Other Parts Discussed in Post: OPT3001, OPT3001-Q1

當夜幕降臨，汽車儀表盤上有一雙“眼睛”默默地感知周圍的光線，從而自動調節背光亮度，以保證用戶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---環境光傳感器。

為什么要使用環境光傳感器？

• 改善用戶視覺體驗；

• 優化圖像顯示之外；

• 降低顯示器的消耗，延長電池以及顯示器的使用壽命。

哪里會用到環境光傳感器？

如下圖1所示，后視鏡、儀表盤、車載娛樂主機顯示屏、后枕屏、側視鏡、車大燈等都需要基于亮度做出相應的調整，這時候就需要用到環境光傳感器。

圖- 1

環境光傳感器是如何工作的？

事實上，環境光傳感器相當于模仿人眼去感知周圍的光線強度，然后將信號告知CPU讓其自動調節背光亮度。所以環境光傳感器的光譜響應曲線必須與人眼感知光譜響應曲線高度匹配，這樣才能準確測量人眼可見光的強度。為了美觀，通常會將環境光傳感器裝在深色玻璃下，但是深色玻璃會減弱可見光，增強紅外線。

如圖2中的1-3所示，綠色曲線是人眼感知的光譜范圍。可以看到，紫色曲線的環境光被衰減，藍色曲線的白熾光（主要成分是紅外線）未衰減，所以沒有經過環境光傳感器處理，很容易會造成光線過強的誤判（因為在人眼感知光譜范圍外的紅外線沒有衰減）。

如圖2中的4-6所示，環境光傳感器具有人眼感知光譜特性，可以有效衰減紅外線造成的干擾，而且還具備自動調節增益的功能，從而可以正確反映人眼接收光線的強弱，并且具有優秀的線性度。

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，在紅外線強的情況下，容易誤判光線的強弱。比如，當檢測到紅外線很強的時候誤以為環境光就很強，從而將亮度調暗。為了解決這個問題，在使用光電晶體管有時需要在玻璃上開一個小孔，這樣給生產帶來了麻煩以及增加了成本。

圖- 3

新一代的環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推出的環境光傳感器OPT3001-Q1的優勢在于：

• 在深色玻璃下性能表現優異

相比光電晶體管，OPT3001-Q1在深色玻璃下的表現性能優異，它是專為打造基于光線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、 光敏電阻或其他環境光傳感器的首選理想替代產品。

圖- 4

• 集成度相當高

集成光學模數轉換，使用簡單的I2C輸出，極大降低BOM成本。

• 小巧的封裝

封裝僅為2mm*2mm，適合空間受限的場合。

• 無需校正

傳統的離散解決方案需要標定兩個不同光線條件下的點，然后采用查表法去調節增益。而OPT3001內置增益自動調節功能，從而保證在整個范圍內獲得最佳線性度。

2） 與友商相比，OPT3001-Q1的優勢也相當明顯：

• 世界上極少數擁有車規級（Grade 2）環境光傳感器的公司之一；

• 高性能光學濾波，高匹配人眼光譜：超過99%的紅外抑制；

圖- 5

• 優異的性能指標： 0.01-83k Lux寬動態范圍，23位有效分辨率；

• 自適應增益調節：根據輸入光強自動調整內部增益；

• 超低功耗：1.6-3.6V供電，2.5uA（max）靜態電流，1uA（max）關機電流；

• 超小封裝：2mm*2mm。

3） TI環境光傳感器產品推薦：

汽車級主推OPT3001-Q1，特點列舉如下表所示：

表- 1

TI提供評估板供您測試評估

• OPT3001評估板用戶指南

TI官網上的應用筆記：

• 如何為您的終端選擇合適的環境光傳感器？

• 用環境光傳感器實現車載屏幕亮度自動化調節

TI官網上的參考設計：

• 汽車自動調光鏡參考設計

• 光學傳感器控制背光強度參考設計

用于 HMI 的汽車多通道 LED 驅動參考設計