓝光比率最有利于保护视力，处于最舒适的用眼等级。因此获取判断模块发送的蓝光比率后，当到达人眼的光的蓝光比率小于等于10%时，认定光强度为最舒适范围，不需要任何操作；
当到达人眼的光的蓝光比率大于10%小于等于25%时，认定光强度为低蓝光范围，此时依旧属于比较舒适的蓝光等级范围，根据设定选择是否需要调节色温的提醒信息。当设定不需要选择时，默认不予提醒；当设定需要选择时，发出调节色温的提醒信息。
当到达人眼的光的蓝光比率大于25%小于等于50%时，认定光强度为中等蓝光范围，此时属于可接受的蓝光等级范围，此时会发出调节色温的提醒信息;
当到达人眼的光的蓝光比率大于50%时，认定光强度为高蓝光范围，此时蓝光等级对实力有比较严重的危害，不用提醒、直接将光强度信息发送到色温调节模块，自动调节色温。
本发明实施例根据不同的蓝光比率对应的蓝光等级，对LED显示屏实现了灵活且精确的调节。
优选的，所述是否需要调节色温的提醒信息，包括：
判断模块将蓝光比率过高的提醒信息显示在LED显示屏的上，观众可通过遥控器选择是否调节：
若选否，则删除提醒信息，判断模块不发送光强度信息；
若选是，则会提示观众选择“手动调节”或“自动调节”；
若选择“手动调节”，则进入手动调节模式，判断模块不发送光强度信息；
若选择“自动调节”，则判断模块发送光强度信息到色温调节模块。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
本发明不但可以自动调节LED显示屏的色温，同时加入了手动调节模式，使得本发明的使用更加的灵活和人性化，具体方法如下：
判断模块将蓝光比率过高的信息显示在LED显示屏的上，观众可通过遥控器选择是否调节：若选否，则删除提醒信息，判断模块不发送光强度信息；若选是，则会提示观众选择“手动调节”或“自动调节”；若选择“手动调节”，则进入手动调节模式，判断模块不发送光强度信息；若选择“自动调节”，则判断模块发送光强度信息到色温调节模块。
优选的，所述色温调节模块包括：
光范围判断子模块，用于依据光强度信息中的蓝光比率是否处于高蓝光范围，生成相应的蓝光信号发送到驱动单元；
驱动单元，用于获取蓝光信号，并根据蓝光信号驱动LED显示屏，调节LED显示屏的电流，实现调节LED显示屏的色温。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
色温调节模块收到的光强度信息有两种，分别为蓝光比率超过50%和低于50%，通过光范围判断子模块判断具体为哪种光强度信息，输出相应的蓝光信号发送到驱动单元;
驱动单元获取蓝光信号后，并根据蓝光信号的种类驱动LED显示屏，调节LED显示屏的电流，降低LED显示屏发射出的光线的蓝光强度，使到达人眼部的光的蓝光比率达到目标蓝光等级，实现调节LED显示屏的色温，进而达到护眼目的。
优选的，如图3所示，所述光范围判断子模块，包括：
获取判断模块发送的蓝光比率；
如果蓝光比率处于高蓝光范围，则生成调整LED显示屏的蓝光强度，使到达人眼的光的蓝光比率降到中等蓝光范围的蓝光信号；
如果蓝光比率处于中等蓝光范围和低蓝光范围，则生成调整LED显示屏的蓝光强度，使到达人眼的光的蓝光比率降到舒适范围的蓝光信号；
将蓝光信号发送到驱动单元。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
首先获取判断模块发送的蓝光比率；然后，如果蓝光比率处于高蓝光范围，则生成调整LED显示屏的蓝光强度，使到达人眼的光的蓝光比率降到中等蓝光范围的蓝光信号；如果蓝光比率处于中等蓝光范围和低蓝光范围，则生成调整LED显示屏的蓝光强度，使到达人眼的光的蓝光比率降到舒适范围的蓝光信号；最后，将蓝光信号发送到驱动单元。
这样既保证了护眼效果又具有一定的灵活性。
优选的，所述护眼显示屏还包括监控模块，所述监控模块用于识别屏幕前的人脸同时测定观众距离显示屏的距离，自动作出距离屏幕过近的提示，包括：
人脸识别子模块，用于面部识别屏幕前的观众；
距离测定子模块，用于测定观众距离屏幕的距离；
健康子模块，用于当观众距离屏幕过近时对观众做出提醒。
本发明实施例的工作原理和有益效果为：
人脸识别模块包括摄像头和识别芯片，识别芯片具有人脸识别功能，当观众出现在LED显示屏前时，会识别出人类的，面孔并定位，所述人脸识别功能为现有技术；
依据人脸识别模块识别出的人类面孔，作为距离测定模块测定观众和LED屏幕距离的基准点，此技术为现有技术。
所述健康模块，用于当观众距离屏幕过近和观看时间过长时对观众做出提醒，包括：所述当观众距离屏幕过近时对观众做出提醒，包括：实时获取距离测定模块测定的观众距离屏幕的实际距离；将实际距离与预设的健康距离做出对比，当实际距离大于等于健康距离时，在屏幕上显示提示信息；当观众退后，实际距离大于等于健康距离时，提示信息关闭；
本实施例依据观众距离LED显示屏的距离，可提醒观众，帮助观众养成健康的观看习惯的作用。
