艾迈斯欧司朗带你探索IR:6的“宇宙与星空”!

在科技长河中,计算机芯片的演进历程,犹如一部充满创新与突破的史诗,历经数十载的迭代与发展,不断照亮人类探索未知世界的征途。特别是自20世纪80年代以来,计算机芯片的迭代步伐加速,摩尔定律如同神祗的预言,助力计算机芯片在性能和效率上不断跨越,为人类科技进程注入了强大的动力。

同样,在红外LED芯片技术的宏伟篇章中,亮度与效率的跃迁始终是指向未来的核心命题。

一路探索,产业链上游的玩家们也在试图给出自己的答卷。每一次技术的迭代,都是他们向宇宙深空投下的答案,以此照亮了人类应用征途的每一寸未知。

01 第6次迭代!奋力一跃!

比如,深耕红外(IR)LED领域的艾迈斯欧司朗一直拥有专属的薄膜半导体技术,历经6次迭代,前不久,官宣发布最新IR:6红外LED芯片技术。

相较于艾迈斯欧司朗现有IR LED发射器芯片,IR:6技术能将显示亮度提升35%,工作效率提高42%1!(1注:较新产品系列的最大提升值。本数值以SFH 4713X为例。)

这一技术突破也将助力客户在基于红外LED的应用领域,如生物特征认证和安全摄像头等方面实现质的飞跃。

艾迈斯欧司朗OSLON® P1616高功率LED系列和OSLON® Black系列更将成为首个承载这项新技术的产品。

例如,OSLON® P1616系列下的OSLON® P1616 SFH 4180BS、OSLON® P1616 SFH 4181BS、OSLON® P1616 SFH 4182BS;以及OSLON® Black发射器的新版本OSLON® Black SFH 4713B、OSLON® Black SFH 4714B、OSLON® Black SFH 47167B。

艾迈斯欧司朗

IR:6红外技术

OSLON® Black SFH 4713B

02 论先进性

都说IR:6技术的搭载将对终端红外应用带来质的飞跃,如何体现呢?

艾迈斯欧司朗市场经理Monica就曾举例解释道,例如在机器视觉领域,原本需要集群而动的6~8颗红外LED,如今在IR:6的加持下,只需4~6颗即可完成任务。

而在智能门锁上,IR:6技术的融入,会进一步延长新品LED的待机时间,如此一来,用户也会因为充电次数的减少,体验更加流畅无阻而好感倍增。

那么IR:6缘何如此先进?助力红外LED芯片实现亮度和效率的双提升?

向下看。

作为光明的“缔造者”,LED芯片包含着复杂的层级构造,N型硅与P型硅的交织,以及那层覆盖在IC表面的薄膜和反射层(如图1所示)。这些层级在光线发射过程中扮演着不可或缺的角色。

图1. LED内部结构横面图,展示内部光线反射情况

在LED内部,光点启动了一场穿越之旅,它抵达芯片表面,被薄膜巧妙地反射至硅层深处,随后触及反射层,再以特定角度反射回薄膜,周而复始,经历了一次又一次的角度调整,直至光线角度精确调整到可从LED发射。

经过无数次反射的磨砺,光线最终以更广阔的姿态散射而出,带来前所未有的光明,成就了LED更耀眼的光输出效果。

在艾迈斯欧司朗推出的新一代IR:6红外芯片中,创新型内部反射器有效减少了晶片的光学损耗,同时增强了辐射强度。

此外,通过改进芯片表面的粗糙度(这是薄膜技术的一大特色),优化了光解耦效率,进而实现了更集中的光输出分布。

IR:6 芯片技术另一大革新在于新型N触点(金线焊接位置)的设计。

通过将金线焊接位置移至芯片表面中央,显著改善了电流在器件内的分布,并降低正向电压需求(如图2所示)。

图2. 金线焊接位置的改变 a) 原有位置在边角处

b) 新的位置更居中

作为一种创新的薄膜半导体芯片技术,IR:6将成为艾迈斯欧司朗目前推出的各款新型红外LED系列产品的核心发光元件。预计在2024至2025年期间,艾迈斯欧司朗将逐步采用IR:6芯片去替换现有的系列。

03 结果为王!

据悉,仅凭这款新型芯片——无需对LED封装或透镜进行任何改良,便能显著提升产品的亮度和效率。

以OSLON® Black SFH 4713B为例,来看如图3所示的辐射通量对比 :

在相同驱动电流下,IR:6芯片的光学功率输出最多可提升25%。举例来说,在1A 驱动电流下,850nm波长的SFH 4713B的典型辐射强度提升了 20%,达到了505mW/sr。

图3. IR:6 芯片所带来的性能提升:辐射通量对比图

如图4所示的正向电压对比:

一定程度上得益于新芯片更低的平均正向电压,效率提升更能高达38%。在1A驱动电流下,SFH 4713B的正向电压典型值为1.61V,相较于上一代芯片,降低了约190mV。

图4. IR:6 芯片带来的性能提升:正向电压对比

新型IR:6技术使得所有生产单元的亮度特性分布更加集中。换言之,与前代芯片相比,采用新技术生产并交付给客户的产品,其亮度的最小值和最大值将更趋近于典型值。

这意味着,艾迈斯欧司朗所保证的最低亮度输出有了显著提升,甚至超出典型亮度值。例如,在SFH 4713B型号中,最低亮度从280mW/sr提升至450mW/sr。这一改进为光学系统工程师们设计符合特定应用需求的可靠系统提供了极大的便利。

04 One More Thing!

IR:6 芯片还具备一项先前芯片技术所没有的新特性。

该特性可进一步提升应用性能——即在850nm和940nm的选项之外,IR:6技术还新增了920nm的中心波长。

相较于940nm的红外光,广泛使用的CMOS图像传感器对920nm的红外光更为敏感。因此,使用920nm的IR:6芯片照明的物体图像,相较于使用940nm光照明,将展现更多细节,并且拥有更高的对比度和信噪比。

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