Kiến thức ngành | Đèn đỏ thống trị màn hình! Tại sao cảm biến quang điện lại thích màu sáng này?

Năm 1666, Isaac Newton phát hiện qua lăng kính rằng ánh sáng trắng của mặt trời bao gồm nhiều màu sắc khác nhau, cụ thể là đỏ, cam, vàng, lục, lục lam, chàm và tím.

 

Ánh sáng khả kiến ​​là phần ánh sáng mà mắt người có thể cảm nhận được, có bước sóng trong khoảng 350-770 nanomet. Khi sử dụng cảm biến quang điện, chúng ta có thể thấy có rất nhiều loại nguồn sáng cho cảm biến.

Đỏ, trắng, xanh lá cây, xanh dương, đầy màu sắc...

Trong số đó, phổ biến nhất là nguồn ánh sáng đỏ. Bạn có biết tại sao không?

Là một thành phần quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại, lĩnh vực tự động hóa và phát hiện, cảm biến quang điện được sử dụng rộng rãi trong cường độ ánh sáng, chiếu sáng, đo nhiệt độ bức xạ, phân tích thành phần khí, cũng như phát hiện các vật liệu phi điện khác như đường kính bộ phận, độ nhám bề mặt, độ dịch chuyển, độ rung, tốc độ, vv ở giữa. Trong số nhiều nguồn sáng, ánh sáng đỏ đã trở thành nguồn sáng được sử dụng phổ biến trong các cảm biến quang điện do tính chất vật lý độc đáo và lợi thế ứng dụng thực tế của nó.

 

Trong số này, Xiao Ming, một chuyên gia về quang điện tử chính xác, sẽ thảo luận sâu về lý do tại sao cảm biến quang điện chủ yếu sử dụng ánh sáng đỏ từ nhiều chiều như đặc tính vật lý, chi phí kỹ thuật, yêu cầu ứng dụng và môi trường thị trường.

 

 

 

Tính chất vật lý của nguồn sáng đỏ

 

♦ Bước sóng và tổn hao

Ánh sáng đỏ nằm ở đầu sóng dài của quang phổ khả kiến, có bước sóng dài hơn, thường trong khoảng 620-750 nanomet. Đặc tính này làm cho sự mất truyền ánh sáng đỏ trong các môi trường khác nhau (như không khí, cáp quang) tương đối nhỏ. So với ánh sáng có bước sóng ngắn như ánh sáng xanh lam, ánh sáng đỏ có thể duy trì cường độ ánh sáng tốt hơn trong quá trình truyền qua và giảm tổn thất năng lượng do hấp thụ hoặc tán xạ môi trường. Đặc tính tổn thất thấp này làm cho ánh sáng đỏ trở thành nguồn sáng ưa thích để truyền và phát hiện khoảng cách xa trong các cảm biến quang điện.

 

 

♦ Sức xuyên thấu

 

Có một quy luật trong quang phổ khả kiến: bước sóng càng dài thì khả năng xuyên thấu càng sâu. Bước sóng dài hơn cho ánh sáng đỏ khả năng xuyên thấu lớn hơn. Trong một số môi trường cụ thể, chẳng hạn như nơi có vật cản như khói và bụi, ánh sáng đỏ có thể xuyên qua các phương tiện này hiệu quả hơn và đạt được mục tiêu phát hiện. Đặc tính xuyên thấu mạnh mẽ này làm cho cảm biến ánh sáng đỏ có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong giám sát môi trường, tự động hóa công nghiệp và các lĩnh vực khác.

 

Ưu điểm của đèn LED đỏ trong công nghệ đo không tiếp xúc

 

Hiệu suất và độ tin cậy cao: Đèn LED màu đỏ làm bằng vật liệu AlGaInP bậc bốn có đặc tính độ sáng cao và hiệu suất cao. Sự cải thiện về hiệu suất lượng tử bên trong và hiệu suất khai thác ánh sáng của vật liệu này cho phép đèn LED màu đỏ cung cấp nguồn sáng ổn định và chính xác hơn trong các phép đo không tiếp xúc, điều này đặc biệt quan trọng đối với các phép đo chính xác.

