WO2003019513A1 - Method and control device for illumination control of a terminal depending on the measured local light strength - Google Patents

Method and control device for illumination control of a terminal depending on the measured local light strength Download PDF

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WO2003019513A1
WO2003019513A1 PCT/DE2002/002937 DE0202937W WO03019513A1 WO 2003019513 A1 WO2003019513 A1 WO 2003019513A1 DE 0202937 W DE0202937 W DE 0202937W WO 03019513 A1 WO03019513 A1 WO 03019513A1
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Udo Reichert
Stephan Windisch
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Definitions

  • the end device must have a suitable light measuring device, i. H. have a device for measuring the ambient light intensity.
  • Suitable circuits with photosensitive elements such as phototransistors are used as sensors, for example.
  • a disadvantage is that such light measuring devices, in particular the sensor, often have a considerable component tolerance, which can lead to errors in the control. In order to at least partially compensate for this tolerance and to reduce the possibility of faulty controls, it would therefore be necessary to adjust each individual device in the production line beforehand in a special measurement setup. This is relatively complex and expensive.

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Abstract

A method for control of an illumination device on a terminal, depending on a local light strength, whereby a light measuring device determines a local light strength and, based on said local light strength, the illumination power of the illuminating device is set. A compensation measurement is made, whereby an illumination strength, generated by the illumination device, is measured using the light measuring device. The illumination strength value thus determined is compared with a given reference value, for a compensation in the control of the illumination device.

Description

Beschreibungdescription
VERFAHREN UND STEUEREINRICHTUNG ZUR BELEUCHTUNGSSTEUERUNG EINES ENDGERÄTS IN ABHÄNGIGKEIT VON DER GEMESSENEN UMGEBUNGSLICHTSSTÄRKEMETHOD AND CONTROL DEVICE FOR LIGHTING CONTROL OF A TERMINAL DEVICE DEPENDING ON THE MEASURED AMBIENT LIGHTNESS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung eines Endgeräts, vorzugsweise eines mobilen Hand-Held-Geräts wie ein Mobilfunkgerät oder PDA, in Abhängigkeit von einer Umgebungslichtstärke, bei dem mittels einer Lichtmesseinrichtung die aktuelle Umgebungslichtstärke ermittelt und auf Basis dieser Umgebungslichtstärke eine Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung eingestellt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Steuereinrichtung für eine Beleuchtungseinrichtung eines solchen Endgeräts .The invention relates to a method for controlling a lighting device of a terminal, preferably a mobile hand-held device such as a mobile radio device or PDA, as a function of an ambient light intensity, in which the current ambient light intensity is determined by means of a light measuring device and an illumination power of the lighting device based on this ambient light intensity is set. Furthermore, the invention relates to a corresponding control device for a lighting device of such a terminal.
Bei vielen Endgeräten wird eine Beleuchtungseinrichtung von Funktionselementen wie beispielsweise die Beleuchtung der Benutzerschnittstelle, d. h. die Displayhintergrundbeleuchtung und die Beleuchtung der Tastatur, derart gesteuert, dass die Beleuchtung mit einem Tastendruck eingeschaltet und nach einer fest vordefinierten Zeit nach der letzten Tastatureingabe wieder ausgeschaltet wird. Dies geschieht unabhängig davon, ob ausreichend Umgebungslicht zur Bedienung des Geräts zur Verfügung steht. Ungünstigerweise verbraucht jedoch eine solche Beleuchtungseinrichtung relativ viel Energie. Aufgrund dieses hohen Energieverbrauchs reduziert die Beleuchtungseinrichtung vor allem bei Applikationen mit intensiver Tastatureingabe wie Spiele, WAP, SMS usw. die Betriebszeit von mobilen Endgeräten, welche mittels Batterie oder Akku betrieben werden, erheblich. Im Gegensatz dazu ist aber gerade bei mobilen Geräten eine der Grundanforderungen, eine möglichst lange Betriebszeit ohne einen Austausch der Batterien oder ein Wiederaufladen der Akkus zu gewährleisten.In many end devices, a lighting device is used by functional elements such as, for example, the lighting of the user interface, i. H. the display background lighting and the lighting of the keyboard are controlled in such a way that the lighting is switched on at the press of a button and is switched off again after a predefined time after the last keyboard input. This happens regardless of whether sufficient ambient light is available to operate the device. Unfortunately, such a lighting device consumes a relatively large amount of energy. Due to this high energy consumption, the lighting device considerably reduces the operating time of mobile end devices, which are operated by means of batteries, especially in applications with intensive keyboard input such as games, WAP, SMS. In contrast, one of the basic requirements, especially for mobile devices, is to ensure the longest possible operating time without replacing the batteries or recharging the batteries.
Eine Möglichkeit, die Betriebszeit zu verlängern, besteht folglich darin, die Beleuchtung gezielt in Abhängigkeit von der Lichtstärke des Umgebungslichts zu steuern. Mit einer solchen Steuerung ist es beispielsweise möglich, die Beleuchtung nur dann einzustellen, wenn diese auch tatsächlich benötigt wird. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Beleuchtungsleistung an die Umgebungslichtstärke anzupassen und dadurch neben einer Energieeinsparung auch eine ergonomische Verbesserung bei verschiedenen Betriebszuständen und unterschiedlichen Umgebungslichtstärken zu erreichen.One way to extend the operating time is to control the lighting depending on the light intensity of the ambient light. With a Such control, for example, is only possible to set the lighting when it is actually needed. Furthermore, there is the possibility of adapting the lighting output to the ambient light intensity and, in addition to saving energy, also achieving an ergonomic improvement in different operating states and different ambient light intensities.
Das Endgerät muss hierzu eine geeignete Lichtmesseinrichtung, d. h. eine Einrichtung zum Messen der Umgebungslichtstärke, aufweisen. Als Lichtmesseinrichtung werden beispielsweise geeignete Schaltungen mit photosensitiven Elementen wie Phototransistoren als Sensoren verwendet. Ein Nachteil ist, dass derartige Lichtmesseinrichtungen, insbesondere der Sensor, oft eine erhebliche Bauteiltoleranz aufweisen, was zu Fehlern bei der Steuerung führen kann. Um diese Toleranz zumindest teilweise auszugleichen und die Möglichkeit einer fehlerhaften Steuerungen zu vermindern, wäre es daher erforderlich, jedes einzelne Gerät in der Fertigungslinie zuvor in einem speziellen Messaufbau abzugleichen. Dies ist relativ aufwendig und kostenintensiv.For this purpose, the end device must have a suitable light measuring device, i. H. have a device for measuring the ambient light intensity. Suitable circuits with photosensitive elements such as phototransistors are used as sensors, for example. A disadvantage is that such light measuring devices, in particular the sensor, often have a considerable component tolerance, which can lead to errors in the control. In order to at least partially compensate for this tolerance and to reduce the possibility of faulty controls, it would therefore be necessary to adjust each individual device in the production line beforehand in a special measurement setup. This is relatively complex and expensive.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen auf einfache und kostengünstige Weise ein Abgleich zur Berücksichtigung dieser Toleranzen durchgeführt werden kann.It is an object of the present invention to provide a method and a control device with which a comparison can be carried out in a simple and inexpensive manner to take these tolerances into account.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Die Unteransprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a method according to claim 1 and a control device according to claim 15. The subclaims each contain particularly advantageous refinements and developments of the invention.
Die grundlegende Idee ist hierbei, dass als Abgleichmessung mittels der Lichtmesseinrichtung eine von der Beleuchtungseinrichtung des Geräts selbst erzeugte Beleuchtungsstärke ermittelt wird und der dabei ermittelte Beleuchtungsstärkenwert für einen Abgleich bei der Steuerung der Beleuchtungseinrich- tung mit einem vorgegebenen Referenzwert, d. h. einer Referenzhelligkeit, verglichen wird. Die zu steuernde Beleuchtung selbst wird also durch Vergleich mit einer Referenz für einen automatischen Abgleich der Lichtmesseinrichtung genutzt.The basic idea here is that an illuminance generated by the illuminating device of the device itself is determined as the alignment measurement by means of the light measuring device and the illuminance value determined in the process for an alignment when controlling the illuminating device. device is compared with a predetermined reference value, ie a reference brightness. The lighting to be controlled is therefore used for automatic adjustment of the light measuring device by comparison with a reference.
