编者按：模拟器种类繁多，市场应用广泛，技术演进趋势多样化。从本期开始，我们推出了“热点仿真产品技术系列报告”，并选取了近两年市场上的热点仿真产品进行分析，重点介绍了它们的热门应用、技术创新和未来演进趋势。经过两年多的推广，近距离传感器和环境光传感器已经从原来的工业和航天领域成功进入消费电子市场。未来两种传感器要想进一步扩大市场的应用范围，一方面要提高产品的技术指标，创造延伸应用；另一方面要进行集成，形成复合产品，提供综合应用。两年前，iPhone集成了一项新功能：当人们把手机放在耳边开始打电话时，手机会自动检测到关闭动作，并自动关闭手机的背光和触摸屏键盘，这样既省电又能防止误操作。为了实现这一设计，iPhone使用了一种称为“接近传感器”的光学传感器产品，它能够“感知”接近其他物体的运动。在过去，它已被广泛应用于航空航天和工业领域。在实现小型化、低功耗之后，它已经成功进入消费电子领域。除了手机，笔记本电脑也开始利用这种传感器开发新的应用。例如，当笔记本翻盖以一定角度打开时，背光会自动打开。”在过去，这种应用使用霍尔传感器，但霍尔传感器只能获得开关量，即是否开启。”INTERSIL北京代表处高级应用工程师陈伟告诉中国电子报记者，“但由于接近传感器可以检测距离，我们可以知道笔记本的翻盖被打开了多远。这样，就有可能设计出更多的应用程序。”同时，另一种光传感器环境光传感器也在近两年涉足液晶电视、手机、笔记本、汽车等产品领域。环境光传感器不是创新产品。几十年前，人们开始使用光刻胶和光电二极管来实现对环境光的检测。但近年来随着人们对绿色节能和智能化产品的重视，环境光传感器得到了越来越多的应用。环境光传感器在消费电子产品中扮演着两个角色：一方面，它可以根据周围光线自动调节显示器的背光亮度，降低产品的功耗。例如，在手机等移动应用中，显示屏消耗的电量高达总电池电量的30%。使用环境光传感器可以最大限度地延长电池的工作时间。另一方面，环境光传感器有助于显示器提供柔和的画面。当环境亮度高时，使用环境光传感器的LCD将自动调整为高亮度。当外部环境较暗时，显示屏将调整为低亮度。”青岛海信电器股份有限公司副总经理刘卫东在接受《中国电子报》记者采访时表示，目前，国内37英寸以上的大尺寸液晶电视都配备了环境光传感器，“这个设备并不贵。”。它所实现的功能已经成为液晶电视的常用功能。”据悉，国内主流液晶电视厂商都在产品中加入了这一功能。具有此功能的海信产品量产两年多，康佳、TCL产品量产一年多，海尔、长虹产品量产半年多。除了液晶电视，苹果和戴尔还推出了带有环境光传感器的笔记本电脑。诺基亚等国际品牌也使用这项技术。此外，环境光传感器也进入了汽车领域。”目前，我们的客户正在进行商业测试。他们利用环境光传感器检测，当汽车行驶到黑暗的地方，比如桥下时，它会自动打开前灯；当汽车驶出黑暗的地方时，它会自动关灯。”其他应用还包括根据尾灯的亮度调节后视镜，或者把后视镜放在尾灯上检测尾灯是否坏了”，陈国强说，可以看出，这些应用关系到车辆的智能化和舒适性。技术创新与消费电子产品的应用相适应。接近传感器和环境光传感器需要克服几个主要的技术挑战，以扩大消费电子市场。一是解决系统产品开放问题。接近传感器和环境光传感器都需要将接收到的光转化为电能来实现传感器的功能，这就需要在系统产品上开孔，使光进入传感器。而开放会给系统产品带来一系列的问题，比如手机或电视模具的重新设计，会影响产品的美观，等等，这也阻碍了这两种传感器的推广。目前，市场上主流供应商采用不同的方式来解决这一问题。通过提高产品的检测灵敏度和抗干扰能力，INTERSIL提供了无需在系统产品上开孔即可实现光检测功能的传感器产品。iPhone上使用的就是这种无孔产品。罗马通过自己的评估团队，为客户提供产品开放设计咨询，降低客户开放设计的难度和工作量。二是在提高检测灵敏度和抗干扰能力的同时，降低了光学传感器的功耗。这些指标相互关联甚至对立，很难同时加以完善。以接近传感器为例，其工作原理是利用红外led发光，当光线照射到面部时，会被反射回来，传感器会接收反射的红外光来探测距离。反射光很弱，容易干扰人体发出的红外光。为了达到应用产品无孔化的目的，需要提高传感器的检测灵敏度和抗干扰能力。但是，光学传感器灵敏度的提高意味着其抗干扰能力的减弱，这是相互对立的。此外，为了提高灵敏度，还需要增加红外LED的发射功率，这也增加了产品的功耗。”我们通过为传感器设置一个非常窄的红外光谱来解决这个问题，”陈说，第三，环境光传感器的检测值接近人眼的感觉。环境光传感器有三种工作原理：光阻、光电二极管和光电三极管。目前市场上的环境光传感器主要是基于光电二极管和光电三极管的。但他们的结果可能与人眼的实际感受不同。主流供应商INTERSIL和ROM设计并推出了类似人眼感应的环境光传感器。”人眼对550nm处的光最为敏感，“INTERSIL将产品的中心点设置为550nm，实现了检测结果与人眼感应相似的目标”，此外，业界还不得不缩小传感器产品的尺寸，以满足手持设备的要求。目前，许多供应商都试图提供高集成度和小尺寸的产品。Max9954环境光传感器采用ofdn封装技术，尺寸为2.0mm×2.0mm。它集成了光电二极管、光滤波器、16位ADC、数字信号处理和I2C接口。光学灵敏度范围从0.1勒克斯到100000勒克斯。INTERSIL的isl29015还采用了ofdn封装技术，尺寸为2.0mm×2.1mm。但业内人士也表示，目前光学传感器的封装材料多为透明树脂，难以承受无铅焊料回流焊的高温。因此，包装技术还有待于进一步完善。近两年来，近距离传感器和环境光传感器在市场上遇到了一些问题。近距离传感器在消费电子市场的应用主要集中在手机上。目前检测距离较短，在20cm以内，很难在更广泛的应用中推广。环境光传感器在国产手机中的推广过程并不顺利。一开始，因为价格不太贵，而且可以给手机添加新功能，手机设计公司接受度很高。但经过两年多的应用，手机设计公司认为其应用效果并不理想，加上手机具有手动调光功能，国内大型手机企业不愿意采用。为此，供应商正在努力提高接近传感器的检测距离，希望将检测距离提高到1米到2米，这样就可以安装在电视机等产品上，创造新的应用。比如在机场电视里，当有人进入探测范围时，电视会自动开机，从而达到省电的目的。同时，环境光传感器应该开发出更广泛的应用，而不仅仅是根据环境光来调节背光