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

工業照明

目前工業照明的最大趨勢之一是轉向LED。雖然自從20世紀70年代的計算器手表顯示以來我們已經習慣了紅色LED，但它需要幾十年的穩定發展才能獲得穩定的高輸出，尤其是白光LED，這些LED能夠在新的應用領域中使用LED，例如鐵路，海運，建筑，街道和交通照明。

趨勢能走多遠？安捷倫科技退休科學家Roland Haitz在LED發展中發揮了關鍵作用，他在2011年11月向經濟學人創新峰會表示，LED照明的轉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是一種結合轉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。 “我們將能夠達到12個數量級的動態范圍，從10微安到10兆加，Haitz說。 “我們將能夠完成足球場照明。”

Haitz補充說，實際LED照明的效率可能達到50％，此時它可能會對目前消耗的全球20％的能源產生重大影響通過照明。 “在LED業務中，我們將節省比太陽能產生更多的能源，”他說。

LED照明在實踐中

我們正在通過在家中使用來適應LED照明。首批應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，實現獨特的設計。越來越多的房主正在尋找商店中標準家用燈泡的LED替代品，并進行成本/效益分析，以決定是否支付LED燈泡的前期保費，以換取低能耗和更少頻繁更換所帶來的長期節約。

任何處理過國內LED燈泡的人都知道這些都是復雜的產品，需要大量精心設計來冷卻產生光的固態發光體。這是必要的，因為隨著LED變得更熱，LED將電能轉換為光的效率下降，降低了其相對于其他光源的關鍵優勢。

在工業照明領域，公司正在努力從LED陣列產生更高的光輸出，用于標準燈具，劇院照明，甚至是Haitz設想的體育場照明，熱管理正成為維持燈具運行效率的關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，以確保燈的運行溫度不超過其額定溫度，并幫助它們在其工作壽命期間保持一致的輸出。

美國國家半導體生產一系列LED照明傳感器，稱為PowerWise系列，它巧妙地說明了功率傳感和控制挑戰的范圍。

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。在整個工作溫度范圍內，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。

對于照明中更復雜的熱感應應用，可以使用LM95071數字溫度傳感器，該傳感器具有SPI和Microwire兼容的三線串行接口和可隨時輪詢以獲得溫度讀數的主機控制器。該器件產生13位加號數字輸出，每個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，模數轉換和串行接口。

最后，LM95234 11位數字溫度傳感器可以非常精確地監控四個遠程二極管的溫度以及自身的溫度。該器件旨在監控復雜產品（如高級微處理器和圖形處理單元）中二極管的片上溫度，但美國國家半導體也將其應用于照明的熱管理，使用外部二極管連接到兩個N3904晶體管。傳感器。

該部件可以通過兩種方式報告溫度：-128和+ 127.875°C之間的數字，或0到255°C之間的數字。它也可以用三個臨界溫度限制進行編程，并在達到任何一個時觸發輸出。這些觸發器的兩個測量通道具有可編程數字濾波器，而另外兩個具有故障隊列，以在短暫溫度尖峰期間減少不需要的臨界溫度警報。

National表示，這些部件可用于控制回路，以調節LED的輸入電流，防止其過熱，從而延長使用壽命并降低更換成本。這對于戶外和建筑應用來說非常重要。

用于汽車和車輛照明的傳感器

在汽車領域，光學傳感器用于各種應用，其中許多應用于增加乘客的安全性和舒適性。這些包括在黃昏墜落時打開行車燈（側燈）并自動蘸前照燈，感應擋風玻璃上的雨水，以便雨刷可以自動打開，環境光感應與儀表板，禮貌燈和門燈的亮度相匹配條件。

在奢侈品市場工作的公司傾向于開發和應用這些車輛舒適性和安全輔助工具，以便將他們的產品與始終在改進的中端車型區分開來。例如，梅賽德斯奔馳現在在其領先車型上提供所謂的“自適應主梁輔助”。該技術利用安裝在車輛擋風玻璃內的攝像頭來感測到迎面而來的車輛的距離，并逐漸降低車頭燈以避免使車輛眩目。

雨量感應刮水器還可以提高車輛安全性。涉及的技術相當簡單。紅外發射器以傾斜角度從車輛內部引導至其擋風玻璃。在干燥條件下，紅外光將進入擋風玻璃并反射到紅外傳感器上。這是因為外玻璃表面和空氣之間的連接處的折射率的變化。干凈的擋風玻璃允許發生這種反射，但是當其光學特性因潮濕而改變時，光被散射，減少了傳感器拾取的紅外光量并指示擋風玻璃的濕度。

在車輛內部，能夠使照明與環境條件相匹配非常重要。理想情況下，儀表板應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環境光并控制背光強度。模擬輸出傳感器安裝在芯片LED表面貼裝封裝中，并包含一個光電晶體管，其亮度響應與人眼的亮度非常接近。這是環境光傳感中的一個關鍵問題，因為半導體探測器的響應曲線自然不會與人眼的響應曲線相匹配。

圖2：APDS-9002環境光傳感器的響應已經過調整，與人眼的響應非常接近。

描述了使用與人眼的光度響應曲線不匹配的傳感器以及可能從某些LED的強烈藍白色到某些白熾燈泡的暖橙色的照明條件進行有意義的環境光測量所涉及的困難。在汽車內飾中，照明方案進一步加劇了問題，確保駕駛員的眼睛能夠最好地適應車輛外部的道路狀況。

比色法

光學傳感器還用于比色法，即測量工業過程中物體的確切顏色，如印刷，油漆和涂料制造，以及色彩準確性至關重要的化妝品。

與前面的示例一樣，準確測量顏色所需的第一件事包括穩定且定義明確的光源。一些TechZone文章已經討論了創建和控制白光源的技術。在本文中，美國國家標準與技術研究院的Yoshi Ohno博士回顧了絕對的基本原理，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組合設計自己的白光源的建議。

如果這是一個非常基本的方法，另一篇文章描述了使用紅色，綠色和藍色LED進行顏色混合的基礎知識，另一篇文章展示了如何通過微控制器管理這一過程。正如文中寫道：“動態調整可以。從LED串產生精確，一致的顏色，盡管溫度波動和年齡引起了變化。”雖然她在開發穩定建筑的背景下寫了這個技術使用LED燈串的照明系統，類似的方法應該能夠穩定比色法應用中使用的照明。

測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傳感器感測反射光。紅色，綠色和藍色濾光片的顏色傳輸特性已被指定為長期保持穩定，然后可用于將反射光分成三個分量，每個分量可以單獨測量。

結論

工業照明領域涵蓋了廣泛的應用領域，從街道和體育場照明到車輛的復雜和安全關鍵客艙。隨著行業的發展，你安裝一些照明然后應對它產生的任何輸出的想法將繼續減少，因為照明成為一個更加嚴密的測量和管理服務。傳感器將用于將照明輸出與環境條件匹配，如汽車儀表板的情況，并確保盡管操作條件不同以及隨著時間的推移老化，設備的光輸出仍保持不變。