在前述实施例基础上，在对环境光与显示屏的发光进行相互干涉的模拟分析时，可引入显示屏使用者眼睛与显示屏的距离参数，即采用人脸识别子模块通过面部识别屏幕前的观众（使用者），采用距离测定子模块测定观众（使用者）面部与屏幕的距离作为使用者眼睛与显示屏的距离参数；根据实验确定距离参数对环境光与显示屏发光相互干涉的影响因子，在实时环境光采集基础上，考虑加入影响因子进行环境光与显示屏发光干涉分析，从而确实是否需要进行显示屏的色温调节以及在需要调节时的电流调节参数，进一步提高控制精度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，包括：
光照度采集模块，用于采集环境中的光照度；
处理模块，用于通过控制器对采集到的光照度进行信息处理，得到光强度信息；
判断模块，用于判断光强度信息是否需要调节：若为是，则输出光强度信息；否则不输出光强度信息；
色温调节模块，用于获取光强度信息，并依据光强度信息调节LED显示屏的电流，实现调节LED显示屏的色温；
所述光照度采集模块包括：
光照度采集探头，用于收集显示屏周围环境的光照强度；
无线发射器，用于将光照度采集探头生成的光照度数值发送给处理模块；
光照度采集探头有多个；
所述光照度采集探头包括：
蓝色滤光片和两个光强度感应器，两个光强度感应器分别布置在蓝色滤光片前后，用于采集通过蓝色滤光片前后的光强度数值，分别为全光强度数值和蓝光强度数值，即光照度数值包括全光强度数值和蓝光强度数值；
所述处理模块包括：
信号接收器，用于接收光照度采集模块发送的光照度数值；
光照数据汇集子模块，用于汇总各个光照度采集探头所处位置的光照度数值，将汇总的光照度数值传输给蓝光比率计算子模块；
蓝光比率计算子模块，用于依据光照度数值计算蓝光比率，依据蓝光比率生成光强度信息，并将光强度信息发送给判断模块。
2.如权利要求1所述的一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，所述显示屏为全反射显示屏。
3.如权利要求1所述的一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，所述判断模块包括：
获取处理模块发送的光强度信息，通过计算，得到到达人眼的光的蓝光比率；
当到达人眼的光的蓝光比率小于等于10％时，认定光强度为最舒适范围，不需要任何操作；
当到达人眼的光的蓝光比率大于10％小于等于25％时，认定光强度为低蓝光范围，根据设定选择是否需要调节色温的提醒信息；
当到达人眼的光的蓝光比率大于25％小于等于50％时，认定光强度为中等蓝光范围，发出调节色温的提醒信息；
当到达人眼的光的蓝光比率大于50％时，认定光强度为高蓝光范围，将光强度信息发送到色温调节模块，自动调节色温。
4.如权利要求3所述的一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，所述是否需要调节色温的提醒信息，包括：
判断模块将蓝光比率过高的提醒信息显示在LED显示屏的上，观众可通过遥控器选择是否调节：
若选否，则删除提醒信息，判断模块不发送光强度信息；
若选是，则会提示观众选择“手动调节”或“自动调节”；
若选择“手动调节”，则进入手动调节模式，判断模块不发送光强度信息；
若选择“自动调节”，则判断模块发送光强度信息到色温调节模块。
5.如权利要求1所述的一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，所述色温调节模块包括：
光范围判断子模块，用于依据光强度信息中的蓝光比率是否处于高蓝光范围，生成相应的蓝光信号发送到驱动单元；
驱动单元，用于获取蓝光信号，并根据蓝光信号驱动LED显示屏，调节LED显示屏的电流，实现调节LED显示屏的色温。
6.如权利要求5所述的一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，所述光范围判断子模块，包括：
获取判断模块发送的蓝光比率；
如果蓝光比率处于高蓝光范围，则生成调整LED显示屏的蓝光强度，使到达人眼的光的蓝光比率降到中等蓝光范围的蓝光信号；
如果蓝光比率处于中等蓝光范围和低蓝光范围，则生成调整LED显示屏的蓝光强度，使到达人眼的光的蓝光比率降到舒适范围的蓝光信号；
将蓝光信号发送到驱动单元。
7.如权利要求1所述的一种可自动调节色温的护眼显示屏，其特征在于，所述护眼显示屏还包括监控模块，所述监控模块用于识别屏幕前的人脸同时测定观众距离显示屏的距离，自动作出距离屏幕过近的提示，包括：
人脸识别子模块，用于面部识别屏幕前的观众；
距离测定子模块，用于测定观众距离屏幕的距离；
健康子模块，用于当观众距离屏幕过近时对观众做出提醒。
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