原创 艾迈斯欧司朗研发不断创新绽放,红外光未来方向在哪?

不可见光在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。

如果说红外光源遍布大家的生活，相信很多人会觉得诧异。因为不被肉眼可见，红外光源的应用在生活中并不会带来强烈感知。

“但实际上它已经无处不在了”，艾迈斯欧司朗资深系统工程师严菲说道。

举个例子，搭载红外LED的电视机遥控器，已经存在了几十年。

1、红外LED的“客户”多吗？

很多。

比如有儿童和老人的家庭中常配备的家用摄像头，设想一下它在晚上没有可见光的情况下该如何工作呢？事实上，当家用摄像头感知到自己工作在一个非常暗的环境光条件下时，它会想方设法改善自己的“工作环境”——打开红外LED，同时其CMOS图像传感器也会从RGB模式切换到红外模式；

比如说新能源车中常看到的DMS驾驶员状态监测系统，就是利用红外LED（有时也用红外VCSEL）去实时监测驾驶员的状态信息并在不合规情况下给出提示；

比如安防监控系统，在平安城市、智慧城市等政府项目的大力推动下，应用不断变广变深，在小区、在高速公路、在大型公共场所，安防监控设备随处可见，而随着其中夜视监控需求的逐渐增多，更高光功率、更高效的红外LED正大显身手。

更别提，大疆无人机上辅助测距或者悬停功能的红外LED，智能家居可实现人脸识别的门锁上用于补光的红外LED；工业领域机器视觉中可以协助探测不同材质或者不同物体的红外LED；放松肌肉的医疗用红外LED；打通元宇宙世界的AR/VR设备中实现眼动追踪的红外LED……

2、对红外LED，Say Hi！

和可见光LED不同，我们在分析红外LED时并不需要讲颜色、色温、光谱等等。

“只需关注2个指标，直白来说，第一，就是我们的红外LED能够出多少光，也就是它的辐射通量”严菲解释道，“第二，就是红外LED的光束角。”

设想一下红外LED的使用场景，绝大部分需要搭配红外摄像头来使用。根据摄像头使用的不同场景，比如近距离的1米以内的探测距离，到甚至几百米、上千米的特殊场景用的安防监控……不同的场景对红外LED的要求都会不一样。

这就需要更高性能的产品以及更加丰富的产品组合作为支撑。

3、红外LED领域的先锋者！

艾迈斯欧司朗在红外LED一直处于先锋角色。“我们在这一块投入很多年，这也保证我们的产品性能和布局一直领先于市场。”

比如双层PN结的叠层产品开发。

通常而言，PN结只有一层，比如艾迈斯欧司朗的SFH 4715A，但是如果在单层PN结上再加一层PN结，就能将整个产品的辐射通量提高1.8倍。

因此，对于部分客户需要更少LED数量的应用，叠层红外LED产品就成为很好的选择。

比如，920nm红外LED产品的推出。就红外LED来说，目前的主流波长为850nm和940nm。随着波长越大，不论是人眼还是CMOS传感器，它的感光度其实都在下降。因此850nm的感光度一定是高于940nm的，这也使得绝大部分的安防监控类应用都会选择850nm的红外LED，从而以更少的能量达到较高的补光效果，确保CMOS传感器输出的画面质量。

但在高感光度的同时，红暴现象也是850nm产品不可回避的问题，毕竟对于人眼来说850nm的红外LED产品感光度同样更高。“因此，也会有客户提出既不想要850nm带来的那么强的红暴现象，又想进一步提高CMOS传感器的灵敏度。”

产业界总是有很多“既要又要还要”的需求待满足，而能满足这类需求也是实力的象征。

“我们也会给客户带来一个不同的波长选择——就是920nm的红外LED产品。”

当然，除了单品性能和布局的保障，海量产品的质量可靠性问题也尤为关键。

据悉，艾迈斯欧司朗的红外LED产品在市场布局多年，整体的出货量相当大，就国内部分领域的一些龙头客户，每年都会大量采购其红外LED产品，但截至目前还未曾接到任何有关质量问题的投诉。

4、一些典型，中国市场客户案例分析

“我们也选取了一些代表性的中国市场成功案例来分享。”