Die Messung der von der Beleuchtungseinrichtung selbst erzeugten Beleuchtungsstärke stellt in der Regel kein Problem dar. Vorzugsweise wird nämlich der Sensor ohnehin so positioniert, dass er sich unmittelbar am Display befindet, beispielsweise bei Verwendung eines Lichtleiters zur gleichmäßigen Beleuchtung des Displays am Rand dieses Lichtleiters. Im Gegensatz zu einer Plazierung des Sensors an einer separaten Stelle im Gerät ist bei einem solchen Aufbau keine - aus Design- und Kostengründen in der Regel unerwünschte - separate Gehäuseöffnung für den Sensor notwendig. Außerdem ist so gewährleistet, dass die Lichtstärke am Display direkt gemessen wird. Bei einer derartigen Konstruktion wird folglich zwangsläufig das Licht der eigenen Beleuchtungseinrichtung von der Lichtmesseinrichtung erfasst.The measurement of the illuminance generated by the lighting device itself is generally not a problem. The sensor is preferably positioned anyway in such a way that it is located directly on the display, for example when using a light guide for uniformly illuminating the display at the edge of this light guide. In contrast to placing the sensor at a separate location in the device, no separate housing opening is necessary for the sensor with such a structure, which is generally undesirable for design and cost reasons. This also ensures that the light intensity is measured directly on the display. In the case of such a construction, the light from the own lighting device is therefore inevitably detected by the light measuring device.
So wird beispielsweise bei einer Positionierung des Sensors am Rande eines zur Beleuchtung des Displays verwendeten Lichtleiters dieser Sensor sowohl durch das Umgebungslicht, das durch das Display und den Lichtleiter eingekoppelt wird, als auch durch das Licht der Beleuchtungseinrichtung, welches ebenfalls in den Lichtleiter eingekoppelt wird, beeinflusst.For example, when the sensor is positioned on the edge of a light guide used to illuminate the display, this sensor is affected both by the ambient light that is coupled in by the display and the light guide, and by the light from the lighting device, which is also coupled into the light guide. affected.
Bei einer solchen Abgleichmessung bzw. Eichmessung muss gewährleistet sein, dass die Lichtmesseinrichtung nur allein das von der Beleuchtungseinrichtung selbst erzeugte Licht erfasst, damit ein Vergleich mit einem vorgegebenen Referenzwert möglich ist.With such a comparison measurement or calibration measurement, it must be ensured that the light measuring device only detects the light generated by the lighting device itself, so that a comparison with a predetermined reference value is possible.
Eine Möglichkeit dies zu gewährleisten besteht darin, dass genau dann die Abgleichmessung durchgeführt wird, wenn sichergestellt ist, dass die Lichtmesseinrichtung vollständig vom Umgebungslicht abgeschirmt ist und lediglich die Beleuchtungsstärke der Beleuchtungseinrichtung misst. Bei Verwendung einer Lichtmesseinrichtung mit einem Sensor an einem Lichtleiter eines Displays muss dabei sichergestellt sein, dass das gesamte Display vom Umgebungslicht abgeschirmt wird. Dies ist z. B. bei solchen Geräten möglich, die eine verschiebbare Displayabdeckung aufweisen oder die in einem ausgeschalteten Zustand zusammengeklappt werden, so dass das Display abgedeckt ist. Das Gerät muß dann derart ausgestattet sein, dass es auch mit abgedecktem Display Messungen durchführen kann.One way to ensure this is that the adjustment measurement is carried out exactly when it is ensured that the light measuring device is completely shielded from the ambient light and only measures the illuminance of the lighting device. Using A light measuring device with a sensor on a light guide of a display must ensure that the entire display is shielded from ambient light. This is e.g. B. possible in such devices that have a sliding display cover or which are folded in a switched-off state so that the display is covered. The device must then be equipped in such a way that it can also carry out measurements with the display covered.
Bei anderen Geräten, welche keine Displayabdeckung besitzen, werden vorzugsweise für eine Abgleichmessung zwei Messwerte aufgenommen. Einer der Messwerte wird dabei bei eingeschalteter Beleuchtungseinrichtung und ein weiterer Messwert bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung aufgenommen. Der erste Wert entspricht dann der Lichtstärke, die sich als Summe aus der Umgebungslichtstärke, d. h. der von der Lichtmesseinrichtung erfassten externen Beleuchtung des Endgeräts, und der Beleuchtungslichtstärke, d. h. der von der Lichtmessung erfassten internen Beleuchtung des Endgeräts, ergibt. Der zweite Wert entspricht der gemessenen Umgebungslichtstärke. Um den gewünschten Beleuchtungsstärkenwert, welcher allein die interne Beleuchtung des Endgeräts repräsentiert, zu erhalten, wird dann die Differenz aus den beiden Messwerten ermittelt.With other devices that do not have a display cover, two measurement values are preferably recorded for an adjustment measurement. One of the measured values is recorded when the lighting device is switched on and a further measured value is recorded when the lighting device is switched off. The first value then corresponds to the light intensity, which is the sum of the ambient light intensity, i. H. the external lighting of the terminal device detected by the light measuring device, and the illuminating light intensity, d. H. the internal lighting of the end device, as measured by the light measurement. The second value corresponds to the measured ambient light intensity. In order to obtain the desired illuminance value, which alone represents the internal lighting of the terminal, the difference between the two measured values is then determined.
Um eine möglichst genaue, unverfälschte Messung zu gewährleisten, ist darauf zu achten, dass die Umgebungslichtstärke bei der Abgleichmessung während der aufeinanderfolgenden Ermittlung der beiden Messwerte im Wesentlichen konstant gehalten wird. Vorzugsweise wird daher dafür gesorgt, dass die beiden Messwerte bei der Abgleichmessung in kurzem zeitlichen Abstand zueinander ermittelt werden. Der kurze zeitliche Abstand muss hierbei derart schnell sein, dass auch Änderungen der Umgebungshelligkeit, welche mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind, die Messung nicht signifikant ändern, wie beispielsweise das 100 Hz-Flackern von künstlichen Beleuchtun- gen, der Lattenzauneffekt, wenn der Benutzer mit einem Auto eine Allee entlang fährt o. Ä.In order to ensure that the measurement is as accurate and undistorted as possible, it must be ensured that the ambient light intensity during the adjustment measurement is kept essentially constant during the successive determination of the two measured values. It is therefore preferably ensured that the two measured values are determined at a short time interval from one another during the adjustment measurement. The short time interval must be so fast that changes in the ambient brightness, which are not visible to the naked eye, do not significantly change the measurement, such as the 100 Hz flickering of artificial lighting. the picket fence effect when the user drives a car along an avenue or the like.
Eine weitere Möglichkeit, das Verfahren sicherer zu machen, besteht darin, bereits einige Male vor und/oder nach der Abgleichmessung die Umgebungslichtstärke bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung zu messen und anhand dieser Messwerte festzustellen, ob die Umgebungslichtstärke in diesem Zeitraum konstant war.Another possibility for making the method more reliable is to measure the ambient light intensity a few times before and / or after the adjustment measurement with the lighting device switched off and to determine on the basis of these measured values whether the ambient light intensity was constant during this period.
Zusätzlich kann dem Benutzer angezeigt werden, wenn eine solche Abgleichmessung durchgeführt wird, damit er sich dementsprechend verhält und das Endgerät beispielsweise in diesem Moment nicht bewegt bzw. sich bemüht, die Umgebungslichtstärke nicht zu ändern.In addition, the user can be shown if such an adjustment measurement is carried out so that he behaves accordingly and, for example, does not move the terminal at this moment or tries not to change the ambient light intensity.
Vorzugsweise wird der Beleuchtungsstärkenwert bei einer Einstellung der Beleuchtungseinrichtung auf eine bestimmte momentane Beleuchtungsleistung, z. B. auf 100 % Beleuchtungsleistung, ermittelt. Wenn eine Abgleichmessung mit zwei aufeinanderfolgenden Messungen mit eingeschalteter und ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung erfolgt, wird dementsprechend der Messwert bei eingeschalteter Beleuchtungseinrichtung auf einer definierten Beleuchtungsleistung gemessen. Bei Verwendung einer Pulsweitenmodulation zur Steuerung der Beleuchtungsleistung kann eine der Messungen während eines Pulses und eine Messung in einer Pulspause erfolgen. Die Messung während des Pulses entspricht dann einer Beleuchtungsleistung von 100 %.Preferably, the illuminance value is set when the lighting device is set to a specific instantaneous lighting power, e.g. B. to 100% lighting performance. If an adjustment measurement is carried out with two successive measurements with the lighting device switched on and off, the measured value is accordingly measured with a lighting device switched on at a defined lighting power. When using pulse width modulation to control the lighting power, one of the measurements can be carried out during a pulse and a measurement during a pulse pause. The measurement during the pulse then corresponds to an illumination output of 100%.
