專利名稱：一種可見光照度傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可見光傳感器的構造原理，尤其涉及的是一種采用硅光電二極管敏感元和高靈敏度放大器電路集成封裝在一起構成的可見光照度傳感器。對于利用可見光照度作為控制信號的應用場合，如光控玩具、自動燈具開關、電腦的顯示器自動調光、手機屏幕的自動亮度控制等都有著廣闊的市場前景，且符合歐共體RoHS環保指令的要求，能替代CdS光敏電阻。
背景技術：
現有技術中的可見光照度傳感器是一種可探測類似于人眼視覺范圍內光譜的傳感器。此類傳感器主要利用硅光電池，如硅光電二極管、硅光電三級管等直接做為探測器，它們都是單一的光電探測器，入射光譜通常對應的是一個較大的帶寬，如硅光電二極管產品，其入射波長從300nm到1180nm都有光敏效應，如圖1所示的硅光電池敏感曲線C，而人眼的視覺光譜敏感曲線為A。當需要對類似人眼視覺范圍的可見光做照度對比時，由于其可接收并產生光電效應的光譜范圍較人眼視覺范圍寬，因此會受到近紅外線、紫外線輻射的干擾，無法準確地測量出可見光照度的線性變化。
同時現有技術的這類傳感器器件一般不嵌入放大電路，因此往往在低照度使用環境下，如當入射光為10勒克斯(Lux)左右時，由于受暗電流的影響，很少有高靈敏度的放大器電路相配套，由此造成用戶在設計、制造光控產品時無法實現只對可見光照度的靈敏反應，而且成本高，一致性差。因此，如何設計制造出具有人眼視覺特性，暗電流比較小，硅光電池敏感元和高靈敏度線性放大器電路集成在一個硅片上的產品，一直是業界追求的目標。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種可見光照度傳感器，通過在所述傳感器中設置經特殊處理的硅光電二極管敏感元，和高靈敏度線性CMOS放大器集成在一起，封裝成有效地衰減近紅外光、紫外光影響的傳感器元器件，克服現有技術中單純硅光電二極管對光譜響應寬和應用電路復雜的技術問題。
本發明的技術方案為一種可見光照度傳感器，其包括一硅光電二極管，其中，所述硅光電二極管與一放大器電路的輸入端電連接，并集成封裝為一可見光照度傳感器。
所述的可見光照度傳感器，其中，在所述可見光照度傳感器內還設置有一門電路，其輸入端與所述放大器電路的輸出端電連接，其輸出端與一三極管元器件的輸入端電連接；以及在所述三極管元器件的輸出端和接地端之間設置有一負載電阻，所述接地端和所述放大器電路的輸出端之間通過一門限閥值電阻電連接。
所述的可見光照度傳感器，其中，所述放大器電路的輸出端以及電路的正、負極構成所述可見光照度傳感器的三個接引腳。
所述的可見光照度傳感器，其中，所述電路負極和所述放大器電路的輸出端并接后形成所述可見光照度傳感器的兩個接引腳。
所述的可見光照度傳感器，其中，所述電路正、負極、所述放大器電路的輸出端、所述三極管元器件的輸出端引出形成所述可見光照度傳感器的四個接引腳。
所述的可見光照度傳感器，其中，所述三極管元器件為場效應管或普通三極管或邏輯電路。
所述的可見光照度傳感器，其中，所述放大器電路為一高靈敏度線性CMOS放大器電路。
所述的可見光照度傳感器，其中，所述硅光電二極管為線性硅光電二極管，其通過金屬或氧化物鍍膜構成人眼視覺敏感光譜范圍。
本發明所提供的一種可見光照度傳感器，由于采用了在傳感器中設置的硅光電二極管以及放大器電路集成封裝在一起構成傳感器元器件，直接可將所述硅光電二極管感應的光電信號進行放大處理，具有抗干擾性強，線性度好，外圍電路簡單等優點。
圖1為現有技術的硅光電二極管以及本實用新型的可見光照度傳感器和人眼可見光敏感度范圍的光譜曲線對比示意圖；圖2為本實用新型的所述可見光照度傳感器的第一較佳實施例的電路原理圖；圖3為本實用新型的所述可見光照度傳感器的第二較佳實施例的電路原理圖；圖4a～4g為本實用新型的可見光照度傳感器在封裝后的各外形示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，將詳細描述本實用新型的各較佳實施例。
本實用新型的可見光照度傳感器，如圖2和圖3所示的，是屬于硅光電池工藝和CMOS集成電路工藝技術的結合。
如圖1中所示的曲線B為本實用新型的可見光照度傳感器的光譜曲線，它與人眼視覺敏感光譜曲線A非常相近，可以有效地衰減近紅外波段、紫外波段的干擾。其主要特點是利用半導體工藝制造出暗電流較低的線性光電二極管作為敏感元部分，并根據硅材料的特性，對其實施金屬或氧化物真空鍍膜，使其光譜特性接近人眼視覺曲線A。
