工業(yè)照明不斷發(fā)展，隨著降低能耗的壓力不斷涌現(xiàn)，新應(yīng)用層出現(xiàn)，高效光源（如LED）得到更廣泛的應(yīng)用。隨著源和應(yīng)用的發(fā)展，傳感器的使用也為控制器提供反饋機(jī)制，使工業(yè)照明在其工作壽命期間保持最佳效率。

工業(yè)照明

目前工業(yè)照明的最大趨勢(shì)之一是轉(zhuǎn)向LED。雖然自從20世紀(jì)70年代的計(jì)算器手表顯示以來(lái)我們已經(jīng)習(xí)慣了紅色LED，但它需要幾十年的穩(wěn)定發(fā)展才能獲得穩(wěn)定的高輸出，尤其是白光LED，這些LED能夠在新的應(yīng)用領(lǐng)域中使用LED，例如鐵路，海運(yùn)，建筑，街道和交通照明。

趨勢(shì)能走多遠(yuǎn)？安捷倫科技退休科學(xué)家Roland Haitz在LED發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，他在2011年11月向經(jīng)濟(jì)學(xué)人創(chuàng)新峰會(huì)表示，LED照明的轉(zhuǎn)換效率每十年增加十倍，每流明的成本已下降十倍每十年。 Flux是一種結(jié)合轉(zhuǎn)換效率和輸入功率以提供LED燈封裝輸出的措施，每十年提高20倍。 “我們將能夠達(dá)到12個(gè)數(shù)量級(jí)的動(dòng)態(tài)范圍，從10微安到10兆加，Haitz說(shuō)。 “我們將能夠完成足球場(chǎng)照明。”

Haitz補(bǔ)充說(shuō)，實(shí)際LED照明的效率可能達(dá)到50％，此時(shí)它可能會(huì)對(duì)目前消耗的全球20％的能源產(chǎn)生重大影響通過(guò)照明。 “在LED業(yè)務(wù)中，我們將節(jié)省比太陽(yáng)能產(chǎn)生更多的能源，”他說(shuō)。

LED照明在實(shí)踐中

我們正在通過(guò)在家中使用來(lái)適應(yīng)LED照明。首批應(yīng)用是低能耗照明燈條和裝飾燈，利用LED光源的小尺寸，高效率和低溫操作，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的設(shè)計(jì)。越來(lái)越多的房主正在尋找商店中標(biāo)準(zhǔn)家用燈泡的LED替代品，并進(jìn)行成本/效益分析，以決定是否支付LED燈泡的前期保費(fèi)，以換取低能耗和更少頻繁更換所帶來(lái)的長(zhǎng)期節(jié)約。

任何處理過(guò)國(guó)內(nèi)LED燈泡的人都知道這些都是復(fù)雜的產(chǎn)品，需要大量精心設(shè)計(jì)來(lái)冷卻產(chǎn)生光的固態(tài)發(fā)光體。這是必要的，因?yàn)殡S著LED變得更熱，LED將電能轉(zhuǎn)換為光的效率下降，降低了其相對(duì)于其他光源的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。

在工業(yè)照明領(lǐng)域，公司正在努力從LED陣列產(chǎn)生更高的光輸出，用于標(biāo)準(zhǔn)燈具，劇院照明，甚至是Haitz設(shè)想的體育場(chǎng)照明，熱管理正成為維持燈具運(yùn)行效率的關(guān)鍵考慮因素和工作生涯。靠近這些高功率光源集成的熱傳感器可用于反饋回路，以確保燈的運(yùn)行溫度不超過(guò)其額定溫度，并幫助它們?cè)谄涔ぷ鲏勖陂g保持一致的輸出。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體生產(chǎn)一系列LED照明傳感器，稱(chēng)為PowerWise系列，它巧妙地說(shuō)明了功率傳感和控制挑戰(zhàn)的范圍。