Der Referenzwert wird ebenfalls bei dieser bestimmten Beleuchtungsleistung unter definierten Bedingungen einmal für alle Geräte dieses Typs werkseitig ermittelt und dann in den Geräten in einem Speicher hinterlegt. Durch die definierten Bedingungen wird dabei sichergestellt, dass der Referenzwert genau der Helligkeit entspricht, die die Lichtmesseinrichtung bei der bestimmten Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung bei einer Abgleichmessung eigentlich messen üsste.The reference value is also determined once at the factory for this specific lighting output under defined conditions for all devices of this type and then stored in a memory in the devices. The defined conditions ensure that the reference value corresponds exactly to the brightness that the light measuring device should actually measure at the determined lighting power of the lighting device during a calibration measurement.
Der Quotient aus dieser in der Entwicklungsphase des Geräts ermittelten Referenzhelligkeit eines typischen Displaymoduls und dem in der Abgleichmessung ermittelten Beleuchtungsstärkenwert ist dann ein Skalierungsfaktor, welcher als Multiplikator für alle folgenden Helligkeitsmessungen der Lichtmesseinrichtung verwendet werden kann.The quotient of this reference brightness of a typical display module determined in the development phase of the device and the illuminance value determined in the adjustment measurement is then a scaling factor which can be used as a multiplier for all subsequent brightness measurements of the light measuring device.
Dieser Skalierungsfaktor wird vorzugsweise solange in einem Speicher des Geräts hinterlegt, bis er in einer weiteren Abgleichmessung neu ermittelt und dementsprechend überschrieben wird. Bei der Steuerung der Beleuchtungseinrichtung kann dann ein gemessener Umgebungslichtstärken-Messwert zur Normierung einfach mit dem aktuellen Skalierungsfaktor multipliziert werden. Die Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung wird schließlich in Abhängigkeit von diesem normierten Messwert eingestellt.This scaling factor is preferably stored in a memory of the device until it is newly determined in a further adjustment measurement and is overwritten accordingly. When controlling the lighting device, a measured ambient light intensity measurement value can then simply be multiplied by the current scaling factor for normalization. The lighting power of the lighting device is finally set as a function of this standardized measured value.
Bei einer besonders genauen, dafür aber aufwendigeren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden für unterschiedliche Umgebungslichtstärkenmesswerte unterschiedliche Skalierungsfaktoren ermittelt. Dies ist möglich, indem mehrere Abgleichmessungen bei unterschiedlichen Beleuchtungsleistungen der Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise bei 10 %, bei 50 % und bei 100 % erzeugt werden. Bei Verwendung einer Pulsweitenmodulation zur Steuerung der Beleuchtungsleistung, bei der die Abgleichmessungen während eines Pulses und in einer Pulspause durchgeführt werden sollen, ist dann dafür zu sorgen, dass während der Messung die Pulshöhe entsprechend auf die gewünschten Werte, z. B. 10 %, 50 % und 100 %, reduziert wird, indem beispielsweise die Spannung vorübergehend vermindert wird.In a particularly precise, but more complex variant of the method according to the invention, different scaling factors are determined for different ambient light intensity measured values. This is possible by generating several adjustment measurements at different lighting powers of the lighting device, for example at 10%, at 50% and at 100%. When using pulse width modulation to control the lighting power, in which the adjustment measurements are to be carried out during a pulse and in a pulse pause, it must then be ensured that the pulse height is correspondingly adjusted to the desired values, e.g. B. 10%, 50% and 100% is reduced, for example, by temporarily reducing the voltage.
Bei dieser Variante müssen natürlich auch in der Entwicklungsphase des Geräts entsprechend mehrere Referenzwerte aufgenommen werden. Durch Vergleich der bei den verschiedenen Beleuchtungsleistungen erfassten Beleuchtungsstärkenwerte mit den jeweils zugehörigen Referenzwerten können dann zu verschiedenen Lichtstärken unterschiedliche Skalierungsfaktoren ermittelt werden. Die Werte für die Skalierungsfaktoren zwischen diesen Lichtstärken können dann beispielsweise durch ein geeignetes Interpolationsverfahren o. Ä. ermittelt werden.With this variant, several reference values must of course also be included in the development phase of the device. By comparing the different Illuminance values recorded with the respective associated reference values can then be ascertained different scaling factors for different luminous intensities. The values for the scaling factors between these light intensities can then be determined, for example, by a suitable interpolation method or the like. be determined.
Die Steuerung der Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von der Umgebungslichtstärke kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise gemäß einer beliebigen, vorgegebenen Beleuchtungsfunktion erfolgen. Diese Beleuchtungsfunktion kann im einfachsten Fall so aussehen, dass oberhalb einer Einschaltschwelle der Umgebungslichtstärken die Beleuchtungseinrichtung nicht eingeschaltet wird und unterhalb dieser Einschaltschwelle die Beleuchtungseinrichtung eingeschaltet wird.The lighting device can be controlled as a function of the ambient light intensity using the method according to the invention in a simple manner according to any predetermined lighting function. In the simplest case, this lighting function can look such that the lighting device is not switched on above a switch-on threshold of the ambient light levels and the lighting device is switched on below this switch-on threshold.
Vorzugsweise handelt es sich hierbei aber um eine Funktion, die auch unterhalb der Einschaltschwelle nicht sofort die Beleuchtungseinrichtung mit voller Beleuchtungsleistung einschaltet, sondern die Beleuchtungseinrichtungsleistung erhöht, je weniger Umgebungslicht vorhanden ist, um so zusätzlich Energie einzusparen. Dies kann beispielsweise stufenweise erfolgen.However, this is preferably a function which, even below the switch-on threshold, does not immediately switch on the lighting device with full lighting power, but rather increases the lighting device power the less ambient light is present, so as to additionally save energy. This can be done in stages, for example.
Bei einer besonders bevorzugten ergonomischen Variante wird die Beleuchtungsleistung nur bis zu einem bestimmten Minimalwert der Umgebungslichtstärke erhöht; unterhalb dieses Minimalwerts sinkt dann die Beleuchtungsleistung, ggf. stufenweise, wieder ab. Dies ist deswegen vorteilhaft, weil das menschliche Auge sich an eine dunkle Umgebung adaptiert und daher in der Lage ist, beispielsweise ein Display auch bei geringerer Hintergrundbeleuchtung abzulesen. Zudem wird verhindert, dass die Beleuchtung des Endgeräts zu sehr abstrahlt und den Benutzer blendet. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Gerät im Auto oder in anderen Situationen, in denen der Benutzer möglichst wenig gestört werden soll, verwendet wird.In a particularly preferred ergonomic variant, the lighting output is increased only up to a certain minimum value of the ambient light intensity; below this minimum value, the lighting output then drops again, if necessary gradually. This is advantageous because the human eye adapts to a dark environment and is therefore able to read a display, for example, even with less background lighting. It also prevents the lighting of the end device from emitting too much radiation and dazzling the user. This is particularly beneficial when the device is in the car or in other situations where the user should be disturbed as little as possible.
Das Ein- und Ausschalten der Beleuchtung kann im Übrigen wie bei den bisher bekannten Geräten erfolgen, indem beispielsweise bei Betätigen einer Taste - sofern die Umgebungslichtstarke unterhalb der Einschaltschwelle liegt - eingeschaltet wird und nach einer bestimmten Zeit nach der letzten Tastenbetätigung wieder ausgeschaltet wird.The lighting can be switched on and off as with the previously known devices, for example by pressing a key - provided the ambient light intensity is below the switch-on threshold - and switching it off again after a certain time after the last key was pressed.
Eine geeignete Steuereinrichtung für eine Beleuchtungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss Mittel aufweisen, um mittels der Lichtmesseinrichtung die von der Beleuchtungseinrichtung erzeugte Beleuchtungsstärke zu ermitteln. Darüber hinaus werden Mittel benötigt, um einen Abgleich der gemessenen Umgebungslichtstärke bzw. von Steuerungsparametern der Steuereinrichtung auf Basis eines dabei ermittelten Beleuchtungsstärkenwerts durch Vergleich mit einem vorgegebenen Referenzwert durchzuführen.A suitable control device for a lighting device for carrying out the method according to the invention must have means in order to determine the illuminance generated by the lighting device by means of the light measuring device. In addition, means are required in order to carry out a comparison of the measured ambient light intensity or of control parameters of the control device on the basis of an illuminance value determined in this way by comparison with a predetermined reference value.
Bei der Steuereinrichtung kann es sich dabei um eine separate Steuereinrichtung handeln. Vorzugsweise wird diese Steuereinrichtung jedoch mit Hilfe von geeigneter Software in der CPU des Geräts realisiert, d. h. die CPU einschließlich der A/D- Wandler und das Bussystem des Geräts werden mitbenutzt.The control device can be a separate control device. However, this control device is preferably implemented with the aid of suitable software in the CPU of the device, i. H. the CPU including the A / D converter and the bus system of the device are also used.