如圖2所示為本實用新型的可見光照度傳感器的第一較佳實施例的電路原理圖，其中硅光電二極管D可以是單個也可以是串、并聯結構組成的，高靈敏度CMOS線性放大器電路OP電連接有電源正端Vdd和電源負端Vss，輸出端Out可連接有負載電阻Rs，如圖2中虛線所示。當可見光照射在所述硅光電二極管D上時，由于光電效應，硅光電二極管D產生的電流直接被放大器電路OP放大數千倍甚至上萬倍，輸出端Out端就有隨光照度變化的電信號，從而實現可見光照度的測量和控制。該可見光照度傳感器主要特征是將所述電源正端、負端和所述放大器電路的輸出端引出為三個引腳，應用電路簡單，使用方便。該器件可以封裝成如圖4a和圖4b所示的PIN-B、PIN-C三引腳形式，其材料可以是可見光透過率較高的樹脂，并在頂端設置球形透鏡進光窗口或平面進光窗口。
作為本實用新型實施例的另外一種特例，本實用新型的所述可見光照度傳感器從工藝上可以直接將輸出端Out與負端Vss并接可形成一引腳，如圖2中虛線聯線L所示。此時形成的所述可見光照度傳感器只有二個引腳，用戶使用時仍需要從輸出端Out端外接負載電阻Rs并引出隨光照度變化的電信號。該實施例中可見光照度傳感器主要特征是只有二個引腳，外圍電路更簡單，使用更方便。該器件可以封裝成如圖4d、圖4e和圖4f、圖4g所示的PIN-A、PIN-D兩引腳元器件形式、以及SMD-A貼片、DIP-A四引腳直插形式，其材料可以是可見光透過率較高的樹脂并在頂端設置球形透鏡進光窗口或平面進光窗口，以及具有光線入射窗口的標準集成電路封裝形式。
如圖3所示為本實用新型的可見光照度傳感器的第二實施例的電路原理圖。在設計與生產過程中，將高靈敏度放大器電路OP連接一個門電路C作為放大器門限，在其之間引出可調整端Vi，用外置電阻Ri作為門限閥值調整電阻，所述門電路C輸入端與所述放大器電路OP的輸出端電連接，其輸出端與一三極管元器件Q的輸入端電連接，該三極管元器件Q作為驅動源，根據需要該三極管元器件Q可以是場效應管、普通三極管或邏輯電路等，用以驅動功率器件如可控硅、繼電器等。該可見光照度傳感器的主要特征是外圍應用電路極其簡單，使用更為方便。該元器件可以封裝成如圖4g所示的SMD-B貼片、DIP-A四引腳直插形式，其材料可以是可見光透過率較高的樹脂或具有光線入射窗口的標準集成電路封裝形式。
本實用新型的所述可見光照度傳感器可有效地衰減近紅外光、紫外光對傳感器的影響，直接在元器件內部將光電信號進行放大處理，其抗干擾性強，線性度好，外圍電路簡單。本實用新型的所述可見光照度傳感器還可以設計成內嵌門電路等輔助邏輯的集成電路，使其應用更加簡單，其封裝形式可以采用樹脂封裝、陶瓷封裝、塑料封裝或是金屬材料封裝，甚至是其它形式，如圖4所示，封裝可以采用各種方式，都不應影響本專利的保護范圍。
權利要求1.一種可見光照度傳感器，其包括一硅光電二極管，其特征在于，所述硅光電二極管與一放大器電路的輸入端電連接，并集成封裝為一可見光照度傳感器。
2.根據權利要求1所述的可見光照度傳感器，其特征在于，在所述可見光照度傳感器內還設置有一門電路，其輸入端與所述放大器電路的輸出端電連接，其輸出端與一三極管元器件的輸入端電連接；以及在所述三極管元器件的輸出端和接地端之間設置有一負載電阻，所述接地端和所述放大器電路的輸出端之間通過一門限閥值電阻電連接。
3.根據權利要求1所述的可見光照度傳感器，其特征在于，所述放大器電路的輸出端以及電路的正、負極構成所述可見光照度傳感器的三個接引腳。
4.根據權利要求3所述的可見光照度傳感器，其特征在于，所述電路負極和所述放大器電路的輸出端并接后形成所述可見光照度傳感器的兩個接引腳。
5.根據權利要求2所述的可見光照度傳感器，其特征在于，所述電路正、負極、所述放大器電路的輸出端、所述三極管元器件的輸出端引出形成所述可見光照度傳感器的四個接引腳。
6.根據權利要求2所述的可見光照度傳感器，其特征在于，所述三極管元器件為場效應管或普通三極管或邏輯電路。
7.根據權利要求1所述的可見光照度傳感器，其特征在于，所述放大器電路為一高靈敏度CMOS放大器電路。
8.根據權利要求1所述的可見光照度傳感器，其特征在于，所述硅光電二極管為線性硅光電二極管，其通過金屬或氧化物鍍膜構成人眼視覺敏感范圍。
專利摘要本實用新型屬于一種可見光照度傳感器，其包括一硅光電二極管，所述硅光電二極管與一放大器電路的輸入端電連接，并集成封裝為一可見光照度傳感器。該傳感器是屬于硅光二極管與集成電路放大器結合為一體的、能探測人眼視覺范圍的集成化可見光照度傳感器。該傳感器的主要特征是硅光電二極管受光面只對類似于人眼視覺光譜的可見光敏感，且該傳感器內部集成高靈敏度線性放大器，直接將光電信號放大，減少了外圍元件，提高了產品的一致性，更重要的是符合歐共體RoHS環保指令的要求，完全可以替代CdS光敏電阻。該傳感器廣泛用于各類可見光檢測與控制領域，市場前景廣闊。
文檔編號G01J1/42GK2816766SQ200520060170
公開日2006年9月13日 申請日期2005年6月16日 優先權日2005年6月16日
發明者鄭國恩 申請人:鄭國恩
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
