手机的环境光传感器：光线传感器原理手机感光系统背后的秘密【图文】

　　现在的智能手机大多带有光线传感功能，不知道大家在平常使用手机的过程中有没有留意过——在明亮的地方手机屏幕会自动将亮度调高，而在光线较弱的地方又能自动调亮屏幕。智能手机的感光功能给我们使用手机带来了很多方便，不仅能够节省了手机的耗电量，还能够方便我们在各种光线条件下使用手机，并且还起到了保护眼睛的作用。
　　手机的感光功能是通过光线 传感器 这一原件实现的，仔细观察手机前置摄像头的旁边，你会发现有一个小白点——那就是手机中的光线传感器了。找到了光线传感器的位置，我们也可以据此来检测手机感光系统功能的好坏了：将手机的光线传感器置于强光源下，观察手机屏幕背景光是否变亮;用手指遮住光线传感器，再观察屏幕是否变暗。如果能够相应改变，说明光线传感器能够正常工作了。
　　那么这个小小的光线传感器是如何实现感光功能的呢?光线传感器其实是根据光电效应的原理起作用的。所谓光电效应，就是指某些特殊的物质在吸收了光线后能够将光能转换为电能的现象，光电效应可以分为外光电效应和内光电效应两种。外光电效应指的是在光线照射下，电子能够从物质的内部向外发射而产生电力作用，光电管、光电倍增管都是基于外光电效应制成的原件。相应地，内光电效应则是发生在物质的内部，当光线照射到物质上时，使其内部的 电阻 率发生改变，从而产生了电动势。光敏电阻、光电池等光电原件就是基于内光电效应制成的。
　　我们手机中的光线传感器实际上应该属于环境光传感器，主要由投光器和受光器两个部件构成。前置摄像头旁边的白点起到一个透镜的作用，能够将环境中的光线聚焦，并经由投光器传送到受光器之上。受光器根据光电效应，能够把各种光信号转换为相应的电信号，再进一步处理成各种 开关 及控制动作，以实现手机的感光调节。
　　在环境光线传感器的芯片上，往往还会贴上一个红外截止膜，以排除红外光线的干扰，使得我们的手机、 笔记本电脑 等电子设备能够准确地感知环境中的可见光线强度。在 显示器 耗电量过高的情况下，光线传感器也能够自动调低屏幕亮度以延长电池的工作时间。

手机的环境光传感器：手机上的环境光传感器

手机上的环境光传感器
作者：AirCity 2019.12.1
Aircity007@sina.com 本文所有权归作者Aircity所有

1 简介
手机背光亮度的自动调节，离不开手机正前方的环境光传感器。它能感知环境光强度，通知CPU调整显示屏背光亮度。环境光传感器通常在手机上的三合一传感器中，三合一表示距离检测，光检测和红外LED。距离传感器感知范围在400nm~1000nm，距离传感器在850nm左右。

环境光，前摄，喇叭，是手机正面不可缺少的部件，因此想做全面屏，必须优先解决这几个器件的摆放问题。本文介绍环境光传感器的一些设计技巧。

2 常见品牌
Avago，TXC，ROHM，Liteon等。三合一的传感器通常做的非常小，如下图：

3 设计技巧
环境光需要在屏的玻璃油墨上开孔，并且与玻璃有一定距离。通常Airgap=0.75，开孔2mm。某手机项目采用分离光感器件+垫高板；一供采用ROHM+TXC组合，目前RGB的airgap设计为0.75mm，为了能使收光角度尽可能的大，如果按照开孔直径2.3mm（最大开孔，需结构评估是否在其他方面有隐患）计算，设计上能达到边缘45度，中心53度；但实际机器考虑物料尺寸公差/组装公差以及TP油墨、散色等因素；达到测试部的要求会存在一定的风险；

