一种基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置的制作方法

本实用新型涉及显示装置技术领域，具体的涉及一种基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置。

背景技术：

随着LED(发光二极管的简称)补光的产品日益增多，其应用场合也越来越多，如白光监控摄像机、手机后置相机、LED显示屏、平安城市报警指示设备、交通指示牌等都需要增加LED补光装置。尤其在报警指示领域，对于报警指示装置的低功耗、低成本需求日益增多，这就需要对一般的报警指示装置分别从补光光源和补光方式两方面进行创新，而本方案正是针对这一痛点进行了创新设计。

现有报警指示装置补光的方法大多是通过专用控制模块配合LED阵列的方式进行报警指示字符的显示，而这些方案往往成本较高，近处观看字符连续度不高、存在离散现象，而且LED损坏时容易造成字符缺失，从而限制了报警指示装置的小字符显示，尤其对于小型报警指示装置离散显示很明显。

因此，研发一款可靠性高、功耗低、成本低、寿命长、免维护的报警指示装置显得特别迫切，LED有光色纯度好，发光颜色鲜明，易于信号识别等优点。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型在现有技术基础之上作进一步改进，本实用新型涉及一种基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置，满足固定报警指示装置字符显示的连续性的同时做到设备的高可靠性和低功耗性，解决了现有技术中存在的上述问题。

本实用新型通过以下技术方案实现上述发明目的。一种基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置，包括LED灯、LED补光灯控制电路、LED驱动及调光控制电路、环境光传感器、模数转换电路、电源电路、CPU处理器和显示箱体，所述环境光传感器与模数转换电路连接将采集到的光照强度通过进行ADC转换为数值，所述模数转换电路与CPU处理器连接进行ADC转换数值与设定场景亮度阈值对比，所述CPU处理器根据阀值对比结果触发LED驱动及调光控制电路，所述LED驱动及调光控制电路与LED补光灯控制电路连接，所述LED补光灯控制电路与LED灯连接控制补光亮度，所述LED灯通过LED灯座设置在显示箱体顶面。所述的电源电路分别为LED灯、LED补光灯控制电路、LED驱动及调光控制电路、环境光传感器、模数转换电路、电源电路及CPU处理器提供电能。

一种基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置，当环境光传感器采集到的光照强度进行ADC转换为数值，通过CPU处理以后，根据具体应用场景设定相应阈值，当触发相应阈值时，则LED灯输出相应的亮度，弱光照时，通过增强LED灯亮度从而达到低环境照度时报警指示装置也清晰可辨，强光照时，在不影响指示牌显示效果的同时，通过减弱LED灯亮度从而达到低热耗和低能耗效果，既延长了LED灯的寿命又达到了节能的环保要求。

进一步的，所述显示箱体后板设置在固定板上，所述显示箱体前板为玻璃或透明PC字符板。

进一步的，所述环境光传感器设置在固定板上采集场景光照强度。

进一步的，所述LED驱动及调光控制电路包括LED驱动电路和PWM调光电路。实现LED驱动及调光控制集成功能。

本实用新型与现有技术相比，至少具有以下益效果：

该装置采用少量高可靠、特殊发射角度、有色光的LED灯对透明玻璃或者透明PC进行侧面补光的方式进行补光，而且采用环境光传感器感知环境光的强弱程度，并通过PWM调光电路的调光方式进行调节LED灯的强弱和开关，从而达到各项需求的满足，尤其适用于报警指示装置的较小固定字符显示和小型固定报警指示装置。

基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应变化的设计，用于报警指示装置结构简单，各部件因地制宜的兼容性较强，方便生产加工，可以快速进行批量生产；

本发明中采用少量LED灯而形成整体补光的显示效果，节约产品成本的同时也节约了后期维护成本，更加针对字符显示的连续性进行了重点创新；

采用LED灯亮度随环境光自适应变化，延长器件寿命长的同时也达到了节能的作用，即其具有高可靠性和低功耗性。

【附图说明】

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置的工作原理示意图；

图2是本发明实施例提供的基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置正面结构图；

图3是本发明实施例提供的基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置LED侧面补光效果图。

图中的附图标记及对应名称：

1-LED灯1，2-LED补光灯控制电路，3-LED驱动及调光控制电路，4-环境光传感器，5-模数转换电路，6-电源电路，7-CPU处理器，8-显示箱体，9-LED灯座，10-固定板，11-字符板，12-不透光的面。

【具体实施方式】

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例：

图1-3所示的一种基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置，包括LED灯1、LED补光灯控制电路2、LED驱动及调光控制电路3、环境光传感器4、模数转换电路5、电源电路6、CPU处理器7和显示箱体8，所述环境光传感器4与模数转换电路5连接将采集到的光照强度通过进行ADC转换为数值，所述模数转换电路5与CPU处理器7连接进行ADC转换数值与设定场景亮度阈值对比，所述CPU处理器7根据阀值对比结果触发LED驱动及调光控制电路3，LED驱动及调光控制电路3与LED补光灯控制电路2连接，LED补光灯控制电路2与LED灯连1接控制补光亮度，LED灯1通过LED灯座9设置在显示箱体8顶面；电源电路6分别为LED灯1、LED补光灯控制电路2、LED驱动及调光控制电路3、环境光传感器4、模数转换电路5、电源电路6及CPU处理器7提供电能。显示箱体8后板设置在固定板10上，显示箱体8前板采用玻璃或透明PC制成的字符板11。环境光传感器4设置在固定板10上采集场景光照强度。LED驱动及调光控制电路3包括LED驱动电路和PWM调光电路。

