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Der Lichtsensor ist eine der am häufigsten verwendeten elektronischen Komponenten. Lernen Sie die wichtigsten Merkmale dieser Art von Geräten im Botland-Shop kennen.
Was ist ein Lichtsensor?
Die meisten von uns begegnen verschiedenen Arten von Sensoren – die am häufigsten verwendeten sind zweifelsohne Lichtsensoren. Sie werden unter anderem in der Beleuchtung und in Smartphones eingesetzt; außerdem bieten solche Bauteile viele Möglichkeiten in Robotik- und Elektronikprojekten. Aber was ist die Definition dieses Geräts? Es handelt sich um einen Sensor, der zur Familie der Photodetektoren (oder Photosensoren) gehört und dessen Funktionsweise auf der Änderung einer der elektrischen Größen (Spannung, Widerstand oder Intensität) beruht, wenn ein Lichtfluss erkannt wird.
Diese scheinbar einfache Funktion ist in vielen Mechanismen und Geräten von großer Bedeutung. Lichtsensoren werden u. a. für Geräte verwendet, die je nach Lichtverhältnissen automatisch ein- und ausgeschaltet werden müssen. Photodetektoren können auch zur Anpassung der Bildschirmhelligkeit oder zur Überwachung der Wetterbedingungen verwendet werden.
Lichtsensoren - Typen
Je nach Konstruktion gibt es drei Haupttypen von Lichtsensoren – Fotodioden, Fotowiderstände und Fototransistoren. Jede funktioniert auf eine etwas andere Art und Weise, was sich auch in der Anwendung widerspiegelt. Hier finden Sie einige grundlegende Informationen zu den verschiedenen Arten von Lichtsensoren:
- Fotowiderstände sind Widerstände mit einem lichtabhängigen Widerstandswert. Sie können zum Beispiel in Straßenlaternen oder einigen fotografischen Geräten verwendet werden.
- Fotodioden wandeln Licht in Elektrizität um. Sie werden in Geräten wie Rauchmeldern und Fernsehern verwendet.
- Fototransistorenwandeln, wie Fotodioden, Lichtenergie in elektrischen Strom um. Sie sind jedoch genauer, da sie den Ausgabewert auf der Grundlage der empfangenen Lichtmenge anpassen können. Aufgrund ihrer präziseren Arbeitsweise werden sie unter anderem in Sicherheitssystemen eingesetzt.
Wie funktioniert ein Lichtsensor?
Die genaue Funktionsweise des Lichtsensors hängt von seiner Art und seiner Konstruktion ab. Bei Fotowiderständen spielen Halbleiter eine Schlüsselrolle, die nach dem Übergang in den Leitungszustand infolge der Anregung durch Photonen eine Änderung des Widerstands bewirken. Wenn wiederum Licht auf die Fotodiode fällt, stößt der Strahl Elektronen aus, wodurch ein elektrischer Strom fließt – helleres Licht bewirkt einen stärkeren Strom. Dieser Wert kann dann zur Messung der Beleuchtungsstärke verwendet werden. Der Fototransistor funktioniert auf ähnliche Weise, aber in diesem Fall ändert sich der Widerstand zwischen dem Emitter und der Basis, auf die die Lichtstrahlung fällt, wodurch der Wert des Stroms am Kollektor gesteuert werden kann.
Woraus besteht der Lichtsensor?
Die Konstruktion des Lichtsensors hängt, ebenso wie seine Leistung, von der Art der Komponente ab. Fotowiderstände werden aus einem hochohmigen Halbleitermaterial hergestellt, das eine hohe Empfindlichkeit für sichtbares und infrarotähnliches Licht aufweist. Wichtig ist, dass es sich dabei um intrinsische Halbleiter wie Silizium oder Germanium oder um nicht intrinsische (dotierte) Halbleiter handeln kann, wobei letztere etwas weniger Energie benötigen.
Fotodioden bestehen hauptsächlich aus Silizium, aber auch aus optischen Filtern, eingebetteten Linsen und Oberflächen. Fototransistoren hingegen können als Fotodioden beschrieben werden, die mit einem Verstärkerelement verbunden sind.
Wofür werden Lichtsensoren verwendet?
Der Lichtsensor ist ein Bauteil mit einem sehr breiten Anwendungsspektrum. Lösungen dieser Art werden unter anderem in der Automobilelektronik, der Fotografie oder der Automatisierung eingesetzt. Aber das ist noch nicht alles. Darüber hinaus sollten Sie sich das Potenzial der Sensoren in der Robotik und bei verschiedenen Hobbyprojekten vor Augen führen.
Regulierung der Bildschirmhelligkeit
Sensoren mit verschiedenen Funktionen – einschließlich Lichtsensoren – gehören bereits zur Grundausstattung von Smartphones und Laptops. Bei dieser Art von Geräten sind sie in erster Linie für die automatische Anpassung der Helligkeit des Bildschirms an die Lichtverhältnisse der Umgebung zuständig. Dies kann die Lesbarkeit des projizierten Bildes verbessern oder Energie sparen.
Bei Smartphones befinden sich die Lichtsensoren in der Regel oben auf der Vorderseite des Geräts – an einer Stelle, die normalerweise nicht von der Hand des Benutzers verdeckt wird, so dass der Sensor jederzeit unter optimalen Bedingungen arbeiten kann. Einige Hersteller installieren die Sensoren in einer sogenannten Notch oder unter dem Display.
Automatisches Ein- und Ausschalten der Beleuchtung
Lichtsensoren werden verwendet, um Laternen in modernen Straßenbeleuchtungssystemen automatisch ein- oder auszuschalten. Dies ist eine nützliche Funktion im Hinblick auf Energieeinsparungen – der Einsatz von Sensoren ermöglicht es, öffentliche Räume nur bei Bedarf zu beleuchten.
Auto-Elektronik
Im Zusammenhang mit der Autoelektronik stößt man auch oft auf den Begriff ‘Dämmerungssensor’ – dabei handelt es sich um ein Bauteil, das nach genau demselben Prinzip funktioniert. Mit seiner Hilfe ist es unter anderem möglich, das Abblendlicht je nach den Lichtverhältnissen auf der Straße automatisch ein- oder auszuschalten. So können Sie mit einer deutlichen Erhöhung der Fahrsicherheit rechnen – vor allem bei Dunkelheit.
Automatische Beleuchtungssteuerung
Darüber hinaus ermöglichen Lichtsensoren die Anpassung des Betriebs verschiedener Systeme an wechselnde Lichtverhältnisse. Beispiele hierfür sind automatische Lichtsteuerungssysteme in Gebäuden sowie Sicherheitssysteme.
Fotografie
Ein weiterer Bereich, in dem Lichtsensoren eine wichtige Rolle spielen, ist die Fotografie. Diese Art von Komponenten sind sowohl in professionellen Kameras als auch in Smartphones zu finden. Mit diesen ist es möglich, die Parameter des Fotos, wie z.B. die Belichtungszeit, automatisch anzupassen.
Lichtsensoren in der Robotik
Abschließend möchten wir noch den Bereich der Lichtsensoranwendungen erwähnen, der uns am meisten interessiert. Wir sprechen hier von Robotik und Elektronik – Komponenten dieser Art bieten eine Fülle von Möglichkeiten für Heimwerker und Enthusiasten. Im Sortiment des Botland-Shops finden Sie Lichtsensoren mit verschiedenen Spezifikationen, die an die gängigsten Plattformen wie Raspberry Pi und Arduino angepasst sind.
