环境光传感器协助应用变得更智能、更环保

环境光能帮助智能手机节省功耗，增加工作时间。较新版还包括了更多功能，如光谱响应与动态范围、集成接近探测，以及数字通信等。有这些功能的可以用于大屏显示器以及汽车显示器与固态照明。

要点

虽然ALS（环境光）的主要用户是智能手机，但它们也能为、电视屏幕以及汽车和室内照明等应用提供智能和节能。

ALS最重要的特性是能够看到人眼所看见的光线。这一工作需要滤除IR（红外）频谱。

供应商正在向ALS中集成更多功能，如数字接口与接近传感器。

更复杂的器件可完成RGB（红/绿/蓝）探测。

ALS（环境光传感器）已出现了多年，但由于智能手机的成功（如苹果公司的），现在它们使用越来越广泛。用ALS根据环境光的情况调节显示亮度，从而降低功耗需求并延长了寿命。还用了一个接近探测器，它是ALS的一个近亲，可以响应用户的动作对自身作重新配置。今天，拥有标志性大屏的智能手机是ALS的主要用户，但未来的应用可以实现节能和易用目标。例如，大屏幕液晶电视必须根据环境光线调节背光亮度。同样，一个采用SSL（固态照明）的房间可以根据自然照度而调整自己的照明，或适应居住者的情绪。汽车照明也可以适应白天驾驶或夜间驾驶，或反映出街灯的亮度，从而节省能源并提供更好的用户体验。

人眼的敏感波长大约为380nm~780nm，峰值约在555nm。较宽的红色曲线表示一个典型的环境光传感器的灵敏度。

从根本上说，每个ALS都包含一个光电或光电晶体管。不过，简单的光敏半导体是不够的，因为ALS必须有“适光性”（photopic），这意味着它要对与人眼相同的频谱敏感（图1）。白炽灯与HID（高强度放电）灯的50%~60%辐射是在不可见的IR（红外）区间，以热能形式放射出来。据公司ALS产品营销经理Oleg Steciw称，应使用能找到的有最佳频谱响应的HID。否则，他说：“你所在屋里的背景照明会突然变得很乱，因为有些根本看不见的外部光源会毁掉一切。”

Arrow 公司照明部的应用工程师 Mashig解释说：“有些制造商将IR装在环氧树脂内，以滤掉IR光线，这样传感器的响应就接近于人眼了。”

另外一种方法是在ALS中使用多支光电。TAOS（ Solutions）公司营销与销售副总裁Carlo Strippoli称：“一支光电是可以检测从~1100nm区间所有光线的宽带类型。第二支二极管是专用的IR光电二极管，用于监测到达传感器的IR光线，然后从宽带光电二极管接收到的光线中减掉IR光。”

荧光灯光源要比白炽灯或HID灯更高效，在IR区间内几乎没有辐射，但它们可能会有60Hz闪烁，这会造成ALS的假触发。较新的数字ALS集成了可将光电电流转换为数字信号的ADC，能与数字通信总线接口。ADC可以通过高分辨率采样，滤除光噪声（如60Hz闪烁）而完成双重工作。公司的BH17xx系列集成了一个16位ADC，能在0~65000 lux范围内提供1 lux分辨率。两个等级的测量分辨率可以在采样时间和性能之间作出选择。在高分辨率采样模式下，ADC可滤除光噪声。较低分辨率模式有较短采样时间，适合于（全球定位系统）等应用，在这些应用中光照水平是动态变化的：系统要工作在汽车内部或自然光下。理想的ALS能够表示出与光源无关的一致性光灵敏度。

TAOS公司的Strippoli称：“数字化是环境光探测的发展方向。它可以将多个传感器放置在一根双线总线上，如I2C总线上。”这种功能对翻盖手机尤其重要。数字总线可减少手机铰链接口中的线数。

虽然现在已有了数字ALS，但模拟传感器仍常用于很多应用。公司的 Eye处理器提供一种适光性接近完美的光波长响应曲线。传感器的输出送入一个宽动态范围的压缩，可对5个数量级变化的环境光提供精确的分辨率。

模拟接口对每个传感器都至少需要两根线。模拟ALS仍然非常适合于一些设计，比如用ALS的电压或电流输出直接驱动照明子系统的应用，缺少微控制器或可用ADC输入的设计，还有一些看重价格因素的低端设计。

过去，对于某个确定光量，每只ALS的电流量都可能不同。这种变异性使得难于做出一个有严格灵敏度区间的设计。Arrow公司的Mashig说：“制造商们正在做大量的元件分级筛选工作，从而给设计以更好的一致性，这样光电流就不会有大的差异。”他建议要查看光电流与亮度的规格，以检查制造商的元件分级筛选严格性。