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。

*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。

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。

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。

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。

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”。

RPR-0720的特点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。

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%。

RPR-0720的特点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。

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。

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。

【关于罗姆（ROHM）】

罗姆（ROHM）成立于1958年，由起初的主要产品-电阻器的生产开始，历经半个多世纪的发展，已成为世界知名的半导体厂商。罗姆的企业理念是：“我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难，都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品，并为文化的进步与提高作出贡献”。

罗姆的生产、销售、研发网络分布于世界各地。产品涉及多个领域，其中包括IC、分立式元器件、光学元器件、无源元器件、功率元器件、模块等。在世界电子行业中，罗姆的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许，成为系统IC和先进半导体技术方面的主导企业。

【关于罗姆（ROHM）在中国的业务发展】

销售网点：为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求，罗姆在中国构建了与总部同样的集开发、销售、制造于一体的垂直整合体制。作为罗姆的特色，积极开展“密切贴近客户”的销售活动，力求向客户提供周到的服务。目前在中国共设有20处销售网点，其中包括上海、深圳、北京、大连、天津、青岛、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、重庆、香港、台湾。并且，正在逐步扩大分销网络。

技术中心：在上海和深圳设有技术中心和QA中心，在北京设有华北技术中心，提供技术和品质支持。技术中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员，可以从软件到硬件以综合解决方案的形式，针对客户需求进行技术提案。并且，当产品发生不良情况时，QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。

生产基地：1993年在天津（罗姆半导体（中国）有限公司）和大连（罗姆电子大连有限公司）分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器和光学传感器的生产，在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感器、光学传感器的生产，作为罗姆的主力生产基地，源源不断地向中国国内外提供高品质产品。

社会贡献：罗姆还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作，积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议，积极地展开关于电子元器件先进技术开发的产学联合。2008年，在清华大学内捐资建设“清华-罗姆电子工程馆”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清华大学设立了“清华-罗姆联合研究中心”，从事光学元器件、通信广播、生物芯片、SiC功率器件应用、非挥发处理器芯片、传感器和传感器网络技术（结构设施健康监测）、人工智能（机器健康检测）等联合研究项目。除清华大学之外，罗姆还与国内多家知名高校进行产学合作，不断结出丰硕成果。

罗姆将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础，通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制，与客户构筑坚实的合作关系，作为扎根中国的企业，为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。