CN1781307A - 具有针对电视设备面板的检测和控制电路的可变亮度照度设备 - Google Patents

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CN1781307A CNA2004800111475A CN200480011147A CN1781307A CN 1781307 A CN1781307 A CN 1781307A CN A2004800111475 A CNA2004800111475 A CN A2004800111475A CN 200480011147 A CN200480011147 A CN 200480011147A CN 1781307 A CN1781307 A CN 1781307A
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威廉·约翰·泰斯蒂
威廉·帕特里克·麦卡锡
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Abstract

提供了一种可变强度照明设备(33)，以便于照亮在电视设备中的面板用户按钮。电视设备使得用户能够优选地经由在屏幕上菜单来控制灯光强度等级。自动检测电路/逻辑电路还提供用于在最初用户启动时检测例如LED的灯光是否存在。这使得在已经设计了其天线的电视中包括照明设备。此外，优选地照明设备使用单一电线用于灯光存在检测和强度控制。灯光的检测使得电视设备在主电视屏幕上菜单中包括灯光控制屏幕上菜单。优选地，灯光控制菜单允许至少六个不同的灯光亮度或强度等级的用户选择。在一种形式中，灯光是通过光管(42)提供蓝色灯光的二极管(34)。

Description

具有针对电视设备面板的检测和控制电路的可变亮度照度设备
本美国非临时专利申请权利要求2003年4月25日申请的名为“Top Light Autodetection and Control”的美国临时专利申请号60/465,845的权利，在此一并包括以作为参考。
技术领域
本发明涉及电视设备的小键盘的照度，更具体地，涉及一种用于在电视设备中检测照明设备的存在和控制小键盘照明光强度的电路。
背景技术
当前例如电视的电子设备使用遥控来向电视产生并发送随后电视要执行的命令。因此可通过遥控来得到电子设备的所有特点和/和功能。与遥控相关的问题是它们可以被放错地方、丢失和暂时不可用。当遥控不可用时，不能得到电视的特点和/和功能。为此，例如电视的电子设备在电视底盘上包括提供用户有权使用至少部分电视的基本特点和/和功能的按钮、按键等。这使得在没有遥控时至少可以按照有限方式来操作电视。用户按钮或键盘特别地设置在电视面板上，以便利用户使用。
尽管在电视上提供了这种用户按钮，当没有充分的环境照明时不能够轻易辨别它们。此外，一些用户按钮位于面板、门等之后使得很难以看见用户按钮并且/或者读取按钮标示。各种环境照明条件也阻碍了轻易辨别用户按钮的能力。
因此从上述说明中明显看出需要用于照亮在电视设备面板上的用户按钮的照明设备。
从上述说明中还明显看出需要一种提供在电视设备面板上的用户按钮的可变强度照明的照明设备。
通过本发明的原理应用可以实现这些需要及其它，并且/或者在例如下文示出和/和说明的一个和多个不同形式和/或结构中体现。
发明内容
本发明提供位于电视设备外部上的面板阵列中的用户按钮的可变照明。电路检测LED的存在，并且如果存在，为用户添加菜单项以便于控制LED强度。
在一种形式中，提供一种电视设备，具有机壳、内置在机壳中并且可操作用于提供电视设备控制的控制器、在机壳外部上并且与控制器相连的面板阵列、以及位于机壳外部上并且照亮面板阵列的照明设备，照明设备与控制器相连并且可结合控制器操作用于提供多个照明强度等级。
