環(huán)境光傳感器協(xié)助應用變得更智能、更環(huán)保

環(huán)境光能幫助智能手機節(jié)省功耗，增加工作時間。較新版還包括了更多功能，如光譜響應與動態(tài)范圍、集成接近探測，以及數(shù)字通信等。有這些功能的可以用于大屏顯示器以及汽車顯示器與固態(tài)照明。

要點

雖然ALS（環(huán)境光）的主要用戶是智能手機，但它們也能為、電視屏幕以及汽車和室內(nèi)照明等應用提供智能和節(jié)能。

ALS最重要的特性是能夠看到人眼所看見的光線。這一工作需要濾除IR（紅外）頻譜。

供應商正在向ALS中集成更多功能，如數(shù)字接口與接近傳感器。

更復雜的器件可完成RGB（紅/綠/藍）探測。

ALS（環(huán)境光傳感器）已出現(xiàn)了多年，但由于智能手機的成功（如蘋果公司的），現(xiàn)在它們使用越來越廣泛。用ALS根據(jù)環(huán)境光的情況調(diào)節(jié)顯示亮度，從而降低功耗需求并延長了壽命。還用了一個接近探測器，它是ALS的一個近親，可以響應用戶的動作對自身作重新配置。今天，擁有標志性大屏的智能手機是ALS的主要用戶，但未來的應用可以實現(xiàn)節(jié)能和易用目標。例如，大屏幕液晶電視必須根據(jù)環(huán)境光線調(diào)節(jié)背光亮度。同樣，一個采用SSL（固態(tài)照明）的房間可以根據(jù)自然照度而調(diào)整自己的照明，或適應居住者的情緒。汽車照明也可以適應白天駕駛或夜間駕駛，或反映出街燈的亮度，從而節(jié)省能源并提供更好的用戶體驗。

人眼的敏感波長大約為380nm~780nm，峰值約在555nm。較寬的紅色曲線表示一個典型的環(huán)境光傳感器的靈敏度。

從根本上說，每個ALS都包含一個光電或光電晶體管。不過，簡單的光敏半導體是不夠的，因為ALS必須有“適光性”（photopic），這意味著它要對與人眼相同的頻譜敏感（圖1）。白熾燈與HID（高強度放電）燈的50%~60%輻射是在不可見的IR（紅外）區(qū)間，以熱能形式放射出來。據(jù)公司ALS產(chǎn)品營銷經(jīng)理Oleg Steciw稱，應使用能找到的有最佳頻譜響應的HID。否則，他說：“你所在屋里的背景照明會突然變得很亂，因為有些根本看不見的外部光源會毀掉一切?！?/P>

Arrow 公司照明部的應用工程師 Mashig解釋說：“有些制造商將IR裝在環(huán)氧樹脂內(nèi)，以濾掉IR光線，這樣傳感器的響應就接近于人眼了。”

另外一種方法是在ALS中使用多支光電。TAOS（ Solutions）公司營銷與銷售副總裁Carlo Strippoli稱：“一支光電是可以檢測從~1100nm區(qū)間所有光線的寬帶類型。第二支二極管是專用的IR光電二極管，用于監(jiān)測到達傳感器的IR光線，然后從寬帶光電二極管接收到的光線中減掉IR光?！?/P>

熒光燈光源要比白熾燈或HID燈更高效，在IR區(qū)間內(nèi)幾乎沒有輻射，但它們可能會有60Hz閃爍，這會造成ALS的假觸發(fā)。較新的數(shù)字ALS集成了可將光電電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的ADC，能與數(shù)字通信總線接口。ADC可以通過高分辨率采樣，濾除光噪聲（如60Hz閃爍）而完成雙重工作。公司的BH17xx系列集成了一個16位ADC，能在0~65000 lux范圍內(nèi)提供1 lux分辨率。兩個等級的測量分辨率可以在采樣時間和性能之間作出選擇。在高分辨率采樣模式下，ADC可濾除光噪聲。較低分辨率模式有較短采樣時間，適合于（全球定位系統(tǒng)）等應用，在這些應用中光照水平是動態(tài)變化的：系統(tǒng)要工作在汽車內(nèi)部或自然光下。理想的ALS能夠表示出與光源無關的一致性光靈敏度。

TAOS公司的Strippoli稱：“數(shù)字化是環(huán)境光探測的發(fā)展方向。它可以將多個傳感器放置在一根雙線總線上，如I2C總線上。”這種功能對翻蓋手機尤其重要。數(shù)字總線可減少手機鉸鏈接口中的線數(shù)。

雖然現(xiàn)在已有了數(shù)字ALS，但模擬傳感器仍常用于很多應用。公司的 Eye處理器提供一種適光性接近完美的光波長響應曲線。傳感器的輸出送入一個寬動態(tài)范圍的壓縮，可對5個數(shù)量級變化的環(huán)境光提供精確的分辨率。

模擬接口對每個傳感器都至少需要兩根線。模擬ALS仍然非常適合于一些設計，比如用ALS的電壓或電流輸出直接驅(qū)動照明子系統(tǒng)的應用，缺少微控制器或可用ADC輸入的設計，還有一些看重價格因素的低端設計。

過去，對于某個確定光量，每只ALS的電流量都可能不同。這種變異性使得難于做出一個有嚴格靈敏度區(qū)間的設計。Arrow公司的Mashig說：“制造商們正在做大量的元件分級篩選工作，從而給設計以更好的一致性，這樣光電流就不會有大的差異?！彼ㄗh要查看光電流與亮度的規(guī)格，以檢查制造商的元件分級篩選嚴格性。