CN1427655A - 背光灯适应环境光强自动调节的方法与电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背光灯适应环境光强自动调节的方法与电路，使背光灯可在不同亮度的环境下自动调整其亮度。本发明主要应用在手机的使用，通过光感测元件的光电效应将外界光源转变为感应电压，再以控制电路控制通过手机背光灯的输出电压，即可实现以环境背景光强度来控制手机背光灯的亮度，进而达到手机省电的目的，同时保留了手机背光灯的方便性。

Description

背光灯适应环境光强自动调节的方法与电路

技术领域

本发明涉及一种背光灯适应环境光强自动调节的方法与电路，特别应用于手机的背光灯亮度的调整。

背景技术

目前，市面上的手机所用的液晶显示器(LCD)以及键盘(Keyboard)，基本上都有背光灯(Background)的设计。运用背光灯的目的在于让消费者使用手机时，能在光线较弱的状况下提供适当的光源，让消费者仍能正常地使用手机。一般而言，背光灯常用的控制方法如图1的已知背光灯控制方法所示，一开始，背光灯为待命的未点亮状态(步骤11)，系统会判定是否有人为继续操作(步骤12)，如使用者开机、按键后或有来电时，系统则进入背光灯操作的点亮状态(步骤13)。系统在背光灯操作的点亮状态(步骤13)下，经过一段时间T(一段时间，如5或10秒不等，设计者可自由给定)后，自行判定使用者是否对手机持续进行操作的动作(步骤14)，亦即，系统若接受到使用者持续发出的按键指令，则背光灯持续保持在点亮状态(步骤13)；若系统未接收到使用者发出的按键指令，则将背光灯熄灭(步骤15)，进入背光灯待命状态(步骤11)。

这种控制方法非常简单，且让使用者能在亮度低的环境中(如傍晚、夜晚或雨天等)清楚看到手机所显现的资讯并能持续使用键盘。不过，这种控制方法却无法根据外界光线强度的大小来自动调节背光灯的亮度，亦即，不论白天或晚上也不管光线是强还是弱，背光灯都以同样的亮度亮着。事实上，手机使用者大部分都是在白天或者光线较强的时候使用手机，在这种情况下，通常并不需要使用背光，使用者即可清楚地看到显示器所显现的资讯以及键盘。况且，在外界光度很强的状况下，背光灯的亮度与外界光亮度的对比低，此时，手机使用者很难察觉到手机背光的存在，这种情况下点亮背光灯的意义不大。更重要的是，背光灯全点亮时相当耗电，这在现今诉求低耗电的手机设计来讲无疑是项重要的缺点。例如，市面上某种手机处于待机模式(stand-by mode)时，工作电流约为4mA；当背光灯点亮时单单是背光灯(包括液晶显示器和键盘)的耗电流约为80mA，几乎是待机状态的20倍。

有鉴于此，针对手机背光灯的使用，如何让手机背光灯能达到最佳的使用效率成为现代手机设计的重要课题。

发明内容

本发明提供一种手机背光灯亮度的随外界光强变化的自适应调节方法与电路，使手机的背光灯可在不同亮度的环境下自动调整其亮度。如此的设计，可让手机背光灯在适当的时机以适当的亮度点亮，而不再只是点亮而已。

根据本发明所揭示的技术，增加一个光感测器及一个灯光控制电路即可实现上述目的。利用光感测(photoelectric detectors)元件，如光敏电阻(photo-sensitive resistance)、光电二极管(photoelectric diode)、光晶体管管(photoelectric transistor)、光电管(photoelectric cell)等能将外界光源吸收并转变为电讯号，再利用控制电路对该电讯号加以处理，以控制背光灯的驱动电压进而控制背光灯的强度。如果光感测元件感测到外界光强度为强时，控制电路则将背光灯驱动电压调整至较低准位甚至零电压(亦即，关闭背光灯)。反之，若外界光强度为弱时，控制电路则调整背光灯驱动电压至较高准位。换句话说，外界光越强则背光灯越不亮，外界光越弱则背光灯越亮。

