环境光传感器

应用及用途

　　环境光传感器可理想用于平板电脑和笔记本电脑、智能手机、TV、数字照明管理系统及其它光强监测系统。显示器消耗的电量高达电池总电量的30%，采用环境光传感器可以限度地延长电池的工作时间。另一方面，环境光传感器有助于显示器提供柔和的画面。当环境亮度较高时，使用环境光传感器的液晶显示器会自动调成高亮度。当外界环境较暗时，显示器就会调成低亮度。 环境光传感器需要在在芯片上贴一个红外截止膜，甚至直接在硅片上镀制图形化的红外截止膜。

选型

　　为应用选择适当光传感器时的另一个重要方面，是要理解对于应用而言，哪项重要规格是最为关键的，最需要关注哪一项。一般来说，在选择一个光传感器时，需要着重考虑的因素如下：

　　光谱响应/IR抑制：环境光传感器应该仅对400nm至700nm的范围有感应。

　　Lux的范围：直射阳光可以多达130,000Lux，但是大多数应用要求范围为仅为10,000Lux。

　　低Lux光敏度：根据光传感器位于顶端的镜片的类别，光衰减可以为25-50%。如果低光敏度非常关键(<5Lux)，必须注意选择可以在这个范围内工作的光传感器。

　　集成的信号调节(即放大器和ADC)：一些传感器可能提供非常小的封装，但是却需要一个外部放大器或无源元件来获取所需的输出信号。具有更高集成性的光传感器省去了对于外部元件(ADC、放大器、电阻器、电容器等)的需求。

　　功耗：对于要承受高Lux级(>10,000Lux)的光传感器来说，采用一个非线性光到模拟输出光传感器，或一个光到数字输出的光传感器。接下来还将对此进行详细说明。

　　封装大小：对于大多数应用来说，封装都是越小越好。现在可提供的封装为2.0mm×2.1mm光学DFN，而1.3mm×1.5mm 4-lead封装则是下一代封装。

　　一旦确定了上述重要规格，需要考虑的下一个问题就是哪类输出信号最有助于目标应用。对于大多数光传感器，最常见的输出为线性输出电流。虽然这适用于一些应用，但现在有更多的可选项，其中包括线性电压输出、数字输出(通过I2C接口)或者非线性电流或电压输出。每种都具有它们的优势，如下所列。

　　线性模拟输出——电流或电压输出：更常见的感应器输出，快速响应时间(数字输出受限于积分时间)，在控制器中集成ADC转换器，电压输出省去了对于外加电阻(将电流转换为电压)的需要并提供一个低阻抗输出。电流输出需要在输出添加无源元件来将电流转换为电压、设置传感器的增益范围并根据需要增加低通或高通滤波器。

　　非线性模拟输出——电流或电压输出：允许极弱光敏感度和动态范围(高达100 ,000Lux)，感测光与人类察觉光的方式更加类似(非线性与线性)，电压或电流非线性输出的选择，电压输出为低阻抗而电流输出为高阻抗。

　　数字输出：输出可以直接与控制器相连接(无需ADC)，数字输出本身比模拟输出更具有噪声免疫性，允许传感器具有更多的数字功能(即更加智能的光传感器)，更易于在通用I2C总线上的网络工作，更易于允许将多个光传感器置于同一个I2C总线上(地址选择引脚)，恒定功耗(模拟输出电路损耗与入射光密度成正比)。

进展

　　Maxim推出完全集成的数字环境光传感器(ALS) MAX9635，内置独特的自适应增益设置电路。器件采用公司专有的BiCMOS技术设计，在2mm x 2mm微型封装内集成了两个光电二极管、一个ADC和所有必备的数字功能。这种集成方案在提供业内性能的同时，可有效节省空间受限应用中宝贵的空间资源。MAX9635功耗仅为最接近的竞争产品的百分之一，大大延长了电池使用寿命。此外，器件具有4,000,000比1业内的动态范围，确保在所有环境光条件下实现高精度流明测量。

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　　MAX9635可理想用于平板电脑和笔记本电脑、智能手机、TV、数字照明管理系统及其它光强监测系统。

　　环境光检测有效延长电池使用寿命、提高显示性能

　　环境光传感器被越来越多地用于各种显示和照明系统，以节省电能、改善用户的使用体验。系统设计人员利用环境光检测方案，实现基于环境光强的显示器亮度自动调节。由于背光所需的电能在系统电源预算中占很大比重，动态亮度控制可极大降低功耗。

　　可见光的精确测量

　　采用电子元件复现人眼的光学反应十分困难。传统的光传感器将各种波长的环境光都纳入测量范围，这些设计不可避免地受到人眼看不见的紫外线和红外线的影响，从而导致环境光测量读数不准确，影响亮度调节精度。该问题在具有不同频谱的光源下尤为突出，例如，白炽灯的红外成分要远远高于荧光灯。

　　Maxim的BiCMOS技术在器件中集成了两个光电二极管和一个滤光器，可有效抑制紫外线和红外线，使MAX9635在各种环境设置中均可很好地复现人眼的光学反应，精确地测量可见光。先进的算法能够校准不同光源之间的光谱偏差，实现高精度流明响应。

　　业内仅有的自适应增益调节技术，提供最宽的流明测量范围

　　环境光传感器的动态范围应尽可能宽，以支持宽频谱范围的各种光照条件，从直射的太阳光到全黑环境。即使在数字光传感器中，增益也必须设置在特定值，以实现各种光照条件下的不同工作模式。这种附加的配置需求增大了设计复杂度、延缓了上市时间。

　　MAX9635集成了独特的自适应增益设置电路，可自动选择的增益范围。该功能将设计人员从极为耗时的手动设置工作中解放出来。此外，自适应增益设置电路能够提供业内最宽的动态范围(大于4,000,000比1)，使MAX9635的光强测量范围达到0.045流明至188,000流明。简而言之，这种创新架构能够在各种环境光条件下实现最为精确的流明测量。

　　作为一项附加优势，器件还能够检测极其微弱的光线，非常适合传感器IC被置于黑色玻璃后方(环境光强度大大减弱)的应用。

　　MAX9635将功耗降低100倍

　　MAX9635的设计满足苛刻的电源预算要求。器件极低的0.65?A工作电流甚至比许多竞争产品的关断电流还要低，极低的1.7V至3.6V电源电压范围在业内处于水平。MAX9635工作时的功耗仅为1.1?W，是最接近的竞争产品的百分之一(124?W)。

　　MAX9635是业内能够工作在1.8V电压的光传感器，可通过I?C接口的同一个1.8V电源供电。由于只需单路电源电压，可有效降低功耗和设计复杂度。器件还提供一个地址引脚，允许在同一个I?C总线上挂接两个传感器。

　　内置中断功能减少了I?C的通信次数，可进一步降低功耗。该技术使光传感器仅在环境光测量值超过设置的门限时才启动与微控制器的通信，无需持续轮询传感器，从而减轻了处理器负荷，节省功耗。

　　更多信息

　　MAX9635专为空间受限的便携系统设计，提供2mm x 2mm x 0.6mm、6引脚、透光的UTDFN-Opto-EP无铅封装，工作在-40°C至+85°C扩展级温度范围。