近似人眼感知的傳感器——環(huán)境光傳感器

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）環(huán)境光傳感器是一種通過(guò)感知周?chē)庹諒?qiáng)度，實(shí)時(shí)輸出電信號(hào)的一種傳感器。環(huán)境光傳感器在消費(fèi)類(lèi)電子、汽車(chē)電子和工業(yè)控制等領(lǐng)域均有使用，如智能手機(jī)、平板電腦的頂部，都會(huì)配置環(huán)境光傳感器，通過(guò)環(huán)境光傳感器感應(yīng)光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)屏幕亮度實(shí)時(shí)控制，起到降低設(shè)備功耗、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、保護(hù)眼睛的作用。
環(huán)境光傳感器發(fā)展趨勢(shì)

隨著環(huán)境光傳感器在消費(fèi)類(lèi)電子領(lǐng)域的使用逐漸增多，消費(fèi)類(lèi)電子又朝著小型化、便攜式發(fā)展，因此環(huán)境光傳感器也要朝著高度集成化（微型化）、低功耗、智能化等方向發(fā)展。

高度集成化（微型化）可減少外圍電路的布局，降低元器件的用量，在一定程度上可實(shí)現(xiàn)傳感器的多功能性，降低了BOM成本，縮小了傳感器體積。

低功耗，對(duì)于消費(fèi)類(lèi)電子來(lái)說(shuō)，使用低功耗電子元件是一直以來(lái)的追求，能夠有效延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間，還做到了節(jié)能環(huán)保。

智能化，目前很多芯片、傳感器都在內(nèi)部集成了AI算法、DSP處理器等，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)處理能力，有助于性能的提升。

環(huán)境光傳感器的應(yīng)用非常廣，目前還不斷向智能家電、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域不斷滲透市場(chǎng)需求也呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，環(huán)境光傳感器的發(fā)展前景十分明朗。

目前，AMS、TI、Vishay、ROHM等國(guó)外半導(dǎo)體領(lǐng)域的頭部企業(yè)，均有對(duì)環(huán)境光傳感器的開(kāi)發(fā)并得到終端廠(chǎng)商的應(yīng)用。

AMS TMD2712環(huán)境光傳感器和接近傳感器集成模塊

AMS在光學(xué)領(lǐng)域造詣深厚，具有先進(jìn)的光學(xué)解決方案，不管是技術(shù)還是生產(chǎn)能力，AMS在傳感器領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)十分明顯。如今，AMS的傳感器業(yè)務(wù)在消費(fèi)類(lèi)電子領(lǐng)域占據(jù)著領(lǐng)先地位，致力于研發(fā)集成度更高、尺寸更小的傳感器來(lái)?yè)屨际袌?chǎng)份額，鞏固領(lǐng)先地位。
TMD2712模塊是一款三合一高度集成的傳感器，內(nèi)部集成了環(huán)境光傳感器、接近光傳感器和紅外VCSEL發(fā)射器，并且在多合一的高度集成下體積僅為1mm*2mm*0.5mm，可應(yīng)用于對(duì)傳感器體積要求較為嚴(yán)格的電子產(chǎn)品中，這款傳感器的面世，刷新了外形尺寸的新紀(jì)錄。

TMD2712的接近檢測(cè)，是通過(guò)紅外VCSEL發(fā)射器發(fā)射紅外線(xiàn)，再由光電二極管對(duì)反射回來(lái)的光檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的。TMD2712為環(huán)境光傳感器提供了兩個(gè)環(huán)境光感應(yīng)通道，通過(guò)這兩個(gè)通道可以精確地測(cè)量出周?chē)h(huán)境光，并計(jì)算出光照輻射強(qiáng)度輸出電信號(hào)。

TMD2712傳感器供電電壓為1.8V，待機(jī)功耗為0.7μA，接近探測(cè)距離為15cm，可承受－30℃至85℃工作耐溫區(qū)間，采用了6 Pin的OLGA封裝。

