ZHCAE54 June 2024 OPT3007 , OPT4001 , OPT4001-Q1
引言
米6体育平台手机版_好二三四 (TI) 于 2009 年率先推出了采用晶圆芯片级封装（称为 PicoStar）的 IC。PicoStar 催生了大量不同米6体育平台手机版_好二三四，这些米6体育平台手机版_好二三四适用于空间受限环境，同时保持客户所期待的高性能水平。随着这一专有封装技术在全公司范围内的推广，米6体育平台手机版_好二三四 (TI) 于 2016 年率先发布了采用 PicoStar 方案的环境光传感器 OPT3006，随后陆续推出了 OPT3007 和 OPT4001。将这种小尺寸光传感器整合到工业、汽车和商业米6体育平台手机版_好二三四中，大有裨益。本应用简报将讨论采用 PicoStar 封装的 TI 光传感器的优势和用例。
市场趋势
除了个人电子米6体育平台手机版_好二三四和工业市场开始采用更时尚的显示屏外，汽车行业也出现了车载显示屏数量激增的现象，包括音响主机、中心信息显示屏、乘客显示屏和后座娱乐系统。在设计现代仪表板和信息娱乐系统时，采用 PicoStar 封装的 TI 汽车级光传感器可以带来更大的灵活性。在现代车辆中，出现了一种趋势，即在仪表板上配备多个显示屏，或者采用一个从驾驶员一侧一直延伸到乘客一侧的连续大屏。对于此类显示屏而言，局部传感器对于提升用户体验至关重要，因此采用 PicoStar 封装的 TI 汽车级光传感器成为相关设计的理想选择。
小尺寸
使用 PicoStar 器件时最明显的优势是 XY 尺寸和 Z 尺寸均较小。YMF 封装（OPT3006、OPT3007）的长宽尺寸为 0.856mm x 0.946mm，而 YMN 封装 (OPT4001) 的长宽尺寸为 1.05mm x 0.84mm，两者都为小面积应用提供了灵活性。这对于光传感器来说极为重要，因为现代显示屏的布局空间非常受限。大多数现代显示器、手机、平板电脑和笔记本电脑都有极窄边框甚至无边框，这一点限制了光传感器的放置位置。对于这些应用来说，光传感器非常重要，而 PicoStar 封装正好能够安装在相邻显示屏之间的细小缝隙中。
封装高度是另一个不容忽视的重要因素。PicoStar 封装的高度仅为 0.22mm，因此可呈现超薄的光传感器。除了电路板上的 XY 空间外，高度也很重要，因为 LCD 面板的照明电路板会限制显示屏附近的体积空间。采用 PicoStar 封装的光传感器需要在柔性 PCB 上采用朝下组装的实施方案，这样就可以将器件放置在更靠近显示屏的位置，并可安装在狭小的空间内。
朝下组装
另一个需要强调的优点是该器件需要采取独特的组装方式。TI 的 PicoStar 光传感器的感光区域朝下，而不是传统的朝上。截至本文发布时，该传感器是唯一量产的朝下的光传感器。得益于这一特性，柔性 PCB 可以直接附着到盖板玻璃上，从而维持较高的基础性能。此外，由于无需增加光学屏蔽层和护罩，有助于避免产生额外成本，进而降低整体系统级成本。
图 1 和图 2 展示了 PicoStar 封装置于系统中的外观情况，其中包括侧视图和顶视图。
图 1 显示了 TI 的 PicoStar 封装光传感器 (OPT) 相对于盖板玻璃、显示屏堆叠、背板和外壳的放置位置（没有按比例显示）。该传感器通过柔性 PCB (FPCB) 与显示屏堆叠相连，而 FPCB 上有一个切孔用于露出传感器区域。柔性 PCB 和传感器的高度合计约为 0.426mm。
图 1 PicoStar 侧视图图 2 显示了 OPT 传感器附着到柔性 PCB 底部时的顶视图。柔性 PCB 上必须有一个切孔，以便光线能够透过盖板玻璃直接照射在传感器区域。柔性 PCB 上的切孔可以是圆形、矩形（如图所示）或十字形，具体取决于系统需求。
图 2 PicoStar 顶视图更高的分辨率
TI 采用 PicoStar 封装的 OPT4001 比采用 SOT 和 QFN 封装的版本具有更高的分辨率，且其灵敏度低至 312.5µLux，而其他封装为 400µLux。这样的低灵敏度使该器件即使放置在更暗的盖板玻璃下也能更好地测量环境光。除了分辨率之外，由于功耗降低了多达 10 倍，动态范围增加了 4 至 12 位，并且经优化能够满足严格的要求，该器件的整体性能也得到了提升。下表详细说明了 TI OPT4001 不同封装版本之间的差异：
| DNP | DTS | YMN (PicoStar) | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 尺寸 | 2mm x 2mm x 0.65mm | 2.1mm x 1.9mm x 0.6mm | 0.84mm x 1.05mm x 0.226mm | ||||||||||||||||||
| 引脚数 | 6 | 8 | 4 | ||||||||||||||||||
| 传感器区域 | 顶部 | 顶部 | 底部 | ||||||||||||||||||
| 分辨率 |
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| 动态范围 | 107kLux 饱和度 | 117kLux 饱和度 | 83kLux 饱和度 | ||||||||||||||||||
| 温度范围 | -40°C 至 105°C | -40°C 至 105°C | -40°C 至 125°C |
结语
总而言之，米6体育平台手机版_好二三四 (TI) 采用 PicoStar 封装的光传感器具备诸多优势，适用于工业、汽车和商业应用中空间受限的系统设计。PicoStar 封装目前已用于 OPT3007、OPT4001 和 OPT4001-Q1，预计不久将用于更多米6体育平台手机版_好二三四。TI 在 TI 高精度实验室视频系列中提供了有关光传感器和 PicoStar 封装的更多信息。您可以在光传感器主页上找到有关 TI 光传感米6体育平台手机版_好二三四系列的数据表、应用手册等。