光传感器在汽车中的应用

　　光敏件的选择完全取决于终端客户，但是数字光传感器的方法正不断获得好评，这是因为其具有性能和灵活性的优势(特别是对于汽车应用而言)，它们需要采用I2C数字输出信号(更低的噪声，可以在相同的总线上网络覆盖数个传感器，对于敏感特性进行更好的控制，并实现更好的总体传感性能)。

　　在选择适当的光传感器时的另一个考虑因素是选择一个带有理想光谱响应的传感器。普通PIN光电二极管(无源或者有源)本身具有非常宽的光谱响应范围，包括IR射线乃至UV射线。

　　从理论上来说，用户需要选择一个仅能感应可见光(380nm至770nm)并削弱无用的IR信号的光传感器，如下图深青色线所表示的(ISL29003光谱响应)

　　这些要求如何在一个实际的应用中实现呢？让我们看一看环境光传感器是如何在一个自动的白光LED背光控制电路中工作的，在汽车背光应用中通常可以看到这种控制电路。

图2：采用了光传感器的白光LED背光控制电路。

　　在该电路中(图2)，LED由白光LED驱动器(EL7630)所传送的恒定电流来驱动。随着环境光的增加，EL7900光传感器将更多的电流注入到白光LED驱动器的反馈端；在明亮的环境里，光传感器注入更多电流到反馈端，因此，它减少了白光LED的输出电流和输出光密度。环境光密度和白光LED输出电流的关系图如下所示：

　　 光传感器的输出电流由Iout = E (6uA/10Lux)来表示。

光传感器在汽车中的应用

　　上文已经谈论了光传感器的基础，下面将探讨采用光敏感传感器的市场及应用。从便携式消费类市场(智能电话、PDA、台式计、便携式音乐播放器等等)到消费类电视机市场(TFT-LCD、等离子、尾部投影、CRT等等)，再到医疗、工业及汽车市场，光传感器可谓无所不在。

　　在汽车环境中，主要的应用如下：车载娱乐/导航/DVD系统背光控制，以便在所有的环境光条件下都可以显示出理想的背光亮度；后座娱乐用显示器背光控制；仪表组背光控制(速度计/转速计)；自动后视镜亮度控制(通常要求两个传感器，一个是前向的，一个是后向的)；自动前大灯和雨水感应控制(专用，根据需求进行变化)；后视相机控制(专用，根据需求进行变化)。

　　光传感器在提供更舒适的显示质量方面已经成为最有效的解决方案之一，它具有与人眼相似的特性，这对于汽车应用而言至关重要，因为这些应用要求在所有环境光条件下都能达到完全的背光效果。例如，在白天，用户需要最大的亮度来实现最佳的可见度，但是这种亮度在对于夜间条件而言则是过亮的，因此带有良好光谱响应(良好的IR衰减)的光传感器、适当的动态范围和整体的良好输出信号调节可以很容易地自动完成这些应用。现在终端用户可以设置几个阈值水平(如低、中、亮光)，或能够随意地动态地改变传感器的背光亮度。

　　这也适用于汽车后视镜亮度控制，当镜子变暗和/或变亮时需要智能的亮度管理，可以通过环境光传感器来完成。

　　对于便携式应用，如果用户不改变系统设置(通常是亮度控制)，那么一个显示器总是消耗同样多的能量。在室外等特别亮的区域，用户倾向于提高显示器的亮度，这就会增加系统的功耗。而当条件变化时，如进入建筑物，大多数用户都不会去改变设置，因此系统功耗仍然保持很高。但是，通过使用一个光传感器，系统能够自动检测条件变化并调节设置，以保证显示器处于最佳的亮度，进而降低总功耗。在一般的消费类应用中，这也能够延长电池寿命。对于移动电话、笔计本电脑、PAD和数码相机，通过采用环境光传感器反馈，可以自动进行亮度控制，从而延长了电池寿命。

　　感应环境光并不是一个新的构想。在数十年前就已经利用光电二极管和光敏电阻来实现这一构想。所谓新构想，是指对环境光感应的同时还能消减无用的红外线和紫外线光，而且在支持汽车规格AECQ-1000严格要求的同时还可以实现小封装，尤其是能够保证在-40摄氏度至 +105摄氏度(2级)温度范围内的操作，以满足其余的规格要求。如何保持工作质量标准并满足AECQ-1000的2级工作要求，这是当今在所有光设计解决方案中所面临的挑战。采用一个光传感器或LED发射器或接收器时，任何的光学解决方案都会面临着暴露在恒定高温下(>+85摄氏度)而出现的封装变色问题(会变暗或变成淡黄)。同样值得一提的是，到目前为止，所有环境光传感器的应用都限于车舱内，在发动机舱或户外环境中还没有出现光传感器应用。事实上，即使出现了这样的应用，光封装也不是针对这样的苛刻条件(+125或+150摄氏度的条件)而设计，因此，在当前的光学封装技术下，它们很可能还不能够承受这样的条件。但如果汽车市场确定了在汽车发动机舱内对于光传感器的需求，相信光传感器厂商定会想出办法加以支持。

本文小结

　　半导体相似传感器和封装开发的最新进展使得终端用户在光传感器上具有了更广泛的选择。小封装、低功耗、高集成和简单易用性是设计者更多地采用光传感器的原因，其应用范围涉及消费类电子、工业应用以及汽车领域。