在另一种形式中，提供一种针对电视设备的面板阵列提供可变强度照明的方法。该方法包括步骤：(a)在电视设备上提供照明设备，该照明设备可操作用于照亮电视设备的面板阵列；(b)当启动电视设备时检测照明设备的存在；以及(c)当检测到照明设备时，向电视设备的在屏幕上的控制菜单提供照明控制菜单，该照明控制菜单使得用户可以针对照明设备选择多个照明强度等级中的一个。
附图说明
在附图中：
图1是在其中实现了本发明的电视设备的图示；
图2是根据本发明原理的典型照明的图示；
图3是根据本发明原理的具有添加照明设备的电视设备的图示；
图4是针对图3的电视设备的典型控制器的图示；
图5是实现本发明原理的典型电路/逻辑电路的简图；
图6是在电视设备中实现本发明的典型方式的流程图；
在贯穿视图中对应的参考字符是指对应的部分。
具体实施方式
现在参考图1，说明了电视设备(电视信号接收器、电视等)的典型表示，通常指定为20并且在此是在其中可实现本发明的电视。电视2具有支持机壳和/或包括例如在本领域公知的和本发明的各种类型的电视组件的底盘或主体22。
电视20包括在其中在下文中示出和/或说明及其未示出的各种电视设备组件。可以认识到，电视20包括对于功能性电视的典型和/或必须的未示出和/或说明的组件。在所有情况中，该电视包括：适于、配置于并且/或者可操作用于示出视频的显示器24，适于、配置于并且/或者可操作用于播放音频的一个或多个扬声器26，适于、配置于并且/或者可操作用于接收并处理电视信号并且控制各种电视设备组件的控制器32。控制器32与显示器24和一个或多个扬声器26相耦合并且提供适当信号以便于在显示器24上示出视频并且在一个或多个扬声器26上播放音频。
电视20还包括具有多个用户按钮、按键等的面板28，其组合可以认为是面板阵列或用户按钮的面板阵列。用户按钮30提供电视20的各种特点和/或功能的控制。如在面板28和控制器32之间的虚线所表示的，面板28的用户按钮30与控制器32相连，使得按钮30给控制器32提供适当信号。
电视20还包括耦合到控制器32的遥控信号传感器38以便于接收、解释和/或使用来自遥控器或远控(未示出)的命令。可选择地，但未示出，遥控信号传感器38可以与依次与控制器32耦合的信号接收电路耦合。在一种形式中，遥控信号传感器38是红外(IR)传感器或接收器并且遥控器输出红外信号。当然，可以考虑提供远程信号并且接收远程信号的其它形式。
根据本发明的一个方案，电视20包括具有灯34和相关电路/逻辑电路的照亮或照明设备33。灯34位于底盘22之上使得光(由从灯34发出的线表示)照射出去并且因此照亮在面板28之上的用户按钮30。灯34与依次与控制器32耦合的电路/逻辑电路36耦合(由连接两个组件的虚线表示)。照明设备电路/逻辑电路36可结合由控制器32或独自操作用于或者管理或控制灯34，使得灯34提供各种照明强度等级和/或照明强度的从较低强度到较高强度的连续变化范围。可由用户按照经由在屏幕上菜单或直接经由遥控的各种方式来控制和/或改变这种可变照明特点/功能。
现在参考图2，说明了灯34的典型形式的方框图。尽管灯34具有多种形式，灯34的优选实施例是具有光导管42的LED40。更优选地，LED是汇聚到光导管42中的蓝色LED。从光导管42中发出的光汇聚到面板阵列28上。尽管在图2中未示出，灯34与电路/逻辑电路36相连。当然，可以使用其它类型的灯。
可以在电视20上要么在做成控制器32之前或者在做成控制器32之后提供本可变强度照明设备33。在做成控制器32之前提供可变强度照明设备33的情况下，控制器32包括必要的硬件和软件使得照明设备33按照上述方式实现功能。然而，根据本发明的另一方案，很可能在做成控制器之后添加照明设备33到电视20。在照明设备33是附件的情况下(即在做成控制器32之后添加)，电路/逻辑电路36结合控制器32提供电视是否包括照明设备33(即灯34)的自动检测。
