1、光亮度傳感器研究管理論文 摘要：介紹了一種能實(shí)現(xiàn)人眼仿真的集成化可見(jiàn)光亮度傳感器LX1970，給出了LX1970芯片的性能特點(diǎn)、工作原理及典型應(yīng)用電路。LX1970適用于平板顯示器的亮度監(jiān)控系統(tǒng)，可用在筆記本電腦、平板電視及新型手機(jī)中。 關(guān)鍵詞：亮度；人眼仿真；傳感器；背光源；測(cè)量；LX1970 主要特點(diǎn) 目前，筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理（-，簡(jiǎn)稱）、平板電視和手機(jī)均采用液晶顯示器（）。但本身并不發(fā)光，它只反射或透射外界光線。為便于在光線較暗的環(huán)境中或夜間觀察屏幕，就必須給加背光源以增強(qiáng)對(duì)比度。利用可見(jiàn)光亮度傳感器就可根據(jù)環(huán)境亮度來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)背光源（一般為白色發(fā)光二極管）的亮度，這樣不僅能獲得最佳

2、顯示效果，還能降低背光源的功耗。 圖1 美國(guó)微型半導(dǎo)體（）公司推出了一種能實(shí)現(xiàn)人眼仿真的集成化可見(jiàn)光亮度傳感器，利用該器件可構(gòu)成平板顯示器的亮度監(jiān)控系統(tǒng)。此外，它還可用做戶外照明燈（例如路燈）控制器，以使照明燈能在黃昏時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，清晨時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。 型可見(jiàn)光亮度傳感器的性能特點(diǎn)如下： 內(nèi)含型光電二極管、高增益放大器和兩個(gè)互補(bǔ)式電流輸出端該光電二極管陣列的光譜特性及靈敏度都與人眼十分相似，因而能代替人眼去感受環(huán)境亮度的明暗程度，并將接收到的可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，進(jìn)而對(duì)背光源的亮度進(jìn)行控制。 峰值發(fā)光波長(zhǎng)為，電流靈敏度為，暗電流為。 非線性誤差小，重復(fù)性好。兩個(gè)互補(bǔ)輸出端的電流不對(duì)稱度僅為，可任選一

3、端作為輸出。 外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用方便。無(wú)須使用濾光片即可有效衰減紫外光及紅外光。 微功耗，低壓供電。采用電源，電源電流可低至（典型值）。工作溫度范圍為。其外形尺寸僅為。 的工作原理 采用表貼塑料封裝，其引腳排列和內(nèi)部框圖如圖所示。 芯片正面有一個(gè)面積為的受光區(qū)。和分別接電源的正、負(fù)極。為電流接收器的引出端，為輸出電流源的引出端。其余均為空腳。芯片工作時(shí)由光電二極管產(chǎn)生的光電流經(jīng)過(guò)高增益放大器送至兩個(gè)電流輸出端，其中一個(gè)是電流吸收器的引腳，另一個(gè)是輸出電流源的引腳，二者的電流分別為和。其中為灌入芯片中的電流，簡(jiǎn)稱灌電流。這兩種電流信號(hào)通過(guò)、可分別轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)、。改變（或）的電阻值可調(diào)

4、整電壓增益，電阻值允許范圍是。和為濾波電容，可用來(lái)決定傳感器的響應(yīng)時(shí)間。輸出與環(huán)境亮度成反比，與環(huán)境亮度成正比，二者呈互補(bǔ)輸出特性，可任選一路信號(hào)作為輸出電壓。 的相對(duì)靈敏度與波長(zhǎng)的響應(yīng)曲線如圖中的粗線所示，細(xì)線是人眼的響應(yīng)曲線（峰值波長(zhǎng)為）。由圖可見(jiàn)，接收光的波段與人眼非常相近，并且也象人眼一樣靈敏。其峰值波長(zhǎng)為，波段大約為，能覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光波段（），而紫外光波段（和紅外光波段（）都很窄，這表明它對(duì)可見(jiàn)光的接收靈敏度最高。在峰值波長(zhǎng)為時(shí)的靈敏度為，即照度每變化（勒克斯），輸出電流變化。將照度轉(zhuǎn)換成亮度（其單位是）時(shí)，可假定光線照射在一個(gè)能滿足全反射條件的理想平面上，然后根據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換即可得到亮