目前业界基本都是按照90度的FOV角进行设计的。影响半角的因素包括油墨的光学特性、结构以及光源的空间分布等。油墨的漫反射会扰乱光的传播路径从而影响角度；光源的光束在空间上的分布通常是不均匀的（中间密集两边稀疏），不同光源、不同场景的光束空间分布也不一样。
白色TP会存在一定的漏光，并且油墨的散射程度大，因此它的半值角度可能大于FOV。而黑色TP由于散射程度小，半值角度可能小于FOV。供应商在多家客户调试发现，按照90度的FOV角进行设计的，相同的结构，白色手机的半值角有可能能达到55度；而黑色TP只有40度。
目前业界的测试标准一般都在40~45度左右。

另外，结构设计时的一个原则是应尽可能减小airgap。由于TP油墨的影响，减小airgap对增大半值角的实际效果要优于扩大开孔直径的对增大半值角的效果。
业界，有使用两个独立的垫高板，将airgap做小到0.2mm，目前我们的设计使用同一个垫高板，airgap做小的可能性不大；
FOV（可视角度）测试标准：
白色/金色≥55°
黑色≥50°

手机的环境光传感器：智能手机环境光近传感器设计技巧分享

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APDS-9306 具有I2C输出的数字环境光传感器

APDS-9306是一款低压数字环境光传感器，可通过I  2  C接口将光强度转换为数字信号输出。 APDS-9306采用超薄外形，高度仅为0.34 mm。它由光电二极管，ADC，振荡器和上电复位组成，以确保一致的启动。 APDS-9306近似于人眼的响应，并提供直接读出输出计数与环境光水平成正比的位置。    功能  微型封装尺寸：L2.00 x W2.00 x H0.34 mm  利用涂层技术模拟人眼光谱响应 低勒克斯条件下的高灵敏度 - 非常适合在深色玻璃后面操作 低勒克斯性能，0.01 lux  高达20位分辨率 宽电源范围：1.7V至3.6V   I  2  C接口与专用中断引脚兼容 低功耗：  85μ典型的主动模式  应用  检测环境光以控制可穿戴设备，移动设备，计算机和消费类设备中的显示屏背光 自动住宅和商业照明管理 电子标志和信号...

发表于 07-04 12:43        ?

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APDS-9306-065 具有I2C输出的数字环境光传感器

APDS-9306-065是一款低压数字环境光传感器，可通过I  2  C接口将光强度转换为数字信号输出。  它由光电二极管，ADC，振荡器和上电复位组成，以确保一致的启动。 APDS-9306-065近似于人眼的响应，并提供直接读出，其中输出计数与环境光水平成比例。    功能  微型封装尺寸：L2.00 x W2.00 x H0.65 mm  利用涂层技术模拟人眼光谱响应 低勒克斯的高灵敏度条件 - 非常适合在深色玻璃后操作 低勒克斯性能，0.01 lux  高达20位分辨率 宽电源范围：1.7V至3.6V   I  2  C接口与专用中断引脚兼容 低功耗：  85μ典型的主动模式  应用程序  检测环境光以控制可穿戴设备，移动设备，计算机和消费类设备中的显示屏背光 自动住宅和商业照明管理 li> 电子标志和信号...

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APDS-9960 数字RGB，环境光，接近和手势传感器

Broadcom APDS-9960是一款数字RGB，环境光，接近度和手势传感器设备，采用单个8引脚封装。该器件具有I  2  C兼容接口，可通过IR LED提供红色，绿色，蓝色，透明（RGBC），接近和手势感应。 RGB和环境光感应功能可在各种照明条件下以及包括黑色玻璃在内的各种衰减材料中检测光强度。此外，集成的紫外 - 红外阻挡滤光片可实现精确的环境光和相关的色温感应。 接近和手势功能在出厂时已经过修整，校准到100mm接近检测距离，无需客户校准。手势检测利用四个定向光电二极管，与可见光阻挡滤波器集成，以准确地感应简单的向上 - 向下 - 向右 - 手势或更复杂的手势。在模块内增加微光学透镜可提供高效的红外能量传输和接收。内部状态机允许设备在RGBC，接近度和手势测量之间进入低功耗状态，从而提供非常低的功耗。 功能  RGBC光传感器，接近和光学模块中带红外LED的探测器  微型包装尺寸：L3.94 x W2.36 x H1.35 mm   I  2  C接口与专用中断引脚兼容 高灵敏度 在黑色玻璃后面启用操作  RGBC光感应与集成UV-IR块滤波器 几何排列的RGBC光电二极管提供均匀的角度响应 校准至100mm检测距离，消除客户最终产品校准 对不同方...