图2-3所示的，显示箱体8采用的长方体半透明字符板是由红色“紧急报警”字样采用玻璃丝印工艺均匀地镶嵌在透明钢化玻璃或透明PC的正面，如图2所示的，字符板11即为长方体半透明字符板；字符板11上设置有玻璃丝印文字“紧急报警”，其位于显示箱体8的长方体正面；另外，显示箱体8除了长方体上侧面和正面为透光面，而其余面均通过黑色油漆做了不透光处理。

图2-3所示的，所述基于LED侧面补光装置还包括黑色实体LED灯座9、黑色背胶泡棉材质的固定板10、固定配件和3M双面胶，如图2所示，实施采用6个黑色实体LED灯座，配套的6颗LED灯1，所述黑色实体LED灯座9的目的有：一是防止LED光束反射回来造成光损耗；二是将LED光束按固定方向和角度发射到长方体半透明字符板的上侧面，从而入射到半透明字符板内部。所述黑色背胶泡棉(如图2所示的固定板10)、固定配件和3M双面胶用于固定电路板组和半透明字符板，并起到防尘、防水作用。

本实例采用的是6颗LED灯1加6个黑色实体LED灯座9，对应的长方体半透明字符板11的总长度为108mm左右，宽度为36mm，经过测试验证，在宽度一定的情况下，每颗110度的LED能够补光的字符板长度为18mm左右，也就是小于等于18mm间距设置1颗LED达到的补光效果比较均匀，大于18mm之后就会出现一定程度上的未补光区域。另外，考虑简化设计的话，6个黑色实体LED灯座9也可以设计成连成一体开6个孔位的灯座。

在本发明实施例中，如图1和图3所示，所述指示装置工作时，系统总电源启动，给各个模块上电，整个以CPU处理器7为中心的系统正常启动之后，环境光传感器4实时采集光照强度的模拟量，并传输到模数转换电路5，模数转换电路5将其模拟量转换为相应数字量，然后通过CPU处理器7处理以后，转化为光照强度的数值表，根据具体应用场景设定相应阈值，具体表现为：环境光照的强度级别最强为10级，最弱为0级关闭；如图3所示，LED驱动及调光控制电路3可以完成对LED灯1的控制。即可以将LED灯设置为10级到0级的亮度可调等级；按常理来讲，环境光照与补光强度成反比变化，即环境光越强则LED补光的强度越弱，反之亦然。当指示装置所在场景处于最强光照由10级到0级变化时，而LED灯1的补光亮度则相反的由0级到10级进行变化，例如正午时分，环境光照10级对应LED灯1亮度0级；午夜时分，环境光照0级对应LED灯1亮度10级。如图1所示，LED灯1、LED补光灯控制电路2、LED驱动及调光控制电路3、环境光传感器4、模数转换电路5、电源电路6、CPU处理器7之间通过传输线缆和接插件连接。如图3所示，随环境光照而不断变化的LED灯1光束通过黑色LED灯座9形成的固定光路通道，在水平110度和垂直40度的LED灯自身角度的限制下，损失极小光束的情况下，最大范围的发射到较窄的长方体半透明字符板的上侧面；在长方体半透明字符板内部进行折射和反射，最终在长方体半透明字符板的带丝印字符的透明正面形成均匀发光的效果。而字符板均匀的发光效果在最前端环境光传感器的由强到弱变化下，也相应的由弱到强进行均匀变化。

优选地，对于长方体半透明字符板，如图2或3所示，根据玻璃或透明PC等均匀材质的光线折射原理，将LED灯光束由固定通道通过透明钢化玻璃或透明PC的上侧面进入均匀介质中不断产生折射和反射，最终光束发射到另外4个不透光的面12而进行反射或者被吸收一部分，整个光通路只能向着正面的透明表面溢出，从而产生整个长方体透明字符板均匀发光的效果。其中，所述LED灯是交通灯中常用的椭圆形红色LED灯，其价格相对低廉但是光色纯度好、发光颜色鲜明、易于信号识别，而且寿命长、抗干扰能力强，所述LED灯的横截面为最大直径5.2mm的椭圆形，其水平发射角度为110度，垂直发射角度为40度，这样的发射角度正好满足厚度较薄的长方体透明字符板的透光要求。另外，本装置的玻璃丝印文字“紧急报警”采用的是连续笔画的汉字字符而不是由单个LED构成离散点的形式组成的字符，所以其字符显示的连续性较强，尤其适合用在需要近处观看也能较好显示字符线条的场景。

本发明还提供了一种基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的报警指示的控制方法，所述长方体半透明字符板是由红色或者其他颜色“XXXX”字样采用丝印工艺均匀地镶嵌在透明玻璃或透明PC的正面，另外，长方体半透明字符板除了长方体上侧面和正面为透光面，而其余面均通过黑色油漆或其他工艺做不透光处理。

本实用新型一种基于LED侧面补光和亮度随环境光自适应的显示装置，LED补光灯控制电路2、LED驱动及调光控制电路3、环境光传感器4、模数转换电路5和CPU处理器7均采用现有技术的模块或集成电路，以能实现其功能为准，不作为本申请的保护点。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。