【導讀】當夜幕降臨，汽車(chē)儀表盤(pán)上有一雙“眼睛”默默地感知周?chē)墓饩€(xiàn)，從而自動(dòng)調節背光亮度，以保證用戶(hù)最佳的駕駛體驗且降低功耗。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(hù)視覺(jué)體驗；
● 優(yōu)化圖像顯示之外；
● 降低顯示器的消耗，延長(cháng)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？
如下圖1所示，后視鏡、儀表盤(pán)、車(chē)載娛樂(lè )主機顯示屏、后枕屏、側視鏡、車(chē)大燈等都需要基于亮度做出相應的調整，這時(shí)候就需要用到環(huán)境光傳感器。
圖- 1
環(huán)境光傳感器是如何工作的？
事實(shí)上，環(huán)境光傳感器相當于模仿人眼去感知周?chē)墓饩€(xiàn)強度，然后將信號告知CPU讓其自動(dòng)調節背光亮度。所以環(huán)境光傳感器的光譜響應曲線(xiàn)必須與人眼感知光譜響應曲線(xiàn)高度匹配，這樣才能準確測量人眼可見(jiàn)光的強度。為了美觀(guān)，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(jiàn)光，增強紅外線(xiàn)。
如圖2中的1-3所示，綠色曲線(xiàn)是人眼感知的光譜范圍?？梢钥吹?，紫色曲線(xiàn)的環(huán)境光被衰減，藍色曲線(xiàn)的白熾光（主要成分是紅外線(xiàn)）未衰減，所以沒(méi)有經(jīng)過(guò)環(huán)境光傳感器處理，很容易會(huì )造成光線(xiàn)過(guò)強的誤判（因為在人眼感知光譜范圍外的紅外線(xiàn)沒(méi)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(xiàn)造成的干擾，而且還具備自動(dòng)調節增益的功能，從而可以正確反映人眼接收光線(xiàn)的強弱，并且具有優(yōu)秀的線(xiàn)性度。
圖- 2
傳統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(xiàn)強的情況下，容易誤判光線(xiàn)的強弱。比如，當檢測到紅外線(xiàn)很強的時(shí)候誤以為環(huán)境光就很強，從而將亮度調暗。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在使用光電晶體管有時(shí)需要在玻璃上開(kāi)一個(gè)小孔，這樣給生產(chǎn)帶來(lái)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優(yōu)異
相比光電晶體管，OPT3001-Q1在深色玻璃下的表現性能優(yōu)異，它是專(zhuān)為打造基于光線(xiàn)的人眼般體驗的系統而設計， 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
● 集成度相當高
集成光學(xué)模數轉換，使用簡(jiǎn)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(chǎng)合。
● 無(wú)需校正
傳統的離散解決方案需要標定兩個(gè)不同光線(xiàn)條件下的點(diǎn)，然后采用查表法去調節增益。而OPT3001內置增益自動(dòng)調節功能，從而保證在整個(gè)范圍內獲得最佳線(xiàn)性度。
2） 與友商相比，OPT3001-Q1的優(yōu)勢也相當明顯：
● 世界上極少數擁有車(chē)規級（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(guò)99%的紅外抑制；
圖- 5
● 優(yōu)異的性能指標： 0.01-83k Lux寬動(dòng)態(tài)范圍，23位有效分辨率；
● 自適應增益調節：根據輸入光強自動(dòng)調整內部增益；
● 超低功耗：1.6-3.6V供電，2.5uA（max）靜態(tài)電流，1uA（max）關(guān)機電流；
● 超小封裝：2mm*2mm。
3） TI環(huán)境光傳感器產(chǎn)品推薦：
汽車(chē)級主推OPT3001-Q1，特點(diǎn)列舉如下表所示：
表- 1
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