罗姆：超小型VCSEL*反射式光电传感器的应用潜力

Release time：2024-09-10
author：AMEYA360
source：罗姆
reading：796

　　*Vertical Cavity Surface Emitting Laser(垂直腔面发射激光器)的缩写。以往多用于通信领域，近年来也被用于感测系统发光单元的光源。

罗姆：超小型VCSEL*反射式光电传感器的应用潜力

　　反射式光电传感器是一种利用光的反射来检测物体有无的传感器，其应用非常广泛。

　　在可穿戴设备等与我们日常生活密切相关的产品中，反射式光电传感器的应用不断增加。但是，如果要更方便地将其应用于工业设备等领域，则需要精度更高、响应速度更快的反射式光电传感器产品。

　　一般来说，反射式光电传感器多被用于开关用途，但如果能够将其特性更有效地利用起来，那么这类器件还有很大的应用潜力。

　　本文将会介绍这种光学器件的最新信息，并探讨其未来的发展前景。

　　目录

　　1.什么是反射式光电传感器?

　　2.反射式光电传感器在工业设备领域的应用

　　3.反射式光电传感器在开关用途之外的众多应用方向

　　4.ROHM开创的反射式光电传感器的新应用

　　① RPR-0720的特点之1　VCSEL

　　② RPR-0720的特点之2　无需升压电路

　　5.VCSEL反射式光电传感器在工业设备领域的应用

　　产品介绍、详细信息、其他链接等

　　1.什么是反射式光电传感器?

　　反射式光电传感器是一种利用光的反射、主要用来检测位置的器件。

　　通常，这种器件被用于开关用途。近年来，受新冠疫情等的影响，市场对于操作过程中无需接触的相关应用的需求不断扩大。在我们的日常生活中，无需接触即可测量体温的体温计、只要伸手就能出水的水龙头、零接触的电梯按钮等应用不断增多，这些应用的核心器件就是反射式光电传感器。

罗姆：超小型VCSEL*反射式光电传感器的应用潜力

　　除此之外，反射式光电传感器还被广泛运用于智能手机和可穿戴设备等应用，比如通过接近检测功能，控制手机液晶屏幕的亮屏息屏;通过脱戴检测功能，检测可穿戴设备的穿戴和脱下;在开和关之间进行切换等。

　　2.反射式光电传感器在工业设备领域的应用

　　在工业设备领域，反射式光电传感器也开始大显身手。

　　过去，在开关应用中，通常使用简单的机械开关或者磁性开关进行开和关的控制。但是近年来，随着工业设备的自动化和无人化程度的提升，性能优异且支持高性能设备的反射式光电传感器开始崭露头角。

　　与机械开关和磁性开关相比，反射式光电传感器的封装尺寸更小，所以如果需要在细小的位置或狭窄的位置配备开关功能，或者需要在狭窄的场所乃至几乎没有空间的场所配备物体检测功能，那么反射式光电传感器可以充分发挥其优势。

罗姆：超小型VCSEL*反射式光电传感器的应用潜力

　　另外，光学开关有数字式开关和模拟式开关两种。

　　模拟式开关虽然操作困难，但具有设计灵活性高的优点，而数字式开关则设计灵活性有限，但具有操作简单的优点。

　　3.反射式光电传感器在开关用途之外的众多应用方向

　　反射式光电传感器的应用并不仅仅局限于“开关”这一单一用途。

　　通过设计创意，还可以用于更广泛的领域，因此发展潜力非常大。

　　比如，利用血液中的血红蛋白可以吸收紫外线这一性质，反射式光电传感器被广泛用于测量脉搏和心率的应用及设备中。

　　此外，由于反射式光电传感器能够对光的反射情况做出反应，所以除了用来检测“有/无”之外，还可以用来检测“黑/白”。

　　在工业领域，反射式光电传感器还被用于电机的旋转检测等应用。

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　　4.ROHM开创的反射式光电传感器的新应用

　　以往的反射式光电传感器通常使用LED作为发光器件。

　　然而ROHM使用自主生产的比LED功耗更低、指向性更出色的VCSEL作为发光器件，同时还使用自主生产的数字输出光电IC作为光接收器件，成功开发出超小型反射式光电传感器“RPR-0720”。

