焦点新闻:光脉冲测量适用的全新光电检测器

光脉冲测量适用的全新光电检测器

欧司朗改进其环境光度传感器以实现出色的信号质量

09.03.2016 | 焦点新闻:产品

欧司朗光电半导体的新款 SFH 2440 光电二极管不仅切换时间短,而且对可见光的光谱灵敏度也得到优化。在绿光 LED 的协助下,此元件可完成高质量的心率测量。其典型应用包括健身臂带和智能手表等可穿戴设备。另外,SFH 2440 对红外光的灵敏度大幅降低,因此也是完美的环境光度传感器。

SFH 2440 是一款大型光电二极管,尤其擅长检测可见光,同时可过滤几乎所有的红外光。这使得它成为光脉冲仪的理想检测器,因为光脉冲仪用于测量血液对可见光的吸收。其工作原理是用 LED 光照射皮肤表面,血液和周围组织将分别吸收不同量的光,未被吸收的光则被反射回检测器。接收器接收到的光量取决于光线传输所经过的血量。信号会随时间而变化,用以指示心率。但是,穿过皮肤且被组织扩散的环境光也会反射到检测器上。红外波长下这种影响尤其强烈。而 SFH 2440 得益于其光谱灵敏度,可高效抑制这种干扰,从而实现良好的信噪比。

改进后的环境光度传感器具有最佳光谱灵敏度

为了实现这个特性,欧司朗的研发者们改进了大型光电二极管 —— SFH 2430 环境光度传感器。环境光度传感器是光电检测器,其光谱灵敏度与人眼光谱灵敏度相当。换言之,它主要检测可见光。测量脉率时,元件的切换时间必须大幅缩短,随心率而调制的光信号才可能是时间分辨的。SFH 2440 的电容仅 135 pF,因此可实现 1.3 微秒的升降时间。欧司朗还针对红外波长改进了滤波器,成果是此光谱范围内的相对灵敏度可降低至 5%。另外,研发者们将对绿光的灵敏度提高了一倍,在相同的 LED 工作电流下,SFH 2440 的信号质量得到大幅提高。或者,设计者们也可使用此新款光电二极管打造传感器,以更低的功耗实现相同的信号质量。欧司朗光电半导体德国总部产品市场高级经理 Chris Goeltner 先生表示:“凭借最佳信号质量和出色的精度,SFH 2440 可打造出测量心率用的光学传感器。此元件是高质量产品,即使在要求苛刻的应用中,也能完全满足客户要求。”

出色的红外抑制实现最优亮度测量

SFH 2440 还是测量环境亮度的理想之选,可用于调整显示屏背光照明等。将环境光度传感器安装在深色外壳下的设计尤其受益于其出色的光谱灵敏度。深色外壳阻挡的可见光多于红外波长,因而导致有用信号与干扰信号之间的比率恶化。SFH 2440 可在很大程度上抵消这种效应,不仅因为其过滤了大部分的红外光,还因为其对绿光波长的灵敏度极高。其封装和芯片的几何形状保持不变,与先前版本 SFH 2430 一致。SFH 2440 的光敏区略微大于七平方毫米,对绿光 (550 nm) 的灵敏度为 0.37 A/W。SFH 2440 已准备好供应其第一个客户项目。量产则计划于 2016 年年中启动。

SFH 2440 是一款大型光电二极管,尤其擅长检测可见光,同时可过滤几乎所有的红外光。

SFH 2440

技术数据

尺寸4.4 mm x 3.9 mm x 1.15 mm
光敏度最大的波长620 nm
光敏区7.02 mm²
升降时间1.3 µs
电容135 pF