本發(fā)明專利技術(shù)的各個(gè)實(shí)施例涉及用于UV指數(shù)檢測(cè)的半導(dǎo)體集成器件以及相關(guān)的校準(zhǔn)系統(tǒng)和方法。一種用于檢測(cè)UV指數(shù)的集成器件(1)被設(shè)置有：光檢測(cè)器(2)，根據(jù)檢測(cè)到的UV輻射，生成檢測(cè)量(Ipuvd)；以及處理級(jí)(6)，耦合至光檢測(cè)器(2)，并且根據(jù)檢測(cè)量(Ipuvd)在輸出處提供UV指數(shù)的檢測(cè)值(UVdet)。處理級(jí)(6)基于調(diào)節(jié)因子(Gtrim)對(duì)檢測(cè)量(Ipuvd)進(jìn)行處理，以在輸出處提供UV指數(shù)的檢測(cè)值(UVdet)；并且進(jìn)一步被設(shè)置有：調(diào)節(jié)級(jí)(4)，耦合至處理級(jí)(6)，用于對(duì)調(diào)節(jié)因子(Gtrim)的值進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)設(shè)及用于檢測(cè)UV指數(shù)的半導(dǎo)體集成器件，并且還設(shè)及相關(guān)的校準(zhǔn)系統(tǒng)和 方法。本說明將明確地但不失一般性地參考：包含在便攜式電子設(shè)備中的該器件的使用，便 攜式電子設(shè)備諸如例如為智能手機(jī)、平板電腦、PDA(個(gè)人數(shù)據(jù)助理）、數(shù)字音頻播放器、照 相機(jī)或者攝影機(jī)等）；或者包含在可穿戴式電子設(shè)備中的該器件的使用，可穿戴式電子設(shè) 備諸如例如為智能電子手環(huán)或者手表等。
技術(shù)介紹
暴露于自然光（太陽光）或者人造光源，設(shè)及承受一定劑量的紫外福射。 已知的是，紫外福射覆蓋了波長(zhǎng)被包括在lOOnm與400nm之間的運(yùn)部分電磁光譜， 并且主要分為：UVA福射（在315皿至400皿范圍內(nèi)）；UVB福射（在280皿至315皿范圍 內(nèi)）；W及UVC福射（在lOOnm至280nm范圍內(nèi)）。 一般而言，UV光線的穿透程度W及由此對(duì)人類的危害，隨著波長(zhǎng)減小而增加，因而 隨著頻率增加而增加。 陽〇化]太陽UV福射的通用指數(shù)，簡(jiǎn)稱UV指數(shù)（或者UVI:叫tra-VioletIndex)，提供了 對(duì)來自源的UV福射水平的指示。通常，UV指數(shù)指到達(dá)地球表面的太陽福射，但是也可W指 任何紫外福射源。 為了提高人們對(duì)過度暴露于UV福射（具體地是源自太陽福射的UV福射）的風(fēng)險(xiǎn) 的認(rèn)知，提出了UV指數(shù)，并且已經(jīng)在世界衛(wèi)生組織、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署扣肥巧、世界氣象組 織、W及國(guó)際非電離福射防護(hù)委員會(huì)（ICNIR巧之間的協(xié)作背景下得W發(fā)展。 事實(shí)上已知，UV福射是眾多健康問題的共同原因，運(yùn)些健康問題包括：燒傷，甚至 皮膚癌；視力損害，甚至白內(nèi)障風(fēng)險(xiǎn)；免疫抑制。 UV指數(shù)的值通常分組為暴露等級(jí)，與暴露等級(jí)相關(guān)聯(lián)的是指示對(duì)人類的危害的色 標(biāo)，如下表所概括的。 更詳細(xì)的，已經(jīng)將uv指數(shù)公式化，w對(duì)光譜的多種波長(zhǎng)進(jìn)行加權(quán)，從而考慮到每 種頻率特有的生物效應(yīng)。具體地，運(yùn)是對(duì)UV福射誘導(dǎo)紅斑反應(yīng)的能力的測(cè)量結(jié)果，并且是 通過經(jīng)由所謂的"紅斑作用光譜"對(duì)UV福射的每種頻率進(jìn)行加權(quán)得到的。 W11]UV指數(shù)（無量綱參數(shù)）通過W下表達(dá)式給出：U1 其中Ελ是與UV福射相關(guān)聯(lián)的光譜福照度（即，每單位面積的入射到表面上的福 射功率），W測(cè)量單位W/ (m2 ·nm)表示；k是等于40m7w的常數(shù)；W及S。,（λ)是前面提及 的紅斑作用光譜。 陽014] 具體地，在圖1中圖示了如國(guó)際照明委員會(huì)（ere)定義的、通過使用McKinlay,Α. F.和Diffey，B.L.