发表于 07-04 12:40        ?

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APDS-9930 数字环境光和接近传感器

APDS-9930    是数字I2C兼容接口环境光传感器（ALS）和带有红外LED的接近传感器采用单个8引脚封装。  环境光传感器利用双光电二极管来近似人眼响应，具有0.01勒克斯的低勒克斯性能。  这种高灵敏度允许设备在黑色玻璃后面操作。接近传感器经过完全校准，可检测到100 mm的物体，因此无需对终端设备或子组件进行工厂校准。接近检测功能可在明亮的阳光下进入暗室。在模块内增加了微光学镜头，可以高效地传输和接收红外能量，从而降低整体功耗。  此外，内部状态机能够在ALS和接近测量之间将器件置于低功耗模式，从而提供非常低的平均功耗。    功能 光学模块中的ALS，IR LED和接近检测器  环境光感应（ALS）  &ndash ;近似人眼响应–具有上阈值和下阈值的可编程中断功能–最高16位分辨率–高灵敏度在变暗的玻璃后面运行– LowLux性能为0.01 lux   接近检测  –完全校准至100 mm检测 –集成红外LED和同步LED驱动器–消除“工厂校准””接近传感器  可编程等待计时器  –等待国家权力– 90μ A Typical  –可编程范围为2.7 ms至> 8秒   I2C接口兼...

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APDS-9009 微型表面贴装环境光传感器

APDS-9009是一款低成本模拟输出环境光传感器，采用8引脚ODFN无铅表面贴装封装。它具有超薄外形高度仅为0.34 mm的因子。它由光电传感器组成，其光谱响应接近CIE标准明视观察者。 特点  微型封装尺寸：  L2.00  x  W2.00  x H0.34  mm  光谱响应度接近人眼    各种光源的低灵敏度变化    在宽光照范围内输出线性度 工作温度：-40°C至85°C   Vcc电源：1.8至5.5V   应用  检测环境光以控制可穿戴设备，移动设备，计算机和消费类设备中的显示屏背光 自动住宅和商业照明管理 电子标志和信号...

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APDS-9005 微型表面贴装环境光传感器

APDS-9005是一款低成本模拟输出环境光传感器，采用微型芯片LED无铅表面贴装封装。它由一个光电传感器组成，其光谱响应接近CIE标准的明视观察者。 它非常适用于使用环境光测量来控制显示器背光的应用。特性  接近人眼的光谱响应度 微型ChipLED无铅芯片表面贴装封装 0.55 X 1.60 X 1.50（HXWXD mm） 各种光源的低灵敏度变化 建议的温度性能-40°C至85°C   Vcc电源1.8至5.5V  无铅封装，符合RoHS标准 宽照度范围内的输出线性度  应用程序  检测环境光以控制显示器背光 - 移动设备：移动电话，PDA等。 - 计算设备：笔记本电脑，Webpad等消费者设备：电视，摄像机，数码相机等。  自动住宅和商业照明管理 电子标志和信号...

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APDS-9008 微型表面贴装环境光传感器

APDS-9008成本低廉 真正的1.8V模拟输出环境光电传感器，采用微型芯片LED无铅表面贴装封装。它由一个光电传感器组成，其光谱响应接近CIE标准的明视观察者。  APDS-9008是便携式电子设备应用的理想选择，其中环境光的测量用于控制背光。从显示器背光中获取大电流的移动电话和PDA等移动设备将通过显着降低功耗来将这些光传感器产品纳入其设计中。特性  光谱响应度接近 微型ChipLED无铅表面贴装封装  高度– 0.55毫米宽度– 1.60毫米深度– 1.50 mm   各种光源的低灵敏度变化 工作温度：-40°C至85°C   1.6V的低Vcc电源至5.5V， 无铅封装，符合RoHS标准 宽光照范围内的输出线性度  应用  检测环境光以控制显示屏背光： 移动设备–移动电话，掌上电脑 计算设备–笔记本，网页 消费者设备–电视，摄像机，数码相机   自动住宅及商业照明管理 电子标志及信号...

