智能手機中，LCD面板背光的耗電約占設備總耗電量的40%，因此，如果能讓背光亮度隨著環境光亮度而發生改變將帶來很多好處。在相對較暗的環境中，可透過降低顯示器亮度節省電力，同時還能緩解用戶的視覺疲勞，改善用戶的體驗。

事實上，環境光傳感器(Ambientlightsensors，ALS)已被廣泛應用于智能手機中，用來提供環境光亮度的相關信息，以支持背光LED電源電路。然而，這個應用說起來簡單，但實際做起來會遇到許多挑戰，那是因為一方面得讓省電效果夠明顯，一方面又得讓使用者看得舒服。

ALS必須被置于顯示器屏幕的背面，這里可以說是寸土寸金，且同一組件必須能夠同時實現接近探測功能(靠近用戶臉部時可關閉顯示屏)和環境光量測功能。這些以及其他條件嚴重限制設計工程師，使其無法自由地進行優化設計。

本文介紹在智能手機中實現環境光感測遇到的主要挑戰，以及如何克服這些挑戰，以實現背光燈更高的反應靈敏度，并能精確地根據環境光來調整背光亮度。

明亮視覺反應

首個難題就是光電二極管(photodiode)對光的反應方式并不同于人眼。人類的眼睛對于紅外線(IR，波長大于780nm)及紫外線(UV，波長小于380nm)并不敏感，另一方面，標準的硅光電二極管一般會感測到波長介于300nm和1,100nm的光線。

這就意味著設計師的第一個挑戰就是如何移除傳感器輸出中的紅外線和紫外線成分。ALS的功能是獲取射入智能手機顯示屏上的光線亮度(測量單位是照度流明(lux))，如果該亮度測量結果包含紫外線和紅外線以及可見光，它呈現給顯示屏背光控制器的并非是人眼真實所見，也就是說傳感器對環境光的反應不同于人眼的“明亮視覺(photopic)”反應。總之，傳感器“感受”到環境光亮度會比人眼感受到的亮度更高。

這是因為自然光和人造光都會含有紅外成分。例如，陽光(圖1)及來自白熾燈的光線就是如此。去除紅外線的一個有效方法就是在傳感器上迭加光學紅外線濾波器。然而在智能手機中，同一個傳感器一般也會被用于接近探測(伴隨著紅外線LED)，當手機靠近使用者臉部時，用來關閉顯示屏及觸控控制器。

圖1太陽光的光譜功率分布，其中的強功率紅外線成分對人眼而言是不可見的。

當然，智能手機設計師可以僅針對接近感測另增一個獨立的紅外線光電二極管(IRphotodiode)，但是這是一個冗雜的解決方案：如此一來，這樣的設計必須承擔ALS上的光學濾波器及獨立的紅外線光電二極管兩者的成本，紅外線光電二極管還會占據額外的空間，且必須在顯示器的表面開孔，讓紅外線通過。

艾邁斯半導體已針對這個問題提出一個更好的解決方案：雙二極管(dual-diode)模塊。其中一個光電二極管(如圖2中所示的Channel0)用來感測全光譜，另一個(圖中的Channel1)則主要用來感測光譜中的紅外線部分。從全光譜傳感器的輸出中減掉紅外線光電二極管的輸出，則可得到可見光的測量結果。