 

Khả năng điều chỉnh: Các nguồn sáng ở trạng thái rắn (bao gồm cả đèn LED màu đỏ) có thể điều chỉnh sự phân bố công suất quang phổ, phân bố không gian, nhiệt độ màu và các đặc tính khác. Khả năng điều chỉnh này cho phép tùy chỉnh đèn LED màu đỏ cho các nhu cầu đo khác nhau, tối ưu hóa độ chính xác và khả năng ứng dụng của kết quả đo.

 

Khả năng thích ứng môi trường mạnh mẽ: Những đặc tính “thông minh” này của đèn LED màu đỏ, chẳng hạn như khả năng điều chỉnh theo các môi trường và yêu cầu cụ thể, giúp chúng hoạt động tốt trong nhiều ứng dụng đo lường không tiếp xúc. Ví dụ, trong môi trường công nghiệp phức tạp hoặc trong nghiên cứu khoa học đòi hỏi phải kiểm soát chính xác điều kiện ánh sáng, những đặc điểm này của đèn LED màu đỏ có thể nâng cao đáng kể độ tin cậy và độ chính xác của phép đo.

 

Độ ổn định tốt: Máy dò quang sử dụng đèn LED màu đỏ làm nguồn sáng vẫn có thể duy trì độ lệch chuẩn thấp của sự thay đổi thông lượng bức xạ sau khi được đốt cháy trong một thời gian dài, điều này cho thấy đèn LED màu đỏ có độ ổn định tốt. Độ ổn định này rất quan trọng đối với công nghệ đo không tiếp xúc vì nó đảm bảo tính nhất quán và độ lặp lại của dữ liệu đo.

 

Chi phí công nghệ và lợi thế sản xuất

 

1. Chi phí sản xuất tương đối thấp

Lấy cảm biến silicon làm ví dụ, chi phí phần cứng và khó khăn kỹ thuật khi chế tạo cảm biến cảm nhận ánh sáng xanh lục và ánh sáng đỏ là tương tự nhau. Tuy nhiên, do những ưu điểm của ánh sáng đỏ trong ứng dụng thực tế (như tổn thất thấp và độ xuyên thấu mạnh), cảm biến ánh sáng đỏ ngày càng phổ biến trên thị trường, từ đó thúc đẩy sự trưởng thành của công nghệ cảm biến ánh sáng đỏ và giảm chi phí. Ngoài ra, chi phí sản xuất nguồn sáng đỏ tương đối thấp, đó là một trong những lý do khiến chúng được sử dụng rộng rãi.

 

2. Khả năng tương thích tốt

Cảm biến ánh sáng đỏ tương thích hơn với các hệ thống và thiết bị quang học hiện có. Khi nâng cấp hoặc thay thế các hệ thống hiện có, cảm biến ánh sáng đỏ có thể được tích hợp liền mạch mà không cần sửa đổi hệ thống ở quy mô lớn. Khả năng tương thích tốt này làm giảm ngưỡng và chi phí ứng dụng công nghệ, đồng thời thúc đẩy hơn nữa sự phổ biến của cảm biến ánh sáng đỏ.

 

Yêu cầu ứng dụng và khả năng thích ứng cảnh

 

1. Khả năng hiển thị và căn chỉnh thuận tiện

Điểm đèn đỏ có thể nhìn thấy và điểm lớn, giúp điểm dễ căn chỉnh và dễ vận hành trong quá trình cài đặt và gỡ lỗi cảm biến. Đặc tính này của ánh sáng đỏ đặc biệt quan trọng đối với các tình huống ứng dụng yêu cầu căn chỉnh chính xác (chẳng hạn như phát hiện độ lệch vị trí quang điện, phát hiện độ cao quang điện, v.v.). Đồng thời, khả năng hiển thị của đèn đỏ cũng tạo điều kiện cho người vận hành tại chỗ nhanh chóng xác định trạng thái làm việc của cảm biến, nâng cao hiệu quả và an toàn làm việc.

