Texas Instruments OPT4003-Q1数字环境光传感器是一款双通道光/数传感器（单芯片照度计和NIR功率计），可独立测量可见光和近红外（NIR）光的强度。为测得准确的可见光强度，器件上专门设计的滤波器可与人眼的明视响应高度匹配，并抑制常见光源中的近红外成分。NIR通道滤波器经过专门设计，对近红外区域的波长高度敏感，而且在800nm波长处有一个锐截止频率，实现对可见光波长的高度抑制。Texas Instruments OPT4003-Q1的输出为半对数，具有二进制对数满量程照度范围，且每个范围内均有高度线性响应。可见光通道提供9个二进制照度范围，测量范围为535μlux至143klux，并具有28位有效动态范围。NIR通道提供7个照度范围，可测量范围为409pW/cm^2^ 至27mW/cm ^2^ ，并具有26位有效动态范围。内置的自动范围选择逻辑可根据照度级别动态调整器件增益设置，无需用户输入即可在各种条件下提供出色的分辨率。

数据手册；*附件：Texas Instruments OPT4003-Q1数字环境光传感器数据手册.pdf

特性

• 符合AEC-Q100标准，适用于汽车应用，温度等级2（-40°C至+105°C，T A ）
• 通过高速I^2^C接口实现高精度、高速光/数转换
• 可见光通道
  • 精密光学滤波与人眼高度匹配，具有出色的近红外（NIR）抑制能力
  • 28位有效动态范围：535μlux至143klux
• 近红外通道
  • 精密光学滤波可提供高NIR灵敏度和出色的可见光抑制能力
  • 26位有效动态范围：409pW/cm^2^ 至27mW/cm^2^
• 半对数输出
  • 9个（可见光通道）和7个（NIR通道）二进制对数满量程照度范围
  • 每个范围内都有高度线性响应
• 内置自动满量程照度范围选择逻辑，可根据输入光条件切换测量范围，从而始终保持出色的分辨率
• 每通道12个可配置转换时间，范围为600μs至800ms，适用于高速和高精度应用
• 外部引脚中断，用于硬件同步触发和中断
• 纠错码功能可提高汽车用例的可靠性
• 输出寄存器的内部FIFO，带I^2^C突发读出
• 低工作电流：30µA
• 超低待机功耗：2µA
• 工作温度范围：-40 °C至+105 °C
• 宽电源电压范围：1.6 V至3.6 V
• 可耐受5.5 V电压的I/O引脚
• 可选I^2^C地址
• 外形小巧：2mm×2mm×0.65mm

功能框图

OPT4003-Q1汽车级数字环境光传感器技术解析与应用指南

一、产品核心特性

OPT4003-Q1是德州仪器(TI)推出的AEC-Q100认证双通道数字环境光传感器，具有以下突出特性：

‌关键性能参数‌：

• ‌双通道检测‌：独立可见光(ALS)和近红外(NIR)通道，可见光通道匹配人眼光谱响应曲线
• ‌超高动态范围‌：可见光通道28位(535μlux至143klux)，NIR通道26位(409pW/cm²至27.45mW/cm²)
• ‌快速响应‌：支持600μs至800ms可调转换时间
• ‌低功耗设计‌：工作电流30μA，待机电流仅2μA
• ‌宽工作电压‌：1.6V至3.6V，I/O引脚耐压5.5V
• ‌紧凑封装‌：2mm×2mm×0.65mm USON封装

‌技术创新点‌：

• 专利光学滤波技术实现精确的人眼匹配(可见光通道)和高NIR灵敏度(红外通道)
• 半对数输出格式结合9级自动量程切换
• 内置FIFO缓存支持突发读取模式
• 硬件中断引脚支持阈值触发和转换完成通知

二、典型应用场景

1. 汽车智能座舱系统

‌应用配置‌：

• ‌输入‌：12V车载电源转换
• ‌输出‌：
  • 可见光通道：控制仪表盘背光亮度
  • NIR通道：监测驾驶员状态
• ‌关键设置‌：
  • CONVERSION_TIME=0xB(800ms)
  • RANGE=0xC(自动量程)
  • INT_CFG=2(双通道转换完成中断)

2. 工业HMI设备

‌设计要点‌：

1. ‌光学设计‌：
   • 传感器距透光窗口2-5mm
   • 避免金属部件造成光路遮挡
2. ‌EMC设计‌：
   • I2C走线加100Ω串联阻尼电阻
   • 电源端添加2.2μF+100nF去耦电容
3. ‌热设计‌：
   • 底部散热焊盘通过多个过孔连接
   • θJA=71.2°C/W(无强制风冷)

三、寄存器配置指南

1. 关键寄存器组

地址	名称	功能描述
0Ah	配置寄存器	设置工作模式/量程/转换时间
08h-09h	阈值寄存器	高低阈值设置
0Bh	中断配置	设置中断触发条件
0Ch	状态寄存器	读取溢出/转换完成标志

2. 典型配置流程

1. 初始化I2C接口(标准/快速/高速模式)
2. 设置OPERATING_MODE=3(连续模式)
3. 配置CONVERSION_TIME=8(100ms/通道)
4. 使能自动量程RANGE=0xC
5. 设置INT_CFG=2(双通道转换完成中断)

四、光学设计要点

1. 窗口材料选择

• ‌可见光透过率‌：建议5%-30%
• ‌红外特性‌：需测试850nm处的透过率
• ‌厚度限制‌：建议<2mm(避免光路损失)

2. 安装注意事项

• 避免使用光导管结构
• 窗口开口建议≥传感器尺寸的1.5倍
• 清洁度要求：表面灰尘≤0.1mm

五、性能测试数据

1. 光学性能

参数	CH0(可见光)	CH1(NIR)
动态范围	535μlux-143klux	409pW/cm²-27.45mW/cm²
角度响应(FWHM)	120°	125°
温度漂移	0.02%/°C	0.12%/°C

2. 电气特性

• ‌转换时间‌：600μs至800ms(12级可调)
• ‌电源抑制比‌：0.2%/V(CH0), 0.8%/V(CH1)
• ESD防护：HBM 2000V, CDM 500V