参考图3，示出了根据本发明原理在其中添加了照明设备122的电视120的方框图。根据本方案，在做成电视之后将照明设备122添加到电视120。具体地，在图3中电视120表示的是含有具有硬件、存储器和其它组件的预置控制器128的电视。
电视120有具有用于控制不同功能和/或特点的按钮的面板阵列或组合装置130、显示器132和一个或多个扬声器134。如虚线所示，电视120具有安装在其上的照明设备122。照明设备122包括灯或光源124以及操作和检测电路/逻辑电路126。灯光124与操作和检测电路/逻辑电路126相连并且操作和检测电路/逻辑电路126与控制器128相连。控制器128经由操作和检测电路/逻辑电路126向灯光提供控制信号。当存在灯124时操作和检测电路/逻辑电路126向控制器128提供检测信号。在一种形式中，照明设备122与控制器128经由两根单独电线相连。一根单独电线从操作和检测电路/逻辑电路126提供检测信号到控制器128，而控制器128通过另一根单独电线提供控制信号到操作和检测电路/逻辑电路126用于点亮灯124并且改变灯124的强度。优选地，但不是必须地，照明设备122提供六(6)个或更多个灯光强度等级。这些等级可以由用户通过电视120的屏幕上菜单来进行选择。此外，控制器128可以提供灯124的简单的开/关控制。此外，操作和检测电路/逻辑电路126可以向灯124提供备用能源用于当电视120关闭时给灯124供电。
操作和检测电路/逻辑电路126还可操作用于、配置于和/或适于检测灯124的存在并向控制器128提供检测信号或信号。优选地，自动地完成灯的检测。除了自动检测灯124，本发明提供使得用户能够控制灯光124的能力。尤其是用户可以控制灯122的强度等级(照明等级)。在一种形式中，这需要向电视120的存在的在屏幕上菜单结构中添加菜单、菜单项或菜单选择。灯控制菜单使得客户能够在强度范围内变化灯34的强度。灯光控制菜单还使得用户能够在任意时间或在预设时间打开和关闭灯124。优选地由用户经由遥控和添加到存在的在屏幕上菜单结构中的一个或多个在屏幕上菜单、选择和/选项来实现。
在引导控制器128之后和/或在用户/购买者最初启动电视期间(例如在电视的最初用户加电期间)确定灯的存在(例如LED二极管)。灯的检测使得载入灯控制菜单/软件并且成为电视菜单的一部分。再参考图4，说明了控制器128的典型形式的方框图。首先应该认识到，控制器128的各种方框或框表示控制器128的功能和/或特点并且/或者在延伸转换为电路/逻辑电路的意义上得到实际集成电路、电路和/或逻辑电路。电视控制器128包括提供处理和控制功能的处理或主要控制器U1 140、键盘控制器FPGA U2 142、存储器144、屏幕上显示处理146以及其它组件148。存储器144存储由主控制器140和控制器128的其它组件或模块使用的程序指令、数据和其它信号。用于自动检测灯的存在的程序、用于将灯控制菜单添加到主电视菜单的程序、用于主电视菜单的程序以及其它程序保留在存储器144中。存储器144可以是一种或多种类型的存储器并且由不同存储器或存储组件组成。
