BH1750

定义

BH1750是一种数字式环境光传感器集成电路，器件全称为BH1750FVI，由日本罗姆半导体集团(ROHM)生产^[1]。它内部集成了光电二极管与16位模数转换器，可把入射光强度转换成以勒克斯为单位的16位数字量，直接通过I2C总线读取^[4][5]。

按罗姆公布的技术说明，该芯片的量程为1至65535勒克斯，能够分辨低至1勒克斯的亮度差异，其光谱响应曲线接近人眼视觉灵敏度，受红外线影响很小^[1]。芯片采用WSOF6小型封装，外形尺寸约为2.6毫米×1.6毫米，工作电压范围2.4至3.6伏，工作温度为零下40至85摄氏度^[6]。

原理

BH1750的工作过程是光电转换与模数转换的结合：内部光电二极管把接收到的可见光转换成光电流，随后由16位模数转换器量化成数字量，换算结果直接对应照度值^[4][7]。由于转换与标定都在芯片内部完成，使用者不需要额外设计信号放大、模数转换或标定环节^[8]。

芯片通过两线式I2C总线与主控通信，从机地址由ADDR引脚决定，可在两个地址之间选择^[9][3]。通信流程为向芯片写入指令字节设定测量模式，再从数据寄存器读出高低两个字节，并按分辨率系数换算成照度值^[10][9]。

可选的测量模式包括连续高分辨率模式、连续高分辨率模式2、连续低分辨率模式以及对应的单次测量模式。高分辨率模式下分辨率为1勒克斯、典型测量时间120毫秒，H2模式分辨率为0.5勒克斯，低分辨率模式分辨率4勒克斯、典型测量时间16毫秒^[9][3]。单次测量完成后芯片自动进入断电状态以降低功耗，功耗电流在断电状态下可低至微安量级^[9][11]。

芯片还提供改变内部积分时间的寄存器MTreg，默认值为69、可调范围为31至254，测量时间与MTreg成正比，从而在灵敏度和响应速度之间取舍^[9]。此外，器件内置50赫兹与60赫兹光源噪声抑制功能，可减小荧光灯等周期性光源带来的读数波动^[1]。

发展历程

罗姆半导体集团发布的BH1750FVI技术说明文件标注的设计日期为2008年8月13日，这是可查的早期规格文档时间^[11]。部分元器件资料库记录该型号的引入时间为2009年2月9日，两者分别对应规格书与流通环节的不同时间点^[12]。

该型号的订货编号BH1750FVI-TR此后在多家电子元器件分销渠道长期处于在售状态，被列为有效产品^[2]。同时也有元器件数据库将其生命周期标注为停产，不同渠道的记录并不一致^[4][6]。

随着嵌入式开发普及，围绕该芯片出现了多种开源驱动库与模块，例如面向Python的驱动包和面向嵌入式框架的器件库，使开发者可以在不同主控平台上读取照度数据^[3][13]。

应用

BH1750最初的应用目标是获取环境光数据，用于调节手机的液晶屏与键盘背光功率^[1]。罗姆列出的应用范围还包括液晶电视、笔记本电脑、掌上游戏机、数码相机、数码摄像机、个人数字助理与液晶显示器等^[1]。

在嵌入式与物联网场景中，该芯片常被用于自动照明控制、节能控制与智能家居设备的亮度采集^[14]。也有设计将其用于微型气象监测系统的光强测量模块，或用于户外照明控制、摄影曝光辅助与农业光照监测^[8][4]。

由于采用I2C接口，该芯片只占用主控的两个输入输出引脚，可与STM32等常见微控制器直接连接^[8][14]。市面上常见的GY-302等模块在芯片外围加了上拉电阻与稳压电路，使供电和连线更为方便^[9][14]。

局限

BH1750的测量范围以1勒克斯为下限、65535勒克斯为上限，超出该区间的极暗或极亮环境无法直接准确反映^[1]。罗姆说明，通过调整测量结果以补偿光学窗口影响，可把可检测范围扩展至最低约0.11勒克斯、最高约100000勒克斯，但这属于附加校准手段，并非默认量程^[1]。

器件的测量一致性存在偏差，罗姆给出的测量变化为±20%，因此它更适合判断环境亮度的相对变化，而不适合作为高精度光度计量器具使用^[2]。此外，低分辨率模式的分辨率仅为4勒克斯，在高分辨率模式下也需要等待120毫秒左右的典型测量时间，快速变化的光照条件难以被完整捕捉^[9]。

该芯片对红外线不敏感，其设计用途是可见光波段的环境照度测量，不能用于红外测距或接近检测一类的功能^[4][15]。罗姆在规格文件中亦声明，该产品并非为医疗仪器、运输设备、航空航天机械、核反应堆控制器等对可靠性要求极高的用途而设计^[11]。

参见

• I2C —— BH1750 与主控芯片之间通信所采用的两线式串行总线协议。

• 勒克斯 —— 表示照度的国际单位，也是 BH1750 输出数据的单位。

• 模数转换器 —— BH1750 内部集成、用于把光电流量化为数字量的部件。

• 光电二极管 —— 芯片内部完成光电转换的感光元件。

• 环境光传感器 —— BH1750 所属的传感器类别。

• 罗姆半导体集团 —— BH1750 系列芯片的生产厂商。