環境光感測器(Ambient Light Sensor)是一種元件，普遍用於手機，平板電腦，筆記型電腦等電子行動裝置，他的作用主要用來偵測環境的照度。當室內的燈光暗淡下來，眼睛瞳孔會放大，此時若電子產品螢幕亮度過高，人眼將會感到不適。環境光感測器可偵測環境照度，進而將電子產品的螢幕亮度調整至人類眼睛可接受的亮度，大幅提升使用者體驗。此元件不單可節省能源，更可延長電子產品的電池壽命。
現代環境光感測器元件的科技水準，已經達到人類眼睛最高分光視感度。環境光感測器主要包含四大類：CdS光敏電阻﹅光電晶體(Photo Transistor)、光電二極體(Photo Diode)，以及整合了放大電路的光電IC。其優缺以圖示說明如下:
圖1：Ambient Light Sensor環境光感測器的分類與優缺點介紹
如前所述，環境光感測器已廣泛用在智慧型手機﹅平板電腦或是筆記型電腦上。環境光感測器與這些電子產品整合時，需確保環境光感測器的功能可以正常運作，不會受到電子產品本身與結構設計的影響，例如：機構遮蔽或螢幕自發光的干擾。除此之外，針對環境光感測器元件本身，還有許多重要性能參數需要檢測：
一般包括：角度響應(Angular Response)﹅動態範圍(Dynamic Range)﹅線性度(Linearity)﹅視野(Field of View, FOV)，以及不同色溫的環境光對環境光感測器的影響?
這是指環境光感測器元件對於不同角度的入射光的響應程度，其結果可以用角度曲線來呈現。以A廠牌的環境光感測器為例，其角度曲線如下：
圖2： A廠牌環境光感測器的角度曲線
簡單的說，角度曲線通常是用於評價光電感測器的特性參數；配光曲線則是屬於評價光源的特性參數。環境光感測器角度曲線的意義，已說明如上述2.1，故不再贅述。至於配光曲線的意義，則是指光源於不同角度的照射強度。我們再以C廠牌的發光二極體(LED)為例，其配光曲線以直角坐標方式呈現如下：
圖3： C廠牌發光二極體的配光曲線
人眼會隨著環境明暗，調整瞳孔大小，讓人無論在明亮或者昏暗的環境中，均能確保視線清晰。環境光感測器具有近似人眼對亮度的敏感度，此敏感度性能的好壞，指標就是動態範圍(Dynamic Range)。
在烈日底下，照度大約為100,000勒克斯(Lux)，當進入暗室，照度可能連1勒克斯(Lux)都不到。環境光感測器的動態範圍愈大，則可適用的環境亮度範圍也就愈廣泛。以Maxim的環境光感測器元件MAX44009為例子，其標榜的動態範圍為0.045 Lux ~ 188,000 Lux。
隨著環境明暗程度的變化，環境光感測器透過其光電轉換機制，會輸出相對應的訊號。當我們使用一個穩定且精密的標準光源照射環境光感測器時，透過程式控制此光源的強度，使其輸出光強從0.1 Lux~100,000 Lux呈現線性的變化，此時我們同步量測環境光感測器元件的輸出訊號，檢視其訊號強度是否也呈現相同的線性變化。此即環境光感測器的線性度(Linearity)特性參數，如下圖4所示。
圖4： T廠牌環境光感測器的線性度特性
FOV這個特性參數的數值是角度，可採用兩種表達方式：FFOV (Full Field of View)與HFOV (Half Field of View)。依據圖5的定義，FOV可以寫成：
FOV = ±θ1/2 或 FOV = θ
圖5： 環境光感測器視野(Field of View, FOV)的定義
當面對各種不同的應用場景時，為了讓環境光感測器元件可以正常發揮功能，我們首要須確保元件能夠有效偵測到光線，避免受到外部不當的遮蔽而影響功能。FOV這個特性參數可明確表達環境光感測器所需的收光路徑，讓產品設計者可以有所依循，產出好的設計方案。
