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LIGHTING 8 - maggio 2015
XII
Lighting
razione dell’illuminamento (la cui unità di misura è il lux)
incidente sul display del telefono. Se questo valore di lux
comprende la luce UV e IR, oltre alla luce visibile, invierà
al controller della retroilluminazione del display una rap-
presentazione distorta della risposta umana, altrimenti detta
“fotopica”, alle condizioni di luce ambientale. In sintesi, la
luce ambientale tenderà ad apparire più luminosa al sensore
rispetto all’occhio umano.
Ciò avviene perché sia la luce naturale (come ad esempio la
luce solare, Fig. 1), sia quella artificiale (come una lampa-
dina a incandescenza) contengono di norma un elemento
IR. Una soluzione immediata per rimuovere la luce IR è la
sovrapposizione di un filtro ottico IR sul sensore. Tuttavia,
in uno smartphone, questo sensore viene utilizzato di nor-
ma anche per il rilevamento di prossimità (in tandem con
un LED IR) per disattivare il controller dello schermo e del
touch screen quando il telefono è portato all’orecchio dell’u-
tente.
Di conseguenza, il progettista di uno smartphone potrebbe
aggiungere un fotodiodo IR separato solo per il rilevamento
di prossimità, ma si tratta di una soluzione poco elegante: il
progetto comporterebbe costi maggiori, sia per il filtro ottico
sull’ALS, sia per un fotodiodo IR discreto. Inoltre, ulteriore
spazio risulterebbe occupato dal fotodiodo IR, che richiede
un’apertura sul fronte del display per permettere il passaggio
della luce IR.
Ams ha sviluppato una soluzione più appropriata a questo
problema: un modulo a doppio diodo. Un fotodiodo (in-
dicato come Canale 0 in Fig. 2) rileva lo spettro completo,
mentre l’altro (indicato come Canale 1) rileva la luce inmas-
sima parte nella porzione IR dello spettro. Sottraendo l’usci-
ta del fotodiodo IR dall’intero spettro in uscita dal sensore si
ottiene una misurazione della luce visibile.
Il sensore è abbastanza insensibile alla luce UV e, in ogni
caso, le sorgenti luminose più comuni emettono una quan-
tità limitata di radiazioni UV. Nella maggior parte dei casi, il
materiale utilizzato per il packaging è in grado di assorbire
la luce UV ed è sufficiente a rimuovere tale componente dal
rilevamento della luce ambientale.
Dopo aver rimosso la componente luminosa IR dall’uscita
dell’ALS, al progettista di smartphone resta un altro proble-
ma da risolvere: come limitare l’angolo di campo del modulo
sensore ALS/prossimità senza comprometterne le prestazio-
ni. Si tratta dunque di raggiungere una soluzione di compro-
messo tra l’ALS e il sensore di prossimità.
Per il rilevamento della luce ambientale, l’angolo di vista ide-
ale (impossibile da ottenere nella pratica) è 180°, ossia l’an-
golo di vista del display sul quale la luce ambiente risulta in-
cidente. Nel rilevamento di prossimità accade il contrario: è
necessario un angolo di vista stretto per limitare la potenziale
diafonia fra il LED IR e il sensore IR. Nel caso ideale, il sen-
sore IR dovrebbe essere in grado di percepire solo la luce IR
riflessa dalla testa dell’utente, mentre il LED non dovrebbe
illuminare direttamente il sensore, né riflettere la luce dalla
superficie superiore o inferiore del pannello touch.
Tale conflitto tra i requisiti dell’ALS e del sensore IR richiede
pertanto una soluzione di compromesso.
Dopouna lungaseriedi esperimenti, iprogettistidi smartpho-
ne hanno scoperto che un angolo di vista di 90-110° assicura
un rilevamento di prossimità ad alte prestazioni, pur garan-
tendo prestazioni relativamente buone del sistema di rileva-
mento della luce ambientale. Una riduzione dell’angolo al di
sotto dei 90° compromette inmaniera sensibile le prestazioni
dell’ALS. Inoltre, per far sì che il sistema funzioni con un an-
golo di vista di 90°, deve essere lasciata una distanza minima
tra la parte inferiore del touch screen e la parte superiore del
modulo sensore.
L’angolo di vista non è l’unico problema di progettazione
meccanica con cui l’ALS deve fare i conti. Per far sì che la
luce passi attraverso lo schermo fino al modulo sensore, il
progettista deve includere un’apertura frontale. Tuttavia, i
costruttori richiedono che tale apertura abbia dimensioni
il più possibile ridotte, per non rovinare il look elegante e
uniforme del touch screen. Di solito si cerca di rendere l’a-
pertura meno visibile inchiostrando il vetro del display, che si
scurisce e fonde il suo colore con quello della scocca del tele-
fono. Sia l’inchiostro, sia le piccole dimensioni dell’apertura
hanno però l’effetto di ridurre l’intensità della luce incidente
in arrivo al modulo sensore.
Inoltre, i costruttori devono tenere sotto assoluto controllo
le variazioni della trasmissività dell’inchiostro lungo l’intera
Fig. 2 – Responsività spettrale della TMD2772,
una famiglia di moduli a doppio diodo di ams che
comprende il TMD27721 e il TMD27723