산업용 SWIR (단파 적외선) LED 조명 에서 운영 1000-1950 nm 밴드, 대략적으로 실리콘 검출기 컷오프를 넘어 1100 nm. SWIR LED로 이미징 가능, 감지, 그리고 머신 비전 실리콘 기반 카메라와 광검출기가 볼 수 없는 애플리케이션: 포그 통과 및 실리콘 웨이퍼 통과 이미징 1050-1200 nm (실리콘 웨이퍼 검사 포함), 수분 감지 ~에 1450 nm, 눈에 안전한 산업용 감지 ~에 1550 nm, 석유 및 플라스틱 분류 1650 nm. SWIR LED는 InGaAs 반도체 소재로 제작되었습니다. (UV-visible LED의 경우 InGaN, NIR의 경우 GaAs와 비교), 사용 가능한 파장을 제한하는, 벽면 플러그 효율을 저하시킵니다., 가시광 LED에 비해 밀리와트당 비용이 약 10~100배 증가합니다.. 다중 스펙트럼 LED 시스템 여러 SWIR 파장 결합, 그리고 자주 보이는 / 근적외선 파장, 스펙트럼 시그니처를 캡처하기 위한 배열의 단일 파장 소스는 불가능합니다., 에 사용 식품 검사, 초분광 이미징 보충제, NDT, 머신비전 조명, 그리고 생물의학 애플리케이션. 이 가이드에서는 다음을 다루고 있습니다. 파장 선택, 포장, SWIR 조명 시스템 수준 설계, 그리고 Yingfeng의 산업 SWIR LED OEM 통합을 위한 포트폴리오.

시야각 옵션: 20°/30°/45°/60°/120°

단일 칩 패키지:치수: 3535/3838

4칩 패키지:치수: 5050/5252

SWIR 스펙트럼 개요

SWIR이 가시광선 및 NIR LED와 다른 점

SWIR LED 부품 선택 프로세스를 주도하는 세 가지 근본적인 차이점:

1. InGaAs 대. 실리콘 감지. 실리콘 CMOS 및 CCD 센서 (실리콘 포토다이오드 / 광검출기) 급격히 떨어지는 양자 효율 곡선을 가지고 있습니다. 950-1000 nm이고 ~1100 nm를 지나면 사실상 눈이 멀게 됩니다.. SWIR 카메라와 SWIR 광검출기는 인듐 갈륨 비소 (InGaAs) 센서, 전반에 걸쳐 민감한 900-1700 nm (표준 InGaAs) 또는 최대 2600 확장된 InGaAs를 사용한 nm. 이 센서 변경은 모든 SWIR 시스템의 가장 큰 비용 동인입니다., InGaAs 카메라는 일반적으로 동급 실리콘 카메라보다 10~50배 더 ​​비쌉니다.. SWIR LED 선택은 SWIR 카메라의 스펙트럼 응답 곡선과 일치해야 합니다.. SWIR은 열화상과 구별됩니다. (스위프트 / LWIR, 3-14 μm), SWIR은 활성 LED 소스에서 반사된 조명을 사용합니다., 열화상은 물체 자체에서 방출되는 열을 감지합니다..

2. 광 출력의 밀리와트당 비용. SWIR LED는 InGaAs 반도체 소재를 사용합니다. (UV/가시선의 경우 InGaN, NIR의 경우 GaAs/AlGaAs 비교). 표준 구성 Ga₀.₄₇In₀.₅₃As, 인듐 인화물 기판에 격자 정합, 가지고있다 ~ 1.68 μm의 광 흡수 차단, 확장된 InGaAs가 그 이상에 도달함 2.5 μm. 소재가 제작하기가 더 어렵습니다., 수익률이 낮습니다, 청색/녹색/적색 LED 재료보다 벽면 플러그 효율이 낮습니다.. 산업용 SWIR LED는 일반적으로 유사한 패키지 크기의 가시 LED보다 광 출력 밀리와트당 10~100배 더 비쌉니다.. 이는 시스템 설계를 형성합니다.: SWIR 조명은 효율성을 위해 전력 예산에 맞춰 펄스 구동됩니다..