Die Steuereinrichtung benötigt, sofern die Abgleichmessung durch Ermittlung eines Messwertes bei eingeschalteter und ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung geschieht, außerdem auch entsprechende Mittel, um diese Einzelmessungen durchzuführen, beispielsweise Mittel zur Synchronisierung der Messung mit der Beleuchtungseinrichtung. Außerdem werden entsprechende Mittel zur Bildung der Differenzwerte aus den beiden Messwerten benötigt.If the adjustment measurement is carried out by determining a measured value when the lighting device is switched on and off, the control device also requires appropriate means to carry out these individual measurements, for example means for synchronizing the measurement with the lighting device. Corresponding means for forming the difference values from the two measured values are also required.
Die Steuereinrichtung weist außerdem vorzugsweise einen Speicher mit einem darin hinterlegten Referenzwert sowie entspre- chende Mittel auf, um den bei der Abgleichmessung ermittelten Beleuchtungsstärkenwert mit Hilfe des Referenzwerts in den Skalierungsfaktor umzurechnen und dann diesen Skalierungsfaktor geeignet mit den gemessenen Umgebungslichtstärkenmesswer- ten zu multiplizieren und anhand dieser normierten Messwerte dann die Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung einzustellen. Der Speicher kann dabei auch Teil eines allgemeinen Gerätespeichers sein, auf den jeweils zugegriffen wird. Ebenso kann in diesem Speicher auch direkt der Skalierungsfaktor hinterlegt werden.The control device also preferably has a memory with a reference value stored therein and corresponding means to convert the illuminance value determined during the adjustment measurement into the scaling factor using the reference value and then to appropriately multiply this scaling factor by the measured ambient light intensity measured values and then to adjust the illuminating power of the illuminating device on the basis of these standardized measured values. The memory can also be part of a general device memory that is accessed in each case. The scaling factor can also be stored directly in this memory.
Sofern für unterschiedliche Umgebungslichtstärkenmesswerte unterschiedliche Skalierungsfaktoren ermittelt werden sollen, müssen natürlich dementsprechend auch im Speicher mehrere Referenzwerte hinterlegt werden und die Steuereinrichtung muss so eingerichtet sein, dass nacheinander mehrere Abgleichmessungen bei unterschiedlichen Beleuchtungsleistungen der Beleuchtungseinrichtung durchgeführt werden können und entsprechende Vergleiche mit den jeweils zugehörigen Referenzwerten durchgeführt werden.If different scaling factors are to be determined for different ambient light intensity measurement values, of course, accordingly several reference values must also be stored in the memory and the control device must be set up in such a way that several adjustment measurements can be carried out successively with different lighting powers of the lighting device and corresponding comparisons are carried out with the respectively associated reference values ,
Zur Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung nach einer vorgegebenen Beleuchtungsfunktion muss diese Funktion ebenfalls in einem Speicher des Geräts hinterlegt sein. Vorzugsweise handelt es sich hier um eine Helligkeitswertetabelle, in welcher verschiedenen Umgebungslichtstärkenmesswerten jeweils eine gewünschte einzustellende Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung zugeordnet ist.To control the lighting device according to a predetermined lighting function, this function must also be stored in a memory of the device. This is preferably a brightness value table in which various ambient light intensity measurement values are each assigned a desired lighting power to be set by the lighting device.
Die Abgleichmessungen können zu unterschiedlichen Zeitpunkten und beliebig oft durchgeführt werden.The adjustment measurements can be carried out at different times and as often as required.
Eine erste Möglichkeit ist ein nur einmaliger Abgleich in der Fertigung bzw. nach der Fertigung des jeweiligen Geräts. Hier kann ein Abgleich automatisch beim letzten Gerätetest in der Produktionslinie durchgeführt werden. Das Gerät kann dabei beispielsweise in eine lichtdichte Kammer mit einer stabilen Beleuchtung ohne kurzfristige Helligkeitsschwankung gebracht werden. Dann kann ein Abgleich mittels der Differenzmessung durchgeführt werden. Ebenso kann auch eine einfache Messung in einer vollständig abgedunkelten Kammer durchgeführt werden. Sofern ein Gerät verwendet wird, dessen Display abdeckbar ist, ist keine lichtdichte Kammer erforderlich.A first possibility is a one-off comparison in the production or after the production of the respective device. An adjustment can be carried out automatically during the last device test in the production line. The device can, for example, in a light-tight chamber with a stable Lighting can be brought without short-term fluctuations in brightness. An adjustment can then be carried out using the difference measurement. A simple measurement can also be carried out in a completely darkened chamber. If a device is used whose display can be covered, no light-tight chamber is required.
Bei dieser Methode kann sofort der ermittelte Skalierungsfaktor in einem Speicher hinterlegt werden und steht bei künftigen Helligkeitsmessungen als Multiplikator zur Verfügung. Ein Vorteil dieser einmaligen Messung ist die geringere Belastung des Geräts im späteren Betrieb, da keine weiteren zusätzlichen Messungen notwendig sind. Außerdem kann der Softwareaufwand für die Auswertung und Berechnungen der Abgleichmessungen aufgrund des vereinfachten Messablaufs unter kontrollierten Bedingungen geringer gehalten werden.With this method, the determined scaling factor can be stored in a memory and is available as a multiplier for future brightness measurements. An advantage of this one-time measurement is the lower load on the device in later operation, since no further additional measurements are necessary. In addition, the software effort for evaluating and calculating the adjustment measurements can be kept to a minimum due to the simplified measurement process under controlled conditions.
Nachteilig an einer solchen einmaligen Abgleichmessung ist jedoch zum einen, dass Änderungen der Toleranzen durch Alterung des photosensitiven Bauteils nicht berücksichtigt werden. Zum anderen werden Beeinflussungen der Messschaltung durch Temperatur, durch Schwankungen der VersorgungsSpannung etc. nicht berücksichtigt. Sie müssen entweder toleriert werden oder durch einen geeigneten Algorithmus herausgerechnet werden .A disadvantage of such a unique adjustment measurement is, on the one hand, that changes in the tolerances due to aging of the photosensitive component are not taken into account. On the other hand, influences of the measuring circuit by temperature, by fluctuations in the supply voltage etc. are not taken into account. They must either be tolerated or calculated out using a suitable algorithm.
Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Abgleich während oder unmittelbar nach einer Initialisierungsroutine beim Einschalten des Geräts. Auch bei diesem Verfahren werden die Bauteile des Geräts im eigentlichen Betrieb nur geringfügig durch zusätzliche Messungen belastet, und es ist nur ein geringer Softwareaufwand zur Einrichtung des Messablaufs notwendig. Das Verfahren ermöglicht aber die Berücksichtigung der Toleranzänderungen aufgrund der Alterung des Sensors. Da ja vorzugsweise die Steuereinheiten wie die CPU des Geräts für diese Zwecke mitverwendet werden sollen und insbesondere die CPU und der Bus während der Ini- tialisierungsroutine ohnehin stark belastet sind, wird vorzugsweise die Messung zeitlich mit den übrigen in der Initialisierungsphase ablaufenden Vorgängen synchronisiert.In a further variant of the method according to the invention, the adjustment takes place during or immediately after an initialization routine when the device is switched on. With this method, too, the components of the device are only slightly burdened by additional measurements during actual operation, and only a small amount of software is required to set up the measurement sequence. However, the method enables the tolerance changes due to the aging of the sensor to be taken into account. Since the control units such as the CPU of the device should preferably be used for these purposes, and in particular the CPU and the bus during the initial tialization routine are heavily loaded anyway, the measurement is preferably synchronized in time with the other processes taking place in the initialization phase.
