光亮度传感器研究管理论文

1、光亮度传感器研究管理论文 摘要：介绍了一种能实现人眼仿真的集成化可见光亮度传感器LX1970，给出了LX1970芯片的性能特点、工作原理及典型应用电路。LX1970适用于平板显示器的亮度监控系统，可用在笔记本电脑、平板电视及新型手机中。 关键词：亮度；人眼仿真；传感器；背光源；测量；LX1970 主要特点 目前，笔记本电脑、个人数字助理（-，简称）、平板电视和手机均采用液晶显示器（）。但本身并不发光，它只反射或透射外界光线。为便于在光线较暗的环境中或夜间观察屏幕，就必须给加背光源以增强对比度。利用可见光亮度传感器就可根据环境亮度来自动调节背光源（一般为白色发光二极管）的亮度，这样不仅能获得最佳

2、显示效果，还能降低背光源的功耗。 图1 美国微型半导体（）公司推出了一种能实现人眼仿真的集成化可见光亮度传感器，利用该器件可构成平板显示器的亮度监控系统。此外，它还可用做户外照明灯（例如路灯）控制器，以使照明灯能在黄昏时自动开启，清晨时自动关闭。 型可见光亮度传感器的性能特点如下： 内含型光电二极管、高增益放大器和两个互补式电流输出端该光电二极管阵列的光谱特性及灵敏度都与人眼十分相似，因而能代替人眼去感受环境亮度的明暗程度，并将接收到的可见光转换成电流信号，进而对背光源的亮度进行控制。 峰值发光波长为，电流灵敏度为，暗电流为。 非线性误差小，重复性好。两个互补输出端的电流不对称度仅为，可任选一

3、端作为输出。 外围电路简单，价格低廉，使用方便。无须使用滤光片即可有效衰减紫外光及红外光。 微功耗，低压供电。采用电源，电源电流可低至（典型值）。工作温度范围为。其外形尺寸仅为。 的工作原理 采用表贴塑料封装，其引脚排列和内部框图如图所示。 芯片正面有一个面积为的受光区。和分别接电源的正、负极。为电流接收器的引出端，为输出电流源的引出端。其余均为空脚。芯片工作时由光电二极管产生的光电流经过高增益放大器送至两个电流输出端，其中一个是电流吸收器的引脚，另一个是输出电流源的引脚，二者的电流分别为和。其中为灌入芯片中的电流，简称灌电流。这两种电流信号通过、可分别转换成电压信号、。改变（或）的电阻值可调

4、整电压增益，电阻值允许范围是。和为滤波电容，可用来决定传感器的响应时间。输出与环境亮度成反比，与环境亮度成正比，二者呈互补输出特性，可任选一路信号作为输出电压。 的相对灵敏度与波长的响应曲线如图中的粗线所示，细线是人眼的响应曲线（峰值波长为）。由图可见，接收光的波段与人眼非常相近，并且也象人眼一样灵敏。其峰值波长为，波段大约为，能覆盖整个可见光波段（），而紫外光波段（和红外光波段（）都很窄，这表明它对可见光的接收灵敏度最高。在峰值波长为时的灵敏度为，即照度每变化（勒克斯），输出电流变化。将照度转换成亮度（其单位是）时，可假定光线照射在一个能满足全反射条件的理想平面上，然后根据进行转换即可得到亮

5、度值。通常，可用实验的方法来测定亮度与照度的比例系数。 的典型应用 白光亮度测量电路 测量白光亮度的电路如图所示。该电路在工作时先由、电流源和白光组成的光源发射出可见光，再由接收该可见光并转换成电流信号。接下来在端、端各串联一块微安表以分别测量光电流和，这样微安表的读数值就反映了亮度的高低。 背光源亮度自动控制电路 当环境亮度明显变暗时，能自动开启的背光源以使白色发光。其亮度自动控制电路如图所示。图中电阻和用于设定控制亮度的最小值与最大值。改变电容器的容值可调整响应时间并能滤除电网干扰。采用电源。若只使用端，则端应悬空。假定需用的输出电压来驱动白光，代表的亮度最小值，代表亮度最大值那么，可由下

6、式确定与的比例关系 (） 可根据在给定亮度下的输出电流最大值（）来计算值。实际上在为时为，这样代入上式即可得到的值。 评估板的设计 利用评估板（）不仅能检查出的质量好坏，还可对背光源亮度控制电路进行各种实验，以便为开发新产品提供依据。此外，评估板上的元器件布局以及印制电路的设计也具有参考价值。的评估板电路如图所示。它具有以下特点： 第一，可利用一个转盘（上面开着个不同孔径的小孔）来改变入射光窗口的大小，转盘与传感器一同装在机壳内； 第二，通过电位器调整放大器的增益，再经过驱动两只白色发光二极管（、）发光，以实现亮度调节，从而适应不同的环境亮度条件； 第三，分别改变跳线器的接线方式，以对不同电路

7、进行隔离或偏置； 第四，该电路有个可选择的控制端口，包括的分压二极管引出端口（）、的电压调整端口（）、的固定电压端口（）和的电压调整端口（）。此外，还有两个输出端（、）其中，端口为下拉端（经外部电位器接地，可代替手动调整亮度）。端口、均为上拉端（经外部电路接正电源或其它正电压）。端口和端口用于设置最低输出电压（将调至最小）或调节端的输出。端口用来设置最高输出电压（将调至最大）或调节端的输出。 跳线器用来选择电源，当连到“”位置时，系统只给供电；连至“驱动”位置时，则可同时给供电，为的驱动控制器。置于“开路”位置时，将断开引脚的外围电路；置于“分压”位置时，则将接通引脚的外围电路。置于“输入”位置，可将隔离二极管短路；而置于“输出”位置时，则不被短路。置于“驱动”位置时将端的输出接到的输入端；置于“上拉”位置时，端的输出将经过端口接高电平。 需要说明的是：第一，使用端口时允许将外部信号加至由（）和（）构成的分压器的高端，然后通过调节和的值来控制分压比；第二，使用端口时可