專利名稱：一種可見(jiàn)光照度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可見(jiàn)光傳感器的構(gòu)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(gòu)成的可見(jiàn)光照度傳感器。對(duì)于利用可見(jiàn)光照度作為控制信號(hào)的應(yīng)用場(chǎng)合，如光控玩具、自動(dòng)燈具開(kāi)關(guān)、電腦的顯示器自動(dòng)調(diào)光、手機(jī)屏幕的自動(dòng)亮度控制等都有著廣闊的市場(chǎng)前景，且符合歐共體RoHS環(huán)保指令的要求，能替代CdS光敏電阻。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的可見(jiàn)光照度傳感器是一種可探測(cè)類似于人眼視覺(jué)范圍內(nèi)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(jí)管等直接做為探測(cè)器，它們都是單一的光電探測(cè)器，入射光譜通常對(duì)應(yīng)的是一個(gè)較大的帶寬，如硅光電二極管產(chǎn)品，其入射波長(zhǎng)從300nm到1180nm都有光敏效應(yīng)，如圖1所示的硅光電池敏感曲線C，而人眼的視覺(jué)光譜敏感曲線為A。當(dāng)需要對(duì)類似人眼視覺(jué)范圍的可見(jiàn)光做照度對(duì)比時(shí)，由于其可接收并產(chǎn)生光電效應(yīng)的光譜范圍較人眼視覺(jué)范圍寬，因此會(huì)受到近紅外線、紫外線輻射的干擾，無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量出可見(jiàn)光照度的線性變化。
同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)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(huán)境下，如當(dāng)入射光為10勒克斯(Lux)左右時(shí)，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(shè)計(jì)、制造光控產(chǎn)品時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)只對(duì)可見(jiàn)光照度的靈敏反應(yīng)，而且成本高，一致性差。因此，如何設(shè)計(jì)制造出具有人眼視覺(jué)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(gè)硅片上的產(chǎn)品，一直是業(yè)界追求的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可見(jiàn)光照度傳感器，通過(guò)在所述傳感器中設(shè)置經(jīng)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(xiàn)有技術(shù)中單純硅光電二極管對(duì)光譜響應(yīng)寬和應(yīng)用電路復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種可見(jiàn)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(jiàn)光照度傳感器。
所述的可見(jiàn)光照度傳感器，其中，在所述可見(jiàn)光照度傳感器內(nèi)還設(shè)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(shè)置有一負(fù)載電阻，所述接地端和所述放大器電路的輸出端之間通過(guò)一門限閥值電阻電連接。
所述的可見(jiàn)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(fù)極構(gòu)成所述可見(jiàn)光照度傳感器的三個(gè)接引腳。
所述的可見(jiàn)光照度傳感器，其中，所述電路負(fù)極和所述放大器電路的輸出端并接后形成所述可見(jiàn)光照度傳感器的兩個(gè)接引腳。
所述的可見(jiàn)光照度傳感器，其中，所述電路正、負(fù)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(jiàn)光照度傳感器的四個(gè)接引腳。
所述的可見(jiàn)光照度傳感器，其中，所述三極管元器件為場(chǎng)效應(yīng)管或普通三極管或邏輯電路。
所述的可見(jiàn)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(jiàn)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(guò)金屬或氧化物鍍膜構(gòu)成人眼視覺(jué)敏感光譜范圍。
本發(fā)明所提供的一種可見(jiàn)光照度傳感器，由于采用了在傳感器中設(shè)置的硅光電二極管以及放大器電路集成封裝在一起構(gòu)成傳感器元器件，直接可將所述硅光電二極管感應(yīng)的光電信號(hào)進(jìn)行放大處理，具有抗干擾性強(qiáng)，線性度好，外圍電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的硅光電二極管以及本實(shí)用新型的可見(jiàn)光照度傳感器和人眼可見(jiàn)光敏感度范圍的光譜曲線對(duì)比示意圖；圖2為本實(shí)用新型的所述可見(jiàn)光照度傳感器的第一較佳實(shí)施例的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型的所述可見(jiàn)光照度傳感器的第二較佳實(shí)施例的電路原理圖；圖4a～4g為本實(shí)用新型的可見(jiàn)光照度傳感器在封裝后的各外形示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各較佳實(shí)施例。
本實(shí)用新型的可見(jiàn)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(shù)的結(jié)合。
如圖1中所示的曲線B為本實(shí)用新型的可見(jiàn)光照度傳感器的光譜曲線，它與人眼視覺(jué)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(diǎn)是利用半導(dǎo)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(jù)硅材料的特性，對(duì)其實(shí)施金屬或氧化物真空鍍膜，使其光譜特性接近人眼視覺(jué)曲線A。
