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能实现人眼仿真的集成可见光亮度传感器LX1970

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

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

1 主要特点

目前,笔记本电脑、个人数字助理(Personal Digi-tal Assistant,简称PDA)、平板电视和手机均采用液晶显示器(LCD)。但LCD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LCD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显示效果,还能降低背光源的功耗。

图1

    美国微型半导体(Microsemi)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LX1970,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。

LX1970型可见光亮度传感器的性能特点如下:

●内含PIN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。(范文先生网www.fwsir.com收集整理)

●峰值发光波长为520nm,电流灵敏度为0.38μA/lx,暗电流为10nA。

●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±0.5%,可任选一端作为输出。

●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2~5.5V电源,电源电流可低至85μA(典型值)。工作温度范围为-40℃~+85℃。其外形尺寸仅为2.95mm×3mm×1mm。

2 LX1970的工作原理

LX1970采用MSOP-8表贴塑料封装,其引脚排列和内部框图如图1所示。

LX1970芯片正面有一个面积为0.369mm2的受光区。UDD和USS分别接电源的正、负极。SNK为电流接收器的引出端,SRC为输出电流源的引出端。其余NC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SNK,另一个是输出电流源的引脚SRC,二者的电流分别为ISNK 和ISRC。其中ISNK为灌入芯片中的电流,简称灌电流。这两种电流信号通过R1、R2可分别转换成电压信号USNK、USRC。改变R1(或R2)的电阻值可调整电压增益,电阻值允许范围是10kΩ~50kΩ。C1和C2为滤波电容,可用来决定传感器的响应时间。输出USNK与环境亮度成反比,USRC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UO。

LX1970的相对灵敏度与波长的响应曲线如图2中的粗线所示,细线是人眼的响应曲线(峰值波长为550nm)。由图可见,LX1970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λP为520nm,波段大约为350nm~800nm,能覆盖整个可见光波段(400nm~700nm),而紫外光波段(<400nm和红外光波段(>700nm)都很窄,这表明它对可见光的接收灵敏度最高。LX1970在峰值波长为520nm时的灵敏度K为0.38μA/lx,即照度每变化1lx(勒克斯),输出电流变化0.38μA。将照度转换成亮度L(其单位是cd/m2)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1lx=0.314 cd/m2进行转换即可得到亮度值。通常,可用实验的方法来测定亮度与照度的比例系数。能实现人眼仿真的集成可见光亮度传感器LX1970

3 LX1970的典型应用

3.1 白光亮度测量电路

测量白光亮度的电路如图3所示。该电路在工

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