照度传感器和接近传感器：功能特性与应用

近年来，随着科技的飞速发展，照度传感器和接近传感器在各类设备中的应用愈发广泛。除了单独使用这两种传感器外，将它们组合使用的情况也日益增多。因此，本文将全面且深入地介绍这两种传感器及其相关特性和应用。

照度传感器，是一种用于感知环境亮度的传感器。在面向普通消费者时，常被称为 “亮度传感器”，这充分体现了其普及程度。在智能手机、平板电脑和笔记本电脑等配备较大显示屏的电池驱动便携式设备中，屏幕亮度会依据环境亮度自动调节。这一功能不仅是为了提升可视性，更重要的是降低功耗，从而延长电池的续航时间。像电视机和车载导航仪等产品，也具备自动调节功能，能够根据环境亮度自动调整屏幕亮度和显示色彩，例如车载导航仪的夜间模式，旨在优化可视性并缓解眼睛疲劳。

照度传感器的传感元件采用光电晶体管或光电二极管等受光元件，其将接收到的光转换为电流，并输出与照度相对应的电流。由于光电二极管的电流信号通常较为微弱，因此需通过放大器放大后再进行信号处理。采用光电二极管的主流照度传感器主要分为两种类型：一种是通过电流放大器将放大后的电流信号直接输出的简易模拟输出型；另一种是集成了电流-电压转换、模数转换、数字控制以及外部接口的数字输出型（如下图所示）。

照度传感器的重要特性之一是光谱感光度特性，它要求具备视敏度，即人眼可感知的灵敏度，并且即使光源种类（如灯泡等）不同，仍能保持均一的灵敏度，这一点很重要。

接近传感器是一种以非接触方式检测物体或人员靠近的传感器。在防盗灯或室外停车场等用途中，当人或车辆靠近时能自动点亮的装置，大多都使用了接近传感器。接近传感器的方式有红外线型、电感型、电容型、超声波型、电波型等多种类型。

接近传感器为了检测目标是否进入检测范围（是否在附近）以及接近的程度，会从传感器发射电磁波、光、超声波等能量，并通过检测从目标反射回来的物质或能量的变化来感应接近情况。部分接近传感器不仅能检测目标是否存在，还能测量与物体之间的距离。例如，汽车上配备的障碍物分级预警系统以及自适应巡航系统，就是利用超声波传感器、微波或毫米波雷达等接近传感器来实现距离测量的。

近年来，智能手机和平板电脑中普遍采用红外接近传感器。这种传感器由红外发光元件（红外LED等）和光电二极管等受光元件组成。从发光元件发射出的红外线照射到目标物后发生反射，光电二极管接收该反射光并将其转换为电流。根据转换量与目标物体距离之间的关系设定阈值，当超过该阈值时，则判定目标物已接近设定距离。以智能手机为例，通话时会检测到人脸靠近液晶屏幕，从而关闭触屏功能以防止误触操作，同时关闭屏幕背光以节省电力。

通过同时使用照度传感器和接近传感器来提升便利性的应用已十分常见。以前文提到的防盗灯和室外停车场为例，其亮灯条件需要同时满足“环境昏暗且有人或车辆接近”的双重条件。环境的明暗状态由照度传感器检测，物体的接近情况则由接近传感器感应。另外，在智能手机等应用中，屏幕亮度调节等需要照度传感器，而通话时防止误触操作和关闭背光则需要接近传感器。这些虽然不是AND条件，但两者都是必备传感器。针对此类需要双重功能的应用场景，已开发出将照度传感器、接近传感器、红外LED集成于单一封装的传感器。产品实例有RPR-0521RS。

这种一体式传感器的优势不仅在于单纯地集成了两种功能，还具备因一体化带来的小型化、以及由于作为发光元件的红外 LED 和用于受光的光电二极管的位置关系固定而无需繁杂的调试，从而能够缩短设计时间等优点。特别是在智能手机等小型设备中，元器件的小型化是刚性需求。以 RPR - 0521RS 为例，其封装尺寸仅为 3.94×2.36×1.35mm。

本文对照度传感器、接近传感器以及照度 + 接近 + 红外 LED 一体式传感器的应用范围非常广泛。虽然本文以智能手机等日常设备为例进行了说明，但根据创意，其用途还可进一步扩展到工厂等的安防与安全管理、以及作为物联网应用中数据采集的触发装置等多种场景。未来，随着技术的不断进步，这些传感器有望在更多领域发挥重要作用。