可见光传感器LX1970的原理及应用

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  LX1970是一款采用新技术、具有模仿人眼感光效应的光传感器。该器件是专为监视平板显示器的亮度控制系统的环境光线而设计的。它有一个独特的光电二极管阵列,在520nm时有一个尖峰响应而在紫外和红外波长时就急剧衰减。这个光电二极管阵列具有非常精确、线性和可重复的电流转换功能。光电流通过内部集成的一个高增益的运放后从电流源和电流接收两个管脚输出。这些电流通过在一个或两个管脚之间增加一个电阻就能转换成电压,电压增益决定于电阻值,典型的取值范围在10~50kΩ之间。图1所示为LX1970的管脚排列。它具有像人眼一样灵敏、无需滤光器、只需一个外加元件、无需外加放大器和低成本易使用的优点,可广泛应用于对任何光照或显示应用的自动亮度控制系统中。
  


  工作原理
  
  LX1970的引脚功能如附表所示。为了把光能量从μW/cm2转换成cd/m2就必须详细说明一下光电系统。光电系统可以看作是光能的传递和接收系统,辐射能从目标(辐射源)发出后经过中间介质、光学系统,最后被光电器件接收。光能的强弱是否能使接收器感受,这是光电系统一个很重要的指标。光度学研究对可见光的能量的计算,它使用的参量称为光度量。以人的视觉习惯为基础建立。cd/m2是衡量点亮的平板表面亮度强弱的单位。μW/cm2是衡量可见的和不可见的光通量和电磁辐射通量强度的单位。转换的第一步就是把发光强度转换成通过了一个对应的滤波片的照明通量。在正常环境中使用的是光适应曲线,在黑暗环境中使用的是暗适应曲线。如果光波仅仅只有一种波长,只需一张表就会给出从μW/m2转换到lx(lumens/m2)的转换因数。如果多使用一种光波,光的光谱就必须采用合适的滤光片才能测定总的照度。对于适应于人眼的正常光线而言,最灵敏的波长是555nm。在555nm,转换的因数为683lx=1W/m2=100μW/cm2,因此,555nm时,14.6μW/cm2=100lx。转换的下一步就是把照度变成亮度。照度的单位是lx或者lumens/m2。亮度的单位是cd/m2或者lumens/m2-球面度。假设一束光照在一个理想的全反射的球面上,那么从lx到cd/m2的转换因数就是3.14lx产生1cd/m2。
  如果光传感器有一个真实的光电响应,它就会产生和该束光强度相对应的输出电流,而不管这束光的颜色。
  


  


  应用实例
  
   图2是一个没有用户干预的,应用LX1970进行自动减低亮度的实例。根据所需要的最小亮度范围和斜率选择电阻R1和R2的值,选择C2来调整响应时间。Vdd接3.3V或者5V,VOUT接转换器的亮度输入或者LED的驱动控制器。
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