反射式光電傳感器是一種利用光的反射來檢測物體有無的傳感器,其應用非常廣泛。在可穿戴設備等與我們日常生活密切相關的產(chǎn)品中,反射式光電傳感器的應用不斷增加。但是,如果要更方便地將其應用于工業(yè)設備等領域,則需要精度更高、響應速度更快的反射式光電傳感器產(chǎn)品。一般來說,反射式光電傳感器多被用于開關用途,但如果能夠將其特性更有效地利用起來,那么這類器件還有很大的應用潛力。本文將會介紹這種光學器件的最新信息,并探討其未來的發(fā)展前景。
*Vertical Cavity Surface Emitting Laser(垂直腔面發(fā)射激光器)的縮寫。
以往多用于通信領域,近年來也被用于感測系統(tǒng)發(fā)光單元的光源。
1.什么是反射式光電傳感器?
反射式光電傳感器是一種利用光的反射、主要用來檢測位置的器件。通常,這種器件被用于開關用途。近年來,受新冠疫情等的影響,市場對于操作過程中無需接觸的相關應用的需求不斷擴大。在我們的日常生活中,無需接觸即可測量體溫的體溫計、只要伸手就能出水的水龍頭、零接觸的電梯按鈕等應用不斷增多,這些應用的核心器件就是反射式光電傳感器。
除此之外,反射式光電傳感器還被廣泛運用于智能手機和可穿戴設備等應用,比如通過接近檢測功能,控制手機液晶屏幕的亮屏息屏;通過脫戴檢測功能,檢測可穿戴設備的穿戴和脫下;在開和關之間進行切換等。
2.反射式光電傳感器在工業(yè)設備領域的應用
在工業(yè)設備領域,反射式光電傳感器也開始大顯身手。過去,在開關應用中,通常使用簡單的機械開關或者磁性開關進行開和關的控制。但是近年來,隨著工業(yè)設備的自動化和無人化程度的提升,性能優(yōu)異且支持高性能設備的反射式光電傳感器開始嶄露頭角。
與機械開關和磁性開關相比,反射式光電傳感器的封裝尺寸更小,所以如果需要在細小的位置或狹窄的位置配備開關功能,或者需要在狹窄的場所乃至幾乎沒有空間的場所配備物體檢測功能,那么反射式光電傳感器可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。
另外,光學開關有數(shù)字式開關和模擬式開關兩種。模擬式開關雖然操作困難,但具有設計靈活性高的優(yōu)點,而數(shù)字式開關則設計靈活性有限,但具有操作簡單的優(yōu)點。
3.反射式光電傳感器在開關用途之外的眾多應用方向
反射式光電傳感器的應用并不僅僅局限于“開關”這一單一用途。通過設計創(chuàng)意,還可以用于更廣泛的領域,因此發(fā)展?jié)摿Ψ浅4?。比如,利用血液中的血紅蛋白可以吸收紫外線這一性質,反射式光電傳感器被廣泛用于測量脈搏和心率的應用及設備中。此外,由于反射式光電傳感器能夠對光的反射情況做出反應,所以除了用來檢測“有/無”之外,還可以用來檢測“黑/白”。在工業(yè)領域,反射式光電傳感器還被用于電機的旋轉檢測等應用。
4.ROHM開創(chuàng)的反射式光電傳感器的新應用
以往的反射式光電傳感器通常使用LED作為發(fā)光器件。然而ROHM使用自主生產(chǎn)的比LED功耗更低、指向性更出色的VCSEL作為發(fā)光器件,同時還使用自主生產(chǎn)的數(shù)字輸出光電IC作為光接收器件,成功開發(fā)出超小型反射式光電傳感器“RPR-0720”。
RPR-0720的特點1 VCSEL
反射式光電傳感器“RPR-0720”最大的特點就在于使用VCSEL作為發(fā)光器件。通常來說,VCSEL多用于車載應用等大型設備,所以很難買到低功率的VCSEL。ROHM利用可以自主生產(chǎn)VCSEL的優(yōu)勢,通過以“點”的形式(而非“面”的形式)使用VCSEL發(fā)光器件,成功地開發(fā)出非常適用于反射式光電傳感器的低功率VCSEL。它的光不會像LED那樣發(fā)散,因此相比以往的反射式光電傳感器,可以實現(xiàn)更高的檢測精度。
另外,通過優(yōu)化由光束發(fā)散角更窄的VCSEL和光電IC組成的模塊,大幅降低了產(chǎn)品的尺寸,相比使用LED作為發(fā)光器件的以往反射式光電傳感器,新產(chǎn)品的封裝面積減小了約78%。日程表
RPR-0720的特點2 無需升壓電路
以往的反射式光電傳感器支持的電壓范圍通常為2.9V~3.6V,需要配置升壓電路和降壓電路。而ROHM的反射式光電傳感器由于使用的是VCSEL,驅動范圍更廣,支持的電壓范圍寬達2.7V~4.5V,因此無需配置升壓電路。
這不僅使反射式光電傳感器本身的體積更小,還可以削減用于升壓的外圍元器件數(shù)量,從而進一步節(jié)省空間。正是因為具備這些特點,ROHM的反射式光電傳感器產(chǎn)品可支持使用鋰離子電池(2.7V),因而非常適用于需要脫戴檢測的可穿戴設備和小型電子設備。
5.VCSEL反射式光電傳感器在工業(yè)設備領域的應用
除了可穿戴設備之外,ROHM也在積極研究將這種采用了VCSEL的超小型反射式光電傳感器用于工業(yè)設備領域,以取代傳統(tǒng)的機械開關和磁性開關。
比如,在位置狹窄或者空間受限的場所進行物體的檢測、電機的旋轉檢測等場景中,通過使用ROHM的超小型反射式光電傳感器,可以完成過去無法實現(xiàn)的檢測需求,或者進一步提升傳統(tǒng)檢測方式的便利性。
目前,除了數(shù)字式的RPR-0720之外,ROHM還在研發(fā)模擬式的新產(chǎn)品,以進一步完善產(chǎn)品體系,滿足客戶的多樣化需求。