LM94022是一款通用CMOS溫度傳感器，模擬輸出與溫度成反比。它的工作電壓為1.5至5.5 V，溫度范圍為-50至150°C。在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，溫度精度為±2.7°C。邏輯輸入可以直接連接為高電平或低電平，以便在四個(gè)斜率之一上編程器件的增益：-5.5 mV/°C，-8.2 mV/°C，-10.9 mV/°C和-13.6 mV/°C。

對(duì)于照明中更復(fù)雜的熱感應(yīng)應(yīng)用，可以使用LM95071數(shù)字溫度傳感器，該傳感器具有SPI和Microwire兼容的三線串行接口和可隨時(shí)輪詢以獲得溫度讀數(shù)的主機(jī)控制器。該器件產(chǎn)生13位加號(hào)數(shù)字輸出，每個(gè)最低有效位的溫度分辨率為0.03125°C，工作溫度范圍為-40至+ 150°C。

圖1：LM95071集成了熱傳感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換和串行接口。

最后，LM95234 11位數(shù)字溫度傳感器可以非常精確地監(jiān)控四個(gè)遠(yuǎn)程二極管的溫度以及自身的溫度。該器件旨在監(jiān)控復(fù)雜產(chǎn)品（如高級(jí)微處理器和圖形處理單元）中二極管的片上溫度，但美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體也將其應(yīng)用于照明的熱管理，使用外部二極管連接到兩個(gè)N3904晶體管。傳感器。

該部件可以通過(guò)兩種方式報(bào)告溫度：-128和+ 127.875°C之間的數(shù)字，或0到255°C之間的數(shù)字。它也可以用三個(gè)臨界溫度限制進(jìn)行編程，并在達(dá)到任何一個(gè)時(shí)觸發(fā)輸出。這些觸發(fā)器的兩個(gè)測(cè)量通道具有可編程數(shù)字濾波器，而另外兩個(gè)具有故障隊(duì)列，以在短暫溫度尖峰期間減少不需要的臨界溫度警報(bào)。

National表示，這些部件可用于控制回路，以調(diào)節(jié)LED的輸入電流，防止其過(guò)熱，從而延長(zhǎng)使用壽命并降低更換成本。這對(duì)于戶外和建筑應(yīng)用來(lái)說(shuō)非常重要。

用于汽車(chē)和車(chē)輛照明的傳感器

在汽車(chē)領(lǐng)域，光學(xué)傳感器用于各種應(yīng)用，其中許多應(yīng)用于增加乘客的安全性和舒適性。這些包括在黃昏墜落時(shí)打開(kāi)行車(chē)燈（側(cè)燈）并自動(dòng)蘸前照燈，感應(yīng)擋風(fēng)玻璃上的雨水，以便雨刷可以自動(dòng)打開(kāi)，環(huán)境光感應(yīng)與儀表板，禮貌燈和門(mén)燈的亮度相匹配條件。

在奢侈品市場(chǎng)工作的公司傾向于開(kāi)發(fā)和應(yīng)用這些車(chē)輛舒適性和安全輔助工具，以便將他們的產(chǎn)品與始終在改進(jìn)的中端車(chē)型區(qū)分開(kāi)來(lái)。例如，梅賽德斯奔馳現(xiàn)在在其領(lǐng)先車(chē)型上提供所謂的“自適應(yīng)主梁輔助”。該技術(shù)利用安裝在車(chē)輛擋風(fēng)玻璃內(nèi)的攝像頭來(lái)感測(cè)到迎面而來(lái)的車(chē)輛的距離，并逐漸降低車(chē)頭燈以避免使車(chē)輛眩目。

雨量感應(yīng)刮水器還可以提高車(chē)輛安全性。涉及的技術(shù)相當(dāng)簡(jiǎn)單。紅外發(fā)射器以傾斜角度從車(chē)輛內(nèi)部引導(dǎo)至其擋風(fēng)玻璃。在干燥條件下，紅外光將進(jìn)入擋風(fēng)玻璃并反射到紅外傳感器上。這是因?yàn)橥獠ＡП砻婧涂諝庵g的連接處的折射率的變化。干凈的擋風(fēng)玻璃允許發(fā)生這種反射，但是當(dāng)其光學(xué)特性因潮濕而改變時(shí)，光被散射，減少了傳感器拾取的紅外光量并指示擋風(fēng)玻璃的濕度。

