2014년 2월 11일 - 세계적인 고성능 아날로그 집약적 혼성신호 IC 전문기업인 실리콘랩스(Silicon Labs, NASDAQ: SLAB, 지사장 김인규)는 오늘, 업계 최초로 단일칩인 디지털 자외선(UV) 지수 센서 IC(제품명: Si1132/ Si114x) 를 출시했다고 발표했다. 이 제품은 스마트폰과 웨어러블 컴퓨팅 기기에 탑재되어 자외선 노출량을 비롯해, 심박수/맥박수 및 혈액 내 산소포화도를 측정하고 근접/ 동작 제어 등의 기능을 수행할 수 있도록 설계되었다. 실리콘랩스의 광 센서 제품군에 이번에 새롭게 추가된 Si1132 및 Si114x 센서 IC 제품들은 활동량을 측정하는 손목/ 팔 밴드, 스마트 워치 및 스마트폰 헤드셋에 이상적이다. UV 지수를 감지하는 기능 이외에, 이 디바이스들은 건강 및 피트니스 애플리케이션이 주변 조도와 적외선(IR)을 이용한 근접 물체를 감지하는 기능도 제공할 수 있다.

개발자들이 웨어러블과 휴대용 제품을 통해 자외선 노출로부터 사람들을 보호하는 새로운 기능으로 차별화 하고자 함에 따라, 가전제품에서 UV 감지를 필요로 하는 요구가 증가하고 있다. UV 감지 기능은 햇빛에 화상을 입을 정도로 위험에 직면해 있거나 과도하게 햇빛에 노출될 우려가 있는 사람들에게 도움이 된다. UV 센서가 장착된 제품들은 누적 UV 노출량을 측정하여 최종 사용자가 실외 운동을 하면서 건강을 해칠 수 있는 노출 수준에 도달하기 전에 경보를 울릴 수 있다. 세계보건기구(WHO)가 권고한 표준에 따르면, 디지털 UV 지수는 햇빛 강도와 선형적 관계에 있으며 국제조명위원회(International Commission on Illumination, CIE)가 개발한 EAS(Erythemal Action Spectrum)에 의하여 가중치가 주어진다. 이 가중치는 UVB와 UVA를 포함하여 서로 다른 일광 파장에 대한 피부 반응의 표준화된 측정을 제공한다.

전통적인 UV 센서는 UV에 민감한 포토다이오드와 외부 마이크로컨트롤러(MCU), ADC(analog-to-digital converter), 신호 프로세싱 펌웨어를 결합하여 사용하였다. 실리콘랩스는 최초로 이러한 모든 기능을 매우 작은 2 mm x 2 mm 패키지에 하나의 칩 솔루션으로 통합하여 설계상 풋프린트와 BOM(and bill of material) 비용을 감소시킬 수 있도록 하였다. UV 센서 제품군은 다음과 같은 디바이스를 포함한다.

• Si1132 UV 지수와 조도 센서는 디지털 UV 지수 값을 읽기 위해 산업 표준형 I2C 인터페이스를 갖추고 있다

• Si1145/46/47 UV와 IR 근접/ 조도 센서는 내장된 LED 드라이버를 1, 2, 또는 3개 중 선택할 수 있으며 동작 감지를 위해 15가지의 선택할 수 있는 구동 레벨을 제공한다

가속도센서와 함께 사용하면 Si1132 및 Si114x 센서를 통해 개발자는 웨어러블 애플리케이션에서 대기모드의 추적 기능을 구현할 수 있다. 또한, 적외선과 가시광선 수치를 측정할 수 있는 센서의 기능은 여러 가지 광원이 존재하는 환경에서 LCD 백라이트가 보다 효과적으로 제어되도록 할 수 있다. 그 결과 눈의 피로를 완화시키고 최종 사용자의 주의를 분산시키지 않으면서 전력소모를 감소시킬 수 있도록 효율적으로 백라이트를 조절할 수 있는 저렴하면서 효과적인 방법이 된다.