3. 위의 눈 안전 이점 1400 nm. 대략 위 파장의 빛 1400 nm는 망막에 도달하기 전에 눈의 각막과 방수에 있는 물에 강하게 흡수됩니다., 더 짧은 파장에서는 사용할 수 없는 고유한 눈 안전 여유를 제공합니다.. 이는 에 반영됩니다. IEC 60825-1 레이저/LED 안전 분류 프레임워크, 이 대역의 파장에 더 허용적인 접근 가능 방출 제한을 할당합니다.. 눈 안전 속성은 1550 nm는 산업용 감지에 특히 매력적입니다., 자동차 LiDAR, 노출을 통제할 수 없는 실외 감시. 참조 1550nm 클러스터 기사 애플리케이션별 안전 분류 세부정보.

용도별 SWIR LED 선택

SWIR LED 부품 선택 체크리스트

파장이 첫 번째 결정입니다 (위의 스펙트럼 표), 그러나 완전한 SWIR LED 사양은 1050 에게 1750 nm에는 6개의 차원이 더 있습니다.. 애플리케이션을 구축 가능한 구성 요소 사양으로 전환하기 위해 이를 통해 작업합니다.:

1. 중심 파장 및 빈. 이미징하려는 흡수 특성에 중심 파장을 일치시킵니다. (1450 물의 경우 nm, 1650 탄화수소의 경우 nm, 등). SWIR 이미터는 중심 파장 허용 오차를 가집니다., 그러니 허용되는 쓰레기통을 지정하세요. 빈이 촘촘할수록 부품을 더 높은 비용으로 분류할 수 있음.
2. 스펙트럼 대역폭 (FWHM). 이미터 대역폭이 분류가 분리해야 하는 인접 흡수 대역으로 흘러 들어가지 않는지 확인하세요.. 두 밴드가 서로 가까이 앉아 있는 곳, LED에만 의존하기보다는 검출기에 대역통과 필터를 추가합니다. (다중 스펙트럼 LED 어레이 아래의 스펙트럼 중첩 참고 사항을 참조하세요.).
3. 대상의 복사 출력 및 조사량. 방사성 수량으로 지정, ~ 아니다 “명도.” 복사속 (밀리와트) 총 방출 전력입니다, 복사강도 (mW/sr) 좁은 빔을 지배한다, 작업 평면의 복사 조도 (mW/cm²) 실제로 감지기 신호를 구동하는 것입니다.. InGaAs 카메라 감도에서 필요한 방사조도를 역계산합니다., 노출 시간, 그리고 작업 거리, 그런 다음 광학 및 창 손실에 대한 여유를 추가합니다..
4. 빔 각도 및 균일성. 시청을 선택하세요 (반전력) 작업 거리에서 검사 필드를 덮는 각도. 머신 비전용, 필드를 평탄화하기 위한 디퓨저 또는 광파이프 예산. 일률, 최대 강도가 ​​아님, 검사 반복성을 설정합니다..
5. 패키지 및 열 경로. 패키지를 선택하세요 (다음과 같은 SMD 설치 공간 0603 그리고 0805, 로우 프로파일 플립칩, 고출력 세라믹, 또는 COB 배열) 보드 영역 반대, 키, 그리고 당신이 가라앉혀야 할 열. SWIR 벽면 플러그 효율이 낮습니다., 그래서 대부분의 구동력은 접합부에서 열이 됩니다.. 금속 코어 PCB 또는 능동 냉각은 일반적으로 약 1와트 이상입니다..
6. 드라이브 방식. 연속 대 펄스 결정. 펄스 구동 10 에게 50 % 듀티는 피크 방사조도를 높이고 평균 접합 온도를 낮춥니다., 하지만 이를 위해서는 피크 전류를 소싱할 수 있는 드라이버와 카메라 노출에 동기화된 트리거가 필요합니다.. 배열의 경우, 순방향 전압은 파장에 따라 다르기 때문에 채널별 전류 조절을 계획합니다..
7. 감지기와 광학 장치가 일치함. 선택한 파장이 InGaAs 내부에 있는지 확인하세요. (또는 확장된 InGaAs) 책임 창, 모든 렌즈를 확인하고, 창문, 경로의 캡슐화재는 해당 파장으로 전송됩니다. (석영, 사파이어, 또는 SWIR 등급 유리, 표준 아크릴이나 폴리카보네이트가 아닌).