　　为了进一步挖掘反射式光电传感器的应用潜力，ROHM在新开设的技术支持论坛“Engineer Social Hub™”社区(仅日语)上，正在与众多工程师朋友们广泛地交流意见。在这里，大家不仅可以就反射式光电传感器和VCSEL相关的疑问和意见进行交流，还可以收获大量的反射式光电传感器应用开发的灵感，期待大家踊跃参与。

　　【“Engineer Social Hub™”社区界面】

罗姆：超小型VCSEL*反射式光电传感器的应用潜力

　　点击画面右侧的“加入小组”，即可加入社区。

　　※Engineer Social Hub™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。　.

　　① RPR-0720的特点之1　VCSEL

　　反射式光电传感器“RPR-0720”最大的特点就在于使用VCSEL作为发光器件。

　　通常来说，VCSEL多用于车载应用等大型设备，所以很难买到低功率的VCSEL。ROHM利用可以自主生产VCSEL的优势，通过以“点”的形式(而非“面”的形式)使用VCSEL发光器件，成功地开发出非常适用于反射式光电传感器的低功率VCSEL。

　　它的光不会像LED那样发散，因此相比以往的反射式光电传感器，可以实现更高的检测精度。

罗姆：超小型VCSEL*反射式光电传感器的应用潜力

　　另外，通过优化由光束发散角更窄的VCSEL和光电IC组成的模块，大幅降低了产品的尺寸，相比使用LED作为发光器件的以往反射式光电传感器，新产品的封装面积减小了约78%。

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　　② RPR-0720的特点之2 无需升压电路

　　以往的反射式光电传感器支持的电压范围通常为2.9V～3.6V，需要配置升压电路和降压电路。而ROHM的反射式光电传感器由于使用的是VCSEL，驱动范围更广，支持的电压范围宽达2.7V～4.5V，因此无需配置升压电路。

　　这不仅使反射式光电传感器本身的体积更小，还可以削减用于升压的外围元器件数量，从而进一步节省空间。正是因为具备这些特点，ROHM的反射式光电传感器产品可支持使用锂离子电池(2.7V)，因而非常适用于需要脱戴检测的可穿戴设备和小型电子设备。

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　　5.VCSEL反射式光电传感器在工业设备领域的应用

　　除了可穿戴设备之外，ROHM也在积极研究将这种采用了VCSEL的超小型反射式光电传感器用于工业设备领域，以取代传统的机械开关和磁性开关。

　　比如，在位置狭窄或者空间受限的场所进行物体的检测、电机的旋转检测等场景中，通过使用ROHM的超小型反射式光电传感器，可以完成过去无法实现的检测需求，或者进一步提升传统检测方式的便利性。

罗姆：超小型VCSEL*反射式光电传感器的应用潜力

　　目前，除了数字式的RPR-0720之外，ROHM还在研发模拟式的新产品，以进一步完善产品体系，满足客户的多样化需求。

　　对于这种采用了VCSEL的超小型反射式光电传感器，您又会如何有效利用它呢?

　　为了进一步挖掘反射式光电传感器的应用潜力，ROHM在新开设的技术支持论坛“Engineer Social Hub™”社区(仅日语)上，正在与众多工程师朋友们广泛地交流意见。在这里，大家不仅可以就反射式光电传感器和VCSEL相关的疑问和意见进行交流，还可以收获大量的反射式光电传感器应用开发的灵感，期待大家踊跃参与。

　　【“Engineer Social Hub™”社区界面】

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　　产品介绍、详细信息、其他链接等

　　反射式光电传感器

　　RPR-0720_技术规格书和产品详情

　　小组：聊聊光电半导体! (rohm.co.jp) (仅日语)

　　Engineer Social Hub 一个致力于为工程师解决问题的技术网站 (rohm.co.jp) (仅日语)