如圖2所示為本實(shí)用新型的可見(jiàn)光照度傳感器的第一較佳實(shí)施例的電路原理圖，其中硅光電二極管D可以是單個(gè)也可以是串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)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(fù)端Vss，輸出端Out可連接有負(fù)載電阻Rs，如圖2中虛線所示。當(dāng)可見(jiàn)光照射在所述硅光電二極管D上時(shí)，由于光電效應(yīng)，硅光電二極管D產(chǎn)生的電流直接被放大器電路OP放大數(shù)千倍甚至上萬(wàn)倍，輸出端Out端就有隨光照度變化的電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光照度的測(cè)量和控制。該可見(jiàn)光照度傳感器主要特征是將所述電源正端、負(fù)端和所述放大器電路的輸出端引出為三個(gè)引腳，應(yīng)用電路簡(jiǎn)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(jiàn)光透過(guò)率較高的樹(shù)脂，并在頂端設(shè)置球形透鏡進(jìn)光窗口或平面進(jìn)光窗口。
作為本實(shí)用新型實(shí)施例的另外一種特例，本實(shí)用新型的所述可見(jiàn)光照度傳感器從工藝上可以直接將輸出端Out與負(fù)端Vss并接可形成一引腳，如圖2中虛線聯(lián)線L所示。此時(shí)形成的所述可見(jiàn)光照度傳感器只有二個(gè)引腳，用戶使用時(shí)仍需要從輸出端Out端外接負(fù)載電阻Rs并引出隨光照度變化的電信號(hào)。該實(shí)施例中可見(jiàn)光照度傳感器主要特征是只有二個(gè)引腳，外圍電路更簡(jiǎn)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(jiàn)光透過(guò)率較高的樹(shù)脂并在頂端設(shè)置球形透鏡進(jìn)光窗口或平面進(jìn)光窗口，以及具有光線入射窗口的標(biāo)準(zhǔn)集成電路封裝形式。
如圖3所示為本實(shí)用新型的可見(jiàn)光照度傳感器的第二實(shí)施例的電路原理圖。在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中，將高靈敏度放大器電路OP連接一個(gè)門電路C作為放大器門限，在其之間引出可調(diào)整端Vi，用外置電阻Ri作為門限閥值調(diào)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(qū)動(dòng)源，根據(jù)需要該三極管元器件Q可以是場(chǎng)效應(yīng)管、普通三極管或邏輯電路等，用以驅(qū)動(dòng)功率器件如可控硅、繼電器等。該可見(jiàn)光照度傳感器的主要特征是外圍應(yīng)用電路極其簡(jiǎn)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(jiàn)光透過(guò)率較高的樹(shù)脂或具有光線入射窗口的標(biāo)準(zhǔn)集成電路封裝形式。
本實(shí)用新型的所述可見(jiàn)光照度傳感器可有效地衰減近紅外光、紫外光對(duì)傳感器的影響，直接在元器件內(nèi)部將光電信號(hào)進(jìn)行放大處理，其抗干擾性強(qiáng)，線性度好，外圍電路簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型的所述可見(jiàn)光照度傳感器還可以設(shè)計(jì)成內(nèi)嵌門電路等輔助邏輯的集成電路，使其應(yīng)用更加簡(jiǎn)單，其封裝形式可以采用樹(shù)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(yīng)影響本專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種可見(jiàn)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(jiàn)光照度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)光照度傳感器，其特征在于，在所述可見(jiàn)光照度傳感器內(nèi)還設(shè)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(shè)置有一負(fù)載電阻，所述接地端和所述放大器電路的輸出端之間通過(guò)一門限閥值電阻電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)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(fù)極構(gòu)成所述可見(jiàn)光照度傳感器的三個(gè)接引腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可見(jiàn)光照度傳感器，其特征在于，所述電路負(fù)極和所述放大器電路的輸出端并接后形成所述可見(jiàn)光照度傳感器的兩個(gè)接引腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可見(jiàn)光照度傳感器，其特征在于，所述電路正、負(fù)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(jiàn)光照度傳感器的四個(gè)接引腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可見(jiàn)光照度傳感器，其特征在于，所述三極管元器件為場(chǎng)效應(yīng)管或普通三極管或邏輯電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)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(jù)權(quán)利要求1所述的可見(jiàn)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(guò)金屬或氧化物鍍膜構(gòu)成人眼視覺(jué)敏感范圍。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種可見(jiàn)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(jiàn)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(jié)合為一體的、能探測(cè)人眼視覺(jué)范圍的集成化可見(jiàn)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(duì)類似于人眼視覺(jué)光譜的可見(jiàn)光敏感，且該傳感器內(nèi)部集成高靈敏度線性放大器，直接將光電信號(hào)放大，減少了外圍元件，提高了產(chǎn)品的一致性，更重要的是符合歐共體RoHS環(huán)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(jiàn)光檢測(cè)與控制領(lǐng)域，市場(chǎng)前景廣闊。
文檔編號(hào)G01J1/42GK2816766SQ200520060170
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者鄭國(guó)恩 申請(qǐng)人:鄭國(guó)恩