CN212539410U - 一种用于环境光传感芯片照度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型旨在提供一种结构简单、使用方便、成本较低且适用性较强的用于环境光传感芯片照度检测系统。本实用新型包括测试光源装置和与所述测试光源装置相配合的积分球及照度监控模组，所述积分球上设有第一出光口和第二出光口，所述第一出光口和所述第二出光口对称设置在所述积分球上，所述照度监控模组与所述第一出光口相配合，测试时，待测ALS位于所述第二出光口的下方并与所述第二出光口的中心线垂直。本实用新型可应用于照度检测的技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及照度检测的技术领域，特别涉及一种用于环境光传感芯片照度检测系统。
背景技术
近年来，环境光传感器（Ambient Light Sensor，简称 ALS），目前被广泛用于许多LCD显示应用，从消费电子到汽车应用，通过自动调节显示器亮度，它们能够帮助节约设备电池电量。此外，如果外部光照强烈，而屏幕亮度不够，则难以看清屏幕显示内容；相反，环境较暗而屏幕过亮，则人眼会觉得屏幕非常刺眼，时间长久，则容易造成视疲劳。
通常，环境光传感器设置在显示屏的附近，这样与显示屏所处的环境照度基本相同，ALS所测试出的照度也就是显示屏所接受的照度，显示屏通过外界照度的大小可以调节自身的亮度。环境光传感器通过接受外部光线可以产生一定的光电流，而光电流大小与外界的环境光的强弱成正比。 通过光电流与外界照度的响应关系，就可以得知屏幕上的照度，从而反馈出信号，来调节屏幕的亮度。目前越来越多的电子产品出现在室内应用场景，室内环境光的光谱组成较外部环境光复杂，一些照明所包含的红外分量非常少，而现有的照度检测系统多用于室外等环境光，较少用于室内，存在着光源不够稳定的情况。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、使用方便、成本较低且适用性较强的用于环境光传感芯片照度检测系统。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括测试光源装置和与所述测试光源装置相配合的积分球及照度监控模组，所述积分球上设有第一出光口和第二出光口，所述第一出光口和所述第二出光口对称设置在所述积分球上，所述照度监控模组与所述第一出光口相配合，测试时，待测ALS位于所述第二出光口的下方并与所述第二出光口的中心线垂直。
进一步，所述照度监控模组包括光谱仪、光纤和余弦探测器，所述余弦探测器通过所述光纤与所述光谱仪连接，所述余弦探测器的感光面331位于所述第一出光口的上方并与所述第一出光口同心设置。
本实用新型的有益效果是：本实用新型包括测试光源装置和与所述测试光源装置相配合的积分球及照度监控模组，所述积分球上设有第一出光口和第二出光口，所述第一出光口和所述第二出光口对称设置在所述积分球上，所述照度监控模组与所述第一出光口相配合，测试时，待测ALS位于所述第二出光口的下方并与所述第二出光口的中心线垂直，所以，与现有的检测系统相比，本实用新型整体结构简单，成本较低，采用积分球作为均匀光源，可靠性、稳定性较高，可兼容不同种类的ALS,此外还增加了照度监控模组，具有实时补偿的效果，能够有效降低测量过程中因抖动或灯源老化带来的影响，同时，由于照度监控模组和积分球之间设置合理距离，既可用于室内，也可用于室外，适用性较强。
附图说明
图1是本实用新型的平面结构示意图；
图2是所述照度监控模组的平面结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，在本实用新型中，所述用于环境光传感芯片照度检测系统包括测试光源装置1和与所述测试光源装置1相配合的积分球2及照度监控模组3，所述积分球2上设有第一出光口21和第二出光口22，所述第一出光口21和所述第二出光口22对称设置在所述积分球2上，所述照度监控模组3与所述第一出光口21相配合，测试时，待测ALS4位于所述第二出光口22的下方并与所述第二出光口22的中心线垂直。所述测试光源装置1用于提供光源照入，可以为一单一的均匀白光，也可以为可调的多色温光源，所述积分球2可确保光源均匀，保证稳定性和可靠性；所述照度监控模组3可以有效防止测量过程中因为抖动或灯源老化对测量所造成的影响，做到实时补偿；所述第一出光口21和所述第二出光口22应当对称设置在是积分球2的两极，所述第一出光口21和所述第二出光口22的直径相等，记为d，所述第一出光口21和所述第二出光口22在所述积分球2位置上对称，其表面亮度相等，亮度值记为L，若所述积分球2内部直径为D，两个出光口的直径为d，需满足所述积分球2的开口面积比例不大于所述积分球2内表面面积的5%，等式关系为：2*πd²≤0.05*4D²，所述积分球2的出光口为一均匀朗伯辐射的面光源，在各个方向亮度相等；所述待测ALS4由于属于嵌在电子产品内部，所述待测ALS4的光轴垂直于其接收表面，对于大角度的光线无法接收，将其可接收到光线的与光轴所成的夹角定义为单边视场角（field of view，FOV），记为θ，所述待测ALS4与所述积分球2的所述第二出光口22的中心距离为H1，为了确保所述待测ALS4能够全部接收到光源的光线，需满足D/2L＜tanθ。所述第一出光口21在所述待测ALS4表面产生的照度记为E1 ，E1=πL/(2H1)²+1；可见，本实用新型整体结构简单，成本较低，采用积分球作为均匀光源，可靠性、稳定性较高，可兼容不同种类的ALS,此外还增加了照度监控模组，具有实时补偿的效果，能够有效降低测量过程中因抖动或灯源老化带来的影响。