　　什么叫光遮断器?_电子小知识

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马自达与罗姆开始联合开发采用下一代半导体的汽车零部件
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马自达与罗姆开始联合开发采用下一代半导体的汽车零部件

　　～通过GaN功率半导体的社会应用，助力汽车技术创新～　　Mazda Motor Corporation(以下简称“马自达”)与ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)开始联合开发采用下一代半导体技术——氮化镓(GaN)功率半导体的汽车零部件。　　(左)马自达董事、专务执行官兼CTO 广濑一郎/(右)罗姆董事、专务执行官 东克己　　马自达与罗姆自2022年起，在“针对电驱动单元的开发与生产合作体系”中，一直在推进搭载碳化硅(SiC)功率半导体的逆变器的联合开发。此次，双方又着手开发采用GaN功率半导体的汽车零部件，旨在为下一代电动汽车打造创新型汽车零部件。　　GaN作为下一代功率半导体材料备受瞩目，与传统的硅(Si)基功率半导体相比，其不仅能够抑制功率转换过程中的损耗，还可高频驱动，有助于实现产品的小型化。　　双方将充分利用这些特点，将其转化为整车的总布置、轻量化及设计方面的创新型解决方案。双方计划在2025年度内将这一理念落地，并通过Demo车进行试验，力争在2027年度投入实际应用。　　马自达 董事、专务执行官兼CTO 广濑一郎 表示：“在迈向碳中和的过程中，电动化进程加速，罗姆凭借其卓越的半导体技术和先进的系统解决方案构建能力，致力于创造可持续出行的未来社会。我们非常高兴能够与罗姆在电动汽车零部件的开发与生产方面进行合作，双方将携手并进，致力于共创半导体元器件与汽车双向直联的新价值链。马自达将通过与志同道合的合作伙伴企业之间的合作，向客户提供在电动汽车中也能畅享驾驭魅力的、充满‘驾乘乐趣’的产品。”　　罗姆 董事兼专务执行官 东克己 表示：“非常高兴能够与致力于追求‘驾乘乐趣’这一汽车本质魅力的马自达合作，共同面向电动汽车领域开发汽车零部件。支持高频工作的罗姆EcoGaN™和能够充分发挥其性能的控制IC相结合的解决方案，是实现节能和小型化的关键。为扩大该解决方案在实际应用，罗姆非常重视与广大企业的合作。在GaN的开发与量产方面，已与众多合作伙伴建立了多样化的合作关系。此次，通过与致力于打造‘与地球及社会共存共生的汽车’的马自达开展联合开发，我们将能够从应用和终端产品开发的角度深入了解对GaN产品的需求，从而为推动GaN功率半导体的普及，进而为创造可持续出行的未来社会做出贡献。”　　・EcoGaN™是 ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。
2025-03-28 15:09 reading：259
ROHM罗姆实现业界超高光辐射强度的小型表贴型近红外LED
行业新闻

