具有針對電視設備面板的檢測和控制電路的可變亮度照度設備的製作方法
2023-10-27 21:44:52
專利名稱：具有針對電視設備面板的檢測和控制電路的可變亮度照度設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及電視設備的小鍵盤的照度，更具體地，涉及一種用於在電視設備中檢測照明設備的存在和控制小鍵盤照明光強度的電路。
背景技術：
當前例如電視的電子設備使用遙控來向電視產生並發送隨後電視要執行的命令。因此可通過遙控來得到電子設備的所有特點和/和功能。與遙控相關的問題是它們可以被放錯地方、丟失和暫時不可用。當遙控不可用時，不能得到電視的特點和/和功能。為此，例如電視的電子設備在電視底盤上包括提供用戶有權使用至少部分電視的基本特點和/和功能的按鈕、按鍵等。這使得在沒有遙控時至少可以按照有限方式來操作電視。用戶按鈕或鍵盤特別地設置在電視面板上，以便利用戶使用。
儘管在電視上提供了這種用戶按鈕，當沒有充分的環境照明時不能夠輕易辨別它們。此外，一些用戶按鈕位於面板、門等之後使得很難以看見用戶按鈕並且/或者讀取按鈕標示。各種環境照明條件也阻礙了輕易辨別用戶按鈕的能力。
因此從上述說明中明顯看出需要用於照亮在電視設備面板上的用戶按鈕的照明設備。
從上述說明中還明顯看出需要一種提供在電視設備面板上的用戶按鈕的可變強度照明的照明設備。
通過本發明的原理應用可以實現這些需要及其它，並且/或者在例如下文示出和/和說明的一個和多個不同形式和/或結構中體現。
發明內容
本發明提供位於電視設備外部上的面板陣列中的用戶按鈕的可變照明。電路檢測LED的存在，並且如果存在，為用戶添加菜單項以便於控制LED強度。
在一種形式中，提供一種電視設備，具有機殼、內置在機殼中並且可操作用於提供電視設備控制的控制器、在機殼外部上並且與控制器相連的面板陣列、以及位於機殼外部上並且照亮面板陣列的照明設備，照明設備與控制器相連並且可結合控制器操作用於提供多個照明強度等級。
在另一種形式中，提供一種針對電視設備的面板陣列提供可變強度照明的方法。該方法包括步驟(a)在電視設備上提供照明設備，該照明設備可操作用於照亮電視設備的面板陣列；(b)當啟動電視設備時檢測照明設備的存在；以及(c)當檢測到照明設備時，向電視設備的在屏幕上的控制菜單提供照明控制菜單，該照明控制菜單使得用戶可以針對照明設備選擇多個照明強度等級中的一個。
在附圖中圖1是在其中實現了本發明的電視設備的圖示；圖2是根據本發明原理的典型照明的圖示；圖3是根據本發明原理的具有添加照明設備的電視設備的圖示；圖4是針對圖3的電視設備的典型控制器的圖示；圖5是實現本發明原理的典型電路/邏輯電路的簡圖；圖6是在電視設備中實現本發明的典型方式的流程圖；在貫穿視圖中對應的參考字符是指對應的部分。
具體實施例方式
現在參考圖1，說明了電視設備(電視信號接收器、電視等)的典型表示，通常指定為20並且在此是在其中可實現本發明的電視。電視2具有支持機殼和/或包括例如在本領域公知的和本發明的各種類型的電視組件的底盤或主體22。
電視20包括在其中在下文中示出和/或說明及其未示出的各種電視設備組件。可以認識到，電視20包括對於功能性電視的典型和/或必須的未示出和/或說明的組件。在所有情況中，該電視包括適於、配置於並且/或者可操作用於示出視頻的顯示器24，適於、配置於並且/或者可操作用於播放音頻的一個或多個揚聲器26，適於、配置於並且/或者可操作用於接收並處理電視信號並且控制各種電視設備組件的控制器32。控制器32與顯示器24和一個或多個揚聲器26相耦合併且提供適當信號以便於在顯示器24上示出視頻並且在一個或多個揚聲器26上播放音頻。