描述的方法而獲得的、紅斑作用光譜的圖線，并且通過W下表達(dá)式給出： 在實(shí)踐中，紅斑作用光譜Sw(A)基于波長(zhǎng)的范圍針對(duì)與UV福射關(guān)聯(lián)的能量定義 了加權(quán)函數(shù)。 陽017] 圖2W示例的方式示出了如ASTMG173-03標(biāo)準(zhǔn)所定義的、在晴天在海平面處測(cè)量 的、太陽福射的光譜福照度Ελ。 陽01引在圖2中再次出現(xiàn)了紅斑作用光譜Sm(λ)的圖線，并且進(jìn)一步地將與UVB和UVA福射關(guān)聯(lián)的區(qū)域進(jìn)行了高亮。如可W注意到的，與太陽福射關(guān)聯(lián)的UVC福射被地球的大氣 吸收。 如今已知有許多種檢測(cè)設(shè)備提供對(duì)UV指數(shù)的測(cè)量。 具體地，科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，例如包括光譜儀，能夠通過下列操作來得到UV指數(shù)的 準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果：針對(duì)每種波長(zhǎng)來測(cè)量UV福射的光譜貢獻(xiàn)；然后通過后處理、通過采用上述 等式山來計(jì)算UV指數(shù)的值。 也存在非科學(xué)設(shè)備，其提供具有更高近似度的測(cè)量值，并且通常基于光檢測(cè)器具 體地是在紫外范圍內(nèi)操作的光敏二極管的使用。 為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，必須將濾光系統(tǒng)與光檢測(cè)器關(guān)聯(lián)，該濾光系統(tǒng)通常包括 石英濾光器和特氣龍散射器，從而使得光檢測(cè)器的頻率響應(yīng)接近于紅斑作用光譜Sw(λ) 的加權(quán)圖線。 圖3W示例的方式示出了關(guān)聯(lián)有石英濾光器的UV光敏二極管的光學(xué)響應(yīng)（實(shí) 線），疊加在紅斑作用光譜s^a)的圖線（虛線）上。 然而，上面的已知類型的檢測(cè)設(shè)備并不適合于集成在便攜式或者可穿戴式設(shè)備 中。就運(yùn)點(diǎn)而言，事實(shí)上已知的趨勢(shì)是：將新的檢測(cè)功能并入到現(xiàn)今的便攜式或者可 穿戴式電子設(shè)備中，W向用戶提供不斷增加的信息量。 同樣已知的是，將檢測(cè)設(shè)備集成在便攜式/可穿戴式電子設(shè)備中，必須滿足在成 本、尺寸、和電能消耗的水平方面的嚴(yán)格要求。 考慮到上述檢測(cè)設(shè)備通常成本太高并且生產(chǎn)過程復(fù)雜，所W上述檢測(cè)設(shè)備并不滿 足運(yùn)些要求。此外，可能上述檢測(cè)設(shè)備的尺寸也與集成在便攜式或者可穿戴式電子設(shè)備中 不兼容。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于：提供一種用于UV指數(shù)檢測(cè)的方案，具有諸如能夠在需要時(shí)集 成在便攜式或者可穿戴式電子設(shè)備中的特性。 根據(jù)本專利技術(shù)，如在隨附權(quán)利要求書中定義的，提供了檢測(cè)器件W及相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn) 系統(tǒng)和方法。【附圖說明】 為了更好地理解本專利技術(shù)，現(xiàn)在僅通過非限制性示例的方式并且參考附圖，對(duì)本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，其中： 圖1是關(guān)于根據(jù)波長(zhǎng)的紅斑作用光譜的圖線的曲線圖； 圖2是關(guān)于太陽UV福射的光譜福照度的曲線圖； 圖3是關(guān)于被適當(dāng)濾光W接近紅斑作用光譜的、光敏二極管的響應(yīng)的曲線圖； 圖4示出了光檢測(cè)器的響應(yīng)的圖線、紅斑作用光譜的圖線和光譜福照度的圖線， 其中將被曲線包圍的面積進(jìn)行了高亮； 圖5是表示在UV指數(shù)與由光檢測(cè)器檢測(cè)到的電流之間存在的線性關(guān)聯(lián)性 (correlation)的曲線圖； 圖6是UV指數(shù)檢測(cè)器件和相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)系統(tǒng)的總體框圖； 圖7是由圖6的校準(zhǔn)系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖；[003引圖8是圖6的檢測(cè)器件的電路框圖； 圖9a和圖9b是檢測(cè)器件的封裝體的相應(yīng)配置的示意圖； 圖10是檢測(cè)器件的光敏二極管的響應(yīng)的曲線圖； 圖11是受到太陽光線照射的、檢測(cè)器件的封裝體的示意圖； 圖12是關(guān)于檢測(cè)器件的光敏二極管的視場(chǎng)的曲線圖； 圖13是包含檢測(cè)器件的便攜式/可穿戴式電子設(shè)備的總體框圖。