光傳感器在汽車(chē)中的應用

　　光敏件的選擇完全取決于終端客戶(hù)，但是數字光傳感器的方法正不斷獲得好評，這是因為其具有性能和靈活性的優(yōu)勢(特別是對于汽車(chē)應用而言)，它們需要采用I2C數字輸出信號(更低的噪聲，可以在相同的總線(xiàn)上網(wǎng)絡(luò )覆蓋數個(gè)傳感器，對于敏感特性進(jìn)行更好的控制，并實(shí)現更好的總體傳感性能)。

　　在選擇適當的光傳感器時(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范圍，包括IR射線(xiàn)乃至UV射線(xiàn)。

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

　　這些要求如何在一個(gè)實(shí)際的應用中實(shí)現呢？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(chē)背光應用中通?？梢钥吹竭@種控制電路。

圖2：采用了光傳感器的白光LED背光控制電路。

　　在該電路中(圖2)，LED由白光LED驅動(dòng)器(EL7630)所傳送的恒定電流來(lái)驅動(dòng)。隨著(zhù)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(chē)中的應用

　　上文已經(jīng)談?wù)摿斯鈧鞲衅鞯幕A，下面將探討采用光敏感傳感器的市場(chǎng)及應用。從便攜式消費類(lèi)市場(chǎng)(智能電話(huà)、PDA、臺式計、便攜式音樂(lè )播放器等等)到消費類(lèi)電視機市場(chǎng)(TFT-LCD、等離子、尾部投影、CRT等等)，再到醫療、工業(yè)及汽車(chē)市場(chǎng)，光傳感器可謂無(wú)所不在。

　　在汽車(chē)環(huán)境中，主要的應用如下：車(chē)載娛樂(lè )/導航/DVD系統背光控制，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/轉速計)；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)前大燈和雨水感應控制(專(zhuān)用，根據需求進(jìn)行變化)；后視相機控制(專(zhuān)用，根據需求進(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，這對于汽車(chē)應用而言至關(guān)重要，因為這些應用要求在所有環(huán)境光條件下都能達到完全的背光效果。例如，在白天，用戶(hù)需要最大的亮度來(lái)實(shí)現最佳的可見(jiàn)度，但是這種亮度在對于夜間條件而言則是過(guò)亮的，因此帶有良好光譜響應(良好的IR衰減)的光傳感器、適當的動(dòng)態(tài)范圍和整體的良好輸出信號調節可以很容易地自動(dòng)完成這些應用?，F在終端用戶(hù)可以設置幾個(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(chē)后視鏡亮度控制，當鏡子變暗和/或變亮時(shí)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。

　　對于便攜式應用，如果用戶(hù)不改變系統設置(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域，用戶(hù)傾向于提高顯示器的亮度，這就會(huì )增加系統的功耗。而當條件變化時(shí)，如進(jìn)入建筑物，大多數用戶(hù)都不會(huì )去改變設置，因此系統功耗仍然保持很高。但是，通過(guò)使用一個(gè)光傳感器，系統能夠自動(dòng)檢測條件變化并調節設置，以保證顯示器處于最佳的亮度，進(jìn)而降低總功耗。在一般的消費類(lèi)應用中，這也能夠延長(cháng)電池壽命。對于移動(dòng)電話(huà)、筆計本電腦、PAD和數碼相機，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(cháng)了電池壽命。

　　感應環(huán)境光并不是一個(gè)新的構想。在數十年前就已經(jīng)利用光電二極管和光敏電阻來(lái)實(shí)現這一構想。所謂新構想，是指對環(huán)境光感應的同時(shí)還能消減無(wú)用的紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)光，而且在支持汽車(chē)規格AECQ-1000嚴格要求的同時(shí)還可以實(shí)現小封裝，尤其是能夠保證在-40攝氏度至 +105攝氏度(2級)溫度范圍內的操作，以滿(mǎn)足其余的規格要求。如何保持工作質(zhì)量標準并滿(mǎn)足AECQ-1000的2級工作要求，這是當今在所有光設計解決方案中所面臨的挑戰。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(zhù)暴露在恒定高溫下(>+85攝氏度)而出現的封裝變色問(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)境光傳感器的應用都限于車(chē)艙內，在發(fā)動(dòng)機艙或戶(hù)外環(huán)境中還沒(méi)有出現光傳感器應用。事實(shí)上，即使出現了這樣的應用，光封裝也不是針對這樣的苛刻條件(+125或+150攝氏度的條件)而設計，因此，在當前的光學(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(chē)市場(chǎng)確定了在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機艙內對于光傳感器的需求，相信光傳感器廠(chǎng)商定會(huì )想出辦法加以支持。

本文小結

　　半導體相似傳感器和封裝開(kāi)發(fā)的最新進(jìn)展使得終端用戶(hù)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)單易用性是設計者更多地采用光傳感器的原因，其應用范圍涉及消費類(lèi)電子、工業(yè)應用以及汽車(chē)領(lǐng)域。