16位串行输出型低功耗彩色传感器BH1745NUC-E2，助力LCD显示亮...

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随着科学技术的不断发展，如今LCD显示器已在各类应用（如恒温器、医疗手持终端、汽车产业、平板电脑以及笔记本电脑等）中得到了广泛使用。在这些应用中，如何在避免视觉疲劳的情况下尽可能使显示器便于观看，同时保证功耗尽可能小，是设计人员需要着重考虑的因素。对于这种情况，常用的解决方案是利用环境光传感器（ALS）感测环境照明亮度，根据环境光水平确定适当的显示亮度，同时最小化功耗，从而达到提供合适屏幕亮度并有效节省能源的目的。

图1 光谱示意图（人眼可见光的波长范围400nm~750nm）

对于LCD照明优化而言，首先要做的就是使用ALS准确地感测环境光。如上图1所示，可见光的波长范围约为400nm~750nm。光电二极管是一种能够将光信号转换为电流信号的固态器件，是常用的环境光传感器件。另外，从下图2（硅光电二极管光谱响应和人眼光谱响应对比）中可以看出，虽然硅光电二极管的光谱响应范围（约300nm~1100nm）与人眼光谱范围不匹配，但是存在着重叠区域。因此，在进行设计时，如何从光电二极管的信号中精确捕获人眼光谱范围是需要重点考虑的因素。

图2 硅光电二极管光谱响应和人眼光谱响应对比

在设计之初，人们希望每台机器设备都能够符合我们的视觉要求。但是，ALS在测量设备显示屏上的照度（光照强度）时，由于没有光学滤波，这种测量将会包含可见光、紫外线（UV）以及红外线（IR），使环境可见光看起来更亮。最终结果是，在环境光条件下显示器的背光控制器输出无法满足人们的视觉要求。因此，在系统设计时，设计人员需要采用光电二极管、光学滤波器、放大器以及转换器等器件，通过把这些器件集成到ALS中，来达到辅助***境光传感器输出的目的。如图3所示，可以看出，从传感器的输出中去除IR和UV分量之后，光谱响应曲线更加平滑，从而将LCD亮度保持在舒适的水平。

图3 波长和归一化相应

随着技术的不断发展，通过利用红色、绿色、蓝色以及透明光学滤光片，能够对进入光电二极管的光进行过滤，ALS利用四个独立的光电二极管来感应相应的光谱。通过四个滤波的光电二极管信号，ALS将产生三原色（RGB）的数字信号返回，此外还有用于环境响应和用于阻挡红外光（IRCUT）的信号。凭借高灵敏度、宽动态范围以及多个滤波器等优势，ALS逐渐成了在不同光照条件下理想的色彩传感器解决方案。目前，市场上有多家ALS解决方案厂商，本文推荐采用[color=#2655a5 !important]ROHM（罗姆）公司提供的解决方案。

首先，ROHM公司的ALS器件采用了IRCUT滤波器，该公司[color=#2655a5 !important]BH1745NUC-E2数字[color=#2655a5 !important]16位串行输出型彩色传感器IC，非常适用于调整电视、手机或平板电脑LCD背光。BH1745NUC-E2可以通过透明滤光片感应紫外线和红外线，并在红色、绿色以及蓝色光学滤波器之前使用IRCUT滤光片，这些优势使其更加适合获得环境光的照度和色温。但是，根据ROHM公司官网提供的信息，不建议将BH1745NUC-E2用于新设计。因此，在实际应用中，本文推荐使用ROHM公司新推出的带有I2C总线接口的数字彩色传感器——[color=#2655a5 !important]BH1749NUC，来代替BH1745NUC-E2，以达到更优的系统设计目的。BH1749NUC是在BH1745NUC-E2的基础上推出的新一代产品解决方案，性能更加出色，典型的应用电路如图4所示。

图4 BH1749NUC的典型应用电路

与BH1745NUC-E2的40klux照度检测相比，BH1749NUC照度检测最高可达80klux（典型值，白色LED）。同时，其VCC电压范围宽至2.3V~3.6V，分辨率更高（典型值0.0125lx/count，在最高增益和最长测量时间情况下）。此外，电流消耗低至190μA（典型值），断电电流低至0.8μA（典型值），可降低系统功耗。

另外，从图4中可以看出，BH1749NUC通过把IRCUT滤波器（在阻挡红外线的同时，可通过可见光）置于位于红色、绿色以及蓝色光学滤波器之前，允许人眼光谱响应通过A/D转换器。还有就是，透明滤光片有助于生成非常逼真的调光算法，在实现真实性的同时，也能够降低系统功耗。