本文以独立于显示器件的液晶面板为基础，结合具有强抗干扰能力的环境光检测电路、主控电路,实现了可靠的基于环境光的亮度调节显示系统控制。系统可以有效节省能源消耗并延长显示器件的使用寿命。

随着液晶显示技术的飞速发展，液晶显示器件在日常生活中的应用已经越来越广泛。传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等，皆受制于体积过大或功耗大等因素，无法满足消费者的实际需求。而液晶显示器件的发展正好切合目前信息产品的发展潮流，无论是直角显示、低功耗，还是体积小、零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉效果。

通常用户可以对液晶显示器件的屏幕亮度进行自由设定，不过这种调节经常被设计成恒定亮度，也就是说当用户将屏幕亮度调到某一个值之后，该液晶显示器件就以与该设定值对应的某一恒定亮度进行显示，而与周围环境光亮度无关。这就会导致在黑暗环境中屏幕亮度相对太高而在高亮环境下屏幕亮度相对太低，从而影响到实际显示效果。而且，由于这种恒定亮度显示，当在黑暗环境中长时间使用液晶显示器件时，如果不手动去降低屏幕的亮度，将会造成不必要的能源消耗并且缩短液晶显示器件的使用寿命。

本论文设计了一种独立于显示器件的、抗干扰能力强的、能主动侦测周围环境光的亮度并据此自动调节显示器件的屏幕亮度的、能有效降低能源浪费并延长显示器件使用寿命的分离式显示器件亮度调节系统。

1 系统原理及概述

本设计中的分离式显示器件亮度调节系统主要包括环境光侦测电路、主控电路和用于控制所述显示器件亮度的背光控制电路。系统结构如图1所示。其中主控电路接收所述环境光侦测电路的输出信号以驱动所述背光控制电路。整个系统通过光电传感器对环境光进行侦测，并根据侦测的结果送至主控板的主控电路；主控电路将根据侦测信号的强弱，调节背光控制电路的输出，进而改变显示器件中的背光灯管的电流的大小，从而实现依据环境光对显示器件的亮度进行自动调节，以优化在不同照度环境中的显示器件的实际显示效果，有效降低不必要的能源浪费并延长显示器件的使用寿命。环境光侦测电路通常可以集成于视频控制板、或电源控制板、或按键控制板、或遥控接收板中。

图1 系统结构图

2 环境光检测电路设计

环境光检测电路有多种结构，本文所设计的电路如图2所示。它包括光电传感器PD、取样电阻R0和滤波电容C1。所述光电传感器PD的一端与电源VDD连接，其另一端与所述取样电阻R0的一端电连接，取样电阻R0的另一端接基准电压VSS，由光电传感器PD的所述另一端电连接一取样电压输出信号，所述取样电压输出信号将作为所述环境光侦测电路的输出被输入至所述主控电路。其工作原理是：当周围环境光亮度变暗时，流经光电传感器PD的电流降低，此时取样电阻R0上获得的取样电压亦即节点N1处的电压减小；当周围环境光亮度变亮时，流经光电传感器PD的电流增大，此时取样电阻R0上获得的取样电压亦即节点N1处的电压变大，因而能够根据周围环境光亮度的变化而得到不同电压输出的所述取样电压输出信号。此外，当改变取样电阻R0的值时，取样电压输出信号也随之变化，所以，我们可以通过调整取样电阻R0的值来改变环境光变化的响应精度。

图2 环境光检测电路原理图

此外，在图2所示的设计中，还可以在滤波电容C1与光电传感器PD的所述另一端之间的所述取样电压输出信号上还串联有一个电阻R1，从而使所述滤波电容C1与电阻R1构成一个低通滤波电路，以对所述取样电压输出信号进行滤波，从而使环境光侦测电路拥有更好的抗干扰能力。

3 主控电路设计

图3是中主控电路的示意图。主控电路包括模数转换电路、查找表、数模转换电路和比较器。其中模数转换电路信号来自取样电压输出信号，它将取样电压输出信号转换成数字电平；接着，通过查找所述查找表，得到对应于该输入数字电平的响应数字电平；然后，所述数模转换电路将该响应数字电平转换成模拟电平，该模拟电平与参考电平经所述比较器进行比较之后，输出对应的驱动信号。

图3 主控电路示意图

具体工作原理如下。当周围环境光亮度低于某个阈值TH 1时，光电传感器PD将无法正确侦测到对应的亮度变化，所述分离式显示器件亮度调节装置将保持前一状态不变而不会随着环境光亮度的变化而改变；同理，当周围环境光亮度高于某个阈值TH2时，所述分离式显示器件亮度调节装置也将保持前一状态不变。可见，该分离式显示器件亮度调节装置的适用范围部分取决于所采用的光电传感器PD的物理特性。所述阈值TH1是光电传感器PD所能侦测的最小亮度，所述阈值TH2是光电传感器PD所能侦测的最大亮度。光电传感器PD对环境光变化的侦测过程中，当环境光亮度在所述阈值TH1和TH2之间变化时，流经光电传感器PD的电流大小呈近似正比于环境光亮度的高低，此时环境光侦测电路输出的取样电压输出信号也随着环境光的变化呈线性改变，从而导致屏幕显示亮度也随之线性变化。但是，这样会造成一种不良后果，即当周围环境光亮度发生细微变化，比如人从液晶显示器件前面通过时，液晶显示器件的显示亮度也会马上跟着改变，而这是违背设计初衷的。为避免发生上述情况，必须设定主控电路的参数，使得只有当环境光的亮度变化达到一定的阈值时，主控电路才相应的改变其输出的PWM驱动信号的占空比，从而按照我们的预期对屏幕的显示亮度进行相应的调整。

文章来源：《大气与环境光学学报》 网址: http://www.dqyhjgxxb.cn/qikandaodu/2021/0326/426.html