【具體實(shí)施方式】 本方案來源于由本申請(qǐng)人進(jìn)行如下實(shí)現(xiàn)：假設(shè)由UV福射源發(fā)射的福射的根據(jù)波 長(zhǎng)的圖案是恒定的（具體地該圖案被視作對(duì)應(yīng)的光譜福照度），并且假設(shè)使用光檢測(cè)器來 檢測(cè)UV福射，那么隨著所發(fā)射的福射強(qiáng)度的變化，可W經(jīng)由線性比例因子而將光檢測(cè)器的 響應(yīng)關(guān)聯(lián)（correlate)至UV指數(shù)。 W45] 為了闡明在上面已經(jīng)提到的內(nèi)容，可W對(duì)圖4進(jìn)行參考，其圖示了：表示為Suydud。 的、根據(jù)波長(zhǎng)的、光檢測(cè)器（具體地是UV光敏二極管）的響應(yīng)的圖線，;上文已經(jīng)圖示了的、 紅斑作用光譜Sm(λ)的圖線；W及與UV福射相關(guān)聯(lián)的光譜福照度Ελ的圖線。 在相同的圖4中，還表示了面積Aid和面積Auvd，面積Aid是對(duì)乘積ΕΛSer(λ)進(jìn)行 積分的結(jié)果，面積Auyd是對(duì)乘積EiS。、dude進(jìn)行積分的結(jié)果。 如將清楚呈現(xiàn)的，面積Auyd表示在檢測(cè)UV福射時(shí)由光檢測(cè)器有效地生成的根據(jù)其 頻率響應(yīng)的電流Ipwd;而面積Aid表示電流Ipid，該電流Ipid應(yīng)被具有與紅斑作用光譜SW(λ) 圖線相對(duì)應(yīng)的頻率響應(yīng)的光敏二極管理想地檢測(cè)到、并且因此根據(jù)上面等式而表示UV 指數(shù)的值。 W48] 因此，可W根據(jù)W下線性比例關(guān)系而確定關(guān)聯(lián)因子Gwm，該關(guān)聯(lián)因子Gwm與上述面 積相聯(lián)系、并且因此與上述電流相聯(lián)系： 陽049] Ipuvd=Gtrim·Ipid 具體地，鑒于關(guān)于由源發(fā)射的UV福射波長(zhǎng)的該圖案不變，具體地該圖案被視作對(duì) 應(yīng)的光譜福照度，發(fā)現(xiàn)隨著所發(fā)射的UV福射的強(qiáng)度的變化，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種集成器件(1)，用于檢測(cè)紫外(UV)輻射的UV指數(shù)，所述器件包括：光檢測(cè)器(2)，被配置為根據(jù)檢測(cè)到的所述UV輻射，生成電檢測(cè)量(Ipuvd)；以及處理級(jí)(6)，耦合至所述光檢測(cè)器(2)，并且被配置為，基于所述電檢測(cè)量(Ipuvd)，在輸出處提供所述UV指數(shù)的檢測(cè)值(UVdet)，所述器件的特征在于：所述處理級(jí)(6)被配置為，基于調(diào)節(jié)因子(Gtrim)，對(duì)所述檢測(cè)量(Ipuvd)進(jìn)行處理，以在所述輸出處提供所述UV指數(shù)的所述檢測(cè)值(UVdet)；以及所述器件進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)級(jí)(4)，耦合至所述處理級(jí)(6)，并且被配置為對(duì)所述調(diào)節(jié)因子(Gtrim)的值進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G·斯皮內(nèi)拉，M·薩皮恩扎，G·布魯諾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：意法半導(dǎo)體股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：意大利;IT
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