皮肤癌已成为日益增长的人类健康问题。在曩昔的30年中，患有皮肤癌的人数现已超越患有其它类型癌症人数的总和。在美国，皮肤癌现已成为癌症的最常见办法，每年有超越350万的病例被确诊。因而，人们开端变得越来越关怀他们遭到的紫外线(UV)辐射量，更确切的说，大多数人以为UV是构成皮肤癌肿瘤构成的原因。
UV辐射是环境的天然组成部分，甚至在小计量下还会有利于人类。假如咱们企图消除一切UV照耀，咱们将会发现由维生素D缺少而引起的骨骼疾病逐步添加，这是因为维生素D需求在UV的协助下由人体组成。从UV中取得多少健康好处因人而异，因为UV照耀和皮肤色素冷静之间有必定的联络。关键是要保持UV照耀在一个最佳的健康水平，而不至于高到有风险。
当开发UV感应运用时，区别不同的UV类型是有利的。在1932年第二届光学世界会议上明确界说了三种波长在100nm~400nm规模内的UV类型：UVA、UVB、UVC。关于进行环境光UV丈量的消费类运用来说，只是其间的两种类型(UVA和UVB)是重要的。来自太阳光的短波长UVC光子不能穿透大气层，就大多数状况而言，可以被个人健康和可穿戴产品所疏忽。UVC首要用于工业类运用，例如用于杀毒和消毒设备，因为UVC辐射可以杀戮细菌和其它传染性微生物体。
UVA和UVB射线可以穿透地球的大气层，可是较短波长的UVB射线(290nm~320nm)比较长波UVA射线(320nm~400nm)更简单被吸收掉。除了更简单穿透大气层之外，UVA射线比更高能量的UVB射线更简单穿透人体皮肤，如图1所示。
图1 -UV辐射类型和对人体皮肤的影响。
UVA的确有必定的保健成效，因为它会激活存在于上层皮肤细胞中的黑色素，构成一种快速出现又快速消失的棕褐肤色。可是当渗透到更深的皮肤层时，UVA也会影响结缔组织和血管。根据来自世界卫生组织(WHO)的数据，当皮肤遭到过度UVA照耀时，皮肤会逐步失掉弹性并且开端起皱。最近的研讨也标明，UVA也或许会加剧皮肤癌分散，尽管UVA的损害机理现在还不是十分清楚。
科学家们在很久以前就知道UVB射线比UVA更有害健康。UVB照耀已被证明会引起DNA损害，导致不可逆转的基因损害。哺乳动物细胞具有处理由环境(例如UV照耀)引起的轻度DNA损害的自我修正机制。可是，一旦损害抵达必定程度，修正机制不再有用，并且在正常环境下细胞会自己逝世，这个进程被生物学家称为“细胞凋亡”。例如，当或人遭到严峻晒伤时就会发生这种状况。假如皮肤细胞不能正常进行细胞推陈出新，它或许就会构成癌性肿瘤的内核。
许多要素会导致UV照耀的明显改动。海拔越高，大气对UV射线的吸收就越少，因而就会导致更高的UV照耀。时刻和季节性的不同、以及云和尘土的存在都会影响到室外个人所接收到的太阳UV辐射计量。在全球，UV辐射水平大约有四倍的改动，这种状况因集合在大气中的臭氧存在办法不同而变得愈加杂乱，这是因为臭氧关于UVB有很强的吸收才能。在高纬度区域，大气中存在较少臭氧，然后添加了由UVB导致的DNA损害风险。
黑色素瘤的发病率趋势呈现为越是生活在高纬度区域的皮肤白净的人发病率越高。例如根据WHO的数据，就皮肤癌的逝世率，北欧国家是地中海国家的6倍。这种状况的部分原因是皮肤白净的人在阳光充足的区域休假时，遭到更高的UV照耀。
WHO拟定了UV指数，以此来进步人们对过度露出于UV照耀的风险意识，并协助气候预告员和顾客评价一天中的阳光强度，以便他们可以采纳预防办法。UV指数供给了与太阳光强度线性相关的数值，如图2所示。UV指数预告是根据正午的UV指数猜测;实在的UV指数在一天傍边会因为太阳视点和改动的云量而改动。此外，因为人体皮肤对UVA和UVB反响不同，UV指数是根据世界照明委员会(CIE)红斑效果光谱核算的。CIE供给了根据正常人体皮肤反响的规范化的UV指数加权算法，它关于衡量太阳光能构成多大的损害十分重要。
图2 -WHO UV指数表(UV照耀等级从1-2级超低风险到11+高风险)。
预防性办法(例如UV指数)有利于公共健康，当人们在抵达不健康的UV照耀等级时供给前期警报。可穿戴设备和智能手机可以自动供给快捷的办法去运用UV数值指示，用它承认一个人可以在没有野外保护办法(例如，运用防晒霜、太阳镜、帽子和其它防护衣服)的阳光下逗留多长时刻。因为可穿戴设备和智能手机都可以长时刻贮存数据，因而顾客可以运用这些设备承认其累积的紫外线照耀量，比如说当人在日光浴、运动或野外工作时。UV照耀丈量可以为或许遭到晒伤风险人们供给至关重要的信息，尤其是长期UV照耀累积而引起晒伤时。