5、度值。通常，可用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)定亮度與照度的比例系數(shù)。 的典型應(yīng)用 白光亮度測(cè)量電路 測(cè)量白光亮度的電路如圖所示。該電路在工作時(shí)先由、電流源和白光組成的光源發(fā)射出可見(jiàn)光，再由接收該可見(jiàn)光并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。接下來(lái)在端、端各串聯(lián)一塊微安表以分別測(cè)量光電流和，這樣微安表的讀數(shù)值就反映了亮度的高低。 背光源亮度自動(dòng)控制電路 當(dāng)環(huán)境亮度明顯變暗時(shí)，能自動(dòng)開(kāi)啟的背光源以使白色發(fā)光。其亮度自動(dòng)控制電路如圖所示。圖中電阻和用于設(shè)定控制亮度的最小值與最大值。改變電容器的容值可調(diào)整響應(yīng)時(shí)間并能濾除電網(wǎng)干擾。采用電源。若只使用端，則端應(yīng)懸空。假定需用的輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)白光，代表的亮度最小值，代表亮度最大值那么，可由下

6、式確定與的比例關(guān)系 (） 可根據(jù)在給定亮度下的輸出電流最大值（）來(lái)計(jì)算值。實(shí)際上在為時(shí)為，這樣代入上式即可得到的值。 評(píng)估板的設(shè)計(jì) 利用評(píng)估板（）不僅能檢查出的質(zhì)量好壞，還可對(duì)背光源亮度控制電路進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，以便為開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品提供依據(jù)。此外，評(píng)估板上的元器件布局以及印制電路的設(shè)計(jì)也具有參考價(jià)值。的評(píng)估板電路如圖所示。它具有以下特點(diǎn)： 第一，可利用一個(gè)轉(zhuǎn)盤（上面開(kāi)著個(gè)不同孔徑的小孔）來(lái)改變?nèi)肷涔獯翱诘拇笮。D(zhuǎn)盤與傳感器一同裝在機(jī)殼內(nèi)； 第二，通過(guò)電位器調(diào)整放大器的增益，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)兩只白色發(fā)光二極管（、）發(fā)光，以實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)，從而適應(yīng)不同的環(huán)境亮度條件； 第三，分別改變跳線器的接線方式，以對(duì)不同電路

7、進(jìn)行隔離或偏置； 第四，該電路有個(gè)可選擇的控制端口，包括的分壓二極管引出端口（）、的電壓調(diào)整端口（）、的固定電壓端口（）和的電壓調(diào)整端口（）。此外，還有兩個(gè)輸出端（、）其中，端口為下拉端（經(jīng)外部電位器接地，可代替手動(dòng)調(diào)整亮度）。端口、均為上拉端（經(jīng)外部電路接正電源或其它正電壓）。端口和端口用于設(shè)置最低輸出電壓（將調(diào)至最小）或調(diào)節(jié)端的輸出。端口用來(lái)設(shè)置最高輸出電壓（將調(diào)至最大）或調(diào)節(jié)端的輸出。 跳線器用來(lái)選擇電源，當(dāng)連到“”位置時(shí)，系統(tǒng)只給供電；連至“驅(qū)動(dòng)”位置時(shí)，則可同時(shí)給供電，為的驅(qū)動(dòng)控制器。置于“開(kāi)路”位置時(shí)，將斷開(kāi)引腳的外圍電路；置于“分壓”位置時(shí)，則將接通引腳的外圍電路。置于“輸入”位置，可將隔離二極管短路；而置于“輸出”位置時(shí)，則不被短路。置于“驅(qū)動(dòng)”位置時(shí)將端的輸出接到的輸入端；置于“上拉”位置時(shí)，端的輸出將經(jīng)過(guò)端口接高電平。 需要說(shuō)明的是：第一，使用端口時(shí)允許將外部信號(hào)加至由（）和（）構(gòu)成的分壓器的高端，然后通過(guò)調(diào)節(jié)和的值來(lái)控制分壓比；第二，使用端口時(shí)可