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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
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Diese Anmeldung ist von der nicht-provisorischen US-Anmeldung mit der Seriennummer 15/967,116, eingereicht am 30. April 2018, abgeleitet und nimmt diese durch Bezugnahme in sich auf und beansprucht für den gesamten einschlägigen Gegenstand die Priorität zu diesem Datum.
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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Im Allgemeinen kann das technische Gebiet das Reduzieren von Energie zu einem bestimmten Abschnitt eines Computersystems in kurzen Bursts und das Hinzufügen dieser Energie zu dem Energiebudget eines anderen Abschnitts des Systems umfassen. Dies kann auf eine Weise geschehen, die die effektive Leistung des Abschnitts, der Energie verliert, nicht beeinträchtigt.
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HINTERGRUND
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In einem Ansatz, der als Burst Processing bezeichnet wird, kann die Leistung eines Prozessors oder System on Chip (SoC) vorübergehend erhöht werden, indem das Energiebudget des Prozessors erhöht wird. Der Betrieb mit dieser erhöhten Geschwindigkeit über einen längeren Zeitraum kann zu Überhitzung oder anderen negativen Auswirkungen führen. Da diese Taktgeschwindigkeiten jedoch in der Regel in Gigahertz (GHz) gemessen werden, kann die erhöhte Geschwindigkeit möglicherweise nur für wenige Millisekunden (oder sogar Mikrosekunden) beibehalten werden, aber trotzdem eine messbare Leistungssteigerung erzielen, wenn sie im Laufe der Zeit wiederholt wird. Durch die Wiederholung der Burst-Verarbeitung in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen kann während der Zeiträume zwischen den Bursts jeder kleine Überhitzungsbetrag dissipiert werden, während die längerfristige Leistungssteigerung im Laufe der Zeit spürbar sein kann. Die Bereitstellung des erhöhten Energiebudgets für diese Bursts kann jedoch schwierig sein. In einigen Implementierungen kann während des normalen Betriebes zusätzliche Energie in einem Kondensator gespeichert werden, und die gespeicherte Energie kann verwendet werden, um die zusätzliche Energie während der Burst-Verarbeitung bereitzustellen. Kondensatoren neigen jedoch dazu, groß und sperrig zu sein und nicht in die schlanken Formfaktoranforderungen dünner Geräte wie Smartphones und Touchscreen-Pads zu passen.
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Figurenliste
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Einige Ausführungsformen der Erfindung können unter Bezug auf die folgende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen, die zum Veranschaulichen der Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, besser verstanden werden. In den Zeichnungen ist Folgendes zu sehen:
- 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Computersystems mit einem Display gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt ein Diagramm, wie ein Energiebudget durch das Computersystem 100 verteilt werden kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 3 zeigt ein Diagramm, wie das Energiebudget im Laufe der Zeit innerhalb des Computersystems der Erfindung umverteilt werden kann, gemäß einer Ausführungsform.
- 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Umleiten von Energie von einer Vorrichtung zu einem SoC gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 5 zeigt eine Alternative zur Umverteilung des Energiebudgets von 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche konkrete Details aufgeführt. Es versteht sich jedoch, dass Ausführungsformen der Erfindung auch ohne diese konkreten Details praktiziert werden können. In anderen Fällen sind bekannte Schaltkreise, Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt worden, um das Verständnis dieser Beschreibung nicht durch zu viele Details zu erschweren.
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Verweise auf „eine bestimmte Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“, „verschiedene Ausführungsformen“ , usw. meinen, dass die so beschriebenen Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften enthalten können, aber nicht unbedingt jede Ausführungsform diese bestimmten Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften enthält. Des Weiteren können einige Ausführungsformen einige, alle oder keine der für andere Ausführungsformen beschriebenen Merkmale aufweisen.
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In der folgenden Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen können die Begriffe „gekoppelt“ und „verbunden“ zusammen mit ihren Ableitungen verwendet werden. Es versteht sich, dass diese Begriffe nicht als Synonyme füreinander gedacht sind. Vielmehr wird „verbunden“ in bestimmten Ausführungsformen verwendet, um anzuzeigen, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physischen oder elektrischen Kontakt miteinander stehen. „Gekoppelt“ wird verwendet, um anzuzeigen, dass zwei oder mehr Elemente miteinander kooperieren oder interagieren, ohne dass sich zwischen ihnen physische oder elektrische Komponenten befinden müssen (wohl aber können).