别的处理强紫外线照耀带来的严峻健康问题，可以承认来自白日遭到的深度紫外线的照耀，供给舒适和便当的评价根据。假定在野外探险之前有时会忘掉选用防晒办法，或许当他们初来乍到时或许没有意识到阳光射线的强度，然后简单遭到晒伤。可以告诉用户环境UV辐射强度的可穿戴设备可以协助用户防止意外晒伤所带来的不适和风险。UV传感器也可以根据长时刻的UV照耀量提示用户从头擦抹防晒霜。因为这些原因，具有UV指数传感器的可穿戴核算产品(例如健身追寻器和智能手表)正在开端出现在消费电子市场。
尽管工业UV传感器被广泛运用，可是这些传感器首要重视人工发生的波段，一般处于UVC规模内，以便保证工人不会遭到用于消毒东西和设备上的UVC照耀的影响。用于可穿戴设备或智能手机中的UV指数传感器(如图3所示)规划旨在重视UVA和UVB规模，以及根据CIE红斑效果光谱承认这些波长是怎么影响咱们的皮肤的。
图3 – 可穿戴设备和智能手表产品可以经过集成UV指数传感器协助顾客免受UV过度照耀。
传统上，用于消费类的UV传感器选用分立式处理方案完成，一般由对UV频率规模灵敏的光电二极管构成。在进入微控制器(MCU)处理之前，这些光电二极管发生的电流经过模数转换器(ADC)进行数字化。光电二极管的灵敏度动摇很大，消费类运用中的可靠性运用需求对其进行校准。这些分立式UV处理方案往往依赖于复合半导体，这使得它们很难与根据CMOS的信号调理和处理电路集成。
尺度也是可穿戴规划中的一个难题，分立器材封装占用很多空间，很难运用于可穿戴产品中。因为当人们在野外训练时手腕区域一般露出于阳光下，因而运动手表和健康/健身腕带十分合适具有UV丈量功用的运用。可是，因为需求在极小的“手腕”尺度中集成先进数字信号处理和天线功用，这些可穿戴设备现已变得空间极度受限。
在硅基片上进行集成处理不只节约空间并且可以改进UV丈量自身。假如传感器IC不只包含UV传感器也包含信号调理电路(例如运算放大器)和ADC，那么它就可以在工厂履行设备校准和编程，保证产品UV数据的一致性。假如一个MCU被集成到处理方案中去履行校准、数据读取、并以可用办法供给数据，那么这种才能将会进一步增强。Silicon Labs现已在规划Si1132和Si114x数字UV传感器中完成了这种高集成办法，它在一个极小的2mmx2mm封装的单芯片IC中包含了UV指数传感器和数字处理电路。事实上，因为UV指数传感器IC产品小到可以在典型的8.5英寸宽的页面中放置655颗这种传感器。
因为大多数可穿戴设备是电池供电的，它们有较高的能耗约束，需求高能效的器材。根据这些考虑，Silicon Labs公司规划的Si1132和Si114x UV指数传感器(见图4示例)具有极低的电流耗费，每秒履行一次UV丈量时仅耗费1.2uA，待机电流更是小于500nA。Si1132/4x传感器为取得更准确的丈量，在工厂中进行了校准进程以战胜器材之间的差异。该传感器包含工业规范的I2C接口，可将数字化的UV指数值传输到主机处理器。为了保证传感器的UV读数匹配医学的重要频率规模，UV指数传感器仅在匹配CIE光谱规则的加权的UVA和UVB波长上履行丈量。
图4 – 单芯片UV指数传感器IC架构示例。
包含收集和处理电子元器材的子体系可以很简单整合其他办法的光感应，一切这些可以经过单一I2C总线进行拜访。这种办法被Silicon Labs的UV指数传感器系列产品用来整合不只是是环境光感应(用于检测可见光等级)也包含用于挨近检测的红外感应。此外，Si114x传感器最多集成了3个LED驱动器，可以用于开发手势辨认接口，这关于可穿戴体系来讲，正变得日益重要。当LED和相应的传感器放到皮肤上时，LED驱动器也可以用于心率和脉息丈量。先进移动和手势感应的开发可依托规划东西套件和API辅佐完成。
除了UV丈量之外，环境光线感应器可轻松整合其它保健功用。例如，整天都会佩带的可穿戴设备中的环境光传感器，当天亮时可以奉告主机MCU，指示佩带者或许处于睡觉中。可穿戴体系中的加快计读数可以指示晚间睡觉形式是否遭到搅扰。环境光传感器也可以根据摄入的可见光强度调整显现亮度，然后有助于改进可穿戴产品的用户界面和电池寿数。