電視20還包括具有多個用戶按鈕、按鍵等的面板28，其組合可以認為是面板陣列或用戶按鈕的面板陣列。用戶按鈕30提供電視20的各種特點和/或功能的控制。如在面板28和控制器32之間的虛線所表示的，面板28的用戶按鈕30與控制器32相連，使得按鈕30給控制器32提供適當信號。
電視20還包括耦合到控制器32的遙控信號傳感器38以便於接收、解釋和/或使用來自遙控器或遠控(未示出)的命令。可選擇地，但未示出，遙控信號傳感器38可以與依次與控制器32耦合的信號接收電路耦合。在一種形式中，遙控信號傳感器38是紅外(IR)傳感器或接收器並且遙控器輸出紅外信號。當然，可以考慮提供遠程信號並且接收遠程信號的其它形式。
根據本發明的一個方案，電視20包括具有燈34和相關電路/邏輯電路的照亮或照明設備33。燈34位於底盤22之上使得光(由從燈34發出的線表示)照射出去並且因此照亮在面板28之上的用戶按鈕30。燈34與依次與控制器32耦合的電路/邏輯電路36耦合(由連接兩個組件的虛線表示)。照明設備電路/邏輯電路36可結合由控制器32或獨自操作用於或者管理或控制燈34，使得燈34提供各種照明強度等級和/或照明強度的從較低強度到較高強度的連續變化範圍。可由用戶按照經由在屏幕上菜單或直接經由遙控的各種方式來控制和/或改變這種可變照明特點/功能。
現在參考圖2，說明了燈34的典型形式的方框圖。儘管燈34具有多種形式，燈34的優選實施例是具有光導管42的LED40。更優選地，LED是匯聚到光導管42中的藍色LED。從光導管42中發出的光匯聚到面板陣列28上。儘管在圖2中未示出，燈34與電路/邏輯電路36相連。當然，可以使用其它類型的燈。
可以在電視20上要麼在做成控制器32之前或者在做成控制器32之後提供本可變強度照明設備33。在做成控制器32之前提供可變強度照明設備33的情況下，控制器32包括必要的硬體和軟體使得照明設備33按照上述方式實現功能。然而，根據本發明的另一方案，很可能在做成控制器之後添加照明設備33到電視20。在照明設備33是附件的情況下(即在做成控制器32之後添加)，電路/邏輯電路36結合控制器32提供電視是否包括照明設備33(即燈34)的自動檢測。
參考圖3，示出了根據本發明原理在其中添加了照明設備122的電視120的方框圖。根據本方案，在做成電視之後將照明設備122添加到電視120。具體地，在圖3中電視120表示的是含有具有硬體、存儲器和其它組件的預置控制器128的電視。
電視120有具有用於控制不同功能和/或特點的按鈕的面板陣列或組合裝置130、顯示器132和一個或多個揚聲器134。如虛線所示，電視120具有安裝在其上的照明設備122。照明設備122包括燈或光源124以及操作和檢測電路/邏輯電路126。燈光124與操作和檢測電路/邏輯電路126相連並且操作和檢測電路/邏輯電路126與控制器128相連。控制器128經由操作和檢測電路/邏輯電路126向燈光提供控制信號。當存在燈124時操作和檢測電路/邏輯電路126向控制器128提供檢測信號。在一種形式中，照明設備122與控制器128經由兩根單獨電線相連。一根單獨電線從操作和檢測電路/邏輯電路126提供檢測信號到控制器128，而控制器128通過另一根單獨電線提供控制信號到操作和檢測電路/邏輯電路126用於點亮燈124並且改變燈124的強度。優選地，但不是必須地，照明設備122提供六(6)個或更多個燈光強度等級。這些等級可以由用戶通過電視120的屏幕上菜單來進行選擇。此外，控制器128可以提供燈124的簡單的開/關控制。此外，操作和檢測電路/邏輯電路126可以向燈124提供備用能源用於當電視120關閉時給燈124供電。