在本实施例中，所述照度监控模组3包括光谱仪31、光纤32和余弦探测器33，所述余弦探测器33通过所述光纤32与所述光谱仪31连接，所述余弦探测器33的感光面331位于所述第一出光口21的上方并与所述第一出光口21同心设置。所述照度监控模组3在使用前先经过辐照度校准，以保证精确度；所述光谱仪31的光谱测试范围包含380nm～780nm的可见光波段即可，所述余弦探测器33通过所述光纤32与所述光谱仪31连接，所述余弦探测器33的感光面331经过标定过的所述光谱仪31可以测量出所述感光面331的照度E2，所述感光面331与所述积分球2的第二出光口22同心，距所述第二出光口22的直线距离为H2，E2=πL/(2H1)²+1,H1=H2=10mm；所述光谱仪31所测得的感光面331照度与所述待测ALS4所处位置的照度相等,此时所述待测ALS4所响应的电流值对应实际的环境光照度；在所述照度监控模组3经过辐照度校准后，所述光谱仪31、所述光纤32、所述余弦探测器33不可拆卸分离，否则需要重新校准。需要说明的是，所述光纤33的弯曲半径需大于其自身直径的30倍。
本实用新型的标定及测量工作流程为：（1）先对整体结构进行标定校准：a、制作光谱响应曲线图：所述待测ALS4为一种通道数量为五的环境光感应芯片，分为R、G、B、C、IR通道，分别对红、绿、蓝、白、红外光谱响应，根据各通道的响应曲线制作响应曲线图；b、确定灵敏度主要差异的校正因子：根据步骤a的曲线图确定各单色通道性对于白光通道的相对响应关系，将白光通道的最大响应系数设置为1，因各通道对于相同光谱的最大相对响应不一致，故引入一个校正因子CFR、CFG、 CFB，三个单色通道的校正因子分别等于1/（该通道的最大相对响应）；c、确定各单色通道的光谱光视效率
：不同频率的光有不同的光视效率，光视效率为
，其中常量Km=683lm/w；d、确定各单色通道响应分量占比：用一均匀白光点亮，照射ALS，三个通道输出电流值，将R、G、B三个通道分别记为IR、IG、IB，对原始数据乘以补偿因子，有IR’=IR*CFR 、IG’=IG*CFG、IB’=IB*CFB,，则IPR=IR’/(IR’+IG’+IB’)，IPG=IG’/(IR’+IG’+IB’),IPB=IB’/(IR’+IG’+IB’),且IPR+IPG+IPB=1；e、确定白光通道的光谱光视效率：利用白光通道对于整个可见光波段都是响应，求对照度的响应系数，其总的光谱光视效率等于各个单色通道乘以各自所占分量之和K（C）= K(R)*IPR+ K(G)*IPG+ K(B)*IPB；f、确定白光通道光谱响应系数：利用白光通道对于整个可见光波段都响应，求对应照度的响应系数，保持光源的发光通量至光谱仪31显示的照度值依旧为E，测试白光通道产生一个电流值Ic，建立等式：E=K（C）*R（C）*IC，R（C）为白光通道的响应系数，E、K（C）、Ic 为已知量，求得R（C）；
（2）计算照度值：由步骤f中的R（C），有方程E=K（C）*R（C）*Ic，等式中，E为待测的值；Ic为所述待测ALS4所响应的电流值；R（C）根据步骤f得出；K（C）根据步骤d和步骤e的方法，解出所述待测ALS（4）的白光通道对于处于测量状态下环境光的光谱光视效率。
虽然本实用新型的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本实用新型含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。
Claims (2)
1.一种用于环境光传感芯片照度检测系统，其特征在于：包括测试光源装置（1）和与所述测试光源装置（1）相配合的积分球（2）及照度监控模组（3），所述积分球（2）上设有第一出光口（21）和第二出光口（22），所述第一出光口（21）和所述第二出光口（22）对称设置在所述积分球（2）上，所述照度监控模组（3）与所述第一出光口（21）相配合，测试时，待测ALS（4）位于所述第二出光口（22）的下方并与所述第二出光口（22）的中心线垂直。
2.根据权利要求1所述的一种用于环境光传感芯片照度检测系统，其特征在于：所述照度监控模组（3）包括光谱仪（31）、光纤（32）和余弦探测器（33），所述余弦探测器（33）通过所述光纤（32）与所述光谱仪（31）连接，所述余弦探测器（33）的感光面（331）位于所述第一出光口（21）的上方并与所述第一出光口（21）同心设置。
Priority Applications (1)
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| CN202021123469.1U CN212539410U (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种用于环境光传感芯片照度检测系统 |
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Family Applications (1)
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| CN202021123469.1U Active CN212539410U (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 一种用于环境光传感芯片照度检测系统 |
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2020
- 2020-06-17 CN CN202021123469.1U patent/CN212539410U/zh active Active
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