导言
环境光传感器（ALS）集成电路正越来越多地用于各种显示器和照明设备，以节约电能，改进用户体会。凭借ALS处理计划，体系规划师可依据环境光强度，主动调理显示屏的亮度。由于背光照明的耗电量在体系的总耗电量中占有很大的份额，施行动态的背光亮度操控，可节约很多的电能。此外，它还能够改进用户体会，让显示屏亮度依据环境光条件自行调整到最佳状况。
体系完成需求三大部分：监测环境光强的光传感器、数据处理设备（一般是微操控器）、操控背光输入电流的执行器。
背光操控：环境光传感器
图1是施行背光操控的体系演示框图。在这套组合中，光传感器是要害的组成部分，由于它要向体系的其他模块供给环境光强信息。光传感器有必要具有将光信号转化成电信号的信号转化器（比如光电二极管或CdS光敏电阻）和信号扩大和/或调理设备以及模/数转化器（ADC）。
图1. 施行背光操控的体系框图
图2所示为分立光电二极管电路，从图中能够看出，该电路需求一个或多个运算扩大器：一个用于电流到电压的转化，或许还需求一级扩大，供给附加增益。它还包含一些分支电路，用于供电，保证高度牢靠的信号链。而在空间极端名贵的运用中，所需元件的数量过多或许导致空间受限问题。
图2. 光电二极管电路分立规划
这儿还存在一个更纤细的问题。详细而言，抱负情况下，应保证环境光的丈量模仿了人眼对光线的呼应机制。这一般凭借CIE供给的视觉亮度曲线（图3）。但是，光电二极管很少能够彻底模仿这种呼应机制，由于它们一般具有很高的红外（IR）灵敏度。在IR强度较大的光照条件（比如白炽灯或日光）下，这种红外灵敏度会形成过错地判别光线强度。
处理上述问题的办法之一是运用两个光电二极管：一个选用对可见光和红外光都很灵敏的元件，另一个选用只对红外光灵敏的元件。终究用前者的呼应值减去后者的呼应值，将红外搅扰降至最小，取得精确的可见光呼应。
这种处理计划尽管有用，却增加了分立电路的占用空间。一般还很难、甚至不或许让两个分立的光电二极管配合得满足严密，以完成消除红外搅扰的意图。假如不装备精细扩大器（比如对数扩大器），动态规模或许很小。换句话说，很难运用这种组合取得可重复的成果。
图3. CIE曲线和典型的光电二极管
高集成度处理计划不只能够取得比人眼光学体系更实在的光强数据，还能够节约很多空间MAX44009等环境光传感器，可将一切信号调理和模/数转化器集成在一个小封装（2mm x 2mm UTDFN封装）内，然后在空间受限运用中有用节约电路板面积。
图4供给了MAX44009的功用框图，选用I²C通信协议，使其与微操控器的衔接办法更简略，数据传输速度更快。除此之外，该处理计划的高集成特性使其能够置于柔性电缆，装置在离主电路板间隔适宜的方位。
图4. MAX44009功用框图
背光操控：调理显示屏亮度
该操控计划的第二部分是调理显示屏的背光亮度。这可经过多种办法完成，详细取决于设备中的显示屏模块。有两种最简略的办法，一种是凭借脉冲宽度调制（PWM）计划的直接调理办法，另一种是选用显示屏操控器的直接调理办法。
许多显示屏模块现在都配有一个集成操控器，用户能够经过向操控器发送串行指令，直接设置背光亮度。假如显示屏模块未装备集成操控器，还可装置一个简略的背光操控执行器，操控显示屏后边用于背光照明的白光LED灯的输入电流。完成这种操控的一种简略办法是：直接给LED串联一个场效应晶体管（FET），运用PWM信号快速翻开、封闭FET （图5）。但是，也能够运用单一芯片（用于LED操控的MAX1698升压转化器）精确、牢靠地调理（图6），请参阅运用笔记3866“Low-power PWM output controls LED brightness”，获取详细信息。
图5. 简略的PMW操控电路
图6. 依据MAX1698的LED亮度调理器
背光操控：树立衔接
最终一步便是在传感器和执行器之间树立衔接，经过微操控器完成。有人或许首要要问：“环境光强怎么映射到背光亮度？”事实上，有些文献专门介绍了相关计划。其间一种映射办法是，Microsoft®针对运转Windows® 7¹操作体系的计算机提出的。图7所示曲线是由Microsoft供给的，它能够将环境光强度映射到显示屏亮度（以悉数亮度的百分比表明）。
图7. 将环境光强映射为最佳显示屏亮度的曲线示例
这种特别曲线能够用以下函数表明：
假如设备选用的是已集成亮度操控功用的LCD操控芯片，就可经过向芯片发送指令，轻松设置背光亮度。假如设备选用的是PWM直接操控亮度，则要考虑怎么将份额信号映射至显示屏亮度。
在MAX1698示例中，依据其产品说明书的介绍，能够将驱动电流映射为电压。经过这个示例，咱们能够假定LED电流强度简直与其电流呈线性关系。这样，咱们就能够在上述等式中乘上一个系数，计算出PWM所映射的有用电压，该电压再被映射至LED电流，最终转化成显示屏亮度。
计划施行
最好不要从一个亮度级直接跳转到另一个亮度级，而是滑润上谐和下调背光亮度，保证不同亮度等级之间无缝过渡。为了到达这一意图，最好选用带有固定或不同亮度步长、可逐渐调理亮度的守时中止，也可选用带有可操控LED输入电流的PWM值的守时中止，或者是能够发送到显示屏操控器的串行指令的守时中止。图8供给了这种算法的一个示例。
图8. 步进式亮度调理的算法示例
另一个问题是，体系呼应环境光强改动的速度。咱们应尽量防止过快地改动亮度等级。这是由于光强的瞬间改动（比如一扇窗户翻开或瞬间有一束光扫过）或许导致背光亮度产生不必要的改动，这往往会形成用户感觉不适。并且，较长的呼应时刻还有助于削减微操控器对光传感器的检测次数，然后能够开释必定的微操控器资源。
最初级的办法便是每隔一两秒钟查看一次光传感器，然后相应地调整背光亮度。更好的办法是，只要光线强度违背特定规模一守时刻后，才对背光亮度进行调理。比如，假如正常光强是200lux，咱们或许只会在光强降到180lux以下或升至220lux以上，并且持续时刻超越数秒的情况下才调理亮度。走运的是，MAX44009集成了中止引脚和阈值寄存器，可轻松完成这个意图。