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Im Sinne der Ansprüche, sofern nicht anders ausgesagt, besagt die Verwendung der Ordnungsadjektive „erstes“, „zweites“, „drittes“ usw. zum Beschreiben eines gemeinsamen Elements lediglich, dass auf verschiedene Instanzen gleichartiger Elemente verwiesen wird, und soll nicht implizieren, dass die so beschriebenen Elemente einer bestimmten Reihenfolge, entweder zeitlich, räumlich, dem Rang nach oder in irgendeiner anderen Weise, folgen müssen.
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Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung können ganz oder teilweise in Software und/oder Firmware implementiert sein. Diese Software und/oder Firmware kann die Form von Instruktionen haben, die in oder auf einem nicht-transitorischen computerlesbaren Speichermedium enthalten sind. Die Instruktionen können durch einen oder mehrere Prozessoren gelesen und ausgeführt werden, um das Ausführen der im vorliegenden Text beschriebenen Operationen zu ermöglichen. Das Medium kann sich innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung befinden, die den oder die Prozessoren enthält, und kann sich innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung befinden, welche die Operationen ausführt. Die Instruktionen können in jeder geeigneten Form vorliegen, einschließlich beispielsweise Quellcode, kompilierter Code, interpretierter Code, ausführbarer Code, statischer Code, dynamischer Code und dergleichen. Ein solches computerlesbares Medium kann jedes greifbare, nicht-transitorische Medium zum Speichern von Informationen in einer durch einen oder mehrere Computer lesbaren Form enthalten, wie zum Beispiel einen Nurlesespeicher (ROM); einen Direktzugriffsspeicher (RAM); Magnetplattenspeichermedien; optische Speichermedien; einen Flashspeicher usw.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Computersystems mit einem Display gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In der veranschaulichten Ausführungsform kann die Batterie 110 elektrische Energie für das Computersystem 100 bereitstellen. Ein Spannungsregler 120 kann die Spannung und den Strom steuern, die dem System on Chip (SoC) 150 zur Verfügung stehen. Das SoC 150 kann verschiedene Logikkomponenten enthalten, wie zum Beispiel eine CPU 160, eine Energiesteuereinheit (Power Control Unit, PCU) 180 und eine Hinterleuchtungs-Display-Controller-Logik 170 (Backlight Display, BD), um Steuer- und Rückkopplungssignale an den Display-Controller 130 zu übermitteln. Der Display-Controller 130 kann Steuersignale an das Display 140 übermitteln, wie zum Beispiel Signale zum Steuern der verfügbaren Energie für das Display und der resultierenden Leuchtdichte des Displays. Andere Ausführungsformen des Systems 100 sind ebenfalls möglich. Zum Beispiel können einige Ausführungsformen zwei oder mehr Displays mit jeweils ihrem eigenen Display-Controller aufweisen.
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Die Anzeige kann verschiedene Technologien verwenden. In einer Ausführungsform kann das Display Leuchtdioden (LED)-Elemente oder organische Leuchtdioden (OLED)-Elemente verwenden, bei denen die Leuchtdichte des Displays sehr schnell auf Änderungen der in die Display-Elemente eingespeisten Energie reagiert.
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2 zeigt ein Diagramm, wie ein Energiebudget durch das Computersystem verteilt werden kann, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Im Kontext dieses Dokuments ist ein Energie-„Budget“ nicht unbedingt mit der tatsächlich genutzten Energie identisch; diese kann variieren. Das Energiebudget kann die maximal zulässige Energie sein, die einem bestimmten Computersystem oder Abschnitt eines Computersystems zugewiesen wird.
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2 zeigt, wie die maximale System-Burst-Energie, die von einer Stromquelle (zum Beispiel einer Batterie) zur Verfügung steht, zwischen dem SoC/Prozessor-Burst-Energiebudget, der Hinterleuchtungsenergie und der Plattformrest-Energie aufgeteilt werden kann. Das SoC-Burst-Energiebudget kann somit durch Subtrahieren des Hinterleuchtungs- und des Plattformrest-Budgets von der maximal verfügbaren Burst-Energie berechnet werden. Die Summe dieser Energiebudgets ist als das Energiebudget des Systems im stabilen Zustand gezeigt. Im Betrieb kann der in jeder dieser Kategorien tatsächlich verbrauchte Energiebetrag variieren, aber der Einfachheit halber sind die verfügbaren Energiebudgets als im stabilen Zustand befindlich gezeigt.