近年来，出于对公共出行安全的考虑，中国已经率先对“两客一危”等商用车车型安装DMS即驾驶员状态监测系统作出了强制要求，来实时监测驾驶员的状态。

尽管现场分享的这个案例是针对汽车的后装市场的，对相应的红外LED产品没有车规级认证的强制需求，因此后装市场普遍流行的是其工业等级的产品（该类产品已经足以满足后装市场客户在性能和质量可靠性的需求了）。

但据严菲介绍，艾迈斯欧司朗也布局了DMS应用中相应前装市场的车规级红外LED产品，而且该产品在整个应用市场中的占有率非常高。

将红外LED应用工作场景，最常见的就是智能门禁应用。应用其中的SFH 4715A是一款高光效产品。

“在智能门禁这类应用中，因为它会对电池的要求非常高，所以只有高光效的红外LED器件，才能保证足够长的电池使用时间。同时，由于高光效，LED所转换的热量也会更低，对系统的热控制来说，也会更具优势。”

利用红外LED补光去增强口腔扫描仪的效果，可能是很多人都不曾想到的妙用。

将红外LED应用于口扫产品，首先的要求就是体积非常小，因为要将产品塞入人们的口腔中；其次仍需要高功率，从而带来高可靠的辅助照明。艾迈斯欧司朗OSLON® P1616系列的小型高功率红外LED SFH 4170S尺寸仅为1.6×1.6mm，更容易集成，从而进一步满足客户空间受限的应用需求。

根据客户反馈，利用近红外线影像技术实现无辐射邻面龋齿检测，结合其自研的口腔健康检查报告、正畸模拟、智能对比等系列软件功能，会有更清晰的细节报告生成（从下图中的口腔图片示例中也可看出），如此一来，也将辅助医生及口腔门诊围绕患者创造专业体贴的全周期口腔健康管理服务。

此外，还有机器视觉，基于高光效、高光功率的产品特性，可以搭配去检测不同的产品、不同的材质。

另外，在缓解肌肉酸痛时，红外LED同样可以用作治疗用途，而客户在选择产品时也更为看重其可靠性。

5、多样产品组合形成强支撑

海量客户的选择，主要还是源于产品硬实力。

高功率红外LED产品，同时具备较高的光电转换效率。“光电转换效率最高的产品甚至能达到60%。”也就是说1W的电功耗可以转换成0.6W的光功率，其余40%才是热，如此高的转换效率也确保客户使用时只需较低的驱动电流，同时整个系统的散热效果也会更好。此外，就是较低的热阻值。

其次，多样产品种类组合，从不同封装尺寸、到不同光功率、波长、光束角，整个红外LED的种类都是非常全面的。

按照不同的光功率划分

按照不同的光束角划分

甚至，除了众多消费、工业类领域的产品，艾迈斯欧司朗还具备车规级AEC-Q101的红外LED方案。

若以市场定位来划分，在以性能驱动的高光功率产品系列中包含了OSLON® Black，SYNIOS® P2720，OSLON® P1616三大封装产品。

OSLON® Black系列，是目前市场上销售量最大的系列，也是客户使用率最高的封装类型。“我们可以说是这个封装形式的首创者。”

2.7*2mm的封装尺寸，SYNIOS® P2720系列相比OSLON® Black系列在封装尺寸上紧凑了不少。在同样保持高光功率、高光效的前提下，进一步缩小器件的尺寸，使得SYNIOS® P2720系列在终端应用产品有尺寸限制要求时更为适宜。

OSLON® P1616，可以说是目前市面上封装尺寸最小的大功率红外LED系列，仅为1.6*1.6mm，也是因为出色的高光效+小尺寸，这个系列在移动端尤为畅销。

不止于此。

据严菲介绍，“我们仍在不停创新，研发更高光效、更高辐射通量、更低VF值（正向电压）的新一代FENIX芯片产品——SFH 4713B/SFH 4714B。”

相比前代产品SFH 4713A，SFH 4713B在辐射强度上提高了20%，辐射通量提高了23%，VF值在1A时降低了0.12V，以此带来更高的光电转换效率，提升了33%（如上图中深蓝色/浅蓝色柱状图对比示意）。

据悉，目前这款芯片的研发工作已完成，只需将芯片封装到不同的Package尺寸中，然后做相应的可靠性测试即可推向市场。