光傳感器的選擇及其在汽車中的應(yīng)用

　　在選擇適當(dāng)?shù)墓?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/傳感器">傳感器時(shí)的另一個(gè)考慮因素是選擇一個(gè)帶有理想光譜響應(yīng)的傳感器。普通PIN光電二極管(無(wú)源或者有源)本身具有非常寬的光譜響應(yīng)范圍，包括IR射線乃至UV射線。

　　從理論上來(lái)說(shuō)，用戶需要選擇一個(gè)僅能感應(yīng)可見(jiàn)光(380nm至770nm)并削弱無(wú)用的IR信號(hào)的光傳感器，如下圖深青色線所表示的(ISL29003光譜響應(yīng))

　　這些要求如何在一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)呢？讓我們看一看環(huán)境光傳感器是如何在一個(gè)自動(dòng)的白光LED背光控制電路中工作的，在汽車背光應(yīng)用中通?？梢钥吹竭@種控制電路。

在該電路中(圖2)，LED由白光LED驅(qū)動(dòng)器(EL7630)所傳送的恒定電流來(lái)驅(qū)動(dòng)。隨著環(huán)境光的增加，EL7900光傳感器將更多的電流注入到白光 LED驅(qū)動(dòng)器的反饋端；在明亮的環(huán)境里，光傳感器注入更多電流到反饋端，因此，它減少了白光LED的輸出電流和輸出光密度。環(huán)境光密度和白光LED輸出電流的關(guān)系圖如下所示：

光傳感器的輸出電流由Iout = E (6uA/10Lux)來(lái)表示。

　　光傳感器在汽車中的應(yīng)用

　　上文已經(jīng)談?wù)摿斯鈧鞲衅鞯幕A(chǔ)，下面將探討采用光敏感傳感器的市場(chǎng)及應(yīng)用。從便攜式消費(fèi)類市場(chǎng)(智能電話、PDA、臺(tái)式計(jì)、便攜式音樂(lè)播放器等等)到消費(fèi)類電視機(jī)市場(chǎng)(TFT-LCD、等離子、尾部投影、CRT等等)，再到醫(yī)療、工業(yè)及汽車市場(chǎng)，光傳感器可謂無(wú)所不在。

　　在汽車環(huán)境中，主要的應(yīng)用如下：車載娛樂(lè)/導(dǎo)航/DVD系統(tǒng)背光控制，以便在所有的環(huán)境光條件下都可以顯示出理想的背光亮度；后座娛樂(lè)用顯示器背光控制；儀表組背光控制(速度計(jì)/轉(zhuǎn)速計(jì))；自動(dòng)后視鏡亮度控制(通常要求兩個(gè)傳感器，一個(gè)是前向的，一個(gè)是后向的)；自動(dòng)前大燈和雨水感應(yīng)控制(專用，根據(jù)需求進(jìn)行變化)；后視相機(jī)控制(專用，根據(jù)需求進(jìn)行變化)。

　　光傳感器在提供更舒適的顯示質(zhì)量方面已經(jīng)成為最有效的解決方案之一，它具有與人眼相似的特性，這對(duì)于汽車應(yīng)用而言至關(guān)重要，因?yàn)檫@些應(yīng)用要求在所有環(huán)境光條件下都能達(dá)到完全的背光效果。例如，在白天，用戶需要最大的亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳的可見(jiàn)度，但是這種亮度在對(duì)于夜間條件而言則是過(guò)亮的，因此帶有良好光譜響應(yīng) (良好的IR衰減)的光傳感器、適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)范圍和整體的良好輸出信號(hào)調(diào)節(jié)可以很容易地自動(dòng)完成這些應(yīng)用?，F(xiàn)在終端用戶可以設(shè)置幾個(gè)閾值水平(如低、中、亮光)，或能夠隨意地動(dòng)態(tài)地改變傳感器的背光亮度。

　　這也適用于汽車后視鏡亮度控制，當(dāng)鏡子變暗和/或變亮?xí)r需要智能的亮度管理，可以通過(guò)環(huán)境光傳感器來(lái)完成。

　　對(duì)于便攜式應(yīng)用，如果用戶不改變系統(tǒng)設(shè)置(通常是亮度控制)，那么一個(gè)顯示器總是消耗同樣多的能量。在室外等特別亮的區(qū)域，用戶傾向于提高顯示器的亮度，這就會(huì)增加系統(tǒng)的功耗。而當(dāng)條件變化時(shí)，如進(jìn)入建筑物，大多數(shù)用戶都不會(huì)去改變?cè)O(shè)置，因此系統(tǒng)功耗仍然保持很高。但是，通過(guò)使用一個(gè)光傳感器，系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)條件變化并調(diào)節(jié)設(shè)置，以保證顯示器處于最佳的亮度，進(jìn)而降低總功耗。在一般的消費(fèi)類應(yīng)用中，這也能夠延長(zhǎng)電池壽命。對(duì)于移動(dòng)電話、筆計(jì)本電腦、 PAD和數(shù)碼相機(jī)，通過(guò)采用環(huán)境光傳感器反饋，可以自動(dòng)進(jìn)行亮度控制，從而延長(zhǎng)了電池壽命。

　　感應(yīng)環(huán)境光并不是一個(gè)新的構(gòu)想。在數(shù)十年前就已經(jīng)利用光電二極管和光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想。所謂新構(gòu)想，是指對(duì)環(huán)境光感應(yīng)的同時(shí)還能消減無(wú)用的紅外線和紫外線光，而且在支持汽車規(guī)格AECQ-1000嚴(yán)格要求的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)小封裝，尤其是能夠保證在-40度至 +105度(2級(jí))溫度范圍內(nèi)的操作，以滿足其余的規(guī)格要求。如何保持工作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并滿足AECQ-1000的2級(jí)工作要求，這是當(dāng)今在所有光設(shè)計(jì)解決方案中所面臨的挑戰(zhàn)。采用一個(gè)光傳感器或LED發(fā)射器或接收器時(shí)，任何的光學(xué)解決方案都會(huì)面臨著暴露在恒定高溫下(>+85度)而出現(xiàn)的封裝變色問(wèn)題 (會(huì)變暗或變成淡黃)。同樣值得一提的是，到目前為止，所有環(huán)境光傳感器的應(yīng)用都限于車艙內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)艙或戶外環(huán)境中還沒(méi)有出現(xiàn)光傳感器應(yīng)用。事實(shí)上，即使出現(xiàn)了這樣的應(yīng)用，光封裝也不是針對(duì)這樣的苛刻條件(+125或+150度的條件)而設(shè)計(jì)，因此，在當(dāng)前的光學(xué)封裝技術(shù)下，它們很可能還不能夠承受這樣的條件。但如果汽車市場(chǎng)確定了在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)對(duì)于光傳感器的需求，相信光傳感器廠商定會(huì)想出辦法加以支持。

　　本文小結(jié)

　　半導(dǎo)體相似傳感器和封裝開發(fā)的最新進(jìn)展使得終端用戶在光傳感器上具有了更廣泛的選擇。小封裝、低功耗、高集成和簡(jiǎn)單易用性是設(shè)計(jì)者更多地采用光傳感器的原因，其應(yīng)用范圍涉及消費(fèi)類電子、工業(yè)應(yīng)用以及汽車領(lǐng)域。。