Eine dritte Variante sieht vor, während der Messungen zur Ermittlung der Umgebungshelligkeit gleichzeitig ständig auch eine Abgleichmessung durchzuführen. Der Abgleich des Messsystems erfolgt dabei mit jeder Messung neu. D. h., es wird beispielsweise bei jeder Messung eines Helligkeitswerts des Umgebungslichts - welcher ja für die Steuerung ohnehin benötigt wird - gleichzeitig ein weiterer Wert mit eingeschalteter Beleuchtungseinrichtung ermittelt und mittels des Differenzwertes der Abgleich durchgeführt. Dieses Verfahren bietet sich insbesondere bei Verwendung einer pulsweitenmodulierten Beleuchtungseinrichtung an, bei der diese Messungen immer während der Pulspause und dem darauffolgenden Puls erfolgen können. Mit diesem Verfahren ist es möglich, auch die Beeinflussung der Messschaltung durch Temperaturschwankungen und Schwankungen der VersorgungsSpannung etc. zu berücksichtigen. Zudem wird die Initialisierungsroutine selbst nicht beein- flusst .A third variant provides for an adjustment measurement to be carried out at the same time during the measurements to determine the ambient brightness. The measuring system is adjusted anew with each measurement. In other words, each time a brightness value of the ambient light is measured - which is required for the control anyway - another value is simultaneously determined with the lighting device switched on and the adjustment is carried out using the difference value. This method is particularly useful when using a pulse-width-modulated lighting device, in which these measurements can always take place during the pulse pause and the subsequent pulse. With this method, it is also possible to take into account the influence of the measuring circuit by temperature fluctuations and fluctuations in the supply voltage, etc. In addition, the initialization routine itself is not affected.
Ein Problem bei dieser Methode eines ständigen Abgleichs während der Messung besteht darin, dass im A/D-Wandler besonders kurze Wandlungszeiten notwendig sind, um z. B. bei einer pulsweitenmodulierten Beleuchtung verschiedene Messwerte während der Pulspause und dem Puls zu verarbeiten. Eine Pulsweitenmodulation arbeitet beispielsweise mit 5 kHz, damit die einzelnen Pulse für den Benutzer nicht sichtbar sind. Bei einer Messung innerhalb einer Initialisierungsroutine könnte für den Zweck der Abgleichmessung die Pulsweitenmodulation kurzzeitig, beispielsweise eine oder mehrere Pulslängen, in der Frequenz z. B. auf 1 kHz reduziert werden, um zeitunkritisch die Abgleichmessung durchführen zu können. Dies kann in der Initialisierungsphase zusätzlich als Signalisierung für den Nutzer verwendet werden, damit dieser sieht, dass eine Abgleichmessung durchgeführt wird. Während eines Betriebs würde diese Reduzierung der Frequenz der Pulsweitenmodulation aber als störendes Flackern empfunden werden und ist daher nicht möglich.A problem with this method of constant adjustment during the measurement is that particularly short conversion times are necessary in the A / D converter in order to, for example, B. with pulse-width modulated lighting to process different measured values during the pulse pause and the pulse. Pulse width modulation works at 5 kHz, for example, so that the individual pulses are not visible to the user. In the case of a measurement within an initialization routine, the pulse width modulation, for example one or more pulse lengths, could be briefly in the frequency z. B. can be reduced to 1 kHz in order to be able to carry out the adjustment measurement uncritically. In the initialization phase, this can also be used as a signal for the user so that the user sees that an adjustment measurement is being carried out. During an operation this reduction in the frequency of the pulse width modulation would be perceived as a disturbing flickering and is therefore not possible.
Vorzugsweise wird bei dieser dritten Variante die Messung mit den übrigen während der Messung innerhalb der A/D-Wandler bzw. des Systembusses und der CPU des Geräts laufenden Prozessen synchronisiert, sofern diese Komponenten mitbenutzt werden.In this third variant, the measurement is preferably synchronized with the other processes running during the measurement within the A / D converter or the system bus and the CPU of the device, provided that these components are also used.
Bei Verwendung eines Endgeräts, bei dem das Display beispielsweise durch Zuklappen oder Verschieben einer Abdeckung im ausgeschalteten Zustand vom Umgebungslicht abgeschirmt ist, ist ein viertes Verfahren möglich. Dabei wird beispielsweise jedes Mal, wenn das Endgerät in den zusammengeklappten bzw. zusammengeschobenen Zustand gebracht wird, vor einem Ausschalten der gesamten Funktionen oder vor einem Zurückschalten in einen Standby-Zustand zunächst eine Abgleichmessung mit abgedecktem Display durchgeführt. Der dabei ermittelte Beleuchtungsstärkenwert oder der daraus berechnete Skalierungsfaktor wird dann im Gerät gespeichert.A fourth method is possible when using a terminal in which the display is shielded from the ambient light, for example by closing or sliding a cover, when the device is switched off. In this case, for example, each time the terminal is brought into the collapsed or pushed together state, before the entire functions are switched off or before a switch back to a standby state, a calibration measurement with a covered display is carried out first. The illuminance value determined in the process or the scaling factor calculated therefrom is then stored in the device.
Weiterhin sind auch verschiedenste Kombinationen der einzelnen oben genannten Methoden zur Durchführung der Abgleichmessungen möglich.Various combinations of the individual methods mentioned above for carrying out the adjustment measurements are also possible.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying figures using an exemplary embodiment. Show it:
Figur 1 ein Schaltungsbeispiel für eine mittels eines Phototransistors aufgebaute Lichtmesseinrichtung,FIG. 1 shows a circuit example for a light measuring device constructed by means of a phototransistor,
Figur 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 3 zwei Beispiele für eine mögliche Steuerung der Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von der Umgebungslichtstarke.FIG. 2 shows a block diagram of the method according to the invention, Figure 3 shows two examples of a possible control of the lighting device depending on the ambient light intensity.
Figur 1 zeigt ein typisches Schaltungsbeispiel für den Aufbau einer Lichtmesseinrichtung mit einem Phototransistor FT als Sensor. Der Phototransistor FT arbeitet in dieser Anordnung zusammen mit dem Widerstand RL als Spannungsteiler. Bei steigender Lichtstärke auf der Sensorfläche des Phototransistors FT steigt der Emitter-Kollektor-Strom und somit die Spannung V0ut am Ausgang der Anordnung. Diese AusgangsSpannung Vout ist ein Maß für die Lichtstärke, d. h. es handelt sich hierbei um den zu ermittelnden Parameter LS. Parallel zum Widerstand RL ist ein Kondensator Cl geschaltet, um das Ausgangssignal zu glätten. Kollektorseitig ist der Phototransistor FT mit einem Feldeffekttransistor FET beschaltet. Dieser Feldeffekttransistor FET schaltet eine VersorgungsSpannung +VCc der Anordnung nur während der Messung durch, um einen überflüssigen Stromverbrauch der gesamten Schaltung in den Messpausen zu verhindern. Der Feldeffekttransistor FET wird zur Messung durch Anlegen der Spannung Vmess an den Basis-Eingang freigeschaltet .Figure 1 shows a typical circuit example for the construction of a light measuring device with a phototransistor FT as a sensor. In this arrangement, the phototransistor FT works together with the resistor R L as a voltage divider. With increasing light intensity on the sensor surface of the phototransistor FT, the emitter-collector current increases and thus the voltage V 0 ut at the output of the arrangement. This output voltage V ou t is a measure of the light intensity, ie it is the parameter LS to be determined. A capacitor Cl is connected in parallel with the resistor R L in order to smooth the output signal. On the collector side, the phototransistor FT is connected to a field effect transistor FET. This field effect transistor FET switches a supply voltage + V C c of the arrangement only during the measurement in order to prevent unnecessary current consumption of the entire circuit during the measurement breaks. The field effect transistor FET is enabled for measurement by applying the voltage V mess to the base input.
Das Ausgangssignal LS (d. h. die am Ausgang anliegende Spannung Vout) wird einem Analog/Digital-Wandler 6 zugeführt. Dies ist in Figur 2 dargestellt. Der Analog/Digital-Wandler 6 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Teil der CPU 5 des Endgeräts . Bei diesem Beispiel werden die in der CPU 5 vorhandenen A/D-Wandler und sonstigen Komponenten für die Steuereinrichtung mitverwendet, d. h. die Steuereinrichtung als solche ist an sich Teil der CPU 5 und kann beispielsweise im Wesentlichen in Form von Software, d. h. durch geeignete Programmierung der CPU 5 des Geräts realisiert sein.The output signal LS (ie the voltage V ou t present at the output) is fed to an analog / digital converter 6. This is shown in Figure 2. The analog / digital converter 6 is part of the CPU 5 of the terminal in the illustrated embodiment. In this example, the A / D converter and other components present in the CPU 5 are also used for the control device, ie the control device itself is part of the CPU 5 and can, for example, essentially be in the form of software, ie by suitable programming of the CPU 5 of the device.
Im A/D-Wandler 6 wird der Messwert LS in einen digitalen Wert 7 im Spannungsbereich des A/D-Wandlers 6 umgewandelt. Dieser digitale Wert 7 wird an eine Recheneinheit 8 übergeben, in der der digitale Wert verarbeitet wird. Ausgangsprodukt ist ein digitaler Steuerwert 9, welcher über einen Eingang 11 an einen Pulsweitenmodulator 10 übergeben wird.In the A / D converter 6, the measured value LS is converted into a digital value 7 in the voltage range of the A / D converter 6. This digital value 7 is transferred to a computing unit 8 in which the digital value is processed. The starting product is a digital control value 9, which is transferred to a pulse width modulator 10 via an input 11.
