조도 센서란?
조도 센서는 주변의 명암을 감지하는 인감 센서의 일종입니다.
주변이 어두워지면 자동으로 켜지고, 밝아지면 자동으로 꺼지는 기능과 디스플레이의 밝기를 사람이 보기 좋게 조절하는 기능을 가지고 있습니다. 조도 센서의 종류는 크게 포토트랜지스터를 사용하는 종류, 포토다이오드를 사용하는 종류, 포토다이오드에 증폭기 회로를 추가한 종류 등 총 3가지로 분류할 수 있습니다.
조도 센서는 전자기기의 소비전력 절감과 디스플레이 화면의 화질 개선에 기여할 수 있는 기술이라고 할 수 있습니다.
조도 센서의 사용 용도
조도 센서는 디스플레이나 액정 화면의 밝기 감지, 조명의 ON/OFF를 자동화하기 위한 주변 조도 측정 등에 널리 사용되고 있습니다.
예를 들어, 휴대폰이나 스마트폰 기기에서 주변 밝기에 따라 액정 백라이트의 밝기를 조절할 수 있다는 점을 이용하여 액정 화면 디스플레이의 시인성 향상과 저전력화에 기여하고 있습니다. 디스플레이에 탑재되면 자동으로 가시성을 조정할 수 있습니다.
또한, 카메라, 광통신 등 다양한 분야에 적용되어 수요가 증가하고 있는 기술 중 하나입니다.
조도 센서의 원리
조도 센서는 수광부에 입사된 빛의 조도를 전류로 변환하는 포토다이오드나 포토트랜지스터를 이용하고, 그 출력 전류를 센서 기능으로 사용할 수 있는 전류값으로 증폭하는 회로를 통해 실제 빛의 밝기를 전기적 값으로 변환하여 센싱합니다.
즉, 밝기에 따라 포토트랜지스터에 흐르는 전류가 변화하고, 이에 따라 회로 내에 설치된 저항의 양단에 밝기에 따른 전압이 나타나 빛을 감지하지만, 일반적인 포토다이오드의 출력 전류는 미약하기 때문에 보통은 트랜지스터로 증폭하여 출력합니다.
또한, 수광 소자는 사람의 눈이 느낄 수 있는 파장과 같은 범위의 분감도 특성을 가져야 합니다. 그러나 일반적으로 수광부에 사용되는 포토다이오드는 사람의 눈에 보이지 않는 적외선 영역 밖에도 감도가 있기 때문에 보정이 필요합니다.
적외선 영역에 분광 감도 피크가 있는 서브 포토다이오드를 탑재하여 메인 포토다이오드에서 서브 포토다이오드를 차감하는 방식입니다. 이를 통해 사람의 눈으로 느낄 수 있는 시감도에 가까운 분광 감도 특성을 얻을 수 있는 구조입니다.
조도 센서의 기타 정보
1. 조도 센서의 출력 구성
조도센서도 다양한 구성의 제품이 있으며, 수광부의 포토다이오드나 포토트랜지스터의 출력 전류를 아날로그 회로로 전압값으로 변환하여 출력하는 매우 단순한 제품부터 아날로그-디지털 변환부와 그 이후의 디지털 제어부, 그리고 SPI 등의 시리얼 인터페이스를 SPI와 같은 직렬 인터페이스를 가진 고기능 타입까지 시장의 용도에 따라 다양한 조도 센서가 존재합니다.
SPI 인터페이스가 있으면 마이크로컴퓨터 등으로부터의 제어가 비교적 쉽게 소프트웨어로 대응할 수 있어 세밀한 어플리케이션의 제어를 따라잡을 수 있습니다. 일반적으로 이러한 경우 센서 ASIC화된 소형 전용 IC를 사용하여 소형 고기능 조도 센서 제품을 구현하고 있습니다.
2. 조도 센서 스위치
조도 센서를 이용한 응용 제품으로는 조도 센서 스위치가 있습니다. 이 스위치를 사용하면 방의 조명을 외부의 밝기에 따라 자동으로 ON/OFF 할 수 있습니다. 예를 들어, 대규모 사무실에서는 보통 각 구역마다 조명의 스위치가 있고, 그 스위치를 통해 조명을 켜고 끄는데, 조도센서를 설치하면 이러한 작업의 자동화를 실현할 수 있습니다.
조명 센서 스위치를 설치하면 외부의 밝기에 따라 조명을 자동으로 켜고 끌 수 있다는 장점만 있는 것이 아닙니다. 조도 센서 스위치를 사용하면 조도에 따라 조명을 간헐적으로 점등하는 것도 가능합니다. 이러한 기능의 설정은 조도 센서와 별도로 설치하는 컨트롤러에서 설정할 수 있습니다.
컨트롤러에서는 어느 정도의 조도에서 어느 위치의 조명을 켜고 끌지, 어느 요일 및 시간대에 기능을 활성화할지 등을 설정할 수 있습니다. 또한, 계절에 따라 설정 조도를 변경할 수 있는 조도 센서도 존재합니다.
이렇게 조도 센서를 사무실 등에 설치하면 시간이나 계절, 외부 날씨 상황에 따라 실내 각 부분의 조명 조도를 적절히 조절할 수 있습니다 이러한 노력은 결과적으로 절전 효과로 이어집니다.