操作和檢測電路/邏輯電路126還可操作用於、配置於和/或適於檢測燈124的存在並向控制器128提供檢測信號或信號。優選地，自動地完成燈的檢測。除了自動檢測燈124，本發明提供使得用戶能夠控制燈光124的能力。尤其是用戶可以控制燈122的強度等級(照明等級)。在一種形式中，這需要向電視120的存在的在屏幕上菜單結構中添加菜單、菜單項或菜單選擇。燈控制菜單使得客戶能夠在強度範圍內變化燈34的強度。燈光控制菜單還使得用戶能夠在任意時間或在預設時間打開和關閉燈124。優選地由用戶經由遙控和添加到存在的在屏幕上菜單結構中的一個或多個在屏幕上菜單、選擇和/選項來實現。
在引導控制器128之後和/或在用戶/購買者最初啟動電視期間(例如在電視的最初用戶加電期間)確定燈的存在(例如LED二極體)。燈的檢測使得載入燈控制菜單/軟體並且成為電視菜單的一部分。再參考圖4，說明了控制器128的典型形式的方框圖。首先應該認識到，控制器128的各種方框或框表示控制器128的功能和/或特點並且/或者在延伸轉換為電路/邏輯電路的意義上得到實際集成電路、電路和/或邏輯電路。電視控制器128包括提供處理和控制功能的處理或主要控制器U1 140、鍵盤控制器FPGA U2 142、存儲器144、屏幕上顯示處理146以及其它組件148。存儲器144存儲由主控制器140和控制器128的其它組件或模塊使用的程序指令、數據和其它信號。用於自動檢測燈的存在的程序、用於將燈控制菜單添加到主電視菜單的程序、用於主電視菜單的程序以及其它程序保留在存儲器144中。存儲器144可以是一種或多種類型的存儲器並且由不同存儲器或存儲組件組成。
在一種形式中，可以按照下面的方式執行燈的自動檢測過程。電視軟體(程序指令)將在控制器128的主控制器140中的D/A設置為其最低水平並且讀取在FPGA U2 142上的自動檢測引腳。然後在自動檢測引腳上的信號檢測使得程序指令將燈控制菜單載入到主電視菜單中(或者激活燈控制菜單)。在另一種形式中，並且如圖5所示，將在下文說明的，可以通過使用具有存在的連接/功能的引腳並復用其自動檢測信號線來執行燈的自動檢測過程。在這種情況下，當激活自動檢測例程時，在FPGA U2上的KD線被設置為輸入。同時，在U1中產生PWM，最初設置HDTV控制器為最大(以便於給C2放電，在應用中為10uF管帽(cap)。接下來將PWM設置為其最小值使得Q1的集電極浮動。如果LED1存在，由於在LED中只有少量電流，壓降是大約2.5v，並且在C2處的電壓是大約2.5v。此電壓由R10/R11除法器降到大於2.0v的電壓(對於邏輯1的U2的KD引腳的輸入閾值是大於2.0v)。如果LED1不存在，R11(在應用中是100k)將KD線下拉到小於0.8v，即在U2上的KD引腳的輸入閾值。當完成自動檢測過程時，將在U2上的KD引腳設置為輸出。在正常模式下，KD引腳提供驅動信號以便於掃描鍵盤。每次裝置插上電源就執行自動檢測過程。
如上所述，當檢測到例如二極體的燈的存在，主電視在屏幕上菜單變化到包括燈控制菜單。燈控制菜單允許用戶的燈亮度(強度)選擇。因為在本實施例中控制器128是預先存在的，提供了針對主菜單的程序指令，並且如果沒有檢測到燈的存在，提供不包括燈控制菜單的程序指令。因此，在存儲器中提供了燈控制菜單，但是只當檢測到燈時才包括在主電視菜單中。