2. Kịch bản ứng dụng đa dạng

Cảm biến ánh sáng đỏ hoạt động tốt trong nhiều tình huống ứng dụng. Ví dụ, trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, cảm biến ánh sáng đỏ có thể được sử dụng để phát hiện các thông số như vị trí và tốc độ của các vật thể trên dây chuyền sản xuất; trong lĩnh vực giám sát an ninh, cảm biến ánh sáng đỏ có thể được sử dụng trong hệ thống kiểm soát truy cập, phòng ngừa chu vi và các dịp khác; trong lĩnh vực phát hiện y tế, cảm biến ánh sáng đỏ Có thể được sử dụng để phát hiện độ bão hòa oxy trong máu, v.v. Những kịch bản ứng dụng đa dạng này chứng minh giá trị ứng dụng rộng rãi của cảm biến ánh sáng đỏ trong các lĩnh vực khác nhau.

 

AKUENSE, với tư cách là công ty đi đầu trong lĩnh vực cảm biến quang điện tử chính xác, đã xây dựng một dòng sản phẩm quang điện tử phong phú với sự tích lũy sâu rộng trong ngành và đổi mới công nghệ liên tục. Với những đặc điểm độc đáo và phạm vi ứng dụng rộng rãi, những sản phẩm này đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa công nghiệp, nghiên cứu và khám phá khoa học, bảo vệ an toàn và các khía cạnh khác. Cuối cùng, hãy để Xiao Ming cho bạn thấy trách nhiệm công việc của những “yêu tinh đèn đỏ” ​​này trên thiết bị tự động hóa:

 

1. Đo vị trí và khoảng cách

Cảm biến quang điện sử dụng nguồn ánh sáng đỏ (hoặc tia hồng ngoại) cũng có thể đo vị trí và khoảng cách. Bằng cách đo chênh lệch thời gian giữa phát và nhận ánh sáng hoặc sự thay đổi góc ánh sáng, có thể tính được khoảng cách giữa vật thể và cảm biến. Công nghệ này có những ứng dụng quan trọng trong điều hướng robot, dây chuyền sản xuất tự động, theo dõi hậu cần và các lĩnh vực khác.

 

2. Công tắc và đếm quang điện

Cảm biến quang điện nguồn ánh sáng đỏ thường được sử dụng làm công tắc quang điện để phát hiện sự hiện diện hoặc đi qua của vật thể. Khi ánh sáng bị vật thể chặn lại, cảm biến sẽ phát ra tín hiệu để điều khiển khởi động, dừng hoặc đếm của thiết bị. Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong cửa tự động, đếm dây chuyền sản xuất, máy đóng gói và các lĩnh vực khác.

3. Kiểm soát hiệu chỉnh có độ chính xác cao

Cảm biến hiệu chỉnh laser chính xác: Ví dụ, dòng ETD-0612 của Meiji Sensing áp dụng nguyên lý đo chùm tia laser và có độ chính xác lên tới 1 μm. Nó phù hợp để điều khiển hiệu chỉnh trong các thiết bị có độ chính xác cao như máy cắt màng quang điện EVA.

 

Cạnh tranh thị trường và phát triển công nghệ

 

1. Cạnh tranh thị trường

 

Khi thị trường cảm biến quang điện tiếp tục mở rộng và cạnh tranh ngày càng gay gắt, cảm biến ánh sáng đỏ chiếm một vị trí quan trọng trên thị trường với lợi thế về chi phí, sự trưởng thành về công nghệ và nhiều kịch bản ứng dụng. Các nhà sản xuất cảm biến lớn đã tăng cường đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, đồng thời tung ra các sản phẩm cảm biến ánh sáng đỏ hiệu suất cao hơn, chi phí thấp hơn để đáp ứng nhu cầu thị trường.