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APDS-9309 具有I2C输出的数字环境光传感器

APDS-9309是一款环境光传感器设备，具有数字I2C兼容接口，采用微型2mm x 2mm x 0.65mm封装。环境光感测特征利用双光电二极管来使用经验公式来近似人眼对光强度的响应。这使得该设备可以在各种照明条件下以及通过各种包括黑色玻璃在内的各种照明材料进行操作。该设备特别适用于显示管理，具有延长电池寿命和在各种照明条件下提供最佳观看的功能。    功能  微型封装尺寸：L2.00 x W2.00 x H0.65 mm   16位数字输出  I2C接口与专用中断引脚兼容 用于近似人眼响应的双二极管架构 在各种照明条件和各种衰减材料下的精确光强度测量 可编程中断功能，模拟增益和积分时间 低功耗：3.2μ典型的省电模式  应用  显示背光控制 自动住宅和商业照明管理 汽车仪表集群 电子标志和信号...

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APDS-9007 具有对数电流输出的环境光传感器

APDS-9007是模拟电流输出环境光传感器，采用微型芯片LED无铅表面贴装封装。  该器件在3 lux至70K lux的宽动态范围内提供对数响应，并且在各种光源下具有低灵敏度变化。它非常适合在高环境亮度下工作的应用。 功能  出色的响应度 - 对人眼的敏感度   微型ChipLED无铅表面贴装封装 高度        –  0.8 mm  长度       –  2.4 mm  宽度         –  2.0  mm    各种光源的低灵敏度变化 工作温度：-40°C至85°C    Vcc电源2至3.6V  符合RoHS标准的无铅封装 光电流响应3 lux至70K lux的宽动态范围  应用程序  检测环境光以控制显示屏背光 移动设备–移动电话，掌上电脑 计算设备–笔记本，网页 消费者设备–电视，摄像机，数码相机   自动住宅及商业照明管理 电子标志及信号 日光采集 - 太阳能电池板...

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APDS-9200 具有I2C输出的数字UV和环境光传感器

Broadcom APDS-9200设备提供紫外线（UV-A和UV-B）感应和环境光感应，采用特殊设计的矩阵排列进行优化。 这允许设备对紫外和环境光感测具有最佳角度响应。紫外线感应功能可检测紫外线并转换为数字数据，显示为紫外线指数。 环境光感应功能可在各种照明条件下检测光强度。该器件支持I  2  C接口，并具有可编程中断功能，可使用上限阈值事件和下限阈值事件释放微控制器资源。 功能  微型封装尺寸：L2.00 x W2.00 x H0.65 mm  紫外线（UV-A和UV-B）以及带集成红外阻隔滤光片的环境光感应  I  2  C兼容接口和专用中断引脚 光电二极管的特殊矩阵排列具有最佳角度响应 低功耗：1 μ典型的待机模式     应用程序  紫外线和环境光感应 移动设备 可穿戴设备...

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APDS-9006 微型表面贴装环境光传感器

APDS-9006是一款低成本模拟输出环境光传感器，采用微型芯片LED无铅反向表面贴装封装。它由光电传感器组成，其光谱响应接近CIE标准的明视观察者。因此，它提供了接近人眼反应的优异响应度。 特征  接近人眼的光谱响应度  ChipLED反向表面贴装封装高度– 1.10mm 宽度– 3.20mm 深度– 1.60mm  宽照度范围内良好的输出线性范围 各种光源的灵敏度变化很小 工作温度 -40°C至85°C   Vcc电源2.4至5.5V  无铅封装，符合RoHS标准。   应用程序  检测环境光以控制显示屏背光 a。移动设备：移动电话，PDA  b。计算设备：笔记本，网页 c。消费类设备：电视，摄像机，数码相机 自动住宅和商业照明管理 电子标志和信号...

