亮是如何亮起來的？ 明亮度或光的亮度以勒克斯為單位來計算。 直射陽光計為 100,000 勒克斯，而街燈則僅有 20 勒克斯。 人眼長時間盯著明亮、耀眼的顯示器就會感到疲勞，直到近年來人們才認識到這是操作計算機和其它消費電子設備不可避免的副作用。 但是如今的環(huán)境光傳感器能夠消除大量潛在的不舒適和壓力。 這些電子元件稱作“光電探測器”，能夠檢測并不斷測量其所在環(huán)境的光量，以盡可能接近于人眼的方式覺察亮度。 其典型應用就是匹配人眼需求，通過調(diào)光方式調(diào)節(jié)亮度，從而減少眼睛的壓力。
環(huán)境光傳感器也可以在光線變暗時起作用，從而讓路燈自動打開，在光線變得昏暗或進入隧道時打開汽車大燈，或在光線變化時調(diào)節(jié)車內(nèi)儀表板背光，以便駕駛員能夠看見。 類似的是，在手機觸摸屏中，環(huán)境光傳感器可通過幫助處理器決定所需提供的照明量來啟動背光照明，并在不要求背光或環(huán)境光足夠人眼使用時自動調(diào)低背光。 同時，傳感器會不斷地測量，以便設備能夠隨時調(diào)節(jié)顯示，使輸出始終表現(xiàn)一致，而不管光照條件如何變化。
環(huán)境光傳感器能夠處理各種各樣的光源，從自然陽光到日光燈和白熾燈，通過優(yōu)化顯示來獲得舒適的觀看效果，從而改進用戶體驗并節(jié)省電力，而不管是什么光，變化得如何快。
真實世界實例
現(xiàn)在市場上有很多不同的環(huán)境光類型傳感器，每個都其各自的優(yōu)勢和劣勢。 現(xiàn)有我們來看看幾款有代表性的光傳感器，每一款在模仿人眼的方式上都有少許不同。
TSL2591 由 ams-TAOS USA 制造（圖 1），是一款具有較高敏感度的光到數(shù)字轉換器，能夠?qū)⒐鈴姸绒D換為可由 I2C 接口直接處理的數(shù)字信號輸出。 該器件在單一 CMOS 集成電路上集成了一個寬帶光電二極管（可見加紅外）和一個紅外反應二極管。 兩個集成 ADC 將光電二極管電流轉換為表示每個通道上測得的輻照度的數(shù)字輸出。 這種輸出可以輸入微處理器，其中以勒克斯計的環(huán)境光級別是使用經(jīng)驗公式推導出來的，接近于人眼反應。 TSL 2591 支持傳統(tǒng)級別中斷，保持斷言，直到固件清除它。
圖 1： TSL2591 框圖。
此器件接近人眼反應，為靈活操作提供信號。 因此適合用在深色玻璃下面，工作能耗低，休眠狀態(tài)時僅消耗 3.0 μA 電流。
TSL2591 包括兩個 ADC，用于對來自兩個光電二極管的電流進行積分處理。 兩個通道的積分是同時進行的。 轉換周期結束時，轉換結果分別傳送到通道 0 和通道 1 數(shù)據(jù)寄存器。 數(shù)據(jù)傳送采用雙緩沖方式，以確保數(shù)據(jù)的完整性。 傳送完成后，器件自動開始下一個積分周期。 無須外部電路進行信號調(diào)節(jié)。 由于器件輸出是數(shù)字信號，因此相對模擬方式，可有效擯除噪聲干擾。
ROHM 的 BH1603FVC 模擬電流輸出類型環(huán)境光傳感器 IC（圖 2）是一種模擬電流輸出環(huán)境光傳感器，特別適合用于獲取環(huán)境光數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié) LCD 和手機鍵盤背光。 這款傳感器能夠節(jié)省電能并改進可視效果。
具體特性包括：3.0 x 1.6 mm 緊湊表面貼裝式封裝、接近人眼的光譜敏感性、與亮度成正比的輸出電流、2.4 V 的最小低供應電壓以及內(nèi)置關斷功能。
圖 2：ROHM BH1603FVC 框圖。
器件封裝在緊湊的 3.0 x 1.6 mm 的表面貼裝外殼中，具有與人眼敏感度相似的靈敏度，輸出電流與亮度成正比，使用最小的 2.4 V 供應電壓。
應用包括手機、液晶電視、筆記本電腦、游戲機、數(shù)碼相機、PDA 和液晶顯示器。 為幫助工程師進一步了解產(chǎn)品，ROHM 提供了產(chǎn)品培訓模塊對環(huán)境光傳感器進行介紹。 課程覆蓋 BH1603FVC 及其數(shù)字版 BH1710FVC。
對于以要求低功耗為目標的應用來說，Maxim 提供的 MAX44009（圖 3）帶有集成光電二極管和 ADC，并提供 I2C 數(shù)字接口。 芯片封裝在透明的外殼中，以便測量環(huán)境光。 位于 IC 內(nèi)部的光電二極管能夠?qū)⒐廪D換為電流，再由低功耗電路將其處理成一個數(shù)字位流。 片載可編程中斷功能消除了器件對該數(shù)據(jù)的連續(xù)輪詢，這奠定了器件實現(xiàn)低功耗的基礎。小于 1μA 工作電流，該器件被各大供應商視為業(yè)內(nèi)功耗最低的環(huán)境光傳感器。
除了超低電流消耗外，該器件的還具有 0.045 勒克斯到 188,000 勒克斯的寬動態(tài)光范圍，這是一個超過 4,000,000:1 的范圍
該器件見證了傳感器技術在模仿人眼功能方面所走的漫漫長路，它能夠以人眼一樣的方式檢測亮度。 該傳感器對光線具有與人眼類似的光譜敏感度。 但是人眼敏感度在 560 nm（綠光波長）時達到峰值敏感度，且對藍光 (~470 nm) 和紅光 (~630) 的敏感度卻特別地低。 人眼看不見紅外線 (>700 nm) 和紫外線 (<400 nm)。
圖 3：MAX44009 與人眼相當?shù)墓庾V敏感度。
光譜間的差異影響亮度測量，因為硅光電二極管也收集某些紅外輻射。 具有紅外成份的光源（如陽光）將會顯示出比我們?nèi)搜塾X察到的要亮。 MAX44009 具有良好的紅外拒絕和內(nèi)部紅外補償機制，可以最大程度地減少這種影響，從而給出一個精確的勒克斯反應。
環(huán)境光傳感器需要反應可見光，但要對紫外光或紅外線無反應。 Vishay 的 TEMT6200FX01 設計目標也是盡可能匹配人眼的光譜敏感度。 這是一個硅 NPN 外延平面光電二極管，封裝在一個小型、透明的 0805 表面貼裝外殼中，跟人眼一樣對可見光敏感，峰值敏感度波長為 550 nm。 器件采用傳說中的紅外過濾環(huán)氧樹脂技術，對非可見光具有最小的靈敏度。 這有助于防止自然光或人造光源（如白熾燈或鹵素燈泡）中紅外成份的的干擾。 關于 Vishay 環(huán)境光傳感器的產(chǎn)品培訓模塊可以在 Digi-Key 網(wǎng)站上找到。
從控制光到優(yōu)化 LCD 可見性，或者通過控制鍵盤背光照明來節(jié)省電池電力，工程師們總可以找到各式各樣符合其應用要求的環(huán)境光傳感器。
如需詳細了解本文討論的零件，請使用文中提供的鏈接訪問 Digi-Key 網(wǎng)站上的產(chǎn)品頁。