附图说明

图1为已知手机背光灯的常用控制方法；

图2为本发明的背光灯控制方法流程图；

图3为本发明的以外界光源控制背光灯亮度的概念图；

图4为控制背光灯亮度自动调整的电路概念图；及

图5为控制背光灯亮度自动调整的电路图实施例。

具体实施方式

本发明的详细说明及最佳实施例，兹配合图示说明如下。

请参考图2，该图为本发明的背光灯控制方法流程图。开始时，背光灯为待命的未点亮状态(步骤21)，系统会判定是否有人为继续操作(步骤22)，如使用者开机、按键后或有来电时，系统则进入背光灯操作的检测外界光强度状态(步骤23)，若无任何变动则背光灯持续保持待命的未点亮状态。在光强度检测状态下，光感测器将光讯号转变为电讯号，进而进入背光灯调整状态(步骤24)。步骤23、步骤24统称为背光灯操作状态(步骤25)。系统在背光灯在操作状态下，经过一段时间T后，会再行判定使用者是否对手机进行操作的动作(步骤26)，若无，则将背光灯熄灭(步骤27)，进入背光灯待命状态(步骤21)；若使用者持续操作，则持续背光灯操作状态(步骤23及步骤24)。

本发明的具体实施例请参考图3，该图为控制背光灯亮度自动调整的原理图。当手机开机或手机在使用中有需要用到背光灯的情形下，手机的光感测器33感测到外界光源31，将外界光源31的光讯号32转变为电讯号34，此电讯号34传输至背光灯电压控制电路35，背光灯电压控制电路35再控制输出背光灯控制电压36，以控制背光灯37的亮度。

其中，可用来做为光电感测器者有光敏电阻、光电二极管、光电晶体管及光电管等元件。由于光敏电阻具有负电阻效应，即其电阻值会随光强的增加而减小，如此，我们即可通过光敏电阻的电阻值大小变化来量度外界光的强度大小及其变化，因此，以下即以光敏电阻做为光感测器的一个具体实施例。

请配合参考图4，该图为控制背光灯亮度自动调整的电路原理图。当手机开机或手机在使用中有需要用到背光灯的情形下，手机背光灯控制电路414即启动，亦即，开关闸402成导通状态，此时，节点403(M)电压等于外加电压401(Vcc)的电压。其中，光敏电阻406与电阻404串联，在节点电压403为高准位的情况下，光敏电阻403的电阻值将会随外界光强度的改变而相应改变，此变化可由节点405的电压变化得知。将节点405的电压变化经由一运算放大器407放大，再通过类比/数位转换器408转换后，输入微处理器409以进行处理，即可获得一开关闸412的控制端411上的脉宽调变PWM的占空比，此占空比的平均电压加在背光灯413上，即反映为背光灯413的亮度，如此即达到控制背光灯413亮度的目的。在电阻404及光敏电阻406与电源401之间加入另一个开关闸402，通过控制微处理器409的输出控制信号410来调控开关闸402的通断。当使用者对手机进行操作及操作后一段时间T(一段时间，如5或10秒不等，设计者可自由给定)的时间内，控制讯号410的讯号均为高电位，控制电路正常运作。当经过T时间后，若使用者无新的操作，则控制讯号410及控制讯号411两者的输出电压均置于低电位，则背光灯和光敏电阻就不再工作。

请配合参考图5，该图为控制背光灯亮度的电路图实施例。一般手机电源电压约在3伏特左右，因此，本实施例选用7555振荡器(互补式金氧半CMOS型，其电源电压范围约3-18伏特)，并以3伏特做为7555振荡器513的电源电压，并将7555接成多谐振荡器。当手机检测到外界对手机有动作时，如使用者开机、按键或有来电时，微处理器501会输出一控制讯号502让其成为高输出电压状态，使开关闸503导通，此时节点504即为高电压准位，光敏电阻505和控制电路518成正常工作状态。于是，光敏电阻505开始检测外界光线强度，由于光敏电阻505对不同光强对应为不同的电阻值，所以可将的视为可随外界光强变化的可变电阻，所以，7555振荡器513的振荡频率f将随光敏电阻505(外界光强)的电阻值的变化而做相应的变化，两者的关系为：(设光敏电阻(Rd)505与电阻(R2)508与可变电阻(Rw)510的等效电阻为R1，即R1＝Rd/(Rw+R2))

                 f＝1/(R2+R1)C1ln2

其中，C1为电容509。输出脉冲514的占空比为：

                 q＝R1/(R2+R1)

