Cảm biến ánh sáng là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động

Cảm biến ánh sáng là kỹ thuật thường được ứng dụng trong các thiết bị thông minh. Những sản phẩm ứng dụng cảm biến ánh sáng thường tiết kiệm năng lượng và cho hiệu năng sử dụng cao. Hãy cùng Sforum tìm hiểu những sự thực thú vị xoay quanh ứng dụng của cảm biến ngay sau đây.

Cảm biến ánh sáng là gì?

Cảm biến ánh sáng là một công nghệ ứng dụng quang điện giúp chuyển đổi ánh sáng được phát hiện điện năng. Một cách dễ hiểu, cảm biến ánh sáng tiếp nhận các biến đổi của môi trường nhờ mắt cảm biến sau đó áp dụng cơ chế điều chỉnh ánh sáng cho phù hợp với không gian và trạng thái của môi trường đó.

Tính năng của cảm biến ánh sáng

Hiện nay, cảm biến ánh sáng được ứng dụng khá phổ biến. Bạn có thể dễ dàng nhận thấy những tính năng nổi bật của cảm biến trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống, đặc biệt là trong các thiết bị thông minh.

Kiểm soát mức độ chiếu sáng trong nhà

Các thiết bị chiếu sáng trong nhà là ít chịu sự chi phối của môi trường ngoài, nhưng những thiết bị này lại tiếp xúc trực tiếp với con người. Chính vì thể, các thiết bị cảm biến ánh sáng trong nhà có tính năng cảm ứng nhạy hơn với các kích thích.

Nhờ vào khả năng cảm biến và tiếp nhận tác động từ môi trường một cách thông minh, các thiết bị cảm biến ánh sáng thường được ứng dụng vào việc kiểm soát cường độ chiếu sáng của các thiết bị điện trong gia đình.

Sử dụng các thiết bị gia dụng có tính năng kiểm soát mức độ chiếu sáng không chỉ giúp bạn kiệm điện mà còn bảo vệ sức khỏe của mắt trong thời gian sử dụng lâu dài.

Kiểm soát tiết kiệm điện năng

Nhờ tính năng cảm ứng ánh sáng của môi trường, các thiết bị cảm biến ánh sáng dùng ngoài trời có thể điều chỉnh mức độ tương phản phù hợp với từng khung giờ khác nhau cho độ hiển thị tốt nhất, từ đó tối ưu được mức điện năng tiêu thụ.

Các thiết bị chiếu sáng ngoài trời bao gồm: Biểu quảng cáo, trò chơi hay đèn đường. Chính vì thế tính bền bỉ của các thiết bị chiếu sáng ngoài trời phải là yếu tố được ưu tiên.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến ánh sáng

Hiện nay, cảm biến ánh sáng chia làm nhiều loại khác nhau phù hợp với yêu cầu của các lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Tuy vậy, các cảm biến vẫn có chung một nguyên lý hoạt động - đó là nguyên lý cảm ứng điện quang.

Cảm ứng quang điện có thể được hiểu là hiện tượng các chất đặc biệt tiếp xúc với ánh sáng sẽ kích thích quá trình chuyển hóa năng lương: từ quang năng thành điện năng. Các cảm ứng điện quang thường được ứng dụng phải kể đến 2 cơ chế sau:

• Cảm ứng quang điện trong: Ứng dụng trong môi trường bán dẫn. Khi tiếp xúc với ánh sáng, điện trở suất của vật liệu sẽ thay đổi. Điều này tạo ra sự biến đổi tính chất điện của vật liệu.
• Cảm ứng quang điện ngoài: Khi bề mặt của vật liệu tiếp xúc với ánh sáng, các nguyên tử bê ngoài của vật chất bị nhiễm điện. Khi đó, dòng cảm ứng điện được sinh ra tạo nên hiệu ứng quang điện ngoài.

Cơ chế cảm ứng quang điện trong hay ngoài sẽ được linh hoạt áp dụng. Nhờ đó các thiết bị ứng dụng cảm ứng ánh sáng sẽ có thể hoạt động tốt trong từng điều kiện môi trường xác định

Phân loại cảm biến ánh sáng

Với nhu cầu hiện đại hóa, các thiết bị cảm biến cũng cần được nâng cấp và phân chia thành nhiều chủng loại để đáp ứng từng nhu cầu riêng biệt. Ta có thể chia các cảm biến ánh sáng hiện đại thành 3 loại chính: Photoresistors (LDR), Photodiodes, Phototransistors.

Cảm biến Photoresistor (LDR)

Sử dụng điện trở phụ thuộc ánh sáng - LDR kết hợp với vật liệu chứa chất cảm quang. Cảm biến ánh sáng Photoresistor (LDR) thường ứng dụng trong kiểm tra trạng thái bật - tắt của các loại đèn đường, đèn quảng cáo ban đêm,…

Cảm biến Photodiodes

Sử dụng vật liệu silicon và gecman kết hợp với các bộ lọc quang lọc, ống kính tích hợp. Cảm biến Photodiodes được ứng dụng trong điều khiển từ xa, các thiết bị điện tử, thiết bị y tế cùng như các sản phẩm dùng tấm pin mặt trời.

Cảm biến Phototransistors

Cấu tạo tương tự như cảm biến Photodiodes, nhung độ nhạy cảm khi cảm biến ánh sáng được khuếch đại nhiều lần. Cảm biến Phototransistors thường được áp dụng trong điều chỉnh các thiết bị điện tử trong nhà và các tiết bị chiếu sáng bảo vệ mắt.

Trên đây là những thông tin liên quan đến cảm biến ánh sáng và những ứng dụng của nói trong đời sống hằng ngày. Đây là một công nghệ nền tảng đầy hứa hẹn trong việc cải thiện cuộc sống của con người thông qua các thiết bị kiểm soát thông minh.