데이터시트 또는 견적 요청에 보관할 방사성 측정량:

단계 뒤의 파장별 장단점 1, 스펙트럼 표에 링크된 클러스터 기사를 참조하세요.. 사용 가능한 패키지 및 데이터시트, 참조 SWIR LED 제품 카테고리.

다중 스펙트럼 LED 어레이

에이 다중 스펙트럼 LED 어레이 단일 광학 어셈블리에 두 개 이상의 개별 파장을 결합하여 단일 파장 소스가 제공할 수 있는 것보다 더 풍부한 스펙트럼 정보를 캡처합니다.. OEM 통합용, 다중 스펙트럼 배열은 단색 조명이 해결할 수 없는 다양한 문제를 해결합니다.: 눈에 보이는 외관은 비슷하지만 SWIR 흡수 특징이 다른 구별되는 소재, 표면 코팅 특성화, 초분광 이미징 시스템 보완.

어레이 아키텍처 옵션

• 인터리브 배열, 동일한 기판 또는 PCB의 여러 LED 다이, 각각 다른 파장을 방출. 광 출력은 조명 평면 전체에 걸쳐 공간적으로 혼합됩니다.. 대상이 움직이는 애플리케이션에 적합 (식품 컨베이어, 제조 라인) 시간 다중화 샘플링이 허용됩니다..
• 잇달아 일어나는 / 다중화 드라이브, 여러 LED 패키지를 갖춘 단일 광학 경로, 시간 순서대로 구동. 카메라는 파장당 하나의 프레임을 캡처합니다.. 더 깨끗한 스펙트럼 분리, 느린 프레임 속도, 동기화된 구동 전자 장치가 필요합니다..
• 맞춤형 모듈, 부품 공급업체가 OEM 사양에 맞춰 조립함. 최적의 파장 세트를 결합, 드라이브 전자 장치, 특정 이미징 용도를 위한 광학 패키징.

다중 스펙트럼 시스템 설계 고려 사항

• 파장 전반에 걸친 전류 매칭: SWIR LED 파장마다 순방향 전압 및 효율 특성이 다릅니다.; 파장당 균일한 광 출력에는 채널별 전류 조절이 필요합니다., 전체 어레이에 대한 단일 정전류 소스가 아님
• 스펙트럼 중첩, 인접한 SWIR 파장 (예를 들어, 1450 nm 및 1550 nm) ~30-40 nm FWHM을 가지며 겹칠 수 있음; 스펙트럼 분류 알고리즘은 이를 고려해야 합니다.
• 광학적 균일성, 디퓨저, 광파이프, 또는 통합 구체는 다중 스펙트럼 출력이 목표에 도달하기 전에 공간적으로 균질화하는 데 일반적으로 사용됩니다.
• 열 관리, 근접한 여러 개의 고전력 LED에서 발생하는 열에는 세심한 PCB 설계가 필요합니다.; 금속 코어 기판 및 능동 냉각이 일반적입니다.
• 카메라와의 동기화, 다중 스펙트럼 시스템에는 LED 구동 펄스와 카메라 노출 사이의 정확한 타이밍이 필요합니다.; 트리거 신호는 일반적으로 중앙 컨트롤러에서 전달됩니다.

SWIR 조명 및 머신 비전 조명을 위한 시스템 수준 설계

완전한 SWIR 이미징 또는 머신 비전 조명 시스템에는 4개의 상호 의존적인 구성 요소가 있습니다.. SWIR LED 광원은 그 중 하나입니다.:

1. SWIR LED 조명, 파장으로 선택, 광전력, 빔 각도, 조명 균일성, 그리고 드라이브 특성
2. SWIR 카메라 (InGaAs 센서) 또는 InGaAs 광다이오드/광검출기, 스펙트럼 응답에 의해 선택됨, 픽셀 해상도, 감광도, 동적 범위
3. 광학, 실리콘 및 크라운 유리 렌즈는 ~1100nm를 초과하여 투과하지 않습니다.; SWIR 광학은 석영을 사용합니다., 사파이어, 불화마그네슘, 또는 특수 SWIR 코팅 안경
4. 드라이브 전자 장치 + 타이밍, 펄스 드라이브 (일반적인 듀티 사이클 10-50%) 열 부하를 관리하면서 최대 광 출력을 극대화합니다.; 정확한 펄스 타이밍으로 SWIR LED 조명을 카메라 노출과 동기화합니다.