TI OPT3004 高靈敏度環(huán)境光傳感器

據(jù)TI官方顯示，TI的環(huán)境光傳感器可以做到優(yōu)化成本、模擬人眼響應(yīng)、體積輕薄等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍涵蓋了消費(fèi)類(lèi)電子、家用電器、汽車(chē)電子等領(lǐng)域。

OPT3004是一款用于測(cè)量可見(jiàn)光的環(huán)境光傳感器，能夠?qū)t外光進(jìn)行阻隔，阻隔率為99%，同時(shí)具有靈敏的光譜響應(yīng)。該傳感器的光譜響應(yīng)曲線(xiàn)能與人眼響應(yīng)曲線(xiàn)相似，并且對(duì)可見(jiàn)光的測(cè)量精度不受光照強(qiáng)度影響。

OPT3004具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)量程范圍功能，量程范圍覆蓋0.01~83k lux，能夠在23位有效動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)完成光照強(qiáng)度測(cè)量工作。OPT3004環(huán)境光傳感器的測(cè)量工作方式分為兩種，一種是連續(xù)工作，另外一種是間斷工作。為降低系統(tǒng)功耗，在傳感器進(jìn)行報(bào)告時(shí)，處理器可以處于休眠狀態(tài)。OPT3004可接入1.6V至3.6V的寬壓電網(wǎng)，工作溫度范圍在－40℃至 +85℃之間，采用了2mm*2mm *0.65mm的USON小尺寸封裝。這款環(huán)境光傳感器可應(yīng)用于顯示背光控制、照明控制系統(tǒng)等。

Vishay高靈敏度的環(huán)境光傳感器


Vishay在環(huán)境光傳感器方面，為了提高傳感器對(duì)光的感應(yīng)靈敏度，通常Vishay會(huì)將獨(dú)有的Filtron技術(shù)用于光傳感器的研發(fā)中，盡可能的讓傳感器的光譜響應(yīng)達(dá)與人眼相匹配，提高產(chǎn)品性能。

VEML6031X00是Vishay的一款高精度、高靈敏度的環(huán)境光傳感器，該傳感器可應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子與汽車(chē)電子中，并且通過(guò)了汽車(chē)AECQ100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，VEML6031X00的光譜靈敏度與人眼水平接近，測(cè)量覆蓋范圍最大達(dá)0.01~228k lux，與TI的OPT3004相比提升了不少。該傳感器采用I2C作為通信總線(xiàn)接口，通過(guò)配置I2C接口，可實(shí)現(xiàn)傳感器連續(xù)工作或間斷工作。

VEML6031X00的精度為0.0034lx，與能見(jiàn)度較低的透鏡配合使用可以提高對(duì)光源檢測(cè)的精度，同時(shí)，該傳感器內(nèi)置的紅外通道可以進(jìn)行光照強(qiáng)度檢測(cè)和靈敏度調(diào)節(jié)，并完成誤差補(bǔ)償。VEML6031X00的電壓輸入范圍在2.5V~3.6V之間，可適應(yīng)－40℃至110攝氏度的寬溫工作環(huán)境，滿(mǎn)足汽車(chē)使用的要求。該傳感器在待機(jī)狀態(tài)下功耗為0.5μA，采用了2.67 mmx*2.45mm *0.6mm的小封裝，可應(yīng)用于汽車(chē)的自適應(yīng)大燈，照明燈光亮度調(diào)節(jié)、顯示器亮度調(diào)節(jié)等應(yīng)用中。

總結(jié)

隨著各類(lèi)電子產(chǎn)品的功能增多，電子設(shè)備內(nèi)部的空間逐漸擁擠，環(huán)境光傳感器朝著小型化、高度集成化、低功耗、高靈敏度發(fā)展已是必然趨勢(shì)。如今，傳感器的光譜響應(yīng)曲線(xiàn)已近似人眼，這也意味著傳感器檢測(cè)到的亮度與人眼相似，在實(shí)際應(yīng)用中，能夠調(diào)節(jié)出適應(yīng)人眼的亮度，在一定程度上提升了用戶(hù)的體驗(yàn)。