Sản phẩm cảm biến ánh sáng đỏ của AKUENSE

 

2. Xu hướng phát triển công nghệ

 

Trong tương lai, với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ và các kịch bản ứng dụng không ngừng mở rộng, việc lựa chọn cảm biến quang điện và nguồn sáng của chúng sẽ trở nên đa dạng và thông minh hơn. Là một phần quan trọng của nó, cảm biến ánh sáng đỏ sẽ tiếp tục phát huy những lợi thế độc đáo của chúng và tiếp tục tăng trưởng và phát triển trong đổi mới công nghệ và cạnh tranh thị trường. Đồng thời, với sự xuất hiện liên tục của các vật liệu mới, quy trình mới và công nghệ mới, hiệu suất và phạm vi ứng dụng của cảm biến ánh sáng đỏ sẽ được cải thiện và mở rộng hơn nữa.

 

Tóm lại, lý do tại sao cảm biến quang điện chủ yếu sử dụng ánh sáng đỏ chủ yếu bao gồm các tính chất vật lý của ánh sáng đỏ (như bước sóng dài, tổn thất thấp, độ xuyên thấu mạnh), chi phí kỹ thuật (như chi phí sản xuất thấp, khả năng tương thích tốt), nhu cầu ứng dụng (như chẳng hạn như khả năng hiển thị và sự thuận tiện liên kết, các kịch bản ứng dụng đa dạng) cũng như cạnh tranh thị trường và phát triển công nghệ. Những ưu điểm này khiến ánh sáng đỏ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực cảm biến quang điện và đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như tự động hóa công nghiệp, giám sát an ninh và thử nghiệm y tế. Trong tương lai, với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ và các kịch bản ứng dụng không ngừng mở rộng, cảm biến ánh sáng đỏ sẽ tiếp tục phát huy những ưu điểm riêng và hỗ trợ vững chắc hơn cho sự phát triển của công nghệ hiện đại.

 

người giới thiệu

1. Cảm biến quang điện tăng cường hiệu ứng từ điện trở mở rộng đến dải ánh sáng khả kiến ​​[J]. Công nghệ bán dẫn, 2001(09):12-14.

2. Chế tạo và mô tả đặc tính của Micro-LED màu đỏ[D]. Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, 2020.. Wang Yan.

3. Sử dụng đèn LED màu đỏ làm cảm biến ánh sáng[J] Công nghệ thiết kế điện tử, 2008(06):125.. Geoff Nicholls;Glinde.

4. Nguyên lý và đặc điểm của cảm biến quang điện [J] Ứng dụng và đổi mới khoa học công nghệ, 2020, số 302(10): 77-78.. Han Lubin.

6. “Phát hiện ánh sáng bằng đèn LED.” (2008). 38-45.. Hyeon Gyu Choe;

7. “Cảm biến LED nhiều màu.” Photonics Châu Âu (2008).. V. Lange; W. Tews;

8. Ảnh hưởng của dòng điện đến đặc tính màu của đèn LED đỏ công suất thấp [J] Vacuum, 2012, 49(02): 101-104.. He Xin; Zhang Jinghui;

9. Phân tích đặc tính quang phổ của đèn LED màu đỏ dựa trên vật liệu huỳnh quang hữu cơ [J] Vật liệu chức năng, 2016, 47(05): 5125-5128.. Yuan Zhang Fanghui;

10. Nghiên cứu hiệu suất quang điện của bộ tách sóng quang ánh sáng nhìn thấy RGB-LED[J], 2018, No.184(03):24-26.. Li Lingzhi;

11. “Điốt phát quang điện hữu cơ.” Thư vật lý ứng dụng (1987).. C. Tang;

12. Vật liệu thu điện tử tạo ra ánh sáng đỏ và ứng dụng của chúng trong lưu trữ và trừ ảnh [J] Acta Optics, 1995(12):1663-1668.. Shen Chun;

13. Tiến trình nghiên cứu laser bán dẫn ánh sáng đỏ để hiển thị laser [J] Progress in Lasers and Optoelectronics, 2019, 56(18):9-20.. Meng Xue; Zhang Jianwei; Tần Lý; Vương Lập Quân.

