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2024年12月26日星期四
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光电子元件市场趋势

Trends in the Market for Optoelectronic Components

Vishay Intertechnology公司光电子元件部 Werner Schoeberl


前言

随着越来越多的移动电话和笔记本电脑配备短距离红外无线连接特性,随着更广范围的汽车车辆安装了由红外传感器实现的传感系统,以及随着交互式机顶盒和DVD播放机等消费类多媒体系统对综合遥控功能的要求越来越多,光电子元件行业的总体趋势是不断增长。

随着光电子解决方案向这些应用领域的不断渗透,器件创新趋势将趋向更小型的表面安装封装,更低的电压,以及某些应用场合下更长距离的传输能力。不过,具体增长内容的细节将依器件类型的不同而不同。这些器件的趋势是Vishay公司所密切关注的。


红外数据收发器

红外数据收发器在笔记本电脑、移动电话、打印机、PDA以及其它手持设备之间实现短距离无线通信功能。红外收发器市场的主流趋势是趋向更快的通信速率。移动电话一度做到支持115 kbit/s的速率,最近增加到了1 Mbit/s。典型的PDA仅支持115 kbit/s,而大多数产品在考虑1 Mbit/s,有些产品如HP的iPaq已支持4Mbit/s。笔记本电脑和数码相机一般以4 Mbit/s的速率传输。设计师们现在正在探索16Mbit/s的实现方案。USB-IrDA控制器最近推出了支持16Mbit/s的产品,并正在把目标对准MP3播放器市场。凭借这些快速的数据率提升,现在音视频文件的交换就如同交换一张商务卡那样迅捷。

在现有市场上,有一些趋势是清晰可见的。尽管笔记本电脑实施方案的绝对数量保持着不变,但红外收发器正在成为无论高端还是低成本笔记本电脑的一种标准特性,这是显而易见的。移动电话市场是正在呈现最大增长的领域,尤其是来自中国、新加坡、韩国、日本以及中国台湾的新设计方面。亚洲正不断地用新技术引导世界,这当然也包括红外通信。在2004 NTT会议上,DoCoMo推出了505i、506i移动电话,该电话中的IrDA功能不仅用作文件和数字图像传输,而且还充当了电视摇控发射器。除既有市场外,红外收发器正在出现在医疗和工业应用中。作为PDA市场的一个分支,无电缆现场编程、访问控制以及数据下载等新应用正在带动市场的新增长。另外,配备红外收发器功能的手持设备现在可以用于进行自动售货机上的无线支付,食品杂货商店结帐,以及公交、地铁费用征收。

图 红外线数据收发器(略)

对于短距离无线通信来说,红外比RF实现方案存在许多优势。成本、安全性和数据吞吐量是最大的优势。蓝牙解决方案会给最终产品增加接近10美元的成本,而红外收发器增加成本不到1美元。IrDA应用的数据吞吐量高达12 Mbit/s,是蓝牙的10倍以上。蓝牙以及WiFi功能的设备已成为无线电脑黑客的目标,而IrDA功能的通信不会被“窃听”。


光传感器

红外传感器应用方面的强劲增长集中在汽车电子市场上。固体器件现在与机械部件共同完成汽车中的关键控制功能,但全固体化或“线传驱动(drive-by-wire)”控制的趋势正在稳步取得进展。

光传感器正成为车体电子应用中的常用元件。例如,安装于近靠风挡玻璃的仪表板上的雨感传感器可以检测雨水的存在并产生一个信号将雨刷开启。下一代雨感传感器还将检测环境光亮自动将大灯打开或关闭。光传感器还被用于电动门窗控制。不再依靠电机扭矩传感器,而用一种码盘(code wheel)来检测门窗何时完全打开或关闭并停止电机,以帮助降低磨损。前不久,一种光太阳能传感器被用于探测太阳的位置,以自动和更有效地控制车内温度。Vishay的新型环境光传感器设计用于使仪表板光亮自动变暗或可用于无触近接(proximity)开关。

图 光传感器(略)