Durch den digitalen Steuerwert 9 wird unter anderem das Puls- Pausen-Verhältnis des Pulsweitenmodulators 10 bestimmt und so die effektive Beleuchtungsleistung eingestellt. Weitere Parameter, die der Pulsweitenmodulator bei der Einstellung der Beleuchtungsleistung berücksichtigt, sind die Batteriespannung, welche am Eingang 12 anliegt, die vom Benutzer eingestellte gewünschte Helligkeit, die über den Eingang 13 angelegt wird, und der über den Eingang 14 übergebene Zeitpunkt der letzten Tasteneingabe. In Abhängigkeit von all diesen Werten gibt der Pulsweitenmodulator 10 vor, mit welchem Puls- Pausen-Verhältnis die Beleuchtungseinrichtung 1, hier eine Reihe von Leuchtdioden, welche in der Figur 2 durch einen einzelnen Leuchtdiodenblock 1 dargestellt ist, angesteuert wird.The digital control value 9 determines, among other things, the pulse-pause ratio of the pulse width modulator 10 and thus sets the effective lighting power. Further parameters that the pulse width modulator takes into account when setting the lighting power are the battery voltage that is present at input 12, the desired brightness set by the user, which is applied via input 13, and the point in time of the last key input transmitted via input 14. Depending on all of these values, the pulse width modulator 10 specifies the pulse-pause ratio with which the lighting device 1, here a series of light-emitting diodes, which is represented in FIG. 2 by a single light-emitting diode block 1, is controlled.
Die Berücksichtigung der aktuellen Batteriespannung über Eingang 12 ist deswegen notwendig, weil in Abhängigkeit von der Batteriespannung auch die Helligkeit der Leuchtdioden 1 unterschiedlich ist. Die Ansteuerung der Leuchtdioden 1 erfolgt über einen weiteren Feldeffekttransistor 4, welcher hier als ein einfacher Block dargestellt ist, oder ein ähnliches Schalter-Bauelement. Dieser Feldeffekttransistor 4 ist natürlich auch an eine Spannungsversorgung angeschlossen.It is necessary to take into account the current battery voltage via input 12 because the brightness of the light-emitting diodes 1 also differs depending on the battery voltage. The control of the light emitting diodes 1 takes place via a further field effect transistor 4, which is shown here as a simple block, or a similar switch component. This field effect transistor 4 is of course also connected to a voltage supply.
Alternativ zu dem im Blockschaltbild dargestellten Aufbau ist es auch möglich, dass die BatterieSpannung, die vom Benutzer eingestellte Helligkeit und der Zeitpunkt der letzten Tasteneingabe direkt in der Recheneinheit 8 bereits berücksichtigt werden und entsprechend ein veränderter, digitaler Steuerwert an den Pulsweitenmodulator 10 übermittelt wird.As an alternative to the structure shown in the block diagram, it is also possible for the battery voltage, the brightness set by the user and the time of the last key input to be taken into account directly in the computing unit 8 and for a changed, digital control value to be transmitted to the pulse width modulator 10 accordingly.
Der mechanische Aufbau der Beleuchtungseinrichtung und der Lichtmesseinrichtung ist wie folgt: Hinter dem Display (Backlight-Beleuchtung) oder zwischen dem eigentlichen Display und der Displayabdeckung (Frontlight-Beleuchtung) befindet sich im Gerät, bzw. in einem Displaymodul des Geräts, ein flächiger Lichtleiter. An den Stirnseiten des Lichtleiters sind in üblicher Weise die Leuchtdioden 1 zur Beleuchtung des Displays angeordnet. An einer beliebigen Stelle an den Stirnseiten des Lichtleiters ist der Phototransistor 2 positioniert. Die genaue Anordnung ist im Einzelfall vom Aufbaukonzept des Geräts bzw. Displaymoduls und den Platzverhältnissen im Gerät abhängig. Dabei ist sicherzustellen, dass ein Teil des auf das Display einfallenden Lichts mit möglichst geringer Dämpfung auf den Phototransistor 2 ausgekoppelt wird.The mechanical structure of the lighting device and the light measuring device is as follows: Behind the display (Backlight lighting) or between the actual display and the display cover (frontlight lighting) is a flat light guide in the device or in a display module of the device. The light-emitting diodes 1 for illuminating the display are arranged in the usual manner on the end faces of the light guide. The phototransistor 2 is positioned at any point on the end faces of the light guide. The exact arrangement depends on the construction concept of the device or display module and the space available in the device. It must be ensured that part of the light incident on the display is coupled out to the phototransistor 2 with as little attenuation as possible.
Aus Figur 2 ist leicht ersichtlich, dass der digitale Messwert 7 nach der Analog-Digital-Wandlung von vielen Toleranzen beeinflusst wird. Hierzu zählen die mechanische Toleranz des Lichtleiters, die mechanischen Toleranzen bei der Anordnung des Lichtleiters zum Photosensor und zu den Leuchtdioden, die Toleranzen im Transmissionsgrad des Displays, die elektrischen Toleranzen des Sensors sowie die elektrischen Toleranzen der Beleuchtungseinrichtung wie Leuchtdioden, Vorwiderstände, VersorgungsSpannung etc.It can be easily seen from FIG. 2 that the digital measured value 7 is influenced by many tolerances after the analog-digital conversion. These include the mechanical tolerance of the light guide, the mechanical tolerances in the arrangement of the light guide to the photosensor and the light-emitting diodes, the tolerances in the transmittance of the display, the electrical tolerances of the sensor and the electrical tolerances of the lighting device such as light-emitting diodes, series resistors, supply voltage, etc.
Ein Großteil dieser Toleranzen hat keinen signifikanten Ein- fluss auf die Qualität der Displaybeleuchtung und kann daher akzeptiert werden. Dazu zählen vor allem die mechanischen Toleranzen des Lichtleiters und der Transmissionsgrad des Displays. Durch geeignete Auswahl von Leuchtdioden, welche beispielsweise keinen größeren Schwankungsbereich der Helligkeit über den Faktor 2 aufweisen sollten, kann die Toleranz der Beleuchtungseinrichtung ebenfalls innerhalb eines Rahmens gehalten werden, in dem ein Betrachter diese Toleranzen nicht als wesentliche Helligkeitsunterschiede wahrnimmt.The majority of these tolerances have no significant influence on the quality of the display lighting and can therefore be accepted. Above all, this includes the mechanical tolerances of the light guide and the transmittance of the display. By a suitable selection of light-emitting diodes, which should not have a larger fluctuation range of the brightness over the factor 2, for example, the tolerance of the lighting device can also be kept within a frame in which a viewer does not perceive these tolerances as essential differences in brightness.
Erheblich ist jedoch die relativ große Toleranz der Empfindlichkeit der Phototransistoren aufgrund der elektrischen Eigenschaften dieser Bauelemente. Diese Toleranz wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens abgeglichen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Messablauf dabei aus folgenden Schritten:However, the relatively large tolerance of the sensitivity of the phototransistors due to the electrical properties of these components is significant. This tolerance is determined by means of compared the method of the invention. In the exemplary embodiment shown, the measurement sequence consists of the following steps:
Zunächst wird die Helligkeit am Phototransistor 2 bei eingeschalteter Beleuchtungseinrichtung ermittelt. Hierbei wird genau eine definierte Beleuchtungsleistung eingestellt. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der Beleuchtungsansteuerung um eine Pulsweitenmodulation, d. h. es reicht aus, wenn eine kurze Messung während eines Pulses erfolgt . Diese entspricht einer Leistung von 100 %. Anschließend wird die Helligkeit am Phototransistor 2 mit ausgeschalteter Beleuchtung ermittelt, beispielsweise in einer Pulspause. Wie aus Figur 2 deutlich wird, misst der Phototransistor 2 bei der ersten Messung die Summe aus dem auf den Phototransistor 2 auftreffenden Umgebungslicht UL und dem von den Leuchtdioden 1 abgestrahlten Beleuchtungslicht BL. Im zweiten Fall wird lediglich das Umgebungslicht UL gemessen.First, the brightness on the phototransistor 2 is determined when the lighting device is switched on. Here a precisely defined lighting output is set. In the present case, the lighting control is a pulse width modulation, i. H. it is sufficient if a short measurement is taken during a pulse. This corresponds to a performance of 100%. The brightness is then determined on the phototransistor 2 with the lighting switched off, for example in a pulse pause. As is clear from FIG. 2, the phototransistor 2 measures the sum of the ambient light UL incident on the phototransistor 2 and the illuminating light BL emitted by the light-emitting diodes 1 during the first measurement. In the second case, only the ambient light UL is measured.
