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    億光數位環境光感測器照度轉換方式

    發布時間:2021-08-19 09:30  作者:超毅電子  點擊次數:

    環境光感應器可以感測到和人眼接收感覺類似的光源,并讓相關的應用產品根據感測到的光源資訊做相應的開,關及自動調整控制,以達到省電及安全的應用目的。類比環境光感應器靠調整負載電阻來改變切換門檻值且精確度較差,微處理器(MCU)可經由 I2C 介面對數位 ALS 的暫存器做讀、寫控制,借此達到較準確的控制。

     

     

    地球上充滿了各種波長的電磁波,依波長從短到長可分為紫外線、可見光及外線,而照度定義的可見光為人眼可見的電磁頻譜,其波長為380~770nm而 ALS 主要就是偵測此段波長的電磁波強度。

     

     

    而億光的 ALS-DPDIC17-78C/L749/TR8 數位環境光感測器,因封裝內有兩組不同頻譜的光二極體(PD)感測元件,故可區分出不同的光源,以達到更高的準確度。

     

    在 380~770nm 的可見光波段中,在較明亮環境中人眼對 555nm 波長的綠色光最為敏感,假設其他可見光波長跟 555nm 的光產生同樣亮度感覺所需的光通量為 X(λ),則 555nm 的光通量和其他 X(λ)的比值可描出所謂的視見函數。

     

    照度的定義是參考視見函數,因不同的光源在不同的波長會有不同的輻射強度,而 ALS 的鍍膜無法做到跟視見函數一模一樣,故ALS 得到的 Count 值并不能直接換算成照度值(Lux)。

     

    ALS-DPDIC17-78C/L749/TR8 內部有兩種不同鍍膜膜的 PD,如下圖,此兩顆 PD 對不同光譜的光會有不同響應,利用此特性可區分出不同的光源并給予相應的換算公式, 如此可解決上述相同照度下,不同光譜的光源得到不同換算照度值的問題。

     

     

    把 ALS-DPDIC17-78C/L749/TR8 讀到的 count 值轉換成照度流程如下

     

    1.準備不同的光源,例如:白光 LED、螢光燈、白熾燈及標準光源 D65…等,及標準件(標準照度計)。

     

    2. 使用第一種光源照射 ALS 及照度計,紀錄照度計的讀值 Ev,并適當調整暫存器ALS_GAIN(0x04)及 ALS_TIME(0x05)的設定,同時記錄 ALS CH0(0x1C, 0x1D)及 CH1(0x1E, 0x1F)的讀值。調整時,需考量最大使用環境照度,設計當 ALS 的輸出飽和時的處理。

     

    3. 把 CH0/CH1 的比值當成 R(1)。

     

    4. 計算系數 K(1) = Ev/CH0。

     

    5. 此光源的照度 Lux = CH0 * K(1)

     

    6. 切換不同光源并重復上述步驟 1~5,可得到不同的比值 R(n)及系數 K(n)。

     

    7. 把相對應的光源與其比值 R(n)及系數 K(n)搭配,可得到不同光源的 Lux 轉換公式。

     

    8.計算系數 K(n)時,建議讓 K 值小于 2,若 K 值過大,可回到第 2 步調整暫存器ALS_GAIN(0x04)及 ALS_TIME(0x05)的設定。

     

    表圖為 ALS 裸測得到的數據(無 cover lens),參考表一可得以下的公式。

     

    If CH0/CH1 <= 0.42, Lux = CH0/GAIN_value x 64/(ALS_TIME+1) x 0.41

     

    If 0.42 < CH0/CH1 < 0.66, Lux = CH0/GAIN_value x 64/(ALS_TIME+1) x 0.57

     

    If CH0/CH1 >= 0.66, Lux = CH0/GAIN_value x 64/(ALS_TIME+1) x 1.58

     

    注意:每顆 ALS 鍍膜及制程都會有些微差異,換算出的 Lux 也會有誤差,故若要求精確度較高需再自行校正并修正公式。

     

     

    ALS-DPDIC17-78C/L749/TR8 讀值轉換成照度的流程,請參考下圖。

     

     

    PS:如需數位環境光感測器的樣品測試、規格書資料、應用技術咨詢等,請聯系超毅電子。

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