구성 요소 일치 문제. 에이 1550 표준 SWIR 카메라와 결합된 nm LED (InGaAs 센서) 해당 파장이 InGaAs 감도 피크에 가깝기 때문에 가장 강력한 신호 대 잡음 조합입니다.. 동일한 카메라가 1750 nm LED에서는 센서의 응답성이 민감한 범위의 가장자리 근처로 떨어지기 때문에 신호가 크게 감소합니다.. 확장형 InGaAs 카메라를 선택하면 1750 증가된 비용으로 인한 nm 감도 문제.

머신 비전 조명 애플리케이션용, 검사 현장 전반에 걸쳐 빔 균일성이 중요합니다.: 불균일한 SWIR 조명은 다운스트림 이미지 분석을 복잡하게 만드는 일관되지 않은 대비를 생성합니다.. 디퓨저, 광파이프, 또는 다중 이미터 어레이는 SWIR 광원 출력이 검사 대상에 도달하기 전에 균질화합니다..

광학용, 폴리카보네이트와 아크릴은 눈으로 볼 때는 투명하지만 SWIR에서는 강하게 흡수됩니다.. SWIR 등급 유리를 사용하세요., 석영, 아니면 사파이어 어떤 창문에도, 렌즈, 또는 LED 경로의 빔 형성 광학 장치. 표준 실리콘 LED 봉지재는 최대 SWIR 투명합니다. 1700 nm이며 일반적으로 LED 패키지 내부에서 허용됩니다..

초분광 대. 다중 스펙트럼 이미징, 용어를 명확히

두 용어는 종종 같은 의미로 사용되지만 서로 다른 이미징 접근 방식을 설명합니다.. 표준 구별에 따라, 초분광 이미징 사용 연속적이고 연속적인 파장의 범위 (예를 들어, 400-1100 nm in 1 nm 단계), 다중 스펙트럼 이미징은 선택한 위치에서 타겟 파장의 하위 집합 (예를 들어, 400-1100 nm in 20 nm 단계):

SWIR LED는 일반적으로 다중 스펙트럼 시스템에 배포됩니다., 초분광이 아닌. 초분광 시스템에는 일반적으로 개별 LED 어레이가 제공할 수 없는 연속 대역 적용 범위가 필요합니다.; 그들은 광대역 소스를 사용합니다 (할로겐, 초연속 레이저) 프리즘 또는 격자 분광계 추가. 그 말은, SWIR LED 보충 일부 구성의 초분광 시스템, 분광계가 전체 스펙트럼을 포착하는 동안 주요 흡수 피크에서 고출력 조명 제공.

SWIR LED 패키징 고려 사항

SWIR LED는 보드 수준 통합을 위해 소형 표면 실장 패키지로 제공됩니다., 그리고 고전력 시스템을 위한 더 큰 COB 및 맞춤형 어레이 패키지:

• SMD 패키지, 표준 표면 실장 설치 공간 (0603, 0805, 더 큰 세라믹 패키지) PCB 통합에 적합. 잉펑의 초소형 0603 SWIR LED 공간이 제한된 웨어러블 및 소형 OEM 애플리케이션을 위해 설계되었습니다..
• 로우 프로파일 플립칩 패키지, 슬림형 폼 팩터를 위해 패키지 높이 최소화. 여러 개의 이미터가 긴밀하게 수직으로 적층되어야 하는 광학 시스템에 유용합니다..
• 고전력 패키지, 구리 열 확산 장치가 있는 세라믹 기판의 여러 SWIR 칩. 장거리 감지 및 고조도 응용 분야에 사용됩니다..
• 옥수수 속 (칩 온보드), 높은 광 출력과 균일한 영역 조명을 위해 기판에 직접 장착된 많은 SWIR 칩. 산업용 검사 조명기 및 다중 스펙트럼 어레이에 사용됩니다..