Die Messwerte LS werden jeweils über den A/D-Wandler 6 in einen digitalen Messwert 7 umgewandelt und an die Recheneinheit 8 übermittelt. Diese speichert die Werte kurzzeitig ab und ermittelt die Differenz der beiden Messwerte. Diese Differenz der Messwerte entspricht genau der Helligkeit des Maximalwertes der Hintergrundbeleuchtung BL. Voraussetzung ist, dass sich zwischen beiden Messungen die Umgebungshelligkeit nicht verändert hat, was aber bei dem kurzen zeitlichen Abstand zwischen den beiden Messungen in der Regel gegeben ist.The measured values LS are each converted into a digital measured value 7 via the A / D converter 6 and transmitted to the computing unit 8. This saves the values briefly and determines the difference between the two measured values. This difference in the measured values corresponds exactly to the brightness of the maximum value of the backlight BL. The prerequisite is that the ambient brightness has not changed between the two measurements, but this is usually the case with the short time interval between the two measurements.
Die Recheneinheit 8 ermittelt außerdem den Quotienten des ermittelten Differenzwertes mit einem Referenzwert, welcher in einem Speicher 3 hinterlegt ist. Bei diesem Referenzwert handelt es sich um eine Referenzhelligkeit eines typischen Displaymoduls, welche in der Entwicklungsphase des Geräts bzw. des Displaymoduls ermittelt wurde. Dieser Quotient ist ein Skalierungsfaktor, der dann als Multiplikator für alle fol- genden Helligkeitsmessungen verwendet werden kann. Er wird ebenfalls in dem Speicher 3 hinterlegt.The computing unit 8 also determines the quotient of the determined difference value with a reference value, which is stored in a memory 3. This reference value is a reference brightness of a typical display module, which was determined in the development phase of the device or the display module. This quotient is a scaling factor, which is then used as a multiplier for all of the following brightness measurements can be used. It is also stored in memory 3.
Der Speicher 3 kann ein spezieller für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung vorgesehener Speicher 3 sein. Vorzugsweise handelt es sich aber einfach um einen entsprechend definierten Speicherbereich in einem ohnehin im Gerät zur Verfügung stehenden Speicher.The memory 3 can be a special memory 3 provided for the control device according to the invention. However, it is preferably simply a correspondingly defined memory area in a memory already available in the device.
Durch Multiplikation mit dem Skalierungsfaktor wird dann jeder Messwert der Umgebungslichtstärke, welcher vom Phototransistor 2 kommt und zur Einstellung der Beleuchtungsleistung herangezogen werden soll, normiert.Multiplication by the scaling factor then normalizes each measured value of the ambient light intensity, which comes from the phototransistor 2 and is to be used to adjust the lighting power.
Im Speicher 3 ist außerdem eine Helligkeitswertetabelle hinterlegt, anhand der aufgrund des normierten Messwerts für die Umgebungslichtstarke eine gewünschte Beleuchtungsleistung herausgesucht wird. Dieses ist der digitale Steuerwert 9, der dann an den Pulsweitenmodulator 10 weitergeleitet wird.A brightness value table is also stored in the memory 3, on the basis of which a desired lighting output is sought on the basis of the standardized measured value for the ambient light intensity. This is the digital control value 9, which is then forwarded to the pulse width modulator 10.
Der mögliche Inhalt einer solchen Tabelle ist als Funktion in Figur 3 dargestellt. Als Beispiel werden in Figur 3 zwei verschiedene Kurven A, B gezeigt, bei denen jeweils davon ausgegangen wird, dass mit zunehmendem Umgebungslicht die Leistung der Beleuchtungseinrichtung reduziert werden kann und oberhalb einer Einschaltschwelle E, hier beispielsweise 300 lx, das Display und die Tastatur einwandfrei ohne zusätzliche Beleuchtung abgelesen werden können. Bei der Steuerung nach Funktion B ist außerdem vorgesehen, dass z. B. bei sehr geringer Umgebungsbeleuchtung die Hintergrundbeleuchtung wieder etwas abgeschwächt wird, um eine Blendung des Betrachters, dessen Augen sich auf die dunkle Umgebung adaptiert haben, zu verhindern .The possible content of such a table is shown as a function in FIG. 3. As an example, two different curves A, B are shown in FIG. 3, each of which is based on the assumption that, with increasing ambient light, the power of the lighting device can be reduced and above a switch-on threshold E, here, for example, 300 lx, the display and the keyboard work perfectly without additional lighting can be read. When controlling according to function B it is also provided that, for. B. with very low ambient lighting, the backlight is weakened again to prevent glare to the viewer, whose eyes have adapted to the dark environment.
Im vorliegenden Beispiel enthält die Helligkeitswertetabelle Puls-Pausen-Verhältnisse, um die Helligkeitssteuerung der Displaybeleuchtung durch die Pulsweitenmodulation durchzufüh- ren. Ebenso können auch andere, zur Helligkeit der Beleuchtung proportionale Werte verwendet werden. So kann beispielsweise bei einer Einstellung der Beleuchtungsstärke über die Spannung dementsprechend ein geeigneter Spannungswert ausgegeben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Steuerung ist also nicht auf die Verwendung einer Pulsweitenmodulation beschränkt.In the present example, the brightness value table contains pulse-pause ratios in order to control the brightness of the display lighting by means of pulse width modulation. Other values proportional to the brightness of the lighting can also be used. For example, when the illuminance is adjusted via the voltage, a suitable voltage value can be output accordingly. The method according to the invention or the control according to the invention is therefore not limited to the use of pulse width modulation.
Mit der Erfindung wird eine einfache Helligkeitssteuerung realisiert, die mit einer geringen Anzahl von Bauelementen auskommt und daher nur niedrige Kosten verursacht. Die Regelung wird ohne eine große Beeinflussung des Fertigungsablaufs abgeglichen.A simple brightness control is implemented with the invention, which manages with a small number of components and therefore only causes low costs. The regulation is compared without having a major impact on the production process.
Die erfindungsgemäßen Abgleichmessungen können - wie bereits oben beschrieben - einmalig in der Fertigung, jedes Mal beim Ein- oder Ausschalten des Geräts und/oder jederzeit während der Messung durchgeführt werden.As already described above, the adjustment measurements according to the invention can be carried out once in production, each time the device is switched on or off and / or at any time during the measurement.
