如何選擇一款環(huán)境光傳感器
圍繞汽車工作環(huán)境,本文就設(shè)計問題和傳感器的效用給出了全景式的介紹。光傳感器的主要應(yīng)用如下:
信息娛樂/導(dǎo)航/DVD系統(tǒng)的背光控制控制,以便在各種環(huán)境光條件下顯示理想的亮度
后座娛樂顯示屏的背光控制
儀表盤組合儀表的背光(速度計,轉(zhuǎn)速表等)
自動后視鏡調(diào)光(通常需要兩個傳感器,一個朝前,一個朝后)
自動頭燈和雨量檢測(特定應(yīng)用,根據(jù)需求而變)
后視攝像機控制(特定應(yīng)用,根據(jù)用戶需求而變)
由于汽車需要在各種環(huán)境光條件下均具有完美的背光照明,因此憑借類似人眼的感測功能,光傳感器已經(jīng)成為實現(xiàn)更舒適顯示質(zhì)量的最有效解決方案之一,能夠滿足汽車的安全性和舒適性標準。
例如在白天,用戶需要將亮度加到最大,達到最好的可視效果。但是這種亮度在晚間就顯得太亮了,因此一個具有有效的光譜響應(yīng)(良好的紅外減弱)、動態(tài)范圍和整體輸出信號調(diào)理的光傳感器很容易適應(yīng)這種應(yīng)用。用戶可以設(shè)定幾個閾值,如低、中或亮光,或是讓傳感器動態(tài)地改變背光的亮度。
在汽車后視鏡調(diào)光中也采用了同樣的控制方法。當(dāng)周圍環(huán)境變暗或在后視鏡中出現(xiàn)亮光時,采用智能調(diào)光管理是再合適不過了。
對于便攜式應(yīng)用,一個典型的顯示屏?xí)耐瑯佣嗟哪芰浚钡绞褂谜吒淖兿到y(tǒng)設(shè)定,這通常是亮度控制。在戶外等非常亮的地方,使用者會提高顯示屏的亮度,這會增加系統(tǒng)功耗。當(dāng)環(huán)境改變時,如進入建筑物內(nèi),大多數(shù)使用者并不會改變設(shè)定,導(dǎo)致系統(tǒng)仍然處于高功耗狀態(tài)。利用光傳感器,系統(tǒng)能夠自動探測環(huán)境狀況的變化,把顯示屏調(diào)整到最佳的亮度,減少整體的能量消耗。在一般的消費類應(yīng)用中,利用環(huán)境光傳感器反饋實現(xiàn)自動亮度控制,還能夠大大延長智能手機、筆記本電腦、PDA和數(shù)碼相機的電池壽命。這種控制是很有用的,因為最近的研究顯示,在一個筆記本電腦中,顯示背光所消耗的電池電量要占到33%。
感測環(huán)境光并不是一個新想法,但與光敏二極管不同的是,用傳感器感測環(huán)境光的同時,能夠減弱多余的紅外光和紫外光,而且是在一個非常小尺寸的封裝內(nèi)提供這些功能,同時支持汽車標準AEC (Q-100)的嚴格要求,確保器件在-40℃~+105℃溫度范圍可靠工作,并滿足其他標準的要求。
要滿足AEC(Q-100) Grade 2對溫度的要求,還有一些光學(xué)方面的難題要解決。任何光傳感器、LED發(fā)射器或接收器,在連續(xù)高溫下(>85℃),都會碰到封裝變色的問題(即變得不透明或發(fā)黃)。這個問題在標準IC封裝的系統(tǒng)中并不常見,因此如果采用+125℃的擴展溫度黑色模具化合物來使系統(tǒng)更穩(wěn)定。
到目前為止,所有涉及的環(huán)境光傳感器應(yīng)用都是在汽車駕駛倉內(nèi),還沒有涉及在引擎?zhèn)}或車外環(huán)境中的應(yīng)用。即便有這樣的應(yīng)用,光學(xué)封裝也不是針對這樣嚴酷的環(huán)境(+125℃或+150℃)而設(shè)計的,因此在目前的光學(xué)封裝技術(shù)下,這些光傳感器很可能無法經(jīng)受這樣的環(huán)境。
在選擇器件時,要根據(jù)設(shè)計者需要什么樣的功能、性能和環(huán)境功能而定。使用數(shù)字輸出的光傳感器,設(shè)定過程就會變得相當(dāng)簡單明了。
數(shù)字輸出光傳感器的內(nèi)在優(yōu)勢包括高耐噪聲能力、可通過I2C總線存取數(shù)據(jù)、可對傳感器編程,還有其他諸多特性,使這些多功能產(chǎn)品成為很多工程師的選擇。ISL29011的功能框圖(如下面的圖2所示)顯示,把該器件設(shè)計到任何系統(tǒng)當(dāng)中都是很簡單容易的,而且系統(tǒng)還能從精確、高度可編程的環(huán)境光傳感器獲得不少益處。
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