現在參考圖5，描繪了典型照明設備電路/邏輯電路，通常指定為150，其與控制器的部分或組件以及鍵盤或面板陣列(FPA)152相連或耦合。優選地但不是必須地，由5v備用電源給LED1供電使得在電視設備開或關時LED1能夠照亮鍵盤152。在5v電源和LED1之間提供以電阻器R4形式的電阻。電阻器R4是靜電放電(ESD)/衝擊保護電阻以便於限制在LED1中的或者在ESD事件期間到鍵盤152的電流或者限制當LED1的陰極無意中接地時在LED1中的電流。
電路150可選擇地包括(由虛線表示)以電阻器R7形式的與LED1交叉或與之平行的電阻。電阻器R7是用於減少LED1的亮度變化。此外針對電晶體Q1提供了ESD保護。尤其是，向電晶體Q1的集電極提供了以電容器C2形式的電容、以感應器FB1形式的感應器、以電阻器R3形式的電阻器。電容C2的典型值是100pf，感應器FB1的典型值是在100HZ處是100歐姆，並且電阻器R3的典型值是24歐姆。
優選地，電晶體Q1是例如BC847B的通用NPN電晶體。電晶體Q1從以電容器C1形式的電容取得基極電壓(在Q1的基極處的電壓)，其中C1優選地具有100pf值。電晶體Q1由基極-發射極結從C1處降低基極電壓大約0.6v並且將下降的電壓施加到以與電晶體Q1的發射極相連的電阻器R2形式的電阻的非接地端。電阻器R2有阻值27歐姆。假設Q1的基極電壓是1.15伏特，Q1發射極電壓是接近於0.54伏特。通過27歐姆的電阻器R2的0.54伏特的發射極電壓設置了通過電阻器的接近20mA的常電流。假設將電晶體Q1保持在作用區，現在在LED1中的電流設置在大約20mA，或其最大額定直流值。通過減少基極電壓0.25伏特，在發射極的電壓下降0.25伏特並且在電阻器R2中的電流下降到大約10mA。這將在LED1中的電流減少到大約10mA。
為了在電晶體Q1上提供變化的基極電壓，在HDTV控制器集成電路(IC)U1中使用0-3.3伏特D/A。D/A主要是具有33MHz基本頻率的PWM。由允許多達64K階的32位寄存器(只使用了16位)控制D/A。在本應用中，只需要六(6)階。為了限制供給電晶體Q1的基極的最大電流為20mA，D/A的0-3.3v輸出由以電阻器R1(優選地是18K歐姆)和電阻器R5(優選地是10K歐姆)實現的電阻分割。利用D/A設置到其最大輸出，則基極電壓是1.15伏特。PWM輸出是由R1和R5以及積分電容C1的並聯組合的RC時間常數積分的。PWM的周期大約是30nsec。選擇RC時間常數大約是6μsec。任意小於50msec的值不會導致用戶立場的顯著延遲。由於PWM的高速，電阻器R1和R5和電容器C1需要位於緊接PWM輸出引腳。如果集成，電晶體Q1可以位於板子上任意位置。
由於如果基極電壓小於大約0.6伏特則電晶體Q1關閉，將燈光強度的控制範圍的高端和低端添加到存儲器(EEPROM)並且由控制D/A的軟體(程序指令)讀取。可編程的端點使得在設計階段能夠根據特定二極體(燈)和使用的電晶體而稍後設置最小和最大值。軟體使得在端點之間的階數產生電流中的大致線性間隔。根據由LED(二極體)提供商提供的曲線，這在燈光強度上提供了線性階。因此在單一電線或連接上執行了強度等級控制。
根據本發明的一個方案，經由單一電線或連接來執行二極體LED1的存在的自動檢測。更具體地，在自動燈存在檢測之後，耦合到燈電路/邏輯電路150(通過FB1)的用於自動燈檢測的成電路U2(FPGA)的引腳成為由在FPGA(U2)中的另一個寄存器控制的鍵盤152驅動電線。在自動檢測過程中，如果輸入電線大於邏輯「1」電平(即在本情況下為2V)，假設LED1存在。如果輸入電線小於0.8V，假設LED1不存在。