智能头灯设计的关键是选对光传感器-LED电路图

近日，一篇名为《智能车头灯，妈妈再也不怕我照瞎别人的眼睛》的文章很是火了一把，被各大媒体争相转载。其实内容很简单，就是介绍了卡内基梅隆大学研发的智能车前灯系统可识别路况自动调节照明。由此可见智能化已经是不可阻挡的趋势，并且不仅仅局限在传统的科技行业内，即使是一盏车灯，也必须与时俱进，才能更符合消费者夜间行车的安全需求。

其实不仅仅是车灯，矿井作业、巡逻、夜骑、夜跑、夜钓时使用的头灯对智能化的要求也越来越高。基于以上需求，本文作者将介绍一种智能头灯解决方案。采用该方案设计的智能头灯当检测到被反射回来的亮度达到一定等级时，会自动调整发光的强度，以避免反射回来的光线太强干扰视线。

 

图1：智能头灯的光检测原理

智能头灯的光检测原理如图1所示，当光照方向前方有障碍物时，障碍物就会将头灯发射出去的光线反射回来，头灯中的红外线（IR）和环境光传感器就能检测到该反射光线的强度，然后将信号输送至MCU，由MCU控制头灯调整光照强度。由此可见，头灯智能化的关键是光的检测，而光的检测关键是光传感器，光传感器的关键是检测距离、灵敏度和功耗。

光传感器的检测距离和灵敏度是由系统的信噪比（SNR）决定的；SNR越高，距离越远。多种可变因素影响系统的SNR，包括环境噪声/光线补偿、光电二极管灵敏度、滤波和模数转换器（ADC）架构。目前市场上的解决方案可能能克服这些因素中的一或两个，但世强代理红外线（IR）和环境光传感器Si1141却克服了所有这些可变因素，获得了非常高的系统SNR，从而使Si1141红外线（IR）和环境光传感器获得了业界最远感应距离、最高灵敏度和最快数据采集速度。而这也就使得该传感器能灵活放置在半透明的产品覆盖物后面，非常适合夜间智能照明工具应用。

此外，对于诸如智能头灯等夜间智能照明工具而言，因为其特殊的工作环境，对功耗的要求也是极为严格的。因而使用Si1141红外线（IR）和环境光传感器进行光的检测是一个很理想的选择。因为它能在25µs内完成接近感应测量，减少了极其耗电的红外发光二极管的开启时间，从而实现了业界最低的系统功耗——相较于其它解决方案低了20倍。

如图2所示，S1141在智能头灯上的的设计也非常简单，采用数字I²C通信接口与MCU进行通信，读取亮度值，再通过MOS管驱动光源即可完成。

 

图2：Si1141在智能头灯上的原理框图

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