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3 zeigt ein Diagramm, wie das Energiebudget im Laufe der Zeit innerhalb des Computersystems der Erfindung umverteilt werden kann, gemäß einer Ausführungsform. In 3 kann die Hinterleuchtungsenergie für einen Zeitraum Toff auf Null reduziert werden. In einigen Ausführungsformen kann sie teilweise reduziert anstatt vollständig abgeschaltet werden, aber in diesem Beispiel ist sie als auf Null reduziert gezeigt. Diese Energie von der Hinterleuchtungs wiederum kann zu dem SoC umgeleitet werden, wodurch eine Burst-Verarbeitung durch das SoC während Toff ermöglicht wird. In einigen Ausführungsformen kann die Burst-Verarbeitung durch Erhöhung des Systemtakts zu dem SoC erreicht werden, aber es können auch andere Techniken wie zum Beispiel das Erhöhen der Spannung zu dem SoC verwendet werden. Diese Verringerung der Energie für das Display und die daraus resultierende Verringerung der Leuchtdichte kann so kurz sein, dass das Ergebnis für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
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In einigen Ausführungsformen kann auf Toff ein weiterer Zeitraum Ton folgen, in dem die Hinterleuchtungsenergie auf ein Niveau über der Stabilzustands-Hinterleuchtungsenergie erhöht wird. Die Höhe dieses Anstiegs und seine Dauer Ton können so gewählt werden, dass die durchschnittliche Leuchtdichte über den Zeitraum Toff + Ton ungefähr gleich der durchschnittlichen Leuchtdichte vor und nach Toff + Ton ist. In einigen Ausführungsformen kann Toff weniger als 3 ms betragen, aber es können auch andere Werte verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann Ton weniger als 2 ms betragen, aber es können auch andere Werte verwendet werden.
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Toff kann sich in regelmäßigen Intervallen wiederholen, und die Häufigkeit der Wiederholung wird in diesem Dokument als „Flimmerrate“ bezeichnet. Die maximale Flimmerrate (maximale Wiederholungsrate), bei der sich der Flimmereffekt für das menschliche Auge bemerkbar macht, wird in diesem Dokument als „Flimmerschwelle“ bezeichnet. Die Dauer von Toff, die Flimmerrate und die Leuchtdichte des Displays können allesamt die Flimmerschwelle beeinflussen. Der Pegel der Leuchtdichte wird manchmal in Einheiten gemessen, die als „nits“ bezeichnet werden.
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Umleiten von Energie von einer Vorrichtung in einem Computersystem zu einem SoC in diesem Computersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dem Flussdiagramm 400 kann bei 410 ein erster Energiepegel an das SoC angelegt werden, und ein zweiter Energiepegel kann an einen anderen Teil des Systems angelegt werden, der in diesem Beispiel ein Display sein kann. Vergleicht man dies mit 3, so kann der erste Energiepegel das SoC-Energiebudget sein, und der zweite Energiepegel kann das Hinterleuchtungsenergiebudget sein.
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Bei 420 kann der zweite Energiepegel, der dem Display zugeführt wird, abgeschaltet werden, wodurch das Energiebudget des Displays auf Null reduziert wird. Zur selben Zeit oder kurz danach können bei 430 das erste und das zweite Energiebudget über einen ersten Zeitraum an das SoC angelegt werden. In dem Beispiel von 3 kann der erste Zeitraum Toff sein. Während dieses Zeitraums kann die zuvor beschriebene Burst-Verarbeitung durch das SoC während dieser Zeit stattfinden.
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Wenn das Ende des ersten Zeitraums erreicht ist, so kann bei 440 ein dritter Energiepegel, der dem SoC zugeführt wird, abgeschaltet werden. Dadurch kann die Energieverteilung während des zweiten Zeitraums (Ton) wie bei 450 und 460 angedeutet bleiben, wobei die an das SoC angelegte Energie ein dritter Energiepegel ist und die an das Display angelegte Energie gleich (der erste Energiepegel + der zweite Energiepegel - der dritte Energiepegel) sein kann. Dies wird in 3 als der hohe Ton-Impuls angezeigt. Am Ende von Ton können bei 470 der erste und der zweite Energiepegel wie in 410 beschrieben neu verteilt werden, wodurch der in 3 veranschaulichte Zyklus vollendet wird.