SWIR 포장과 관련된 두 가지 재료 참고 사항:

• 캡슐화제 선택이 중요합니다. 표준 LED 등급 실리콘은 비교적 잘 투과합니다. 1700 nm. 을 위한 1750 nm 이상, 밀폐형 패키지의 저수분 실리콘 또는 캡슐화되지 않은 칩은 보다 깨끗한 스펙트럼 출력을 제공합니다..
• 창 재료는 SWIR 투명해야 합니다.. 표준 붕규산 유리는 약 2500 nm. 석영과 사파이어는 고온 또는 화학적으로 가혹한 환경에 적합한 깨끗한 선택입니다..

Yingfeng SWIR LED 포트폴리오

Yingfeng-led는 OEM 통합을 위해 Marubeni의 산업용 SWIR LED 포트폴리오를 배포합니다.. 표준 파장 커버 1050 nm를 통해 1750 표면 실장 및 고전력 패키징의 nm:

• 1050 nm 및 1200 nm 단거리 SWIR 이미징을 위한 SMD 패키지, 머신 비전, 및 실리콘 관련 애플리케이션
• 1450 nm 및 1550 nm 수분 감지를 위한 SMD 및 고전력 패키지, 식품 검사, 눈에 안전한 감지
• 1650 nm 및 1750 nm 탄화수소 감지용 패키지, 재활용, 및 고급 SWIR 이미징
• 초소형 및 로우 프로파일 패키지 웨어러블 및 공간 제약이 있는 설계용 (보다 초소형 0603 SWIR LED 출시 그리고 로우 프로파일 SWIR 플립칩 출시)
• 맞춤형 다중 스펙트럼 배열 OEM 애플리케이션 요구 사항에 맞게 표준 파장 포트폴리오로 구축됨

완전한 사양을 위해서는, 데이터시트, 샘플 요청, 참조 SWIR LED 제품 카테고리 또는 기술주도엔지니어링에 문의하세요 OEM별 구성 요소 권장 사항.

자주 묻는 질문

SWIR LED 란 무엇입니까??

SWIR LED는 단파장 적외선을 방출하는 발광 다이오드입니다., 일반적으로 1050-1750 nm 범위. SWIR LED는 인듐 갈륨 비소를 기반으로 제작되었습니다. (InGaAs) 반도체 소재이며 ~1100 nm에서 실리콘 검출기 컷오프 이상으로 방출하기 때문에 검출을 위해 InGaAs 카메라 센서가 필요합니다..

내 응용 분야에는 어떤 SWIR LED 파장을 사용해야 합니까??

선택은 대상의 흡수 프로필에 따라 달라집니다.. 수분 감지용: 1450 nm (수분 흡수 피크). 눈에 안전한 실외 감지용: 1550 nm (위에 1400 nm 유리체 흡수 역치). 오일 및 플라스틱 분류용: 1650 nm (C-H 결합 흡수). 실리콘이나 포그를 통한 머신 비전용: 1050-1200 nm. 다중 스펙트럼 이미징용: 여러 파장을 배열로 결합.

SWIR LED와 NIR LED의 차이점은 무엇입니까?

근적외선 (근적외선) LED는 다음에서 방출됩니다. 750-1000 nm이며 실리콘 카메라와 포토다이오드에 의해 감지됩니다.. SWIR (단파 적외선) LED는 다음에서 방출됩니다. 1050-1700 nm이고 InGaAs 센서가 필요합니다.. SWIR LED는 실리콘 기반 시스템이 볼 수 없는 정보를 보여줍니다.: 흡수 특성을 통한 재료 구성, 수분 함량, 탄화수소 존재, 안개를 통한 이미징.

SWIR LED는 눈에 안전합니까??

대략 위의 SWIR 파장 1400 nm (예를 들어, 1450, 1550, 1650, 1750 nm) 망막에 도달하기 전에 눈의 유리체액에 강하게 흡수됩니다., 본질적인 눈 안전 이점 제공. 이것이 바로 이유이다 1550 nm는 눈에 안전한 산업용 감지 및 자동차 LiDAR의 표준입니다.. 아래 SWIR LED 1400 nm (1050, 1200 nm) 이러한 이점이 없으며 IEC가 필요함 60825-1 용도별 레이저/LED 안전분류.

