光傳感器在汽車中的應用

　　光敏件的選擇完全取決于終端客戶，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勢(特別是對于汽車應用而言)，它們需要采用I2C數字輸出信號(更低的噪聲，可以在相同的總線上網絡覆蓋數個傳感器，對于敏感特性進行更好的控制，并實現更好的總體傳感性能)。

　　在選擇適當的光傳感器時的另一個考慮因素是選擇一個帶有理想光譜響應的傳感器。普通PIN光電二極管(無源或者有源)本身具有非常寬的光譜響應范圍，包括IR射線乃至UV射線。

　　從理論上來說，用戶需要選擇一個僅能感應可見光(380nm至770nm)并削弱無用的IR信號的光傳感器，如下圖深青色線所表示的(ISL29003光譜響應)

　　這些要求如何在一個實際的應用中實現呢？讓我們看一看環境光傳感器是如何在一個自動的白光LED背光控制電路中工作的，在汽車背光應用中通常可以看到這種控制電路。

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驅動器(EL7630)所傳送的恒定電流來驅動。隨著環境光的增加，EL7900光傳感器將更多的電流注入到白光LED驅動器的反饋端；在明亮的環境里，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。環境光密度和白光LED輸出電流的關系圖如下所示：

　　 光傳感器的輸出電流由Iout = E (6uA/10Lux)來表示。

光傳感器在汽車中的應用

　　上文已經談論了光傳感器的基礎，下面將探討采用光敏感傳感器的市場及應用。從便攜式消費類市場(智能電話、PDA、臺式計、便攜式音樂播放器等等)到消費類電視機市場(TFT-LCD、等離子、尾部投影、CRT等等)，再到醫療、工業及汽車市場，光傳感器可謂無所不在。

　　在汽車環境中，主要的應用如下：車載娛樂/導航/DVD系統背光控制，以便在所有的環境光條件下都可以顯示出理想的背光亮度；后座娛樂用顯示器背光控制；儀表組背光控制(速度計/轉速計)；自動后視鏡亮度控制(通常要求兩個傳感器，一個是前向的，一個是后向的)；自動前大燈和雨水感應控制(專用，根據需求進行變化)；后視相機控制(專用，根據需求進行變化)。

　　光傳感器在提供更舒適的顯示質量方面已經成為最有效的解決方案之一，它具有與人眼相似的特性，這對于汽車應用而言至關重要，因為這些應用要求在所有環境光條件下都能達到完全的背光效果。例如，在白天，用戶需要最大的亮度來實現最佳的可見度，但是這種亮度在對于夜間條件而言則是過亮的，因此帶有良好光譜響應(良好的IR衰減)的光傳感器、適當的動態范圍和整體的良好輸出信號調節可以很容易地自動完成這些應用。現在終端用戶可以設置幾個閾值水平(如低、中、亮光)，或能夠隨意地動態地改變傳感器的背光亮度。

　　這也適用于汽車后視鏡亮度控制，當鏡子變暗和/或變亮時需要智能的亮度管理，可以通過環境光傳感器來完成。

　　對于便攜式應用，如果用戶不改變系統設置(通常是亮度控制)，那么一個顯示器總是消耗同樣多的能量。在室外等特別亮的區域，用戶傾向于提高顯示器的亮度，這就會增加系統的功耗。而當條件變化時，如進入建筑物，大多數用戶都不會去改變設置，因此系統功耗仍然保持很高。但是，通過使用一個光傳感器，系統能夠自動檢測條件變化并調節設置，以保證顯示器處于最佳的亮度，進而降低總功耗。在一般的消費類應用中，這也能夠延長電池壽命。對于移動電話、筆計本電腦、PAD和數碼相機，通過采用環境光傳感器反饋，可以自動進行亮度控制，從而延長了電池壽命。

　　感應環境光并不是一個新的構想。在數十年前就已經利用光電二極管和光敏電阻來實現這一構想。所謂新構想，是指對環境光感應的同時還能消減無用的紅外線和紫外線光，而且在支持汽車規格AECQ-1000嚴格要求的同時還可以實現小封裝，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，以滿足其余的規格要求。如何保持工作質量標準并滿足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。采用一個光傳感器或LED發射器或接收器時，任何的光學解決方案都會面臨著暴露在恒定高溫下(>+85攝氏度)而出現的封裝變色問題(會變暗或變成淡黃)。同樣值得一提的是，到目前為止，所有環境光傳感器的應用都限于車艙內，在發動機艙或戶外環境中還沒有出現光傳感器應用。事實上，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，在當前的光學封裝技術下，它們很可能還不能夠承受這樣的條件。但如果汽車市場確定了在汽車發動機艙內對于光傳感器的需求，相信光傳感器廠商定會想出辦法加以支持。

本文小結

　　半導體相似傳感器和封裝開發的最新進展使得終端用戶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電子、工業應用以及汽車領域。