為什么要使用環(huán)境光傳感器

當(dāng)夜幕降臨，汽車儀表盤上有一雙“眼睛”默默地感知周圍的光線，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)背光亮度，以保證用戶最佳的駕駛體驗(yàn)且降低功耗。這雙神奇的 “眼睛”便是今天的主角---環(huán)境光傳感器。

為什么要使用環(huán)境光傳感器？

改善用戶視覺體驗(yàn)；

優(yōu)化圖像顯示之外；

降低顯示器的消耗，延長電池以及顯示器的使用壽命。

哪里會(huì)用到環(huán)境光傳感器？

環(huán)境光傳感器是如何工作的？

事實(shí)上，環(huán)境光傳感器相當(dāng)于模仿人眼去感知周圍的光線強(qiáng)度，然后將信號告知CPU讓其自動(dòng)調(diào)節(jié)背光亮度。所以環(huán)境光傳感器的光譜響應(yīng)曲線必須與人眼感知光譜響應(yīng)曲線高度匹配，這樣才能準(zhǔn)確測量人眼可見光的強(qiáng)度。為了美觀，通常會(huì)將環(huán)境光傳感器裝在深色玻璃下，但是深色玻璃會(huì)減弱可見光，增強(qiáng)紅外線。

如圖2中的1-3所示，綠色曲線是人眼感知的光譜范圍。可以看到，紫色曲線的環(huán)境光被衰減，藍(lán)色曲線的白熾光（主要成分是紅外線）未衰減，所以沒有經(jīng)過環(huán)境光傳感器處理，很容易會(huì)造成光線過強(qiáng)的誤判（因?yàn)樵谌搜鄹兄庾V范圍外的紅外線沒有衰減）。

如圖2中的4-6所示，環(huán)境光傳感器具有人眼感知光譜特性，可以有效衰減紅外線造成的干擾，而且還具備自動(dòng)調(diào)節(jié)增益的功能，從而可以正確反映人眼接收光線的強(qiáng)弱，并且具有優(yōu)秀的線性度。

圖- 2

傳統(tǒng)的光電晶體管解決方案

光電晶體管的光譜特性如下圖3所示，由于光電晶體管的光譜特性并不完全符合人眼的光譜特性，在紅外線強(qiáng)的情況下，容易誤判光線的強(qiáng)弱。比如，當(dāng)檢測到紅外線很強(qiáng)的時(shí)候誤以為環(huán)境光就很強(qiáng)，從而將亮度調(diào)暗。為了解決這個(gè)問題，在使用光電晶體管有時(shí)需要在玻璃上開一個(gè)小孔，這樣給生產(chǎn)帶來了麻煩以及增加了成本。

圖- 3

新一代的環(huán)境光傳感器解決方案

1）與傳統(tǒng)的光晶體管解決方案相比，TI推出的環(huán)境光傳感器OPT3001-Q1的優(yōu)勢在于：

在深色玻璃下性能表現(xiàn)優(yōu)異

相比光電晶體管，OPT3001-Q1在深色玻璃下的表現(xiàn)性能優(yōu)異，它是專為打造基于光線的人眼般體驗(yàn)的系統(tǒng)而設(shè)計(jì)， 是人眼匹配度和紅外阻隔率較低的光電二極管、 光敏電阻或其他環(huán)境光傳感器的首選理想替代產(chǎn)品。

圖- 4

集成度相當(dāng)高

集成光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換，使用簡單的I2C輸出，極大降低BOM成本。

小巧的封裝

封裝僅為2mm*2mm，適合空間受限的場合。

無需校正

傳統(tǒng)的離散解決方案需要標(biāo)定兩個(gè)不同光線條件下的點(diǎn)，然后采用查表法去調(diào)節(jié)增益。而OPT3001內(nèi)置增益自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，從而保證在整個(gè)范圍內(nèi)獲得最佳線性度。

2）與友商相比，OPT3001-Q1的優(yōu)勢也相當(dāng)明顯：

世界上極少數(shù)擁有車規(guī)級（Grade 2）環(huán)境光傳感器的公司之一；

高性能光學(xué)濾波，高匹配人眼光譜：超過99%的紅外抑制；

圖- 5

優(yōu)異的性能指標(biāo)： 0.01-83k Lux寬動(dòng)態(tài)范圍，23位有效分辨率；

自適應(yīng)增益調(diào)節(jié)：根據(jù)輸入光強(qiáng)自動(dòng)調(diào)整內(nèi)部增益；

超低功耗：1.6-3.6V供電，2.5uA（max）靜態(tài)電流，1uA（max）關(guān)機(jī)電流；

超小封裝：2mm*2mm。

3）TI環(huán)境光傳感器產(chǎn)品推薦：

汽車級主推OPT3001-Q1，特點(diǎn)列舉如下表所示：

表- 1

TI提供評估板供您測試評估

OPT3001評估板用戶指南

TI官網(wǎng)上的應(yīng)用筆記：

如何為您的終端選擇合適的環(huán)境光傳感器？

用環(huán)境光傳感器實(shí)現(xiàn)車載屏幕亮度自動(dòng)化調(diào)節(jié)

TI官網(wǎng)上的參考設(shè)計(jì)：

汽車自動(dòng)調(diào)光鏡參考設(shè)計(jì)

光學(xué)傳感器控制背光強(qiáng)度參考設(shè)計(jì)

用于 HMI 的汽車多通道 LED 驅(qū)動(dòng)參考設(shè)計(jì)

審核編輯：何安