Bei geeignetem Aufbau bzw. bei Auswahl eines geeigneten photosensitiven Bauteils, welches eine spektrale Empfindlichkeit aufweist, die dem menschlichen Auge angepasst ist, oder bei Verwendung eines breitbandigen Sensors mit einem geeigneten Tageslichtfilter kann eine solche Einrichtung bei den verschiedensten externen Lichtquellen wie Sonnenlicht, Halogenlicht, Neonlicht, Gasentladungslampen mit den unterschiedlichen Spektren und Modulationen, z. B. 50 Hz Netzfrequenz, betrieben werden. With a suitable design or when selecting a suitable photosensitive component that has a spectral sensitivity that is adapted to the human eye, or when using a broadband sensor with a suitable daylight filter, such a device can be used with a wide variety of external light sources such as sunlight, halogen light, neon light , Gas discharge lamps with different spectra and modulations, e.g. B. 50 Hz mains frequency, operated.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung (1) eines Endgeräts in Abhängigkeit von einer Umgebungslichtstärke, bei dem mittels einer Lichtmesseinrichtung (2) eine Umgebungslichtstärke ermittelt und auf Basis dieser Umgebungslichtstärke eine Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung (1) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Abgleichmessung mittels der Lichtmesseinrichtung (2) eine von der Beleuchtungseinrichtung erzeugte Beleuchtungsstärke ermittelt wird und der dabei ermittelte Beleuchtungsstärkenwert für einen Abgleich bei der Steuerung der Beleuchtungseinrichtung (1) mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen wird.1. A method for controlling a lighting device (1) of a terminal device as a function of an ambient light intensity, in which an ambient light intensity is determined by means of a light measuring device (2) and an illumination power of the lighting device (1) is set on the basis of this ambient light intensity, characterized in that as a comparison measurement an illuminance generated by the illuminating device is determined by means of the light measuring device (2) and the illuminance value determined in the process is compared with a predetermined reference value for a comparison in the control of the illuminating device (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Abgleichmessung mittels der Lichtmesseinrichtung (2) ein erster Messwert bei eingeschalteter Beleuchtungseinrichtung (1) und ein zweiter Messwert bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung (1) gemessen wird und zum Erhalt des Beieuchtungsstärkenwerts ein Differenzwert aus den beiden Messwerten ermittelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a first measured value with the lighting device (1) switched on and a second measured value with the lighting device (1) switched off is measured as the adjustment measurement by means of the light measuring device (2) and a difference value from the two is obtained to obtain the illuminance intensity value Measured values is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsstärkenwert bei einer Einstellung der Beleuchtungseinrichtung (1) auf eine bestimmte momentane Beleuchtungsleistung ermittelt wird und zur Ermittlung eines Skalierungsfaktors für den Abgleich der Quotient aus dem Referenzwert und dem Beleuchtungsstärkenwert gebildet wird, wobei der Referenzwert ebenfalls bei der bestimmten Beleuchtungsleistung ermittelt wurde.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the illuminance value is determined when the lighting device (1) is set to a specific instantaneous lighting power and is formed to determine a scaling factor for comparing the quotient from the reference value and the illuminance value, wherein the reference value was also determined for the specific lighting output.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung (1) gemessener Umgebungslichtstärken-Messwert zur Normierung mit dem ermittelten Skalierungsfaktor multipliziert wird und eine Be- leuchtungsleistung der Beieuchtungseinrichtung (1) in Abhängigkeit von diesem normierten Messwert eingestellt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that an ambient light intensity measured value measured to control the lighting device (1) is multiplied for normalization by the determined scaling factor and a loading illuminating power of the illuminating device (1) is set as a function of this standardized measured value.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert und/oder der Skalierungsfaktor in einem Speicher (3) des Geräts hinterlegt sind.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the reference value and / or the scaling factor are stored in a memory (3) of the device.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Umgebungslichtstärken-Messwerte unterschiedliche Skalierungsfaktoren ermittelt werden, welche mit Hilfe von Abgleichmessungen und entsprechenden Messungen von Referenzwerten bei unterschiedlichen Beleuchtungsleistungen der Beleuchtungseinrichtung erzeugt werden.6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that different scaling factors are determined for different ambient light intensity measured values, which are generated with the aid of adjustment measurements and corresponding measurements of reference values at different illuminating powers of the illuminating device.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungslichtstärke bei der Abgleichmessung während der aufeinanderfolgenden Ermittlung der beiden Messwerte im Wesentlichen konstant gehalten wird.7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the ambient light intensity in the adjustment measurement is kept substantially constant during the successive determination of the two measured values.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Messwerte bei der Abgleichmessung in kurzem zeitlichem Abstand zueinander ermittelt werden.8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the two measured values are determined at a short time interval from one another during the adjustment measurement.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichmessung in einem Zustand des Geräts durchgeführt wird, in dem die Lichtmesseinrichtung gegenüber dem Umgebungslicht abgeschirmt ist, so dass es nur das von der Beleuchtungseinrichtung erzeugte Licht misst.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the adjustment measurement is carried out in a state of the device in which the light measuring device is shielded from the ambient light, so that it measures only the light generated by the lighting device.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgleichmessung bei einer Erst- einstellung des Geräts unter definierten Umgebungs1ichtbedin- gungen durchgeführt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the adjustment measurement is carried out at a first setting of the device under defined ambient light conditions.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgleichmessung innerhalb einer Initialisierungsroutine bei einem Einschalten des Geräts durchgeführt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that an adjustment measurement is carried out within an initialization routine when the device is switched on.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgleichmessung bei jeder Messung der Umgebungslichtstärke des Geräts durchgeführt wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that an adjustment measurement is carried out with each measurement of the ambient light intensity of the device.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Beleuchtungseinrichtung (1) in Abhängigkeit von der Umgebungslichtstärke gemäß einer vorgegebenen Beleuchtungsfunktion (A, B) erfolgt.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the lighting device (1) is controlled as a function of the ambient light intensity in accordance with a predetermined lighting function (A, B).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beieuchtungsfunktion (A, B) in Form einer Helligkeitswertetabelle in einer Speichereinheit (3) des Geräts hinterlegt ist.14. The method according to claim 13, characterized in that the illumination function (A, B) is stored in the form of a brightness value table in a memory unit (3) of the device.
15. Steuereinrichtung für eine Beleuchtungseinrichtung (1) eines Endgeräts, welche die Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung (1) in Abhängigkeit von einer mittels einer Lichtmesseinrichtung (2) gemessenen Umgebungslichtstärke steuert, gekennzeichnet durch15. Control device for a lighting device (1) of a terminal, which controls the lighting power of the lighting device (1) as a function of an ambient light intensity measured by means of a light measuring device (2), characterized by
Mittel (6, 7, 8, 16), um mittels der Lichtmesseinrichtung (2) eine von der Beleuchtungseinrichtung (1) erzeugte Beleuchtungsstärke zu ermitteln, und Mittel (8) zur Durchführung eines Abgleichs auf Basis eines mittels der Lichtmesseinrichtung (2) ermittelten Beleuchtungsstärkenwerts durch Vergleich mit einem vorgegebenen Referenzwert .Means (6, 7, 8, 16) for determining an illuminance generated by the illuminating device (1) by means of the light measuring device (2), and means (8) for carrying out a comparison on the basis of an illuminance value determined using the light measuring device (2) by comparison with a given reference value.
16. Steuereinrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel, um mittels der Lichtmesseinrichtung (2) einen ersten Messwert bei eingeschalteter Beleuchtungseinrichtung (1) und einen zweiten Messwert bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung (1) zu ermitteln, und16. Control device according to claim 15, characterized by means for using the light measuring device (2) a first measured value when the lighting device is switched on (1) and a second measured value with the lighting device (1) switched off, and
Mittel (8) zur Bildung eines Differenzwerts aus den beiden Messwerten als Beleuchtungsstärkenwert.Means (8) for forming a difference value from the two measured values as an illuminance value.
17. Steuereinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch einen Speicher (3) mit einem darin hinterlegten Referenzwert, welcher bei einer Einstellung der Beleuchtungseinrichtung (1) auf eine bestimmte Beleuchtungsleistung ermittelt wurde, Mittel, um bei der Abgleichmessung den Beleuchtungsstärkenwert bei dieser bestimmten Beleuchtungsleistung zu ermitteln, und Mittel, um als Skalierungsfaktor für den Abgleich einen Quotienten aus dem Referenzwert und dem Beleuchtungsstärkenwert zu bilden.17. Control device according to claim 15 or 16, characterized by a memory (3) with a reference value stored therein, which was determined when the lighting device (1) was set to a specific lighting power, means for measuring the illuminance value at this specific lighting power during the adjustment measurement to determine, and means to form a quotient of the reference value and the illuminance value as a scaling factor for the adjustment.
18. Steuereinrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Mittel (8), um einen gemessenen Umgebungslichtstärken- Messwert zur Normierung mit dem ermittelten Skalierungsfaktor zu multiplizieren und Mittel (4, 10, 11) zur Einstellung der Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung (1) in Abhängigkeit von diesem normierten Messwert.18. Control device according to claim 17, characterized by means (8) for multiplying a measured ambient light intensity measurement value for normalization by the determined scaling factor and means (4, 10, 11) for setting the lighting power of the lighting device (1) as a function thereof standardized measured value.
19. Steuereinrichtung nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch19. Control device according to claim 17 or 18, characterized by
Mittel zum Durchführen von Abgleichmessungen bei unterschiedlichen Beleuchtungsleistungen der Beleuchtungseinrichtung, einen Speicher mit mehreren darin hinterlegten Referenzwerten für die entsprechenden Beleuchtungsleistungen und Mittel zum Erzeugen von unterschiedlichen Skalierungsfaktoren für unterschiedliche Umgebungslichtstärken-Messwerte aus den bei den Abgleichmessungen ermittelten Beleuchtungsstärkenwerten und den zugehörigen Referenzwerten.Means for performing adjustment measurements for different illuminating powers of the lighting device, a memory with a plurality of reference values stored therein for the corresponding illuminating powers and means for generating different scaling factors for different ambient light intensity measured values from the illuminance values determined during the adjusting measurements and the associated reference values.
20. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch einen Speicher (3) mit einer Hei- ligkeitswertetabelle, in welcher verschiedenen Umgebungslichtstärken-Messwerten eine gewünschte einzustellende Beleuchtungsleistung der Beleuchtungseinrichtung (1) zugeordnet ist.20. Control device according to one of claims 15 to 19, characterized by a memory (3) with a heating Lightness value table in which various ambient light intensity measurement values are assigned a desired lighting power to be set for the lighting device (1).
21. Endgerät mit einer Beleuchtungseinrichtung und einer Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20. 21. Terminal with a lighting device and a control device according to one of claims 15 to 20.
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