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APDS-9250 具有I2C输出的数字RGB，IR和环境光传感器

Broadcom APDS-9250是一款低压数字RGB，红外和环境光传感器设备，可将光强度转换为数字输出信号。该器件支持I2C总线接口，并具有可编程中断控制器，可占用最少的微控制器（MCU）资源。色彩感应功能在LED RGB背光控制，固态照明，反射LED颜色等应用中非常有用采样器和荧光灯色温检测。利用红外传感功能，该设备可用于在特定光照条件下读取红外光，并检测光源类型。 功能  微型封装尺寸：L2.00 x W2.00 x H0.65 mm  高达20位分辨率 具有专用中断引脚的I2C兼容接口 红色（R），绿色（G），蓝色（B）和红外线（IR）的个别通道 绿色通道的近似人眼响应 精确不同照明条件下的光强度测量和各种衰减材料，包括深色玻璃  ALS和带有集成红外阻隔滤光片的RGB感应 设计的光电二极管矩阵排列具有最佳角度响应 低功耗：1μ典型待机模式     应用   OLED显示屏控制  RGB LED背光控制 环境光色温感应。...

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OPT3004 具有增强型角红外阻隔功能的数字环境光传感器 (ALS)

OPT3004是一种测量可见光强度的传感器。传感器的光谱响应与人眼的明视响应紧密匹配，并包括在广角入射时的显着红外抑制。  OPT3004是一种单芯片勒克斯测量仪，可测量由人眼可见的光强度。人类的眼睛。 OPT3004具有精确的光谱响应和强大的IR抑制能力，无论光源如何，都能准确计量人眼所见的光强度。当工业设计要求将传感器安装在深色玻璃下以获得美观时，强烈的IR抑制也有助于保持高精度。 OPT3004专为为人类创造基于光的体验的系统而设计，是光电二极管，光敏电阻或其他环境光传感器的理想首选替代品，具有较少的人眼匹配和红外抑制。 可以从0.01进行测量lux高达83k lux，无需使用内置的全刻度功能手动选择满量程范围。此功能允许在23位有效动态范围内进行光测量。 数字操作可灵活地进行系统集成。测量可以是连续的，也可以是单次测量。控制和中断系统具有自主操作功能，允许处理器在传感器搜索适当的唤醒事件时通过中断引脚进行报告。数字输出通过I  2  C-和BDus兼容的双线串行接口报告。  OPT3004的低功耗和低电源电压能力增强了电池供电系统的电池寿命。 特性    精确光学过滤以匹配人眼： 拒绝＆gt; 99％（典型值）的IR超过±85°入...

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OPT3007 超薄环境光传感器 (ALS)

OPT3007是一款用于测量人眼可见光强度的单芯片照度计.OPT3007采用超小型PicoStar封装，因此该器件适用于狭小空间。 OPT3007具有固定的寻址方案，使该器件仅在连接四个引脚的情况下即可工作。因此，PCB设计人员能够针对主动传感器区域设计更大的开口。 传感器的精密光谱响应与人眼的明视响应高度匹配.OPT3007具有强烈的红外（IR）阻隔作用，在所有光源条件下均可测量人眼的可见光强度。对于需要将传感器安装在深色玻璃下的设计而言，这种红外阻隔功能还有助于保持高精度.OPT3007通常与背光IC或照明控制系统配合使用，能够为用户构建基于光的各项体验，可作为光电二极管，光敏电阻或低性能环境光传感器的理想替代产品。 凭借内置的满量程设置功能，无需手动选择满量程范围即可在0.01 lux至83k lux范围内进行测量。此功能允许在23位有效动态范围内进行光测量。 数字操作可灵活用于系统集成。测量既可连续进行也可单次触发。数字输出通过兼容I  2  C和SMBus的双线制串行接口进行报告。    特性     采用精密光学滤波，以与人眼匹配： 可阻隔99％（典型值）以上的红外线（ IR）   自动满量程设置功能 测量范围：0.01 Lux至83,000 L...