光传感器还经常应用在乘客安全性电子系统中。例如,电子稳定性项目(ESP:The Electronic Stability Program)是依靠光传感器探测转向角度来实施的。这一数据通过一个控制器与从其它电子传感器接收来的数据相结合,而后致动刹车系统以帮助司机对转向不充分或过剩进行补偿。最终在转向轮和四轮本身之间将不存在任何直接的机械接触。而电机将根据来自光传感器的信号将车轮移向左和右。在这种线传驱动的未来,光传感器在转向控制和变速档位置检测方面都将起到关键作用。
光传感器的汽车电子应用,结合其在打印机市场上的稳定增长(传感器用于喷墨打印头的自定位),将带动持续强劲的需求。


红外接收器

2004年上半年Vishay将红外接收器的产量提升了35%以上。尽管生产批量很大,但红外接收器的设计和制造却保持了一种精湛的技艺。和只需发出一个聚焦红外光束的发送器不同,红外接收器要求一个高水平的灵敏度以便从太阳和可能存在于接收器使用环境的节能灯等设备所发出的其它形式的干扰中辨别出红外信号。红外接收器模块借助一种内部金属屏蔽(Vishay专利技术)和智能自动增益控制电路对这类干扰的作用进行抑制从而达到这种灵敏度。

图 红外接收器(略)

由CRT电视移转向具有暗弱背光功能性的等离子体和LCD屏的强劲市场趋势,为红外接收器带来了最快增长的应用之一。等离子体和LCD屏产生强烈的干扰信号,对标准接收器的信号敏感性能带来负作用。Vishay现时提供新的“F-version”红外接收器技术来克服这种干扰。红外接收器还用于广泛的多媒体设备如交互式TV机顶盒、视频会议系统、游戏控制器、交互式玩具以及无线键盘和鼠标中。
鉴于速度对于这些应用的至关重要性,Vishay提供两种多媒体红外接收器—TSOP7000(小尺寸)和TSOP5700(SMD),它们的工作频率为450kHz,或者高出市场主导标准频率范围30-56kHz约10倍。这种较高的频率避免了光干扰方面的所有问题,在10米的距离上实现了达20kbits/s的数据传输率。Vishay现时提供所有的现有红外接收器模块封装—小尺寸、标准尺寸和SMD,所有数据格式类型均具有2.7-5.5V的源电压范围。Vishay的新的TSOP3xxx系列接收器具有增强型灵敏度和环境光干扰安全性,以及较宽较低的源电压范围。


LED、光耦合器和固体继电器

LED趋向更小型的表面安装封装,如用于汽车仪表板照明应用的SMD 0603 LED;趋向更亮的器件,可用于汽车和户外应用以代替白炽灯。这两个领域,市场均连续呈现增长,不过最迅速的技术创新发生在后一领域。亮度上的进一步增加在Vishay的新一代产品—TELUX系列高密度LED中得到了体现,该产品结合了宽的视角和高的光通量,用于车辆刹车灯、尾灯、方向灯,以及交通号志、户外信息屏和警示灯。在尺寸的减小上,Vishay的SMD 0603 LED超小型尺寸为1.6x0.8mm,低的厚高为0.6mm。这种新封装形式的LED典型应用包括背光数字键盘、导航系统、消费类电器、办公设备、医疗仪器,移动电话显示屏、工业控制系统、汽车电子系统以及要求微小型化的彩色效果的系统。

广泛用于电源、工业、消费类、电信应用的光耦合器和固体继电器(SSR),其市场保持多样化。和大多数电子元件一样,光耦合器设计趋向更小型、更快速的表面安装器件。不过,作为对各种标准组织所规定蠕变距离(creepage distance)考率的结果,这类器件的尺寸存在一个上限。尽管如此,做到满足安全性要求同时使器件更薄还是可能的。Vishay是现时提供仅2mm厚高表面安装耦合器的数家提供厂商之一。更小型、表面安装封装的趋势同样也适于SSR。

图 LED(略)

趋向更小型光耦合器的趋势也在把器件推向更高的环境温度范围。Vishay的110℃范围光耦合器为这种情形提供了一种解决方案。为应对来自工业和数据通信市场的不断增高的速度需求,Vishay还在研制一系列的高速光耦合器产品。

         
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