Texas Instruments OPT4048三色XYZ颜色传感器是一款单芯片高分辨率颜色传感器，能够测量四个通道，每个通道具有特定设计的光谱响应。四个通道中的三个通道与CIE三色光谱非常匹配，第四个通道具有宽带光谱响应。通过从这些通道进行测量，可以提取照明环境的重要特性，例如 (i) 光强度 (lux)、(ii) CIE XY中的颜色、LUV坐标以及 (iii) 相关色温。OPT4048采用小型SOT-5X3封装。

数据手册：*附件：Texas Instruments OPT4048三色XYZ颜色传感器数据手册.pdf

Texas Instruments OPT4048具有可选寻址方案，可在共享的I^2^C总线上启用多达4个器件。这些通道的光谱响应经过专门调节，可紧密模拟CIE三色光谱，从而实现超精确的颜色检测。它还强烈抑制远离其各自峰值的波长，尤其是 NIR（850nm和940nm）区域。这些滤波器采用先进的滤波技术，即使在更高的光入射角下也能提供出色的滤波性能。该器件具有高精度颜色检测功能，支持多种需要精确检测环境光颜色和色温的应用。

数字操作可灵活用于系统集成。测量可以连续测量，也可以通过寄存器写入或硬件引脚实现单次触发测量。该器件提供了阈值检测逻辑，这允许处理器进入睡眠状态，直到传感器检测到适当的唤醒事件并通过中断引脚进行报告。数字输出，表示通过兼容SMBus和I^2^C的双线制串行接口报告照度级别。OPT4048兼具低功耗和低电源电压功能，有助于延长电池供电系统的电池寿命。

特性

• 通过高速I^2^C接口实现高精度、高速颜色光/数转换
• 使用精密光学滤波器的四通道感应
  • XYZ三色通道与CIE 1931光谱密切匹配，具有出色的红外抑制功能
  • 清晰的宽带宽通道
• CIE XY中的高分辨率颜色测量、LUV空间、相关色温 (CCT) 以及环境照度测量
• 半对数输出，具有七个二进制对数满标度照度范围，在每个范围内具有高度线性响应
• 内置自动满标度照度范围选择逻辑，可根据输入光条件切换测量范围，范围之间具有良好的增益匹配
• 26位有效动态范围，从2.15mlux到144klux
• 12个可配置转换时间，每个通道为600µs到800ms，适用于各种高速和高精度应用
• 针对硬件同步触发和中断的外部引脚中断
• 24µA低工作电流，具有2µA超低待机功耗
• 工作温度范围：–40°C至+85°C
• 宽电源电压范围：1.6V至3.6V
• I/O耐受电压达5.5 V
• 可选择的I^2^C地址
• 小尺寸
  • 2.1mm x 1.9mm x 0.6mm SOT-5X3封装

功能框图

OPT4048三色XYZ颜色传感器技术解析与应用指南

一、产品概述

Texas Instruments OPT4048是一款高速高精度的三色XYZ颜色传感器，采用光-数字转换技术，通过高速I2C接口实现颜色测量。该传感器具有四个独立的光学感应通道，其中三个通道的光谱响应与CIE 1931标准色匹配函数高度吻合，第四个为宽带透明通道。其主要特点包括：

• ‌高精度测量‌：26位有效动态范围（2.15 mlux至144 klux）
• ‌宽光谱响应‌：XYZ三色通道精确匹配CIE 1931标准，具有优异的红外抑制能力
• ‌灵活配置‌：12种可配置转换时间（600μs至800ms/通道）
• ‌低功耗设计‌：工作电流仅24μA，待机电流2μA
• ‌小封装尺寸‌：2.1mm×1.9mm×0.6mm SOT-5X3封装

二、关键技术特性

1. 光谱匹配技术

OPT4048采用特殊设计的滤光片系统，其XYZ通道的光谱响应曲线与CIE 1931标准色匹配函数高度吻合（如图7-1所示）。这种设计使传感器能够准确测量人眼感知的光线特性，包括：

• 光强度（lux）
• CIE XY、LUV色彩坐标
• 相关色温（CCT）

2. 自动量程切换

器件内置智能量程切换逻辑，提供7个二进制对数全量程光范围（2254 lux至144284 lux），可根据光照条件自动选择最佳量程。量程间增益匹配误差仅0.6%，消除了传统传感器在不同量程间切换时的读数跳变问题。

3. 数字接口功能

• ‌高速I2C接口‌：支持标准模式（100kHz）、快速模式（400kHz）和高速模式（2.6MHz）
• ‌四种I2C地址‌：通过ADDR引脚配置（接地、接VDD、接SDA或接SCL）
• ‌中断功能‌：支持阈值触发和转换完成中断
• ‌数据校验‌：内置CRC校验和计数器，提高通信可靠性

三、寄存器配置详解

OPT4048通过寄存器配置实现灵活的功能控制，主要寄存器包括：

1. 工作模式控制（0Ah）

位域	名称	功能描述
5-4	OPERATING_MODE	00：关机模式01：强制自动量程单次模式10：常规单次模式11：连续模式
9-6	CONVERSION_TIME	配置转换时间（0000：600μs至1011：800ms）
13-10	RANGE	手动量程选择（0000：2254lux至0110：144284lux）1100：自动量程模式

2. 阈值检测配置（08h-09h）

• THRESHOLD_L_EXPONENT/RESULT：低阈值指数/结果
• THRESHOLD_H_EXPONENT/RESULT：高阈值指数/结果
• FAULT_COUNT（0Ah 1-0位）：设置触发阈值所需的连续故障次数

3. 中断配置（0Bh）

配置值	INT_CFG功能
00	SMBus警报
01	每通道转换完成中断
11	所有通道转换完成中断

四、应用场景

1. 显示设备

• 自动亮度调节
• 色彩温度补偿
• 白平衡校准

2. 照明控制

• 智能灯具色彩管理
• 建筑自动化系统
• 情境照明控制

3. 消费电子

• 平板电脑/笔记本显示优化
• 相机图像校正
• 环境光感测

五、设计注意事项

1. ‌光学清洁‌：定期清洁传感器表面，避免污染物影响测量精度
2. ‌电源稳定性‌：建议使用低噪声LDO供电，100nF去耦电容就近放置
3. ‌热管理‌：避免长期暴露在>105°C环境，可能导致光谱失真
4. ‌ESD防护‌：所有引脚HBM ESD等级±2000V，操作时需采取防静电措施