罗姆照度传感器的工作原理和具体应用

分享到:

简介

照度传感器是以光电效应为基础,将光信号转换成电信号的装置。早期照度传感器的光敏元件采用光敏电阻,现基本都改用半导体材料制成的光敏二极管。

1

 

工作原理

根据爱因斯坦的光子假说:光是一粒一粒运动着的粒子流,这些光粒子称为光子。每一个光子具有一定的能量,其大小等于普朗克常数h乘以光的频率γ。所以,不同频率的光子具有不同的能量。光的频率越高,其光子能量就越大。
 
光线照射在某些物体上,使电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电效应,也称光电发射。逸出来的电子称为光电子。光电效应一般分为外光电效应、光电导效应和光伏效应三类,根据这些效应可制成不同的光电转换器件(称为光敏元件)。照度传感器是以光伏特效应来工作的。
 
在光照下,若入射光子的能量大于禁带宽度,半导体PN结附近被束缚的价电子吸收光子能量,受激发跃迁至导带形成自由电子,而价带则相应的形成自由空穴。这些电子一空穴对,在内电场的作用下,空穴移向P区,电子移向N区,使P区带正电,N区带负电,于是在P区与N区之间产生电压,称为光生电动势,这就是光伏效应。利用光伏效应制成的敏感元件有光电池、光敏二极管和光敏三极管等,其应用极为广泛。
 
2
 
利用光敏二极管的光伏效应可以制作照度传感器。光敏二极管的结构与一般二极管相似,装在透明玻璃外壳中,它的PN结装在管顶,可直接受到光照射,光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态。光敏二极管在电路中处于反向偏置,在没有光照射时,反向电阻很大,反向电流很小,此反向电流称为暗电流。反向电流小的原因是在PN结中,P型中的电子和N型中的空穴(少数载流子)很少。当光照射在PN结上,光子打在PN结附近,使PN结附近产生光生电子和光生空穴对,使少数载流子的浓度大大增加,因此通过PN结的反向电流也随着增加。如果入射光照度变化,光生电子一空穴对的浓度也相应变动,通过外电路的光电流强度也随之变动,可见光敏二极管能将光信号转换为电信号输出。
 
 
照度传感器的应用
 
照度传感器根据环境灯光的变化,采用电子元器件将可见光转化成电信号,从而控制照明系统来保证使作业面的照度在一定范围内。当作业面的照度高于预设的照度值,关闭或调暗采光系统;当作业面的照度低于预设的照度值,开启或调亮采光系统。通常,前一个预设的照度值高于后一个预设的照度值,利用该“死区”以免频繁地开关照明设备。
 
照度传感器主要用于对天然采光的补偿或利用,若能从窗户或天空获得充足的自然光,则可以关闭电灯或降低电力消耗,这多见于玻璃幕墙建筑内办公室照明的控制。或者发送信号启动电动窗帘、遮阳幕布等,或者调节遮阳格栅的角度,来降低自然采光产生的照度,这样既可利用日光在室内产生的光影变化效果和色温变化效果,又可以保障照度控制在一定范围内,维持室内光环境的和谐,这都需要考虑与诸如电动窗帘等设备的配合,可在一些利用自然采光的展览厅见到。
 
3
 
照度传感器大多设有延时装置,以免天空中云的变化带来自然采光的变化,而导致照明系统控制的频繁变化,这在多云的天气尤显得重要。
 
采用单个照度传感器设置其控制区域时,应注意以下事项:
  1. 控制区内作业活动内容、照度要求和环境相同;
  2. 控制区内天然采光的条件相同;
  3. 控制区域连续,没有隔断或墙体。
 
在室内,照度传感器的安装位置有两种:一种是直接安装在工作面上,但需要保证探头不被作业设备损伤,或者按照通常的做法,安装在天花板上,朝向作业面;另一种安装位置是朝向采光窗,直接测量自然采光。照度传感器也可以安装在灯具内,成为灯具的一部分,还可以安装在远离所控制的灯具回路的天花板上。当照度传感器用于室外环境中时,在北半球则多朝向北方.以免太阳光的直射,从而保证比较好的恒定照度。同时需要指出的是,由于室外照度传感器的灵敏度和可调节性比较低,所以不能与室内的照度传感器互换

 

16bit串行输出型数字照度传感器IC——BH1721FVC

数字输出型的环境光亮度传感器IC,由作为基本电路的光电二极管、电流电压转换电路、A/D转换器、控制逻辑电路以及接口电路等构成,与机器内的I²C BUS连接使用。

4

  • 对应I²CBUS接口(f/s Mode Support)
  • 接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性(峰值灵敏度波长:typ.560nm)
  • 输出对应亮度的数字值
  • 对应广泛的输入光范围(相当于1-65528lx)
  • 通过降低功率功能,实现低电流化
  • 通过50Hz/60Hz除光噪音功能实现稳定的测定
  • 对应1.8V逻辑输入接口

 

继续阅读
照度传感器简介

当今社会,光感应技术在各领域中扮演着重要角色。而照度传感器作为光感应技术的核心组成部分,其感度的精确性和可靠性对于测量光照强度至关重要。本文将介绍一种全新的创新型照度传感器,该传感器具备极高的精准度,感度差仅有10%,为广泛应用于光控、环境监测等领域带来了革命性的突破。

干货篇——从光电效应到贝克勒耳效应

光电式传感器是将光量的变化转变为电量变化的一种变换器。应用极为广泛,已经在航天、医学、科研,以及工业控制、家用电器、航海事业等各个领域得到应用。光电传感器的理论基础是光电效应,根据光电效应可以制作出各种光电传感器。今天,小R为大家具体介绍光电效应的基本理论知识。

传感器新革命:两项新技术被应用在自动驾驶

本文介绍了两种传感器新技术,分别来自英国和美国研究团队,他们正在通过新的改良,让自动驾驶感知传感器变得更高效。

罗姆照度传感器的工作原理和具体应用

数字输出型的环境光亮度传感器IC——BH1721FVC,由作为基本电路的光电二极管、电流电压转换电路、A/D转换器、控制逻辑电路以及接口电路等构成,与机器内的I²C BUS连接使用。