ROHM罗姆实现业界超高光辐射强度的小型表贴型近红外LED

　　全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)开发出小型顶部发光型表贴近红外 (NIR)*1 LED新产品，非常适用于VR/AR*2设备、工业光学传感器、人体感应传感器等应用。　　近年来，在VR/AR设备和生物感测设备等领域，对使用了近红外(NIR)的先进感测技术的需求不断增加。由于这些技术用于眼动追踪、虹膜识别、血流量和血氧饱和度测量等应用，因此对精度的要求非常高。另外，应用产品的小型化、低功耗化以及设计灵活性的提升也备受重视。　　此外，在工业设备领域，随着精密打印机控制和自动化系统的发展，近红外LED的作用日益重要。在这种背景下，ROHM通过提供小型封装和各种波长的丰富产品群，助力提高设计灵活性，并扩大客户的选择范围;同时通过实现更高的光辐射强度，助力实现更高精度和更加节能的应用产品。　　新产品共有3种封装，6款型号。超小(1.0×0.6mm)超薄(0.2mm)的PICOLED™系列*3有“SML-P14RW”和“SML-P14R3W”2款型号。业界标准尺寸(1.6×0.8mm)系列有窄指向角的圆透镜型“CSL0902RT”和“CSL0902R3T”以及宽照射范围的平透镜型“CSL1002RT”和“CSL1002R3T”共4款型号。每种封装都有850nm(SML-P14RW为860nm)和940nm两种波长，用户可根据应用需求进行选择。　　850nm波长与光电晶体管和相机感光元件之间的兼容性非常好，适用于VR/AR眼动追踪和物体检测等追求高灵敏度的应用，而940nm波长不易受阳光影响，发光时不会呈现红色，因此适用于人体感应传感器等应用。此外，在脉搏血氧仪等生物感测应用中，还可用于测量血流量和血氧饱和度(SpO₂)。　　光源采用了源于ROHM自主生产制造优势的自有技术，配备了对发光层结构进行了优化的NIR元件。通过这一技术，实现了在小型封装中难以实现的业界超高光辐射强度*4。例如，“SML-P14RW”与同为1006尺寸的普通产品相比，在相同电流值条件下可以实现约1.4倍的光辐射强度，而在相同光辐射强度下，功耗可以降低约30%。这不仅提高了感测精度，还可以降低应用设备整体的功耗。　　新产品已经暂以月产100万个的规模投入量产。前道工序的生产基地为ROHM总部工厂(日本京都市)，后道工序的生产基地为ROHM Electronics (Malaysia) Sdn. Bhd.(马来西亚)和ROHM Semiconductor (China) Co., Ltd.(中国)。新产品还支持电商销售，通过Ameya360等电商平台均可购买(样品价格140日元/个，不含税)。未来，ROHM将继续致力于提供支持下一代感测技术的创新光源解决方案，为VR/AR市场和工业设备市场创造新的价值，同时为实现可持续发展社会贡献力量。　　小型NIR LED产品阵容　　罗姆还可提供接收NIR用的“光电晶体管”。　　应用示例　　· VR/AR设备(眼动追踪、手势识别)　　· 脉搏血氧仪(血流量和血氧饱和度测量)　　· 工业光学传感器(物体通过检测、位置检测)、自助收银机(纸币、卡片检测)、便携式打印机(纸张检测)　　· 家电遥控器(IR数据通信)、扫地机器人(地面检测)等　　电商销售信息　　电商平台：Ameya360　　产品型号：SML-P14RW、SML-P14R3W、CSL0902RT、CSL0902R3T、CSL1002RT、CSL1002R3T　　1枚起售　　术语解说　　*1)近红外(NIR：Near Infrared)　　波长范围为780nm～1000nm。主要用于传感器、通信和测量领域，适合高精度的距离测量和识别应用。　　*2)VR/AR(Virtual Reality：虚拟现实、Augmented Reality：增强现实)　　VR是一项可使用显示器或屏幕在封闭的空间中体验逼真现实感的技术。AR是一项使用显示器或屏幕将一些信息融入现实世界的信息中来人为扩展现实世界的技术。这些技术也被统称为“XR(Cross Reality [Extended Reality])”。　　*3)PICOLED™系列　　ROHM利用元件制造工艺优势开发而成的超小超薄贴片LED系列产品，非常适用于小型便携设备和可穿戴设备。　　*4)光辐射强度(Radiant Intensity)　　发光器件在特定方向上辐射能量强弱的指标(单位：W/sr)，是决定LED输出强度和光接受端的检测性能的重要因素。　　注)“PICOLED™”是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。
2025-03-26 14:17 reading：256
ROHM开发出适用于AI服务器等高性能服务器电源的MOSFET
行业新闻