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5 zeigt eine Alternative zur Umverteilung des Energiebudgets von 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 5 zeigt eine Pulsweitenmodulations (PWM)-Einspeisung von Energie in das Display, wobei Energie in einer fortlaufenden Reihe von Ein-Aus-Impulsen an das Display angelegt wird. Es wird gezeigt, dass Energie während der „Ein“-Phase jedes Impulses angelegt wird und während der „Aus“-Phase jedes Impulses nicht angelegt wird, wobei eine durchschnittliche Hinterleuchtungsenergie die durch einen Menschen wahrgenommene Helligkeit steuert. Es wird ein Tastverhältnis von 50 % angezeigt, wobei die durchschnittliche Hinterleuchtungsenergie in der Mitte zwischen den „Ein“- und „Aus“-Pegeln liegt. Es können jedoch auch andere Tastverhältnisse verwendet werden, wodurch sich der Pegel der durchschnittlichen Hinterleuchtungsenergie entsprechend ändern kann. In Anlehnung an die Terminologie in der Beschreibung von 4 kann der „Ein“-Energiepegel in 5 mit dem zweiten Energiepegel in 4 gleichgesetzt werden, und die Zeitdauer zwischen den „Ein“-Impulsen („Aus“-Zeit) in 5 kann mit dem ersten Zeitraum in 4 gleichgesetzt werden. Damit würde das Tastverhältnis des PWM-Signals= zu (die Zykluszeit der PWM - der erste Zeitraum von 4) geteilt durch (die Zykluszeit).
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Wie in den vorherigen Beschreibungen kann die Energie, die während der „Aus“-Phase nicht an das Display angelegt wird, als Teil des SoC-Burst-Verarbeitungs-Energiebudgets zu dem SoC umgeleitet werden. Der Betrag dieses Burst-Verarbeitungsbudgets, der durch das SoC tatsächlich verbraucht wird, kann von anderen Faktoren abhängen, wie zum Beispiel dem Bedarf an zusätzlicher Leistung während der „Aus“-Phase, Übertemperaturbedingungen in dem SoC usw. Obgleich die veranschaulichte Ausführungsform anzeigt, dass die verfügbare Energie zu einem SoC umgeleitet wird, kann diese Energie in anderen Ausführungsformen zu anderen Komponenten in einem System umgeleitet werden, wie zum Beispiel zu Funkschaltungen in einer Drahtlosvorrichtung.
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BEISPIELE
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Die folgenden Beispiele beziehen sich auf konkrete Ausführungsformen:
- Beispiel 1 enthält eine Energiesteuerungsvorrichtung mit einem Prozessor, einem Energiesteuerungsmodul und einem Speicher, wobei die Vorrichtung für Folgendes ausgelegt ist: Bereitstellen eines ersten Energiebudgets für einen ersten Abschnitt eines Computersystems; Reduzieren des ersten Energiebudgets zu dem ersten Abschnitt des Computersystems während eines ersten Zeitraums; Hinzufügen des reduzierten Energiebudgets zu einem zweiten Energiebudget für den Prozessor während des ersten Zeitraums; Verwenden des hinzugefügten Energiebudgets zur Burst-Verarbeitung durch den Prozessor während des ersten Zeitraums; und Wiederherstellen des ersten Energiebudgets für den ersten Abschnitt des Computersystems nach dem ersten Zeitraum.
- Beispiel 2 enthält die Vorrichtung von Beispiel 1, wobei das Reduzieren des ersten Energiebudgets, das Hinzufügen des reduzierten Energiebudgets, das Verwenden des hinzugefügten Energiebudgets und das Wiederherstellen des ersten Energiebudgets in Zeitintervallen zu wiederholen sind.
- Beispiel 3 enthält die Vorrichtung von Beispiel 1, wobei der erste Abschnitt ein Display umfasst.
- Beispiel 4 enthält die Vorrichtung von Beispiel 1, wobei das reduzierte erste Energiebudget für den ersten Zeitraum eine Verringerung der von dem Display abgegebenen Leuchtdichte veranlassen soll, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
- Beispiel 5 enthält die Vorrichtung von Beispiel 1, wobei der erste Abschnitt ein Display umfasst.
- Beispiel 6 enthält die Vorrichtung von Beispiel 2, wobei das reduzierte erste Energiebudget für den ersten Zeitraum eine Verringerung der von dem Display abgegebenen Leuchtdichte veranlassen soll, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
- Beispiel 7 enthält die Vorrichtung von Beispiel 2, wobei: die Vorrichtung Energie an den ersten Abschnitt mittels Pulsweitenmodulation (PWM) anlegen soll; die Zeitintervalle eine Zykluszeit der PWM sein sollen; ein Tastverhältnis der PWM (eine Dauer des Intervalls - der erste Zeitraum) / die Dauer des Intervalls) sein soll.