我們可以將待測的環境光感測器固定在軸心處，並將一個標準準直光源固定在一個可依此軸心旋轉的懸臂上(如圖6所示)。定義垂直於環境光感測器受光面的角度為0度，向左 & 向右平行於環境光感測器受光面的角度分別為+90度 & -90度。啟動此懸臂，使標準準直光源的位置從-90度出發，持續旋轉到+90度的位置停止，過程中實時量測此環境光感測器的訊號，如此一來，我們就能取得標準光源以180度等距照射此待測物所輸出的訊號。將此訊號數值標註在直角座標圖上，就能獲得這個環境光感測器的角度響應數據，如同前述圖2所示。
圖6 光焱科技感測器角度響應量測儀內部構造圖
測試方法與3.1相同，將其角度 vs. 訊號強度的數據透過三角函數運算，即可得到FOV (Field of View)。
我們依線性改變標準光源的強度，並實時量測在此標準光源照射下，環境光感測器所輸出的訊號強度，即可得知這個環境光感測器的線性度。
選用量測儀器時，我們首要會考量儀器規格是否能滿足量測的需求，包括：精準度﹅解析度﹅再現性﹅再生性﹅操作便利性等。除此之外，設備的價格與保養維修，甚至是耗材更換，也會是多數人評估的重點。
經查詢百度百科，我們整理10種標準色溫如下表：
| 項次 | 光譜 | 色溫 | 標準燈 |
|---|---|---|---|
| 1 | 國際標準人工日光 | 6500K | D65光源 |
| 2 | 模擬北方平均太陽光 | 7500K | D75光源 |
| 3 | 模擬太陽光 | 5000K | D50光源 |
| 4 | 模擬歐洲商店燈光 | 4000K | TL84光源 |
| 5 | 模擬美國商店燈光 | 4100K | CWF光源 |
| 6 | 模擬另一種美國商店燈光 | 3000K | U30光源 |
| 7 | 模擬指定的商店燈光 | 3500K | U35光源 |
| 8 | 模擬家庭酒店暖色燈光 | 2700K | F燈 |
| 9 | 模擬展示廳射燈 | 2856K | A光源 |
| 10 | 模擬水平日光 | 2300K | Horizon |
最常用於環境光感測器標定的標準光譜，即如上表所示。這些標準光譜與色溫，代表著人類多數日常生活的環境光狀態。環境光感測器依據這些標準光譜與色溫來標定，在應用面才能貼近實際使用狀況，提供使用者較好的實際體驗。
在暗室中，環境光的照度可小於1 Lux；戶外天氣晴朗時，陽光直射下的環境光照度約為100,000 Lux。我們試著模擬這樣的情境：民眾拿著智慧型手機在大太陽下查找近期上映的電影，然後，到了電影院，進入了放映廳準備看電影，在電影正式開演前，滑滑手機瀏覽社群訊息。這正是我們在日常生活中經常發生的情境，這也表示從100,000 Lux到不足1 Lux的環境照度範圍，應該是環境光感測器需具備的動態範圍特性。
準直光的缺點是：不易設計。若要同時具備高準直及空間均勻度的光源更不容易。
但是，採用準直光作為環境光感測器測試儀的光源有以下優勢：
照度（illuminance）是每單位面積所接收到的光通量；可理解為：單位面積內獲得多少光。照度的SI制單位是勒克斯（lx=lux）或輻透（ph=phot），1勒克斯=1流明/平方米，1 輻透 = 1流明/平方厘米，1 輻透 = 10,000勒克斯。
照度的大小取決於光源的發光強度，及被照體和光源之間的距離。對於同樣光源而言，當光源的距離為原先的兩倍時，照度減為原先的四分之一，呈平方反比關係。
常見的幾種環境照度：
| 環境 | 照度 (Lux) |
|---|---|
| 烈日 | 100,000 |
| 陰天 | 500~60,00 |
| 夜間棒球場 | 400 |
| 辦公室 | 300 |
| 路燈 | 5 |
| 滿月 | 0.2 |
| 星光 | 0.0003 |
這是為了在弱光的環境下(例如：<5 Lux)，我們希望環境光感測器仍能保有足夠的靈敏度特性，所以需要0.5 Lux的測試解析度。
更多有關Ambient Light Sensor廠商及Ambient Light Sensor產業結構 等，將在本系列的第二篇文章進行更詳細的介紹，敬請期待。
