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能实现人眼仿真的集成可见光亮度传感器LX1970

发布时间:2020-06-30 16:52:56 阅读: 来源:不锈钢罐厂家

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。

本文引用地址: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。

●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。2LX1970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。3LX1970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。该电路在工作时先由RCC、电流源和白光LED组成的光源发射出可见光,再由LX1970接收该可见光并转换成电流信号。接下来在SNK端、SRC端各串联一块微安表以分别测量光电流ISNK和ISRC,这样微安表的读数值就反映了亮度的高低。

3.2 LCD背光源亮度自动控制电路

当环境亮度明显变暗时,LX1970能自动开启LCD的背光源以使白色LED发光。其亮度自动控制电路如图4所示。图中电阻R1和R2用于设定控制亮度的最小值与最大值。改变电容器C的容值可调整响应时间并能滤除50Hz电网干扰。LX1970采用+3.3V~+5V电源。若只使用SRC端,则SNK端应悬空。假定需用0.25V~1.25V的输出电压来驱动白光LED,0.25V代表LED的亮度最小值,1.25V代表亮度最大值那么,可由下式确定R1与R2的比例关系

R1=[(3/0.25)-1]R2=11R2

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