ROHM开发出适用于AI服务器等高性能服务器电源的MOSFET

　　~实现业界超低导通电阻和超宽SOA范围~　　全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)面向企业级高性能服务器和AI服务器电源，开发出实现了业界超低导通电阻*¹和超宽SOA范围*²的Nch功率MOSFET*³。　　新产品共3款机型，包括非常适用于企业级高性能服务器12V系统电源的AC-DC转换电路二次侧和热插拔控制器(HSC)*⁴电路的“RS7E200BG”(30V)，以及非常适用于AI服务器48V系统电源的AC-DC转换电路二次侧的“RS7N200BH(80V)”和“RS7N160BH(80V)”。　　随着高级数据处理技术的进步和数字化转型的加速，对支撑数据中心的服务器的需求不断增加。此外，对具有高级计算能力的AI处理服务器的需求也呈增长趋势，预计未来将会持续增长。由于这些服务器需要 24小时不间断运转(始终通电)，因此电源单元中使用的多个MOSFET的导通电阻造成的导通损耗，会对系统整体性能和能效产生很大影响。特别是在AC-DC转换电路中，其导通损耗占比较高，因此需要使用导通电阻低的MOSFET。另外，服务器配备了热插拔功能，可以在通电状态下更换和维护内部的板卡和存储设备，在更换等情况下，服务器内部会产生较大的浪涌电流*⁵。因此，更大的安全工作区范围(宽SOA范围)对于保护服务器内部和MOSFET而言至关重要。对此，ROHM新开发出一种DFN5060-8S封装，与以往封装形式相比，封装内部的芯片可用面积增加，从而开发出实现业界超低导通电阻和宽SOA范围的功率 MOSFET。新产品非常有助于提高服务器电源电路的效率和可靠性。　　新产品均采用新开发的DFN5060-8S(5.0mm×6.0mm)封装，与以往的HSOP8(5.0mm×6.0mm)封装相比，封装内的芯片可用面积增加了约65%。这使得新产品能够以5.0mm×6.0mm的封装尺寸实现业界超低导通电阻，30V产品“RS7E200BG”的导通电阻仅为0.53mΩ(Typ.)，80V产品“RS7N200BH”仅为1.7mΩ(Typ.)，非常有助于提高服务器电源电路的效率。　　另外，通过优化封装内部的夹片形状设计，提高了散热性能，同时提高了有助于确保应用产品可靠性的SOA范围。尤其是30V产品“RS7E200BG”，其SOA范围达70A以上(条件：脉冲宽度=1ms、VDS=12V时)，与以往的HSOP8封装产品相比，在相同条件下SOA范围提高了一倍，从而以5.0mm×6.0mm的封装尺寸实现了业界超高的SOA范围。　　新产品已经暂以月产100万个的规模投入量产(样品价格：710日元/个，不含税)。前道工序的生产基地为ROHM Co., Ltd.(日本滋贺工厂)，后道工序的生产基地为OSAT(泰国)。另外，新产品已经开始通过电商进行销售。　　ROHM计划在2025年内逐步实现也支持AI服务器热插拔控制器电路应用的功率MOSFET的量产。未来， ROHM将继续扩大相关产品阵容，为应用产品的高效运行和可靠性提升贡献力量。　　<产品阵容>　　<关于EcoMOS™品牌>　　EcoMOS™是ROHM开发的Si功率MOSFET品牌，非常适用于功率元器件领域对节能要求高的应用。 EcoMOS™产品阵容丰富，已被广泛用于家用电器、工业设备和车载等领域。客户可根据应用需求，通过噪声性能和开关性能等各种参数从产品阵容中选择产品。　　・EcoMOS™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。　　<应用示例>　　企业级高性能服务器12V系统电源的AC-DC转换电路和HSC电路　　AI(人工智能)服务器48V系统电源的AC-DC转换电路　　工业设备48V系统电源(风扇电机等)　　<电商销售信息>　　开始销售时间：2025年2月起　　产品型号：RS7E200BG、RS7N200BH、RS7N160BH　　<术语解说>　　*1)导通电阻(RDS(on))　　MOSFET启动时漏极与源极之间的电阻值。该值越小，运行时的损耗(电力损耗)越少。　　*2)SOA(Safe Operating Area)范围　　元器件不损坏且可安全工作的电压和电流范围。超出该安全工作区工作可能会导致热失控或损坏，特别是在会发生浪涌电流和过电流的应用中，需要考虑SOA范围。　　*3)功率MOSFET　　适用于功率转换和开关应用的一种MOSFET。目前，通过给栅极施加相对于源极的正电压而导通的Nch MOSFET是主流产品，相比Pch MOSFET，具有导通电阻小、效率高的特点。因其可实现低损耗和高速开关而被广泛用于电源电路、电机驱动电路和逆变器等应用。　　*4)热插拔控制器(HSC：Hot Swap Controller)　　可在设备的供电系统运转状态下插入或拆卸元器件的、具有热插拔功能的专用IC(集成电路)，发挥着控制插入元器件时产生的浪涌电流，并保护系统和所连接元器件的重要作用。　　*5)浪涌电流(Inrush Current)　　在电子设备接通电源时，瞬间流过的超过额定电流值的大电流。因其会给电源电路中的元器件造成负荷，所以通过控制浪涌电流，可防止设备损坏并提高系统稳定性。
2025-03-06 14:24 reading：330
罗姆入选“CDP气候变化”与“CDP水安全”管理“A级”榜单企业
企业动态