在一种形式中，可以按照下面的方式执行灯的自动检测过程。电视软件(程序指令)将在控制器128的主控制器140中的D/A设置为其最低水平并且读取在FPGA U2 142上的自动检测引脚。然后在自动检测引脚上的信号检测使得程序指令将灯控制菜单载入到主电视菜单中(或者激活灯控制菜单)。在另一种形式中，并且如图5所示，将在下文说明的，可以通过使用具有存在的连接/功能的引脚并复用其自动检测信号线来执行灯的自动检测过程。在这种情况下，当激活自动检测例程时，在FPGA U2上的KD线被设置为输入。同时，在U1中产生PWM，最初设置HDTV控制器为最大(以便于给C2放电，在应用中为10uF管帽(cap)。接下来将PWM设置为其最小值使得Q1的集电极浮动。如果LED1存在，由于在LED中只有少量电流，压降是大约2.5v，并且在C2处的电压是大约2.5v。此电压由R10/R11除法器降到大于2.0v的电压(对于逻辑1的U2的KD引脚的输入阈值是大于2.0v)。如果LED1不存在，R11(在应用中是100k)将KD线下拉到小于0.8v，即在U2上的KD引脚的输入阈值。当完成自动检测过程时，将在U2上的KD引脚设置为输出。在正常模式下，KD引脚提供驱动信号以便于扫描键盘。每次装置插上电源就执行自动检测过程。
如上所述，当检测到例如二极管的灯的存在，主电视在屏幕上菜单变化到包括灯控制菜单。灯控制菜单允许用户的灯亮度(强度)选择。因为在本实施例中控制器128是预先存在的，提供了针对主菜单的程序指令，并且如果没有检测到灯的存在，提供不包括灯控制菜单的程序指令。因此，在存储器中提供了灯控制菜单，但是只当检测到灯时才包括在主电视菜单中。
现在参考图5，描绘了典型照明设备电路/逻辑电路，通常指定为150，其与控制器的部分或组件以及键盘或面板阵列(FPA)152相连或耦合。优选地但不是必须地，由5v备用电源给LED1供电使得在电视设备开或关时LED1能够照亮键盘152。在5v电源和LED1之间提供以电阻器R4形式的电阻。电阻器R4是静电放电(ESD)/冲击保护电阻以便于限制在LED1中的或者在ESD事件期间到键盘152的电流或者限制当LED1的阴极无意中接地时在LED1中的电流。
电路150可选择地包括(由虚线表示)以电阻器R7形式的与LED1交叉或与之平行的电阻。电阻器R7是用于减少LED1的亮度变化。此外针对晶体管Q1提供了ESD保护。尤其是，向晶体管Q1的集电极提供了以电容器C2形式的电容、以感应器FB1形式的感应器、以电阻器R3形式的电阻器。电容C2的典型值是100pf，感应器FB1的典型值是在100HZ处是100欧姆，并且电阻器R3的典型值是24欧姆。
优选地，晶体管Q1是例如BC847B的通用NPN晶体管。晶体管Q1从以电容器C1形式的电容取得基极电压(在Q1的基极处的电压)，其中C1优选地具有100pf值。晶体管Q1由基极-发射极结从C1处降低基极电压大约0.6v并且将下降的电压施加到以与晶体管Q1的发射极相连的电阻器R2形式的电阻的非接地端。电阻器R2有阻值27欧姆。假设Q1的基极电压是1.15伏特，Q1发射极电压是接近于0.54伏特。通过27欧姆的电阻器R2的0.54伏特的发射极电压设置了通过电阻器的接近20mA的常电流。假设将晶体管Q1保持在作用区，现在在LED1中的电流设置在大约20mA，或其最大额定直流值。通过减少基极电压0.25伏特，在发射极的电压下降0.25伏特并且在电阻器R2中的电流下降到大约10mA。这将在LED1中的电流减少到大约10mA。
为了在晶体管Q1上提供变化的基极电压，在HDTV控制器集成电路(IC)U1中使用0-3.3伏特D/A。D/A主要是具有33MHz基本频率的PWM。由允许多达64K阶的32位寄存器(只使用了16位)控制D/A。在本应用中，只需要六(6)阶。为了限制供给晶体管Q1的基极的最大电流为20mA，D/A的0-3.3v输出由以电阻器R1(优选地是18K欧姆)和电阻器R5(优选地是10K欧姆)实现的电阻分割。利用D/A设置到其最大输出，则基极电压是1.15伏特。PWM输出是由R1和R5以及积分电容C1的并联组合的RC时间常数积分的。PWM的周期大约是30nsec。选择RC时间常数大约是6μsec。任意小于50msec的值不会导致用户立场的显著延迟。由于PWM的高速，电阻器R1和R5和电容器C1需要位于紧接PWM输出引脚。如果集成，晶体管Q1可以位于板子上任意位置。