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OPT3001-Q1 具有高精度人眼响应的汽车数字环境光传感器 (ALS)

OPT3001-Q1器件是一款用于测量可见光强度的光学传感器。传感器的光谱响应与人眼的明视响应高度匹配，并且具有很高的红外线阻隔率。  OPT3001-Q1器件是一款可测量人眼可见光的强度的单芯片照度计.OPT3001-Q1器件具有精密的光谱响应和较强的红外阻隔功能，因此能够准确测量人眼可见光的强度，且不受光源影响。对于为追求美观效果而需要将传感器安装在深色玻璃下的工业设计而言，较强的红外阻隔功能还有助于保持高精度.OPT3001-Q1器件专为打造基于光线的人眼般体验的系统而设计，是人眼匹配度和红外阻隔率较低的光电二极管，光敏电阻或其他环境光传感器的首选理想替代产品。 凭借内置满量程设置功能，无需手动选择满量程范围即可在0.01 Lux至83,000 Lux范围内进行测量。此功能允许在23位有效动态范围内进光测量。 数字操作可灵活用于系统集成。测量既可连续进行也可单次触发。控制和中断系统具有自主操作功能，允许处理器在传感器搜索相应唤醒事件并通过中断引脚进行报告时处于休眠状态。数字输出通过兼容I  2  C和SMBus的双线制串行接口进行报告。  OPT3001-Q1器件具有低功能耗和低电源电压性能，可以提高电池供电系统的电池寿命。   ...

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OPT3006 超薄环境光传感器 (ALS)

OPT3006是一款单芯片照度计，用于测量人眼的可见光强度.OPT3006采用超小型PicoStar封装，因此该器件可在狭小空间内进行安装。 传感器的高精度光谱响应与人眼的白昼视觉响应紧密匹配.OPT3006具有强烈的红外（IR）排斥反应，在所有光源条件下均可精确测量人眼的可见光强度。当设计需要将传感器安装到深色玻璃下时，这种强烈的红外（IR）排斥反应还可有助于维持高精度.OPT3006通常与背光IC或照明控制系统配合使用，能够为用户构建基于光的各项体验，可作为光电二极管，光敏电阻或低配环境光传感器的理想替代产品。 凭借内置的满量程设置功能，无需手动选择满量程范围即可在0.01 lux至83k lux范围内进行测量。此功能允许在23位有效动态范围内进行光测量。 数字操作可灵活用于系统集成。测量既可连进行也可单次触发。控制和中断系统具有自主操作功能，允许处理器在传感器搜索相应唤醒事件并通过中断引脚进行报告时处于休眠状态。数字输出通过I  2  C以及兼容SMBus的双线制串口进行报告。  OPT3006兼用低功耗和低电源电压特性，可延长电池供电系统的电池寿命。    特性     采用精密光学过滤以匹配人眼： 可阻隔99％（典型值）以上的红外线（I...

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IVC102 精密交换式集成器互阻抗放大器

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手机的环境光传感器：智能手机环境光／近接传感器设计难点解析

