Qu’est-ce qu’un photo IC ?
Un photo IC est un dispositif qui incorpore un élément récepteur de lumière et un IC qui traite les signaux dans un seul boîtier.
Les photo IC peuvent être divisés en types monosiliciques et hybrides en fonction de leur structure. Le type monosilicique est un type dans lequel l’élément photosensible et le circuit de traitement du signal sont formés sur la même puce. Cela élimine la nécessité d’un câblage entre l’élément photosensible et le traitement du signal et le rend très résistant au bruit.
Les types hybrides se composent d’un élément récepteur de lumière et d’un circuit de traitement des signaux sur des puces indépendantes, qui sont contenues dans un seul boîtier. L’avantage est que la forme du photodétecteur et les caractéristiques de la réponse spectrale sont optimisées en fonction de l’utilisation, chaque puce étant reliée par des fils.
Utilisations des photo IC
Les photo IC sont utilisés pour détecter la lumière, et il existe une grande variété de dispositifs pour différents usages. Les principales utilisations des photo IC sont les suivantes :
- Éclairagistes, qui mesurent la luminosité de l’éclairage et l’exposition des appareils photo.
- Récepteurs pour la communication par fibres optiques.
- Modules de codage pour la détection des mouvements et des angles de rotation.
- Capteurs de couleur qui se décomposent en RVB pour détecter la couleur.
- Récepteurs photo-interrupteurs pour la détection d’objets par la lumière.
- Dispositifs de mesure de la distance pour mesurer la distance d’un objet au moyen d’un système de mesure de la distance triangulaire
Principe des photo IC
Un photo IC se compose d’une photodiode, d’un phototransistor ou d’un PSD, détecteur sensible à la position, qui reçoit de la lumière et génère un courant, d’un circuit qui amplifie le courant de sortie et d’un circuit de traitement du signal qui traite le signal à l’aide de la sortie amplifiée. Il existe une grande variété de produits combinant divers photodétecteurs et circuits de traitement, en fonction de l’utilisation prévue.
Il existe également des photo IC dont la sortie peut être obtenue en fréquence, bien qu’il s’agisse de dispositifs spéciaux. Ceux-ci se composent d’un photo IC et d’un circuit de conversion courant-fréquence et se caractérisent par une large plage dynamique.
Les photodétecteurs ont des caractéristiques de réponse spectrale différentes selon le dispositif, dont aucune ne correspond aux caractéristiques de sensibilité visuelle humaine. La photodiode au silicium couramment utilisée présente une sensibilité maximale dans la plage de 900 nm à 1 000 nm, alors que la caractéristique de la sensibilité visuelle humaine se situe dans la plage de 400 nm à 700 nm. La sensibilité maximale se situe autour de 550 nm, de sorte que le signal de luminosité détecté par la photodiode et la luminosité perçue par l’homme sont différentes.
Par conséquent, pour les utilisations devant correspondre à la sensibilité humaine, telles que les compteurs d’éclairement, les caractéristiques de réponse spectrale des photodiodes doivent être corrigées au moyen d’un filtre de correction de la sensibilité visuelle.
Types de photo IC
Les photo IC sont disponibles avec différentes fonctions et caractéristiques. Les principaux types sont les suivants :
1. Photo IC pour la mesure de la distance
Les photo IC mesurent la distance d’un objet et utilisent un PSD ou une matrice de photo-capteurs comme élément récepteur de lumière. Associé à un émetteur de lumière tel qu’une LED à infrarouge proche, la distance par rapport à un objet est calculée sur la base de la position du spot projeté par l’émetteur de lumière. Celui est réfléchi par l’objet et atteint le photodétecteur, selon le principe de la mesure triangulaire de la distance.
2. Capteurs de couleur RVB
Le photo IC analyse la couleur de la lumière incidente en comparant la sortie de trois capteurs photo, chacun étant doté d’un filtre optique à la surface de trois photodiodes, l’une ne laissant passer que le rouge (R), l’autre que le bleu (B) et la troisième que le vert (G). La sortie de chaque capteur décompose la lumière incidente en ses composantes de couleur RVB et est principalement utilisée dans les instruments de mesure tels que les éclairages colorés.
3. Capteurs d’éclairement
Ces capteurs sont utilisés pour mesurer la luminosité de l’éclairage, etc. Il s’agit de photo IC avec des éléments sensibles à la lumière qui se rapprochent des caractéristiques de la sensibilité spectrale humaine en utilisant un filtre de compensation de la sensibilité visuelle ou un filtre similaire. Ils sont principalement utilisés dans les illuminimètres et les exposimètres des équipements photographiques.
4. Capteurs photoélectriques pour les communications optiques
Il s’agit de dispositifs permettant de recevoir des communications optiques par l’intermédiaire de fibres optiques. Installés à l’extrémité d’une fibre optique, ils reçoivent le signal optique transmis et le convertissent en signal électrique. Il existe des dispositifs dotés d’une lentille convexe à l’avant du photocapteur afin d’améliorer les caractéristiques de collecte de la lumière.
5. Commutateurs photoélectriques
Les photo IC sont utilisés pour configurer des commutateurs photoélectriques en combinaison avec des éléments émettant de la lumière tels que des LED. Les photo-interrupteurs et les photorécepteurs sont également inclus dans cette catégorie.
6. Photo IC pour les encodeurs
En général, ce type de photo IC est doté d’un réseau de photodiodes à quatre canaux. Il est configuré pour détecter le sens et la quantité de rotation et fournit une sortie numérique biphasée en fonction de l’état de la lumière entrant dans le réseau de photodiodes. En combinaison avec un élément émetteur de lumière, un photo-interrupteur avec fonction d’encodage peut être facilement configuré.
7. IC de réception de lumière de télécommande
Il s’agit d’un circuit intégré récepteur pour les commandes à distance utilisant la lumière infrarouge. Il est installé dans les systèmes de commande à distance largement dans les téléviseurs, les enregistreurs et les climatiseurs. Il se caractérise par le fait qu’il est recouvert d’une résine ayant des caractéristiques de coupure de la lumière visible. Il possède également un filtre passe-bande abrupt correspondant à la fréquence de clignotement de l’émetteur (30 kHz à 40 kHz). Il reçoit le signal de commande de l’émetteur et le transmet aux circuits de traitement de l’appareil lui-même.