罗姆入选“CDP气候变化”与“CDP水安全”管理“A级”榜单企业

　　～“气候变化”领域为首次入选，“水安全”领域已连续四年入选～　　全球知名半导体制造商罗姆(总部位于日本京都市)被主要对企业等的环境相关战略及举措进行评估和认证的国际非营利组织CDP(总部位于英国)评为“CDP气候变化领域A级榜单企业”、“CDP水安全领域A级榜单企业”。　　在最高级“A级榜单企业”的评定中，罗姆在气候变化领域为首次入选，在水安全领域已经连续第四年入选。　　CDP是环保领域的国际非营利组织，运营针对企业和地方政府的全球环境信息披露系统，实施“气候变化”和“水安全”等环境信息调查并公布相应的调查结果。　　本调查与TCFD框架完全一致，其评分被广泛用于面向可持续且有韧性的净零经济相关投资和采购决策。2024年，有700多家金融机构申请通过CDP平台披露其有关环境影响、风险和机遇相关的数据;约有24,800家企业填报的调查问卷，创历史新高。调查问卷从“披露的全面性”、“环境风险的认知和管理”和“设定远大目标”等角度，分领导力等级(A、A-)、管理等级(B、B-)、认知等级(C、C-)和披露等级(D、D-)共8个等级进行评估。　　<环保举措>　　罗姆在“2050环境愿景”中宣布，将致力于实现“温室气体净零排放”和旨在消除对有限资源的浪费的“更大程度地循环利用资源”。　　・关于水资源管理　　罗姆制定“2030年水回收再利用率比2019年实绩提高5.5%以上”的目标，管理全球旗下企业的取水量、排水量和用水量，致力于水资源再利用和削减取水量。另外，针对洪水等风险，罗姆还建立了业务持续性 管理体系，并实施了一系列相关措施，比如为每个基地实施风险评估并制定生产持续性计划;建设考虑到防洪措施的新厂房等。从2024年开始，为了确保公开数据的透明性和准确性，罗姆还开始接受针对取水量和排水量的第三方验证审查。　　・关于气候变化对策　　罗姆制定“到2030年度，温室气体排放量(范围1和2)较2018年度降低50.5%以上”的目标，致力于 通过在全球旗下企业引进环保型设备和能源转换来削减使用量。从2024年开始，扩大了第三方验证的范围，将本公司计算的温室气体排放量范围1和2的验证率设定为100%，并引进内部碳定价(ICP)机制，推进脱碳经营。　　另外，罗姆还宣布，计划到2050年，国内外所有业务活动中使用的电力，将100%来自可再生能源。包括海外主要生产工厂在内的多个罗姆基地，已经100%采用可再生能源运营。截至2023年，可再生能源占比已达43%，计划到2030年将该数据提高到65%。　　今后，罗姆将再接再厉，为实现可持续发展的社会，继续致力于推进CSR活动并解决社会问题，努力成为能够满足利益相关者期望的企业。　　了解罗姆可持续发展相关的更多信息，请点击这里
2025-02-27 15:01 reading：380
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