1、光亮度傳感器研究管理論文 摘要：介紹了一種能實現人眼仿真的集成化可見光亮度傳感器LX1970，給出了LX1970芯片的性能特點、工作原理及典型應用電路。LX1970適用于平板顯示器的亮度監控系統，可用在筆記本電腦、平板電視及新型手機中。 關鍵詞：亮度；人眼仿真；傳感器；背光源；測量；LX1970 主要特點 目前，筆記本電腦、個人數字助理（-，簡稱）、平板電視和手機均采用液晶顯示器（）。但本身并不發光，它只反射或透射外界光線。為便于在光線較暗的環境中或夜間觀察屏幕，就必須給加背光源以增強對比度。利用可見光亮度傳感器就可根據環境亮度來自動調節背光源（一般為白色發光二極管）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 美國微型半導體（）公司推出了一種能實現人眼仿真的集成化可見光亮度傳感器，利用該器件可構成平板顯示器的亮度監控系統。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自動開啟，清晨時自動關閉。 型可見光亮度傳感器的性能特點如下： 內含型光電二極管、高增益放大器和兩個互補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境亮度的明暗程度，并將接收到的可見光轉換成電流信號，進而對背光源的亮度進行控制。 峰值發光波長為，電流靈敏度為，暗電流為。 非線性誤差小，重復性好。兩個互補輸出端的電流不對稱度僅為，可任選一

3、端作為輸出。 外圍電路簡單，價格低廉，使用方便。無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，其引腳排列和內部框圖如圖所示。 芯片正面有一個面積為的受光區。和分別接電源的正、負極。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。芯片工作時由光電二極管產生的光電流經過高增益放大器送至兩個電流輸出端，其中一個是電流吸收器的引腳，另一個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，簡稱灌電流。這兩種電流信號通過、可分別轉換成電壓信號、。改變（或）的電阻值可調

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

5、度值。通常，可用實驗的方法來測定亮度與照度的比例系數。 的典型應用 白光亮度測量電路 測量白光亮度的電路如圖所示。該電路在工作時先由、電流源和白光組成的光源發射出可見光，再由接收該可見光并轉換成電流信號。接下來在端、端各串聯一塊微安表以分別測量光電流和，這樣微安表的讀數值就反映了亮度的高低。 背光源亮度自動控制電路 當環境亮度明顯變暗時，能自動開啟的背光源以使白色發光。其亮度自動控制電路如圖所示。圖中電阻和用于設定控制亮度的最小值與最大值。改變電容器的容值可調整響應時間并能濾除電網干擾。采用電源。若只使用端，則端應懸空。假定需用的輸出電壓來驅動白光，代表的亮度最小值，代表亮度最大值那么，可由下

6、式確定與的比例關系 (） 可根據在給定亮度下的輸出電流最大值（）來計算值。實際上在為時為，這樣代入上式即可得到的值。 評估板的設計 利用評估板（）不僅能檢查出的質量好壞，還可對背光源亮度控制電路進行各種實驗，以便為開發新產品提供依據。此外，評估板上的元器件布局以及印制電路的設計也具有參考價值。的評估板電路如圖所示。它具有以下特點： 第一，可利用一個轉盤（上面開著個不同孔徑的小孔）來改變入射光窗口的大小，轉盤與傳感器一同裝在機殼內； 第二，通過電位器調整放大器的增益，再經過驅動兩只白色發光二極管（、）發光，以實現亮度調節，從而適應不同的環境亮度條件； 第三，分別改變跳線器的接線方式，以對不同電路

7、進行隔離或偏置； 第四，該電路有個可選擇的控制端口，包括的分壓二極管引出端口（）、的電壓調整端口（）、的固定電壓端口（）和的電壓調整端口（）。此外，還有兩個輸出端（、）其中，端口為下拉端（經外部電位器接地，可代替手動調整亮度）。端口、均為上拉端（經外部電路接正電源或其它正電壓）。端口和端口用于設置最低輸出電壓（將調至最小）或調節端的輸出。端口用來設置最高輸出電壓（將調至最大）或調節端的輸出。 跳線器用來選擇電源，當連到“”位置時，系統只給供電；連至“驅動”位置時，則可同時給供電，為的驅動控制器。置于“開路”位置時，將斷開引腳的外圍電路；置于“分壓”位置時，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，則不被短路。置于“驅動”位置時將端的輸出接到的輸入端；置于“上拉”位置時，端的輸出將經過端口接高電平。 需要說明的是：第一，使用端口時允許將外部信號加至由（）和（）構成的分壓器的高端，然后通過調節和的值來控制分壓比；第二，使用端口時可