接近检测和光学镜头

TAOS TSL277x、TSL267x 和 TCS377x 系列接近检测器与外部 LED 配合使用，提供了一种强大且经济高效的感应接近方法。最大感应距离取决于各种因素，例如目标尺寸、反射率、LED 功率、探测器和 LED 设备上方的覆盖材料、LED 半功率角以及使用的 LED 数量。在探测器上方使用透镜会增加复杂性和成本;但是，镜头可以显着延长接近检测距离。

所有 TAOS 接近检测器都提供了一个内部开关晶体管，能够吸收高达 100mA 的电流，为外部 LED 供电。如果 LED 串联连接，则多个 LED 可以由同一晶体管驱动。这可能需要更高的电压（即 V> V），以克服多个 LED 的正向压降。虽然接近检测器可以与可见光 LED 一起使用，但它通常与 IR（红外）LED 一起使用;例如欧司朗 SFH4650 或其他高功率 LED。

此外，接近检测器可以驱动一个外部开关晶体管，从而允许其将 LED 驱动到更高的 IR 功率水平。在这篇设计师的笔记本中，主要关注的是光学方面的考虑因素，例如将透镜与接近检测器结合使用，但还将讨论系统孔径对接近系统角度响应的影响，以及具有各种角度光束特性的 LED 的选择。

LED 具有广泛的功率水平和半功率光束角。建议使用光学聚焦 LED 以延长最大接近检测距离，并且通常使用透镜结构或曲面反射器进行聚焦。例如，欧司朗 SFH 系列 LED 的半功率光束角为 5、10、12、15 和 20°。Vishay LED还提供各种半功率光束角。较小的光束宽度可在 LED 光束轴上或附近提供更高的辐射水平。辐射度以瓦特/球面度为单位。

LED 光束宽度是根据接近传感器的角视场和目标尺寸选择的。例如，当考虑一个无限大的目标时，接近传感器的响应会下降，因为函数 1/d，其中 d 是目标和传感器之间的距离。但是，当考虑使用广角 LED 光束的小目标时，LED 红外灯可能会使目标溢出。如果目标偏离 LED 的轴线，则尤其如此。因此，随着目标距离从传感器增加到 LED 照明溢出目标的点，接近响应最终将以 1/d 而不是 1/d 的形式下降。出于这个原因，具有较小半功率角的 LED 可以通过牺牲传感器的可用视野来增强最大接近检测距离。