為更好地理解這些傳感器的構(gòu)造，讓我們更加仔細(xì)地觀察模擬和數(shù)字輸出傳感器的架構(gòu)。首先討論的傳感器是Intersil公司的EL7900線性輸出電流感應(yīng)器。
EL7900集成了PIN型光電二極管與電流鏡增益級(jí)功能，用于一個(gè)線性度運(yùn)行高達(dá)10,000Lux的光傳感器。動(dòng)態(tài)范圍與敏感度可以通過(guò)輸出上的一個(gè)負(fù)載阻抗(接地)很容易地進(jìn)行調(diào)節(jié)。選擇一個(gè)更低阻值的電阻器將提供更寬的動(dòng)態(tài)范圍，但是卻需要以弱光敏感度為代價(jià)。另一方面，選擇一個(gè)更高阻值的電阻器會(huì)提供增強(qiáng)的弱光敏感度，但卻要以犧牲動(dòng)態(tài)范圍為代價(jià)。因此，這種選擇完全取決于終端用戶的應(yīng)用以及他們是需要更低的光敏度還是更大的動(dòng)態(tài)范圍。
為更好地理解采用一個(gè)光-數(shù)字光傳感器的益處和性能，下面將討論Intersil公司的ISL29003和ISL29004，如圖1所示。
圖中可以清晰地看到通過(guò)采用一個(gè)更為復(fù)雜的數(shù)字輸出光傳感器可幫助實(shí)現(xiàn)的功能。首先，這個(gè)器件(ISL29003)仍適用于非常緊湊的2mm×2.1mm光學(xué)DFN封裝(ISL29004，帶有兩個(gè)用于地址選擇的附加引腳，適用3mm×3mm 8-LD光學(xué)DFN封裝)。除了具有集成了一個(gè)16位ADC和采有一個(gè)數(shù)字I2C輸出的優(yōu)勢(shì)外，ISL29003也支持增益選擇(通過(guò)I2C軟件)和積分時(shí)間控制。增益選擇功能非常實(shí)用，例如，如果需要極高的光敏度，那么可以很簡(jiǎn)單的通過(guò)I2C發(fā)送一個(gè)命令來(lái)將增益設(shè)置到增益1，從而提供前所未有的每Lux 65次計(jì)數(shù)(每Lux 65次或每0.1Lux 6.5次)。如果動(dòng)態(tài)范圍更加重要，則可以將增益選項(xiàng)變更為4，那么傳感器的動(dòng)態(tài)范圍就可以達(dá)到64,000Lux。這個(gè)特點(diǎn)以及中斷引腳(報(bào)警引腳)就是環(huán)境光傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)榻K端用戶提供很大的優(yōu)勢(shì)。
光敏件的選擇完全取決于終端客戶，但是數(shù)字光傳感器的方法正不斷獲得好評(píng)，這是因?yàn)槠渚哂行阅芎挽`活性的優(yōu)勢(shì)(特別是對(duì)于汽車應(yīng)用而言)，它們需要采用I2C數(shù)字輸出信號(hào)(更低的噪聲，可以在相同的總線上網(wǎng)絡(luò)覆蓋數(shù)個(gè)傳感器，對(duì)于敏感特性進(jìn)行更好的控制，并實(shí)現(xiàn)更好的總體傳感性能)。
在選擇適當(dāng)?shù)墓鈧鞲衅鲿r(shí)的另一個(gè)考慮因素是選擇一個(gè)帶有理想光譜響應(yīng)的傳感器。普通PIN光電二極管(無(wú)源或者有源)本身具有非常寬的光譜響應(yīng)范圍，包括IR射線乃至UV射線。
從理論上來(lái)說(shuō)，用戶需要選擇一個(gè)僅能感應(yīng)可見(jiàn)光(380nm至770nm)并削弱無(wú)用的IR信號(hào)的光傳感器，如下圖深青色線所表示的(ISL29003光譜響應(yīng))
這些要求如何在一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)呢？讓我們看一看環(huán)境光傳感器是如何在一個(gè)自動(dòng)的白光LED背光控制電路中工作的，在汽車背光應(yīng)用中通�？梢钥吹竭@種控制電路。
在該電路中(圖2)，LED由白光LED驅(qū)動(dòng)器(EL7630)所傳送的恒定電流來(lái)驅(qū)動(dòng)。隨著環(huán)境光的增加，EL7900光傳感器將更多的電流注入到白光LED驅(qū)動(dòng)器的反饋端；在明亮的環(huán)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(huán)境光密度和白光LED輸出電流的關(guān)系圖如下所示：
光傳感器的輸出電流由Iout = E (6uA/10Lux)來(lái)表示。
光傳感器在汽車中的應(yīng)用
上文已經(jīng)談?wù)摿斯鈧鞲衅鞯幕�礎(chǔ)，下面將探討采用光敏感傳感器的市場(chǎng)及應(yīng)用。從便攜式消費(fèi)類市場(chǎng)(智能電話、PDA、臺(tái)式計(jì)、便攜式音樂(lè)播放器等等)到消費(fèi)類電視機(jī)市場(chǎng)(TFT-LCD、等離子、尾部投影、CRT等等)，再到醫(yī)療、工業(yè)及汽車市場(chǎng)，光傳感器可謂無(wú)所不在。
在汽車環(huán)境中，主要的應(yīng)用如下：車載娛樂(lè)/導(dǎo)航/DVD系統(tǒng)背光控制，以便在所有的環(huán)境光條件下都可以顯示出理想的背光亮度；后座娛樂(lè)用顯示器背光控制；儀表組背光控制(速度計(jì)/轉(zhuǎn)速計(jì))；自動(dòng)后視鏡亮度控制(通常要求兩個(gè)傳感器，一個(gè)是前向的，一個(gè)是后向的)；自動(dòng)前大燈和雨水感應(yīng)控制(專用，根據(jù)需求進(jìn)行變化)；后視相機(jī)控制(專用，根據(jù)需求進(jìn)行變化)。