　　智能手机中，LCD面板背光的耗电约占设备总耗电量的40%，因此，如果能让背光亮度随着环境光亮度而发生改变将带来很多好处。在相对较暗的环境中，可透过降低显示器亮度节省电力，同时还能缓解用户的视觉疲劳，改善用户的体验。
本文引用地址：
　　事实上，环境光传感器（Ambient light sensors，ALS）已被广泛应用于智能手机中，用来提供环境光亮度的相关信息，以支持背光LED电源电路。然而，这个应用说起来简单，但实际做起来会遇到许多挑战，那是因为一方面得让省电效果够明显，一方面又得让使用者看得舒服。
　　ALS必须被置于显示器屏幕的背面，这里可以说是寸土寸金，且同一组件必须能够同时实现接近探测功能（靠近用户脸部时可关闭显示屏）和环境光量测功能。这些以及其他条件严重限制设计工程师，使其无法自由地进行优化设计。
　　本文介绍在智能手机中实现环境光感测遇到的主要挑战，以及如何克服这些挑战，以实现背光灯更高的反应灵敏度，并能精确地根据环境光来调整背光亮度。
　　明亮视觉反应
　　首个难题就是光电二极管（photodiode）对光的反应方式并不同于人眼。人类的眼睛对于红外线（IR，波长大于780nm）及紫外线（UV，波长小于380nm）并不敏感，另一方面，标准的硅光电二极管一般会感测到波长介于300nm和1，100nm的光线。
　　这就意味着设计师的第一个挑战就是如何移除传感器输出中的红外线和紫外线成分。ALS的功能是获取射入智能手机显示屏上的光线亮度（测量单位是照度流明（lux）），如果该亮度测量结果包含紫外线和红外线以及可见光，它呈现给显示屏背光控制器的并非是人眼真实所见，也就是说传感器对环境光的反应不同于人眼的“明亮视觉（photopic）”反应。总之，传感器“感受”到环境光亮度会比人眼感受到的亮度更高。
　　这是因为自然光和人造光都会含有红外成分。例如，阳光（图1）及来自白炽灯的光线就是如此。去除红外线的一个有效方法就是在传感器上迭加光学红外线滤波器。然而在智能手机中，同一个传感器一般也会被用于接近探测（伴随着红外线LED），当手机靠近使用者脸部时，用来关闭显示屏及触控控制器。
　　
　　图1 太阳光的光谱功率分布，其中的强功率红外线成分对人眼而言是不可见的。
　　当然，智能手机设计师可以仅针对接近感测另增一个独立的红外线光电二极管（IR photodiode），但是这是一个冗杂的解决方案：如此一来，这样的设计必须承担ALS上的光学滤波器及独立的红外线光电二极管两者的成本，红外线光电二极管还会占据额外的空间，且必须在显示器的表面开孔，让红外线通过。
　　艾迈斯半导体已针对这个问题提出一个更好的解决方案：双二极管（dual-diode）模块。其中一个光电二极管（如图2中所示的Channel 0）用来感测全光谱，另一个（图中的Channel 1）则主要用来感测光谱中的红外线部分。从全光谱传感器的输出中减掉红外线光电二极管的输出，则可得到可见光的测量结果。
　　
　　图2 艾迈斯半导体双二极管模块系列之TMD2772的光谱灵敏度，其他产品还包含TMD及TMD系列。
　　这个传感器对于紫外线很不敏感，而且在任何情况下的常见光源所发射的紫外线辐射皆极少。在大部分情况中，为了实现环境光感测而除去紫外线只要采用能吸收紫外线的包装材料就足够。
　　在除去ALS输出的红外线元素后，智能手机设计师现在得解决第二个问题：如何限制ALS/接近传感器模块的视角，而且不影响其性能。这关乎ALS和接近传感器之间的平衡。
　　就环境光感测而言，理想的视角是180度（这实际上是不可能的），因为这是环境光射至显示屏的角度，然而对接近感测而言却是相反的：它需要的是窄视角，如此才能限制红外线LED和红外线传感器之间出现串扰的可能性。比较理想的是红外线传感器应该只感测使用者脸部反射的红外光，而LED不应直接照射到传感器上，也不应该检测到来自触控面板顶部及底部反射回来的光线。因此，必需针对ALS和红外线传感器之间的需求冲突进行取舍。
