Was ist ein Beleuchtungsstärke-Sensor?
Ein Beleuchtungsstärke-Sensor ist eine Art Sensor zur Erkennung von Umgebungslicht und Dunkelheit.
Er hat die Funktion, sich automatisch einzuschalten, wenn die Umgebung dunkel ist, und sich automatisch auszuschalten, wenn die Umgebung hell ist, und die Helligkeit des Displays auf ein für den Menschen geeignetes Niveau einzustellen. Beleuchtungsstärke-Sensoren lassen sich grob in drei Typen einteilen: solche mit Fototransistoren, solche mit Fotodioden und solche mit einer Verstärkerschaltung, die der Fotodiode hinzugefügt wird.
Beleuchtungsstärke-Sensoren sind eine Technologie, die dazu beitragen kann, den Stromverbrauch elektronischer Geräte zu senken und die Bildqualität von Bildschirmen zu verbessern.
Anwendungen von Beleuchtungsstärke-Sensoren
Beleuchtungsstärke-Sensoren werden häufig eingesetzt, um die Helligkeit von Displays und LCD-Bildschirmen zu erfassen und die Umgebungshelligkeit zu messen, um das Ein- und Ausschalten der Beleuchtung zu automatisieren.
In Mobiltelefonen und Smartphones tragen sie beispielsweise zu einer besseren Sichtbarkeit und einem geringeren Stromverbrauch von LCD-Bildschirmen bei, indem sie die Helligkeit der LCD-Hintergrundbeleuchtung in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit steuern können. Wenn sie auf einem Display angebracht sind, kann die Sichtbarkeit automatisch angepasst werden.
Es handelt sich auch um eine Technologie mit wachsender Nachfrage, die in einer Vielzahl von Bereichen wie Kameras und optische Kommunikation eingesetzt wird.
Funktionsweise des Beleuchtungsstärke-Sensors
Beleuchtungsstärke-Sensoren verwenden Fotodioden und Fototransistoren, die die Beleuchtungsstärke des auf den lichtempfangenden Teil einfallenden Lichts in einen elektrischen Strom umwandeln, der erfasst wird, indem die tatsächliche Helligkeit des Lichts mit Hilfe einer Schaltung, die den Ausgangsstrom auf einen Stromwert verstärkt, der als Sensorfunktion verwendet werden kann, in einen elektrischen Wert umgewandelt wird.
Mit anderen Worten, der Strom, der durch den Fototransistor fließt, ändert sich je nach Helligkeit, was dazu führt, dass an den beiden Enden des in der Schaltung eingebauten Widerstands eine der Helligkeit entsprechende Spannung auftritt, wodurch Licht erfasst wird.
Die Fotodiode muss auch eine geringe Empfindlichkeitscharakteristik in demselben Wellenlängenbereich aufweisen, der vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann. Die üblicherweise in Lichtempfängern verwendeten Fotodioden sind jedoch auch außerhalb des für das menschliche Auge unsichtbaren Infrarotbereichs empfindlich, so dass ein Ausgleich erforderlich ist.
Durch den Einbau einer Sub-Fotodiode mit einer spektralen Spitzenempfindlichkeit im Infrarotbereich wird die Sub-Fotodiode von der Haupt-Fotodiode subtrahiert. Mit diesem Mechanismus lassen sich spektrale Empfindlichkeitseigenschaften erzielen, die der visuellen Empfindlichkeit des menschlichen Auges nahe kommen.
Weitere Informationen zu Beleuchtungsstärke-Sensoren
1. Ausgangskonfiguration von Beleuchtungsstärke-Sensoren
Es gibt verschiedene Arten von Beleuchtungsstärke-Sensoren mit unterschiedlichen Konfigurationen, von sehr einfachen, die den Ausgangsstrom der Fotodiode oder des Fototransistors im lichtempfangenden Teil mit Hilfe einer analogen Schaltung in einen Spannungswert umwandeln und diesen ausgeben, bis hin zu anspruchsvolleren Typen mit einer Analog-Digital-Wandlereinheit, einer darüber hinausgehenden digitalen Steuereinheit und einer seriellen Schnittstelle wie SPI. Je nach Marktanwendung gibt es eine Vielzahl von Beleuchtungsstärke-Sensoren, von sehr einfachen, die den Ausgangsstrom einer Diode oder eines Fototransistors in einen Spannungswert umwandeln und ausgeben, bis hin zu anspruchsvolleren Typen, die über einen Analog-Digital-Wandler, eine darüber hinausgehende digitale Steuereinheit und eine serielle Schnittstelle wie SPI verfügen.
Mit einer SPI-Schnittstelle ist die Steuerung durch einen Mikrocontroller oder ein ähnliches Gerät relativ einfach und softwarekompatibel, so dass eine fein abgestimmte Anwendungssteuerung erfolgen kann. In der Regel werden in solchen Fällen kleine, dedizierte ICs verwendet, die in Sensor-ASICs umgewandelt wurden, um kompakte, hochfunktionale Beleuchtungsstärke-Sensoren zu realisieren.
2. Beleuchtungsstärke-Sensoren-Schalter
Ein angewandtes Produkt, das Beleuchtungsstärke-Sensoren verwendet, ist der Beleuchtungsstärke-Sensor-Schalter. Mit diesem Schalter lässt sich die Raumbeleuchtung in Abhängigkeit von der Außenhelligkeit automatisch ein- und ausschalten. In großen Büros beispielsweise gibt es in der Regel für jeden Beleuchtungsbereich einen Schalter, mit dem die Beleuchtung ein- und ausgeschaltet wird, so dass die Installation eines Beleuchtungssensors diese Aufgaben automatisieren kann.
Der Vorteil der Installation von Beleuchtungssensorschaltern besteht nicht nur darin, dass sie das automatische Ein- und Ausschalten der Beleuchtung in Abhängigkeit von der Außenhelligkeit ermöglichen. Leistungsstarke Beleuchtungsstärke-Sensoren können auch dazu verwendet werden, die Beleuchtung entsprechend der Beleuchtungsstärke zu dimmen. Diese Funktionen können über einen separat vom Beleuchtungsstärke-Sensor installierten Controller eingestellt werden.
Vom Steuergerät aus kann eingestellt werden, bei welcher Beleuchtungsstärke das Licht ein- und ausgeschaltet wird und an welchen Wochentagen und zu welchen Tageszeiten die Funktion aktiviert wird. Es gibt auch Beleuchtungsstärke-Sensoren, mit denen die Beleuchtungsstärke je nach Jahreszeit eingestellt werden kann.
Durch die Installation solcher Beleuchtungsstärke-Sensoren in Büros und an anderen Orten kann die Beleuchtungsstärke in verschiedenen Teilen des Innenraums je nach Tages- und Jahreszeit sowie den Wetterbedingungen draußen angemessen gesteuert werden. Solche Bemühungen können zu Energieeinsparungen führen.