由于如果基极电压小于大约0.6伏特则晶体管Q1关闭，将灯光强度的控制范围的高端和低端添加到存储器(EEPROM)并且由控制D/A的软件(程序指令)读取。可编程的端点使得在设计阶段能够根据特定二极管(灯)和使用的晶体管而稍后设置最小和最大值。软件使得在端点之间的阶数产生电流中的大致线性间隔。根据由LED(二极管)提供商提供的曲线，这在灯光强度上提供了线性阶。因此在单一电线或连接上执行了强度等级控制。
根据本发明的一个方案，经由单一电线或连接来执行二极管LED1的存在的自动检测。更具体地，在自动灯存在检测之后，耦合到灯电路/逻辑电路150(通过FB1)的用于自动灯检测的成电路U2(FPGA)的引脚成为由在FPGA(U2)中的另一个寄存器控制的键盘152驱动电线。在自动检测过程中，如果输入电线大于逻辑“1”电平(即在本情况下为2V)，假设LED1存在。如果输入电线小于0.8V，假设LED1不存在。在LED1存在的情况下，尽管LED典型地在20mA下具有3.5V压降，在二极管中的电流限制于大约100mA(由R10和R11的串连组合)，并且通过二极管的压降是大约2.5V。在出现R7(典型地是2.4K)以便于更好地控制通过晶体管Q1的电流的情况下，在C2上的电压是大约5V。为了防止在FPGA上的最大输入电压4.0伏特超出在FPGA引脚处提供的以R10(优选地是63K欧姆)和电阻器R11(优选地是100K欧姆)形式的电阻。在穿过电阻器R10和R11之后，在键盘驱动(KD)线之上的电压(以及自动检测引脚)小于4伏特，但是大于逻辑1的2V阈值。如果在FPGA的键盘引脚上不存在LED1，电阻器R11确保拉低了KD引脚。
至于灯强度变化，为了减少由于在Q1上的基极-发射极变化导致的从LED1输出的灯变化，优选地，但是不是必须地添加以电阻器R7(优选地是2.4欧姆)形式的电阻。电阻器R7提供通过Q1集电极的保障电流最小量、在这种情况下，利用2.4K欧姆的R7，LED1具有接近2伏特的“开”电压。在LED1开之前电阻器R7施加了接近1mA的最小电流通过Q1的集电极。如果没有该最小值，则不存在任意分类晶体管的标准方式并导致更广的基极-集电极分布。
现在参考图6，描绘了通常指定为200的根据本发明一个方案的典型操作方式的流程图。在方框或步骤202处，在具有预先存在控制器的电视设备上提供了照明设备。在方框或步骤204处，在电视设备的最初用户加电时启动自动灯存在检测例程。例程确认顶灯(面板阵列灯或外部电视设备用户按钮灯)的存在。因此，在方框206处确定是否检测到灯。如果没有检测到灯(即“否”)，则例程继续到其中继续正常启动的方框或步骤208处。然而，如果检测到灯(即“是“)，则例程继续到方框或步骤210。在方框或步骤210处将灯控制菜单添加到在电视菜单中的用户特点列表中。其后，在方框或步骤212处，灯控制菜单使得用户能够选择灯的强度(即亮度)等级。
电路的初始测试示出了可变电流电路与在LED1上的前向电压在范围3.5V+/-0.2V内合作良好。限制是因为Q1的有限动态范围。当在Q1上的集电极-发射极电压降到300mV之下时，Q1的β下降并且对于特定发射极电流所需的基极驱动增加。这导致在集电极20mA中的至多以6mA的变化。为了减少电流变化而不重新设计整个电路，改变R2的接地端和R5的接地端到-0.5V。因为基极和发射极电路具有相同的偏置，电路操作实质上是相同的除了Q1现在在集电极和发射极之间具有0.5V更多的净空(headroom)。这种改变使得在LED1上的前向电压规格从3.6V+/-0.2V增加到3.6V+/-0.6V同时保持3mA的最大电流变化。选择-0.5V的限制是因为在HDTV控制器的PWM引脚上的输入限制。在最初导入例程期间，在HDTV控制器上的引脚是三态的并且-0.5V出现在IC引脚上。在引脚上的电压限制是-0.5V，其导致负电源值被设置为-0.5V。