14. "Màu sắc và tính chất quang học của vật liệu." (2001).

15. Phát triển các thiết bị phát ánh sáng đỏ có hiệu suất cao và độ tinh khiết màu cao [J] Tạp chí của Đại học Huaqiao (Ấn bản Khoa học Tự nhiên), 2013, 34(05): 505-508.. Guo Rongxin; Gia Tiên.

16. Nghiên cứu các đặc tính của đèn LED trắng tăng cường màu đỏ [J] Quang điện tử, 2010, 21(09): 1298-1300.. Bai Shengmao;

17. Nghiên cứu sử dụng tinh thể quang tử điện môi để tăng dòng phát sáng của điốt phát sáng màu đỏ Cui Bifeng;

18. Nghiên cứu thiết kế, tổng hợp và ứng dụng vật liệu ánh sáng đỏ có đặc tính phát quang do tập hợp [D]. Đại học Sư phạm Thiểm Tây, 2017. Zhang Ruixue.

19. Chấm carbon phát quang: Nghiên cứu cơ chế, quy định và ứng dụng phát quang [J] Tạp chí phát quang, 2020, 41(12): 1579-1597.. Wang Huan; Huang Yuqing; ; Li Huijun; Vương Tiên Anh;

20. “P-7.8: Nghiên cứu về cảm biến nhiệt độ của Micro-LED đỏ.” Bản tóm tắt các tài liệu kỹ thuật của Hội nghị chuyên đề SID (2019).. Yan Wang;

21. "Sử dụng điốt phát sáng làm cảm biến nhiệt độ." (1977). B. Griffing;

22. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc tính quang điện của đèn LED màu đỏ phát ra ánh sáng trắng [2016-10-15]

23. “Phát triển vật liệu cảm biến cho ứng dụng nhiệt kế huỳnh quang sử dụng đèn LED kích thích.” 2009 ICCAS-SICE (2009).

24. “Phát triển chất phát quang màu đỏ trong thủy tinh có hiệu suất phát sáng cao cho hệ thống chiếu sáng LED công suất cao sử dụng kính Tg và Ts thấp ban đầu của chúng tôi..” Optics Letters (2019-6060.. Young Ji Park; Jin Jeong; J. H. Kim; Lee Young-Jin; Sun Woog Kim;

25. “Các ứng dụng mới của hệ thống tự động cho đèn LED công suất cao.” Giao dịch IEEE/ASME về cơ điện tử (2016). Junhui Li; Xiaorui Zhang;

26. Zhao Jiandong và Ma Shuo. "Hiệu suất hình ảnh động của đèn LED với nhiệt độ màu khác nhau." (2016).

27. " NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ CỦA ĐÈN PHÁT SÁNG." (1997).

28. “Hoạt động của các thiết bị điện tử để kiểm soát nguồn sáng Led khi nhiệt độ môi trường thay đổi.” Đổi mới hệ thống ứng dụng (2023).. I. Belykova; P. Maruschak;

29. "Chip đáp ứng nhu cầu nhiệt của hệ thống và các công nghệ nhiệt thay thế cho đèn LED có độ sáng cao." (2007). M. Arik;

30. “Nguồn sáng trạng thái rắn trở nên thông minh.” Khoa học (2005).. E. Schubert;

31. Nghiên cứu đo hệ số phi tuyến của máy dò quang học dựa trên đèn LED hồng ngoại [J] Acta Optics, 2015, 35(09): 156-160.. Zhao Weiqiang;

32. Thiết kế đèn LED đỏ hiệu suất cao [D]. Đại học Công nghệ Hà Bắc, 2007. Zhong Lin.

33. “Những tiến bộ gần đây về đèn LED nhìn thấy được.” Cuộc họp về thiết bị điện tử quốc tế (1983).. J. Nishizawa; Y. Okuno;