　　透过实验，智能手机设计师发现90~110度的视角能提供高性能的接近探测，同时还能让环境光感测系统表现良好；将角度缩窄至90度以下会明显损害ALS的性能。此外，若系统以90度的视角工作，则触控屏幕底部和感测模块顶部之间的空气间隙必须要非常小。
　　视角并非是影响ALS性能的唯一机械设计问题。为了让光线通过屏幕达到传感器模块，设计师必须在显示屏开一个孔隙，OEM业者希望这个孔隙愈小愈好，以避免破坏触控屏幕的圆润、平滑外型。他们也会在屏幕玻璃下表面添加油墨以掩盖这个开孔，这会让它变暗且让它的颜色和手机外壳颜色融和在一起。油墨和开孔都会降低入射至传感器模块的光线强度。
　　此外，OEM业者必须在生产在线严格控制油墨的透射率变化。例如，如果使用透射率17%的油墨，仅仅±1%的油墨透射率变化就会造成ALS输出产生5.9%的额外误差。
　　第三个在智能手机中实现环境光感测会面临的重大挑战，在于需要处理非常高动态范围的光输出。智能手机制造商想要让显示屏背光的亮度能被适当设定，无论手机是处于几乎完全黑暗（亮度低至0.1lux）还是阳光直接照射（亮度高至220klux）的环境中。
　　这需要传感器在极宽的动态范围具有高的灵敏度，同时还要能维持极低的本底噪声（noise floor）。此外，设备的增益也应能被控制从而可以适应环境光亮度的变化。
　　微调的实施
　　本文已说明在智能手机中支配环境光感测的折中原则、双光电管解决方案的好处，以及OEM业者需要关注的 ALS模块特性，然而每一个设备的外观、机械设计及油墨都有所不同，这就需要各个表征特性，才能开发出量身打造的亮度方程式。
　　这个方程式是用来精确地除去环境光的红外成分，以及补偿受限的视角。
　　为了实现这样的表征特性，智能手机必需曝露于各种不同的光源中，这些光源会发出不同比例的红外线及紫外线。然后在相同的照明条件下，透过高精度的lux表测量环境的照度，同时用ALS模块测量环境的照度，然后以lux表的输出为基准来校正ALS的输出。lux表的测光面应该用遮光罩罩住，以模拟光传感器受限的视角。
　　为表征传感器模块，例如像奥地利微电子的TMD或TMD，可使用以下的方程式：
　　CPL=（ATIME_ms×AGAINx）/20 Lux1=（C0DATA-a0×C1DATA）/CPL Lux2=（b0 × C0DATA-b1×C1DATA）/CPL Lux=MAX（Lux1， Lux2， 0）《、b》
　　在上述方程式中，CPL， a0， b0， b1是表征特性的参数。
　　CPL：每亮度计数（Counts per Lux）。 C0DATA：读取自Channel 0的数据。 C1DATA：读取自Channel 1的数据。 C0DATA-a0x C1DATA：加权计数红外线比例高的光源。 b0xC0DATA-b1x C1DATA：加权计数红外线比例低的光源。 MAX：Lux1， Lux2 及0中的最大值。
　　一般而言，在越多光源下收集越多的资料组，则表征特性将越精确。
　　定义适当的机械设计，在生产时严格控制油墨透射率，以及小心地进行表征，则环境光感测的系统误差可以被限制在不超过±15%范围内。在某些情况下，误差可以小至±10%。对于调整背光亮度以降低功耗并改善使用者体验这个目的来说，这已够好了。
　　当然，OEM业者可能基于显示器背光控制之外的功能，而需要更高精确度的ALS，这需使用灵敏度极高的环境光传感器（例如不具有接近探测的单机型装置） 。针对此类应用，奥地利微电子的TSL就是理想选择。
　　总结
　　ALS已被广泛应用于智能手机中，用来提供环境光亮度的相关信息，以支持背光LED电源电路。然而，这个应用说起来简单，但实际做起来却不易——那是因为一方面得让省电效果够明显，一方面又得让使用者看得舒服。
　　ALS必须被置于显示器屏幕的背面， 这里可以说是寸土寸金—组件必须能够实现接近探测（靠近使用者脸部时可关闭显示屏）和主要环境光测量功能。这些及其他条件严重限制了设计工程师，使其无法自由地针对设计进行优化。