在LED1存在的情況下，儘管LED典型地在20mA下具有3.5V壓降，在二極體中的電流限制於大約100mA(由R10和R11的串連組合)，並且通過二極體的壓降是大約2.5V。在出現R7(典型地是2.4K)以便於更好地控制通過電晶體Q1的電流的情況下，在C2上的電壓是大約5V。為了防止在FPGA上的最大輸入電壓4.0伏特超出在FPGA引腳處提供的以R10(優選地是63K歐姆)和電阻器R11(優選地是100K歐姆)形式的電阻。在穿過電阻器R10和R11之後，在鍵盤驅動(KD)線之上的電壓(以及自動檢測引腳)小於4伏特，但是大於邏輯1的2V閾值。如果在FPGA的鍵盤引腳上不存在LED1，電阻器R11確保拉低了KD引腳。
至於燈強度變化，為了減少由於在Q1上的基極-發射極變化導致的從LED1輸出的燈變化，優選地，但是不是必須地添加以電阻器R7(優選地是2.4歐姆)形式的電阻。電阻器R7提供通過Q1集電極的保障電流最小量、在這種情況下，利用2.4K歐姆的R7，LED1具有接近2伏特的「開」電壓。在LED1開之前電阻器R7施加了接近1mA的最小電流通過Q1的集電極。如果沒有該最小值，則不存在任意分類電晶體的標準方式並導致更廣的基極-集電極分布。
現在參考圖6，描繪了通常指定為200的根據本發明一個方案的典型操作方式的流程圖。在方框或步驟202處，在具有預先存在控制器的電視設備上提供了照明設備。在方框或步驟204處，在電視設備的最初用戶加電時啟動自動燈存在檢測例程。例程確認頂燈(面板陣列燈或外部電視設備用戶按鈕燈)的存在。因此，在方框206處確定是否檢測到燈。如果沒有檢測到燈(即「否」)，則例程繼續到其中繼續正常啟動的方框或步驟208處。然而，如果檢測到燈(即「是「)，則例程繼續到方框或步驟210。在方框或步驟210處將燈控制菜單添加到在電視菜單中的用戶特點列表中。其後，在方框或步驟212處，燈控制菜單使得用戶能夠選擇燈的強度(即亮度)等級。
電路的初始測試示出了可變電流電路與在LED1上的前向電壓在範圍3.5V+/-0.2V內合作良好。限制是因為Q1的有限動態範圍。當在Q1上的集電極-發射極電壓降到300mV之下時，Q1的β下降並且對於特定發射極電流所需的基極驅動增加。這導致在集電極20mA中的至多以6mA的變化。為了減少電流變化而不重新設計整個電路，改變R2的接地端和R5的接地端到-0.5V。因為基極和發射極電路具有相同的偏置，電路操作實質上是相同的除了Q1現在在集電極和發射極之間具有0.5V更多的淨空(headroom)。這種改變使得在LED1上的前向電壓規格從3.6V+/-0.2V增加到3.6V+/-0.6V同時保持3mA的最大電流變化。選擇-0.5V的限制是因為在HDTV控制器的PWM引腳上的輸入限制。在最初導入例程期間，在HDTV控制器上的引腳是三態的並且-0.5V出現在IC引腳上。在引腳上的電壓限制是-0.5V，其導致負電源值被設置為-0.5V。
當然，應該認識到，上述的流程圖在過程200的可選實施例中具有更多或更少的步驟。以及，上述過程200的子集而不是整個過程可以實現本發明的原理。也可以考慮各種變化。
儘管如所述本發明具有優選的設計，在本公開的精神和範圍下還可以修改本發明。因此本申請目的是覆蓋使用其通用原理的本發明的各種變化、使用和改編。此外，本發明目的是覆蓋偏離本公開而在本發明包含的並且在所附權利要求的限制之內的本領域公知或慣例。
權利要求
1.一種電視設備，包括機殼；內置在機殼中的控制器，可操作用於提供電視設備的控制；在機殼的外部之上並且與控制器相連的面板陣列；以及照明設備，位於機殼的外部之上，照亮面板陣列，照明設備與控制器相連並且可結合控制器操作於提供多個照明強度等級。