由以上的结果可知，随着光强的增大，光敏电阻(Rd)505的值减小，等效电阻R1减小而振荡频率f增大，占空比q减小。当占空比q减小则单位时间内使开关闸516导通的时间减少，因此加在背光灯517上的平均电压减小，因此背光灯亮度减小。反之，若外界光强变弱，则光敏电阻(Rd)505的电阻值变大，此时等效电阻R1也变大，振荡频率f减小，占空比q则增大，单位时间内7555振荡器513的输出514使开关闸516的导通时间增多，加在背光灯517的平均电压增大，即背光灯517的亮度增大。利用这种脉宽调制(PWM)，即可达到本发明欲达到的效果，而电路图中的各项电阻值则必须依实际的情况加以调整，其中的电阻值为参考值。

本发明利用简单的光电转换效应，将环境的光度加以转换为电讯号，并配合简单的电路来实现手机背光灯的调整。此种动态地调整手机背光灯亮度的方式，将可更进一步达到现今手机设计上的低耗电要求。

虽然本发明的较佳实施例揭示如上所述，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视所附的权利要求书为准。

Claims (15)

1、一种背光灯适应环境光强自动调节的方法，是以一光感测元件与一控制手机背光灯强度的控制电路所形成的系统进行一背光灯的亮度控制，至少包含以下步骤：

启动系统，在接收一外界讯号后该系统开始运作；

检测外界光强，是由该光感测元件检测外界光强，并将外界光强转变为一电讯号；以及

调整灯光，该控制电路将该电讯号转变为一控制讯号以控制该背光灯的亮度。

2、如权利要求1所述的背光灯适应环境光强自动调节的方法，其特征在于，该光感测元件为一光敏电阻。

3、如权利要求1所述的背光灯适应环境光强自动调节的方法，其特征在于，该光感测元件为一光电二极管。

4、如权利要求1所述的背光灯适应环境光强自动调节的方法，其特征在于，该光感测元件为一光电晶体管。

5、如权利要求1所述的背光灯适应环境光强自动调节的方法，其特征在于，该光感测元件为一光电管。

6、如权利要求1所述的背光灯适应环境光强自动调节的方法，其特征在于，该控制背光灯强度的电路，至少包含一振荡器。

7、如权利要求6所述的背光灯适应环境光强自动调节的方法，其特征在于，该电讯号经该振荡器转变为一控制电压。

8、如权利要求7所述的控制背光灯强度的电路，其特征在于，该控制电压的输出为一脉冲。

9、一种背光灯适应环境光强自动调节的电路，用于一手机背光灯的亮度控制，包含：

一光感测元件，用以感测外界光强，并将其转为一电讯号；以及

一控制电路，该控制电路至少包含有：

一控制开关，用以开启电源；

一压电转换器，用以将该电讯号转换为一控制电压；

一灯光开关，用以输出该控制电压至该背光灯。

10、如权利要求9所述的背光灯适应环境光强自动调节的电路，其特征在五，该光感测元件为一光敏电阻。

11、如权利要求9所述的背光灯适应环境光强自动调节的电路，其特征在于，该光感测元件为一光电二极管。

12、如权利要求9所述的背光灯适应环境光强自动调节的电路，其特征在于，该光感测元件为一光电晶体管。

13、如权利要求9所述的背光灯适应环境光强自动调节的电路，其特征在于，该光感测元件为一光电管。

14、如权利要求9所述的背光灯适应环境光强自动调节的电路，其特征在于，该压电转换器为一振荡器。

15、如权利要求9所述的背光灯适应环境光强自动调节的电路，其特征在于，该控制电压的输出为一脉冲。

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