據(jù)麥姆斯咨詢介紹，紅外(IR)光源市場并不是一個新市場，但是，隨著近期固態(tài)照明(SSL)技術(shù)的興起，它正在快速發(fā)展。最初為光通信應(yīng)用而開發(fā)的LED和激光二極管，已經(jīng)在20世紀80～90年代開始被集成用于各種大批量應(yīng)用(如紅外LED遙控器或數(shù)據(jù)中心的激光二極管等)。
但直到最近，隨著智能手機的發(fā)展，紅外LED和激光二極管才開始重現(xiàn)往日的輝煌。現(xiàn)在，得益于汽車行業(yè)以及其他新興應(yīng)用，也開始利用紅外LED和激光二極管實現(xiàn)高附加值功能，這些光源市場預(yù)計將在未來10年實現(xiàn)大幅增長。
Yole在其最新發(fā)布的《紅外LED和激光二極管：技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)趨勢》報告中，提供了對紅外LED和激光二極管發(fā)展趨勢的全面分析。這份報告概述了Yole對紅外LED和激光二極管產(chǎn)業(yè)、市場現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的深刻見解，并提供了紅外固態(tài)照明器件及其系統(tǒng)集成所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。
Yole專注于固態(tài)照明(包括紅外照明)領(lǐng)域的技術(shù)和市場分析師Pierrick Boulay，近期有幸與Osram Opto Semiconductor(歐司朗光電半導(dǎo)體)ELS(發(fā)射器/激光器/傳感器)部門負責(zé)人Joerg Strauss博士交流了他對該產(chǎn)業(yè)的看法。
2018～2023年按主要應(yīng)用領(lǐng)域細分的紅外光源市場預(yù)測
Pierrick Boulay(以下簡稱PB)：請您介紹一下汽車領(lǐng)域LiDAR(激光雷達)的最新趨勢，以及Osram Opto Semiconductor在該領(lǐng)域的業(yè)務(wù)。
Dr. Joerg Strauss(以下簡稱Dr. JS)：讓汽車變得更友好、更安全、更舒適是汽車行業(yè)的一個重要趨勢。未來，在汽車中使用LiDAR將不斷普及。這種趨勢一部分是由于自動駕駛和半自動駕駛汽車的發(fā)展，一部分是由于對汽車安全要求的不斷提高。
除了檢測降雨量，并結(jié)合雨刷實現(xiàn)自動調(diào)整雨刮速度;或根據(jù)環(huán)境光強度，自動調(diào)整車載顯示器和車廂內(nèi)燈光的亮度，這些小功能都在不斷地改善駕駛體驗。
實現(xiàn)這些功能的許多系統(tǒng)都是基于紅外光的使用。無論是自適應(yīng)巡航控制、預(yù)碰撞系統(tǒng)、盲點監(jiān)測還是LiDAR，歐司朗光電半導(dǎo)體都能利用其廣泛的產(chǎn)品組合，為這些汽車應(yīng)用提供合適的紅外LED和紅外激光器。LiDAR是高級駕駛輔助系統(tǒng)所必需的一項關(guān)鍵技術(shù)，它能夠提高行駛安全性并實現(xiàn)自動駕駛。這些“電子助手”永遠不會分心，它們能夠針對駕駛環(huán)境立即做出反應(yīng)，而不會浪費一分一秒。要知道，一輛以每小時80公里的速度行駛的汽車，在人類駕駛員反應(yīng)并采取行動的一秒鐘內(nèi)，會繼續(xù)行駛22米的距離。
LiDAR可以創(chuàng)建汽車周圍環(huán)境的高分辨率3D圖像，能及早發(fā)現(xiàn)并記錄障礙物，以便ADAS(高級駕駛輔助系統(tǒng))或自動駕駛汽車采取必要的行動。LiDAR將在未來的部分自動駕駛和全自動駕駛汽車中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Flash LiDAR(閃光型激光雷達)和掃描型LiDAR，以及攝像頭和雷達，是實現(xiàn)自動駕駛和半自動駕駛的主要關(guān)鍵技術(shù)。歐司朗可為這兩種LiDAR技術(shù)提供激光器和探測器。
超過15年以前，歐司朗便是首批為汽車輔助系統(tǒng)提供脈沖激光二極管的供應(yīng)商之一。從那時起，歐司朗便為包括新型LiDAR系統(tǒng)在內(nèi)的市場需求，開發(fā)了廣泛的紅外激光器系列產(chǎn)品，例如基于MEMS微鏡的掃描型LiDAR。
PB：在您看來，LiDAR制造商使用的光源會有怎樣的發(fā)展趨勢?根據(jù)Yole研究分析，EEL(邊發(fā)射激光器)是目前市場唯一使用的光源。不過，VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)可能具有巨大的應(yīng)用潛力，對此您怎么看?
