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将接近传感器和环境光传感器封装在一起的优点是什么？ 更新于2012-04-11 07:11:37 文章出处:Tamara Schmitz，Intersil公司
传感器 封装 优点

消费电子设备如手机等正在使用越来越多的传感器来降低功耗和增强人机的互动性。一些最新设备拥有超过10个传感器。对手机制造商来说，一个很自然的问题就是能否将这些传感器封装在一起，以便降低功耗、节省空间和成本。将接近传感器与环境光传感器封装在一起有很多好处。下面我们在说明了环境光感和接近传感器的原理,实际的应用和它们之间的差异后,来看一看高集成度封装的好处。

环境光传感器就像一个系统的眼睛一样，用来对环境光进行测量。如果设备是在室内，就是测量室内光。如果设备是在室外，可能是测量明亮的阳光或阴影下的暗光。对这种量级的光的测量是由一个光敏二极管进行的，并被加以量化，使系统能够调整其显示器的亮度。如果环境光是明亮的，则显示器的背光灯就以全功率工作。如果所在区域光线较暗，就减少背光，以节省电力。而且会给用户舒适的体验。你曾否试图在光线暗淡的室内直视明亮的灯盏？在这种情况下，你的眼睛会因为过度刺激而很快疲劳，所以，环境光传感器提供的调光功能很受欢迎。挑战在于光敏二极管会对很宽范围的波长产生自然反应。环境光传感器必须仿照人眼光感的特性来设计。这一滤波器的设计是光传感器的性能衡量标准之一，特别是由于大多数光源都会辐射红外波长的能量（想一想那些光源也会发热）。关于这一滤波特性请参见图1中的曲线。Intersil公司的ILS29028A在其环境光传感器中提供最佳的过滤匹配，非常接近人眼的光反应特性。

接近传感器可检测红外线信号。但其检测的是来自一个外部红外线LED的信号而不是来自周围区域的信号。这个LED向上发出红外光，这样在接近传感器的上方有物体进入红外光的发射区域，有些红外线会被反射回传感器。接近传感器中的光敏二极管会接收该反射光。这使系统能够对正在接近的人或物做出反应。这方面最典型的应用是在许多移动电话上。使用者不想让他们的脸颊“按下按钮”或者在把电话凑近耳朵时碰断通话。如果电话能够在它接近耳朵时关闭触摸屏的话就很方便。这正是接近传感器的作用能够让电话有此功能。
这两个独立系统现在被封装在一起提供。是半导体公司着迷于把更多的功能集成在一起，还是将接近传感器和环境光传感器封装在一起确有优点？

虽然它们确实是两个独立的系统，但它们都是使用光敏二极管的光学系统。它们从外界收集光的强度，对之进行量化并将之提供给系统。目前，系统主要使用该功能来调节显示器的背光。将来该功能还可以方便地用于控制更多系统的其他操作。

当然，节省空间、共享电源和结合电源旁路功能也是其优点所在。传感器解决方案的尺寸在许多系统中都是一个关键参数，特别是在便捷式应用中。将接近传感器和环境光传感器封装在一起会推动更紧凑但功能更强的移动电话的发展。

下一个原因颇有点不明显：位置。接近传感器和环境光传感器要发挥作用都需要接收外界的光线，所以其在系统中的放置与其灵敏度和正常工作是密切相关的。在环境光传感器是单独封装的一些情形中，它被放置在系统的深处——扬声器显示屏后面或者被放在印刷电路板的下方，从侧面的小孔拾取光线，这种设计就需要光传感器具有越来越高的灵敏度。光强度的测量单位是勒克斯。阳光的强度超过 100,000勒克斯，而这些环境光传感器的检测精度可达到0.001勒克斯！这相当于烛光的很小一部分。有关各种光源的实际光强度水平，请参考图2。

将接近传感器和环境光传感器封装在一起的最后和具有说服力的原因是这可以让两个传感器进行快速而没有干扰的通信。不要忘记我们在一开始介绍环境光传感器的工作原理说到为何其设计必须模仿人眼的特性。人眼看不见红外光，所以环境光传感器有专门设计的为去除尽可能多的红外波长能量的滤波器。而接近传感器正是红外光谱范围内工作的。无论什么时候，只要接近传感器试图进行测量，它就会同时发出红外光，如果有物体接近就会有红外光的反射。红外能量会轻易淹没环境光传感器的输入和造成误测量，在此情形中，环境光传感器测得的光能多于周围区域中的实际光能。由于这个原因，协调环境光传感器和接近传感器的工作就变得非常重要。虽然这可利用一个微控制器来实现，但更容易实现的是，在一个很小的管脚排列的小封装内，把两种传感器集成在一起。

将环境光传感器和接近传感器封装在一起具有许多优点。它们通过调光或关闭背光都有利于省电并与相同的系统模块相连。将它们封装在一起还可节省空间和降低复杂性。两个传感器都需要接收外界的光信号可能位于相似的位置。由于来自接近传感器的干扰会扰乱环境光传感器的工作，所以二者功能之间的协调至关重要。出于所有这些原因，将接近传感器和环境光传感器封装在一起具有巨大的优点。

图1。人眼光感特性，环境光传感器光谱和ISL29028A的接近感应光谱。

“勒克斯”——在可视光谱范围内的光密度测量
直射阳光 100,000 到 130,000 勒克斯
完整日光 10,000 到 20,000 勒克斯
阴天 1,000 勒克斯
办公室灯光 300 到 500 勒克斯
烛光/黑暗 10-15勒克斯

图2。勒克斯值列表。