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(多图) 照亮消费和工业产品美好前景的光电传感器

David Marsh?? EDN特约技术编辑?? 2006年07月08日 ?? 收藏0

带尖峰。尤其是滤光片还能抑制来自如荧光长条灯那样光源的谐波,以更好地复制出人眼的感应。该器件采用6引脚、1.1mm 高、4.0mm×3.2mm 的封装,工作电压从 2.7 V~3.6V,有三个数控增益等级用于自动增益控制以及器件关断。用一支电位器还可以实现可选的模拟增益微调功能。这些增益设置控制着数字输出的阈值水平,一般用于控制一个外接电源开关。相关产品包括电压输出的 HSDL-9001,它将类似的模拟装入一个2引脚2mm×1.5mm QFN 封装内,高度只有 0.6 mm ;而新的 APDS-9002 可提供一个地参考电流输出,采用 4 引脚,封装大小基本类似。新部件可运行在 2.4 V ~ 5.5V 电压范围内,工作温度范围从 -40℃~ 85℃。

  德州先进光学系统(TAOS)公司在它的 TSL2550 中使用了另一种方法。这种 8 引脚的 SOIC 或 4 引脚无引线封装内带一个光电二极管,它能响应可见光,并用其它主要对红外区敏感的二极管响应红外光源。它的目录分类销售价为每百片单价3欧元,它的 ADC 集成了入射光读取,以抑制交流电源照明中的闪烁,然后从其它部分去掉一个通道,

在12位 动态范围内模拟人眼的响应。器件通过兼容 SMBus 的串行端口输出结果。该公司有一个针对微控制器接口的“指南”,详细解释了如何用好这个双线连接(参考文献 2)。为了以类似成本获得最少连接,可以考虑它的光/频率转换器,如宽带 TSL235R 可以覆盖 320 nm ~ 1050 nm 范围,峰值约在 760 nm。该器件和类似的红外响应 TSL245R 都是 3 引脚侧向通孔封装,适合用于板边安装。这些器件工作在 5V 电源下,输出 TTL 兼容方波,在10 kHz以下其强度-比例线性在0.1%内,而到500 kHz 满量程时是 ±0.2%。TAOS亦提供几种低价的线性传感器阵列,适合用于从文档扫描到简单边缘检测。例如,TSL1401R(百片单价约6.50欧元)封装了一个128×1线性光电二极管阵列,并带有电荷放大器、像素数据保持电路,以及串行数据接口,采用8脚DIP封装,工作电压从2.7 V ~ 5V。该器件和其它 TAOS 器件都有评估板。

  色彩锐化控制回路

  不同设备与工艺可以实现的颜色范围差异相当大,就像 PC 显示器和彩色打印机之间十分明显的区别。由于显示器是在黑色表面投射红、绿、蓝三色,再生 RGB 效果出色。普通打印机采用青、品红、黄和黑色墨水,因此它们更偏向于再生出这些纯粹色彩。RGB 或 CMYK 彩色空间都是人眼感觉的一个子集,如图 6 中 CIE-1931 色域图所示,其中围绕“RGB”标注的三角区表示一台彩色显示器人眼可见的光谱范围内重现颜色的界限。所有图形艺术家都清楚知道,不校正显示器和调整打印机,就不可能打印出屏幕显示作品的忠实副本,这种校正和调整一般要用一个色度计和应用软件。完成这类型光谱分析的半导体器件,包括滤光器下面排列成单个或阵列的多个光电二极管,滤光器将可见光谱分解为 RGB 部分。虽然颜色检测功能过去也应用于多种工业和科学用途,但 LCD 屏幕的出现才是使色彩传感器获得海量市场机会的推动力量,见附文“色彩传感器使 LCD 屏幕更鲜亮”。

CIE-1931 色域图


  Avago 的 HDJD-S722-QR999 色彩传感器采用 16 端子、5mm×5mm×1mm QFN 封装,足以准确地识别出光谱中某个颜色的一致。扩充 LCD 背光控制的应用范围从医疗仪器血糖监控的颜色测量到油漆行业的配色。单片 CMOS 传感器包括三组位于RGB滤光器下的3×3光电二极管阵列,它们均匀地分布在光电二极管的有效区内,有助于减少由于光照梯度、光学孔径不能重合以及封装表面不平整而造成的不精确。光电二极管插在芯片的基材上,进一步降低了被污染以及光学孔径不能重合的影响。可编程增益采用电阻器、三个片上负反馈放大器,将彩色光转换为RGB通道电压输出,输出值随光照电平的增加而成比例地提高。该芯片的规定工作温度为-40℃ ~ +85℃,从一个 5V 电压线稳压获得内部 3.3V 电源。低批量的指导价格为 10 美元。

  德国光电专业公司Mazet以该公司Jencolour商标提供MCS系列产品。例如MCS3AS,低批量价格约为30 欧元。它采用8脚SOIC 封装,包含有三个硅引脚光电二极管,上升、下降时间低于1ms。整体光滤波器将光谱响应分为470 nm、570 nm 和650 nm三个峰值,灵敏度则分别为0.26 mA/mW、0.33 mA/mW 和 0.41 mA/mW。该光电二极管是电流输出器件,最适合工作在反向偏压条件下,所以它需要外接负反馈放大器,以产生适合 ADC 的输出电压。因此,Mazet 提供了 MT104,这是一个四通道传感放


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