Dr. JS：在歐司朗內(nèi)部看來，我們相信在LiDAR應(yīng)用中，與VCSEL相比，EEL激光器將繼續(xù)發(fā)揮作用。主要原因是目前的VCSEL技術(shù)在合理的發(fā)光面積下，很難實現(xiàn)LiDAR所需的激光功率。
PB：汽車廠商正越來越多地使用攝像頭和紅外光源解決方案來開發(fā)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)。請您介紹一下這類系統(tǒng)的作用，隨著自動駕駛汽車的發(fā)展，它將如何發(fā)展?
Dr. JS：駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助減少因駕駛員疲勞或分心造成的致命事故。在Level 3及更高級別的自動駕駛汽車中，這將是一項強制性功能。因為汽車必須在緊急情況下將駕駛責(zé)任交回給駕駛員。這也納入了歐洲NCAP(新車評價規(guī)程)2025議程，其中將要求駕駛員監(jiān)控，以實現(xiàn)最高的安全等級。
PB：移動/智能手機也是紅外光源的強勁驅(qū)動市場，對于此類應(yīng)用的市場趨勢您怎么看?
Dr. JS：智能手機、平板電腦和可穿戴設(shè)備等移動設(shè)備領(lǐng)域的許多關(guān)鍵技術(shù)，都需要基于無處不在的光。顯示屏照明和閃光燈應(yīng)用還只是初級應(yīng)用，紅外和激光技術(shù)的發(fā)展正進一步推動更廣泛市場中的各種功能。手勢識別、虹膜掃描(歐司朗在2014年率先推出可在智能手機和其它移動設(shè)備中實現(xiàn)可靠虹膜掃描儀的紅外LED)或人臉識別，只是紅外光源如何在移動設(shè)備中應(yīng)用的幾個案例。
基于生物識別的用戶驗證，正成為提高移動設(shè)備安全性的有效方法。虹膜掃描和人臉識別是最可靠、最安全的生物識別方法之一。它們是復(fù)雜密碼的替代方案，可用于移動設(shè)備安全、訪問控制以及支付和其他金融交易的驗證。
生物識別技術(shù)利用了虹膜特定結(jié)構(gòu)、面部特征或指紋等人類特征。傳感器識別這些特征并將其與預(yù)先存儲的生物識別數(shù)據(jù)進行比對。為了在移動設(shè)備中可靠地運行，虹膜掃描和面部識別都需要特定的紅外LED來照亮目標(biāo)區(qū)域。
近四十年來，歐司朗光電半導(dǎo)體一直是光電元件和解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商。我們公司在汽車、消費類和工業(yè)市場都擁有成功的服務(wù)經(jīng)驗。我們是開發(fā)創(chuàng)新型生物識別解決方案的完美合作伙伴。
歐司朗光電半導(dǎo)體正在通過VCSEL解決方案補充其全面的紅外產(chǎn)品組合，幫助客戶受益于VCSEL在各個應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，并為每種應(yīng)用選擇最適合的解決方案。
VCSEL是一種激光二極管，和激光在芯片邊緣出射的邊發(fā)射激光二極管(EEL)不同，它的激光輻射垂直于半導(dǎo)體芯片的表面。與邊發(fā)射激光器相比，VCSEL的決定性特征是較低的生產(chǎn)成本和優(yōu)異的光束質(zhì)量，不過，其輸出功率較低。作為可表面貼裝的元件，VCSEL結(jié)合了LED和激光器的特性。
歐司朗通過收購Vixar公司，利用VCSEL擴展了其安全關(guān)鍵應(yīng)用的紅外技術(shù)產(chǎn)品組合。
歐司朗的紅外光源為人臉識別應(yīng)用提供了明亮均勻的面部照明
PB：目前，3D傳感還僅限于智能手機正面的人臉識別功能，它會延伸到智能手機背面嗎?關(guān)于這類背面3D模塊集成的可能應(yīng)用和挑戰(zhàn)是什么?
Dr. JS：與移動設(shè)備的正面相比，背面有望最終成為更大的市場。當(dāng)前針對3D掃描主要討論的是ToF(飛行時間)技術(shù)。掃描環(huán)境、房間(增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實)將變得更加重要。此外，還包括手機背面的人臉識別或手勢識別等應(yīng)用。
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