Si114x 센서의 LED 드라이버는 특정 거리에서 최종 사용자가 손 대지 않고 제어할 수 있는 터치리스 인터페이스의 구현을 가능하도록 할 뿐 아니라 건강 및 피트니스 추적 제품들이 빛의 반사를 이용하여 심박수와 혈액 산소 포화도를 측정할 수 있도록 구현 가능하게 한다. 2개의 LED 드라이버를 제공하는 Si1146 와 3개의 LED 드라이버를 제공하는 Si1147 센서는 움직임과 동작 감지를 가능하게 한다. Si1146는 z축 및 x축에서 움직임과 터치리스 제어를 감지할 수 있으며, Si1147은 3번째 축이 추가되어 3차원의 움직임을 감지할 수 있다. 두 센서 제품 모두 후처리하여 어떤 동작인지 판단하기 위한 측정된 빛의 반사량을 제공한다.

Si1132 및 Si114x 센서는 태양 직사광을 포함해 넓은 범위의 광원에서 뛰어난 성능을 발휘한다. 견고한 센싱 아키텍처는 최대 128 kLux 수준의 빛을 감지할 수 있는 조도 센서를 포함한다. 포토다이오드 응답과 이와 관련된 디지털 변환 회로는 인공적인 조명의 깜빡거림 현상과 자연 광의 플러터(flutter) 잡음에 뛰어난 내성을 보여준다.

UV 지수 센서의 초저전력 아키텍처는 더 작은 배터리로 더욱 얇은 웨어러블 설계를 실현시키면서 초당 한 번의 UV 측정을 위해 1.2 µA로 낮은 평균 전류를 이용해 배터리 수명을 연장시킨다. 이 센서들은 경쟁사 제품 대비 획기적으로 더 낮은 전력 소모로 더욱 우수한 감도를 비롯해 더 우수한 감지 범위를 제공한다. 높은 IR 센서 감도는 50cm의 감지 범위를 가지면서도 25.6 µs만 IR-LED를 사용함으로써 움직임/동작 감지 애플리케이션에서 더욱 긴 배터리 수명을 가능하도록 한다. LED 전류의 동적 조절은 전력 소모를 더욱 최소화시킨다.

실리콘랩스의 액세스, 파워 및 센서 제품을 총괄하는 마크 톰슨(Mark Thompson) 부사장 겸 총괄 매니저는 “웨어러블 제품은 고집적, 소형 풋프린트, 저전력의 감지 솔루션을 요구하며, 우리는 업계 최초로 단일 칩 디지털 UV 감지 센서를 제공하여 이러한 요구를 충족시키고 있다. 이 UV 감지 센서는 혁신적인 보건과 피트니스 애플리케이션을 위해 주변 조명과 IR 감지 기능도 제공한다”면서 “실리콘랩스는 에너지 친화적인 MCU, 무선 MCU 및 트랜시버를 비롯해 고속 성장하는 웨어러블 시장에 적합한 시스템 솔루션을 위해 통합할 수 있는 다른 센서 제품들을 광범위하게 제공하는 유일한 UV 지수 센서 공급업체이다”라고 말했다.

실리콘랩스는 테스트, 특성화, 프로토타입 및 소프트웨어 개발 과정을 단순화할 수 있도록 포괄적인 하드웨어 및 소프트웨어 툴을 웨어러블 개발자에게 제공한다. UVIrSlider2EK UV/IR 평가 킷은 실리콘랩스의 광 센서에 적합한 최첨단 개발 플랫폼을 제공한다. 초저전력 C8051F800 MCU로 제어되는 UVIrSlider2EK는 Si1146 센서에서 2개의 IR-LED를 연결하며, UV 지수 측정, 고급형 2D/2축 터치리스 동작 검출, 사물 근접 감지 등의 기능이 가능하도록 되어 있다. IrSlider2EK는 5개의 LED로 5개 레벨의 소비자 UV 강도 지수를 보여주는 펌웨어로 기본 설정 되어 있다. 데모 소프트웨어는 전체 UV 지수와 8개의 가시적인 LED를 이용하여 좌/우/멈춤 동작을 감지하여 보여주는 IR 슬라이더로GUI를 제공한다. 또한, 실리콘랩스는 조도, 근접, 동작 감지 알고리즘에 대한 예제 소프트웨어 소스 코드를 제공한다.