- Beispiel 8 enthält ein Verfahren zum Umverteilen von Energie in einem Computersystem zur Burst-Verarbeitung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines ersten Energiepegels für einen ersten Abschnitt eines Computersystems und eines zweiten Energiepegels für ein System on Chip (SoC); Reduzieren des ersten Energiepegels für den ersten Abschnitt während eines ersten Zeitraums; Anlegen, während des ersten Zeitraums, des ersten Energiepegels und des zweiten Energiepegels an das SoC während des ersten Zeitraums; und Wiederherstellen des ersten Energiepegels für den ersten Abschnitt des Computersystems nach dem ersten Zeitraum.
- Beispiel 9 enthält das Verfahren von Beispiel 8, das des Weiteren umfasst:
- an einem Ende des ersten Zeitraums, Abschalten eines dritten Energiepegels, der dem SoC zugeführt wird, während ein Energiebetrag an das Display angelegt wird, der gleich (der erste Energiepegel plus der zweite Energiepegel minus der dritte Energiepegel) ist, und Aufrechterhalten dieser Pegel über einen zweiten Zeitraum.
- Beispiel 10 enthält das Verfahren von Beispiel 9, das des Weiteren umfasst: an einem Ende des zweiten Zeitraums, Anlegen des ersten Energiepegels an den ersten Abschnitt und Anlegen des zweiten Energiepegels an das SoC.
- Beispiel 11 enthält das Verfahren von Beispiel 8, wobei der erste Zeitraum eine Dauer von weniger als 4 Millisekunden hat.
- Beispiel 12 enthält das Verfahren von Beispiel 9, wobei der zweite Zeitraum eine Dauer von weniger als 2 Millisekunden hat.
- Beispiel 13 enthält das Verfahren von Beispiel 9, das des Weiteren umfasst: Anlegen von Energie an den ersten Abschnitt unter Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM); Wiederholen des Bereitstellens, Reduzierens, Anlegens und Wiederherstellens in regelmäßigen Zeitintervallen; wobei die Zeitintervalle eine Zykluszeit der PWM sein sollen; wobei ein Tastverhältnis der PWM (eine Dauer des Intervalls - der erste Zeitraum) / die Dauer des Intervalls) ist.
- Beispiel 14 enthält ein computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium, das Instruktionen enthält, die, wenn sie durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, zum Ausführen von Operationen zum Umverteilen von Energie in einem Computersystem für die Burst-Verarbeitung führen, wobei die Operationen umfassen: Bereitstellen eines ersten Energiepegels für einen ersten Abschnitt eines Computersystems und eines zweiten Energiepegels für ein System on Chip (SoC); Reduzieren des ersten Energiepegels für den ersten Abschnitt während eines ersten Zeitraums; Anlegen, während des ersten Zeitraums, des ersten Energiepegels und des zweiten Energiepegels an das SoC während des ersten Zeitraums; und Wiederherstellen des ersten Energiepegels für den ersten Abschnitt des Computersystems nach dem ersten Zeitraum.
- Beispiel 15 enthält das Medium von Beispiel 14, wobei die Operationen des Weiteren umfassen: an einem Ende des ersten Zeitraums, Abschalten eines dritten Energiepegels, der dem SoC zugeführt wird, während ein Energiebetrag an das Display angelegt wird, der gleich (der erste Energiepegel plus der zweite Energiepegel minus der dritte Energiepegel) ist, und Aufrechterhalten dieser Pegel über einen zweiten Zeitraum.
- Beispiel 16 enthält das Medium von Beispiel 15, das des Weiteren umfasst: an einem Ende des zweiten Zeitraums, Anlegen des ersten Energiepegels an den ersten Abschnitt und Anlegen des zweiten Energiepegels an das SoC.
- Beispiel 17 enthält das Medium von Beispiel 14, wobei der erste Zeitraum eine Dauer von weniger als 4 Millisekunden hat.
- Beispiel 18 enthält das Medium von Beispiel 15, wobei der zweite Zeitraum eine Dauer von weniger als 2 Millisekunden hat.
- Beispiel 19 enthält das Medium von Beispiel 15, das des Weiteren umfasst: Anlegen von Energie an den ersten Abschnitt unter Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM); Wiederholen des Bereitstellens, Reduzierens, Anlegens und Wiederherstellens in regelmäßigen Zeitintervallen; wobei die Zeitintervalle eine Zykluszeit der PWM sein sollen; wobei ein Tastverhältnis der PWM (eine Dauer des Intervalls - der erste Zeitraum) / die Dauer des Intervalls) ist.
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Die obige Beschreibung soll veranschaulichend und nicht einschränkend sein. Dem Fachmann fallen Variationen ein. Diese Variationen sollen in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung enthalten sein, die allein durch den Schutzumfang der folgenden Ansprüche eingeschränkt werden.