2.根據權利要求1所述的電視設備，其特徵在於照明設備包括與照明電路相連的照明設備，照明電路經由單一電線與控制器相連。
3.根據權利要求2所述的電視設備，其特徵在於照明設備包括二極體和光導管。
4.根據權利要求3所述的電視設備，其特徵在於所述二極體包括藍色LED。
5.根據權利要求1所述的電視設備，其特徵在於所述控制器可操作用於提供在屏幕上的照明強度菜單，使得用戶能夠從多個照明強度等級中選擇照明設備的照明強度等級。
6.根據權利要求1所述的電視設備，其特徵在於還包括用於驅動面板陣列並且用於檢測照明設備的存在的單一電線。
7.一種電視設備，包括機殼；位於機殼中，用於控制電視設備的裝置；面板陣列裝置，位於機殼的外部並且與控制裝置相連，用於提供使得用戶能夠使用電視設備的特點和/或功能；以及位於機殼的外部並且與控制裝置相連，用於以一個或多個照亮強度等級照亮面板陣列的裝置。
8.根據權利要求7所述的電視設備，其特徵在於照明裝置包括與照明電路相連的用於提供燈光的裝置，照明電路經由單一電線與控制裝置相連。
9.根據權利要求8所述的電視設備，其特徵在於照明裝置包括二極體和光管。
10.根據權利要求9所述的電視設備，其特徵在於所述二極體包括藍色LED。
11.根據權利要求7所述的電視設備，其特徵在於所述控制裝置可操作用於提供在屏幕上的照明強度菜單，使得用戶能夠從多個照明強度等級中選擇照明裝置的照明強度等級。
12.根據權利要求7所述的電視設備，其特徵在於所述控制裝置使用單一電線驅動面板陣列裝置，並且其還用於由控制裝置來檢測照明裝置的存在。
13.一種針對電視設備的面板陣列提供可變強度燈光的方法，包括步驟在電視設備上提供照明設備，照明設備可用於照亮電視設備的面板陣列；在最初啟動電視設備時檢測照明設備的存在；以及當檢測到照明設備時提供燈控制菜單給電視設備的在屏幕上的控制菜單，燈控制菜單使得用戶能夠針對照明設備選擇多個燈光照明亮度等級。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於提供照明設備的步驟包括提供含有燈和燈電路的照明設備。
15.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於經由連接於照明設備和電視設備控制器之間的單一電線來實現在最初啟動電視設備時檢測照明設備的步驟和當檢測到照明設備時提供燈光控制菜單給電視設備的在屏幕上控制菜單的步驟。
16.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於檢測步驟使用單一電線，其還用作為針對面板陣列的鍵盤驅動電線。
全文摘要
提供了一種可變強度照明設備(33)，以便於照亮在電視設備中的面板用戶按鈕。電視設備使得用戶能夠優選地經由在屏幕上菜單來控制燈光強度等級。自動檢測電路/邏輯電路還提供用於在最初用戶啟動時檢測例如LED的燈光是否存在。這使得在已經設計了其天線的電視中包括照明設備。此外，優選地照明設備使用單一電線用於燈光存在檢測和強度控制。燈光的檢測使得電視設備在主電視屏幕上菜單中包括燈光控制屏幕上菜單。優選地，燈光控制菜單允許至少六個不同的燈光亮度或強度等級的用戶選擇。在一種形式中，燈光是通過光管(42)提供藍色燈光的二極體(34)。
文檔編號H04N5/445GK1781307SQ200480011147
公開日2006年5月31日 申請日期2004年4月20日 優先權日2003年4月25日
發明者威廉·約翰·泰斯蒂, 威廉·派屈克·麥卡錫, 約翰·愛德華·尼科爾森 申請人:湯姆森許可貿易公司