SWIR LED가 있는 일반 CMOS 또는 CCD 카메라를 사용할 수 있나요??

아니요. 실리콘 기반 이미지 센서 (CMOS, CCD) 과거에 무감각해지다 1000 nm이고 사실상 눈이 멀었습니다. 1100 nm. SWIR LED는 감지를 위해 InGaAs 또는 확장 InGaAs 센서가 필요합니다.. 이는 SWIR 시스템 설계의 가장 큰 비용 동인입니다.: InGaAs 카메라는 일반적으로 동급 실리콘 카메라보다 10~50배 더 ​​비쌉니다..

SWIR LED가 NIR LED보다 비싼 이유?

SWIR LED는 InGaAs 반도체 소재를 사용합니다., 제작하기가 더 어렵습니다., 벽면 플러그 효율이 낮습니다., InGaN에 비해 생산량이 적습니다. (자외선/가시광선) 또는 GaAs (근적외선) 단파장 LED에 사용되는 재료. 산업용 SWIR LED는 일반적으로 동급 가시 LED에 비해 광 출력 밀리와트당 10~100배 더 비쌉니다.. SWIR 이미징 애플리케이션에 대한 상업적 수요가 증가함에 따라 볼륨 가격이 개선됩니다..

SWIR LED의 일반적인 수명은 얼마입니까??

산업용 SWIR LED 속도 L70 (시간 70% 산출) ~에 10,000-30,000 열 및 전기 사양 내에서 작동 시 시간. 수명은 접합 온도에 매우 민감합니다.; 구동 전류를 줄이고 방열판을 추가하면 작동 수명을 크게 연장할 수 있습니다.. 펄스 작동 (낮은 듀티 사이클) 또한 평균 접합 온도를 줄여 수명을 연장합니다..

다중 스펙트럼 SWIR 이미징 시스템을 설계하는 방법?

4개의 연동 구성 요소: (1) 대상의 스펙트럼 특성을 기반으로 파장 세트를 선택합니다.; (2) SWIR LED와 InGaAs 카메라 스펙트럼 응답을 일치시킵니다.; (3) SWIR 투명 광학 장치 사용 (석영, 사파이어, SWIR 등급 안경, 실리콘과 표준 폴리머는 작동하지 않습니다); (4) 채널별 전류 조절로 LED를 구동하고 펄스를 카메라 노출과 동기화합니다.. SWIR LED 부품 공급업체의 맞춤형 다중 스펙트럼 어레이 모듈은 생산량을 위해 개별 이미터로 구축하는 것보다 비용 효율성이 더 높은 경우가 많습니다..

다중 스펙트럼 SWIR LED 시스템이란 무엇입니까??

다중 스펙트럼 SWIR LED 시스템은 두 개 이상의 개별 단파 적외선 파장을 결합합니다. 1050 그리고 1750 하나의 조명기에서 nm, InGaAs 카메라와 페어링, 단일 검사로 여러 흡수 특성을 읽을 수 있습니다.. 각 파장은 특정 시그니처를 목표로 합니다. (예를 들어 1450 물의 경우 nm, 1650 탄화수소의 경우 nm), 포착된 밴드 강도는 가시광선 하에서 동일하게 보이는 물질을 분류합니다.. 어레이 아키텍처 및 드라이브 고려 사항은 위의 다중 스펙트럼 LED 어레이 섹션을 참조하십시오..

부품 선택 가이드가 있나요? 1050 에게 1750 nm SWIR LED?

예. 타겟 흡수 기능부터 시작하여 중심 파장을 고정합니다. (위의 스펙트럼 표), 그런 다음 7단계 구성 요소 선택 체크리스트를 수행하세요.: 파장 빈, 스펙트럼 대역폭, 복사 출력 및 복사 조도, 빔 각도 및 균일성, 패키지 및 열 경로, 드라이브 방식, 검출기와 광학 장치가 일치함. 이 시퀀스는 애플리케이션을 전체에 걸쳐 구축 가능한 SWIR LED 사양으로 전환합니다. 1050 에게 1750 nm 대역.