在車(chē)輛內(nèi)部，能夠使照明與環(huán)境條件相匹配非常重要。理想情況下，儀表板應(yīng)隨著外部條件的變化而變亮和變暗，以便儀器在任何條件下都能保持同樣的可讀性。 Avago Technologies的APDS-9002等傳感器可用于檢測(cè)環(huán)境光并控制背光強(qiáng)度。模擬輸出傳感器安裝在芯片LED表面貼裝封裝中，并包含一個(gè)光電晶體管，其亮度響應(yīng)與人眼的亮度非常接近。這是環(huán)境光傳感中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)榘雽?dǎo)體探測(cè)器的響應(yīng)曲線自然不會(huì)與人眼的響應(yīng)曲線相匹配。

圖2：APDS-9002環(huán)境光傳感器的響應(yīng)已經(jīng)過(guò)調(diào)整，與人眼的響應(yīng)非常接近。

描述了使用與人眼的光度響應(yīng)曲線不匹配的傳感器以及可能從某些LED的強(qiáng)烈藍(lán)白色到某些白熾燈泡的暖橙色的照明條件進(jìn)行有意義的環(huán)境光測(cè)量所涉及的困難。在汽車(chē)內(nèi)飾中，照明方案進(jìn)一步加劇了問(wèn)題，確保駕駛員的眼睛能夠最好地適應(yīng)車(chē)輛外部的道路狀況。

比色法

光學(xué)傳感器還用于比色法，即測(cè)量工業(yè)過(guò)程中物體的確切顏色，如印刷，油漆和涂料制造，以及色彩準(zhǔn)確性至關(guān)重要的化妝品。

與前面的示例一樣，準(zhǔn)確測(cè)量顏色所需的第一件事包括穩(wěn)定且定義明確的光源。一些TechZone文章已經(jīng)討論了創(chuàng)建和控制白光源的技術(shù)。在本文中，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的Yoshi Ohno博士回顧了絕對(duì)的基本原理，提出了使用具有略微不同特性和各種熒光粉混合物的白光LED組合設(shè)計(jì)自己的白光源的建議。

如果這是一個(gè)非常基本的方法，另一篇文章描述了使用紅色，綠色和藍(lán)色LED進(jìn)行顏色混合的基礎(chǔ)知識(shí)，另一篇文章展示了如何通過(guò)微控制器管理這一過(guò)程。正如文中寫(xiě)道：“動(dòng)態(tài)調(diào)整可以。從LED串產(chǎn)生精確，一致的顏色，盡管溫度波動(dòng)和年齡引起了變化。”雖然她在開(kāi)發(fā)穩(wěn)定建筑的背景下寫(xiě)了這個(gè)技術(shù)使用LED燈串的照明系統(tǒng)，類(lèi)似的方法應(yīng)該能夠穩(wěn)定比色法應(yīng)用中使用的照明。

測(cè)量顏色然后包括將所討論的材料或表面暴露于受控參考光源并使用光學(xué)傳感器感測(cè)反射光。紅色，綠色和藍(lán)色濾光片的顏色傳輸特性已被指定為長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，然后可用于將反射光分成三個(gè)分量，每個(gè)分量可以單獨(dú)測(cè)量。

結(jié)論

工業(yè)照明領(lǐng)域涵蓋了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，從街道和體育場(chǎng)照明到車(chē)輛的復(fù)雜和安全關(guān)鍵客艙。隨著行業(yè)的發(fā)展，你安裝一些照明然后應(yīng)對(duì)它產(chǎn)生的任何輸出的想法將繼續(xù)減少，因?yàn)檎彰鞒蔀橐粋€(gè)更加嚴(yán)密的測(cè)量和管理服務(wù)。傳感器將用于將照明輸出與環(huán)境條件匹配，如汽車(chē)儀表板的情況，并確保盡管操作條件不同以及隨著時(shí)間的推移老化，設(shè)備的光輸出仍保持不變。