当然，应该认识到，上述的流程图在过程200的可选实施例中具有更多或更少的步骤。以及，上述过程200的子集而不是整个过程可以实现本发明的原理。也可以考虑各种变化。
尽管如所述本发明具有优选的设计，在本公开的精神和范围下还可以修改本发明。因此本申请目的是覆盖使用其通用原理的本发明的各种变化、使用和改编。此外，本发明目的是覆盖偏离本公开而在本发明包含的并且在所附权利要求的限制之内的本领域公知或惯例。

Claims (16)

1、一种电视设备，包括：
机壳；
内置在机壳中的控制器，可操作用于提供电视设备的控制；
在机壳的外部之上并且与控制器相连的面板阵列；以及
照明设备，位于机壳的外部之上，照亮面板阵列，照明设备与控制器相连并且可结合控制器操作于提供多个照明强度等级。
2、根据权利要求1所述的电视设备，其特征在于照明设备包括与照明电路相连的照明设备，照明电路经由单一电线与控制器相连。
3、根据权利要求2所述的电视设备，其特征在于照明设备包括二极管和光导管。
4、根据权利要求3所述的电视设备，其特征在于所述二极管包括蓝色LED。
5、根据权利要求1所述的电视设备，其特征在于所述控制器可操作用于提供在屏幕上的照明强度菜单，使得用户能够从多个照明强度等级中选择照明设备的照明强度等级。
6、根据权利要求1所述的电视设备，其特征在于还包括用于驱动面板阵列并且用于检测照明设备的存在的单一电线。
7、一种电视设备，包括：
机壳；
位于机壳中，用于控制电视设备的装置；
面板阵列装置，位于机壳的外部并且与控制装置相连，用于提供使得用户能够使用电视设备的特点和/或功能；以及
位于机壳的外部并且与控制装置相连，用于以一个或多个照亮强度等级照亮面板阵列的装置。
8、根据权利要求7所述的电视设备，其特征在于照明装置包括与照明电路相连的用于提供灯光的装置，照明电路经由单一电线与控制装置相连。
9、根据权利要求8所述的电视设备，其特征在于照明装置包括二极管和光管。
10、根据权利要求9所述的电视设备，其特征在于所述二极管包括蓝色LED。
11、根据权利要求7所述的电视设备，其特征在于所述控制装置可操作用于提供在屏幕上的照明强度菜单，使得用户能够从多个照明强度等级中选择照明装置的照明强度等级。
12、根据权利要求7所述的电视设备，其特征在于所述控制装置使用单一电线驱动面板阵列装置，并且其还用于由控制装置来检测照明装置的存在。
13、一种针对电视设备的面板阵列提供可变强度灯光的方法，包括步骤：
在电视设备上提供照明设备，照明设备可用于照亮电视设备的面板阵列；
在最初启动电视设备时检测照明设备的存在；以及
当检测到照明设备时提供灯控制菜单给电视设备的在屏幕上的控制菜单，灯控制菜单使得用户能够针对照明设备选择多个灯光照明亮度等级。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于提供照明设备的步骤包括提供含有灯和灯电路的照明设备。
15、根据权利要求13所述的方法，其特征在于经由连接于照明设备和电视设备控制器之间的单一电线来实现在最初启动电视设备时检测照明设备的步骤和当检测到照明设备时提供灯光控制菜单给电视设备的在屏幕上控制菜单的步骤。
16、根据权利要求13所述的方法，其特征在于检测步骤使用单一电线，其还用作为针对面板阵列的键盘驱动电线。
CNA2004800111475A 2003-04-25 2004-04-20 具有针对电视设备面板的检测和控制电路的可变亮度照度设备 Pending CN1781307A (zh)

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