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红外LED和激光二极管:技术、应用和产业趋势

来源:微迷网 浏览次数:5492 发布日期:2018-10-17 手机版

  固态光源推动新型红外照明应用发展

  据麦姆斯咨询介绍,红外发光二极管(IR LED)和激光二极管(LD)并不是新技术,早在20世纪60年代就诞生了。但是,最近随着固态照明(SSL)的发展而迅速崛起。LED和LD最初是为了光通信应用而研发的技术,现在已经广泛用于数据通信/电信、消费电子、汽车和工业等领域,实现更多的高价值功能。



  红外光源按照波长分类

  各种LED和LD产品都找到了自己的发展之路:

  - IR LED起初专注于低端应用,如光电断路器、遥控器等,如今越来越多地应用于智能手机中的接近传感、汽车中的手势识别、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)设备中的眼球追踪。

  - 边发射激光器(EEL)市场历来由光通信应用驱动发展。由于与光纤网络交换的数据量不断增长,EEL市场也将继续受益。不过,未来也可能在新应用中找到增长驱动力,如激光雷达(LiDAR)。

  - 垂直腔面发射激光器(VCSEL)早期应用于短距离数据通信,但是,苹果(Apple)公司于2017年发布的iPhone X集成了基于VCSEL的3D传感功能,从而彻底改变了VCSEL的商业化前景,使其成为当前市场增速最快的固态光源技术,吸引众多资金蜂拥而入。



  VCSEL、EEL、IR LED的主要应用发展

  上述这些红外固态光源具有不同的半导体结构,采用的外延及半导体工艺也有差异。它们以不同的波长/功率输出,并提供不同的发光轮廓/形状,从而形成多种产品规格以满足不同应用的需求。随着汽车和消费领域对光子技术的兴趣日益提升,红外照明应用的前景光明!

  红外光源市场:2023年有望达到65亿美元

  目前已有超过40种应用集成了红外固态光源。其中一些应用预计将在未来五年促使IR LED和LD市场蓬勃发展!

  光通信是红外光源的最古老应用之一,现在,由于互联网数据量呈现爆炸式增长,以及物联网(IoT)、云服务和自动驾驶汽车的出现,所以将继续驱动红外光源市场。

  在增材应用的推动下,红外光源的工业应用也希望在未来几年产生高收益。传统的红外光源(如IR LED)开始被VCSEL取代,从而可以降低功耗。

  3D传感正成为红外光源的“杀手级”应用。VCSEL在苹果iPhone X中的3D人脸识别应用激发了大家的浓厚兴趣,很多安卓(Android)手机厂商也跟随苹果公司陆续发布了集成VCSEL的智能手机新品。然而,3D传感技术不仅可用于手机人脸识别,还可用于汽车激光雷达,这是自动驾驶所必须的技术!因此,3D传感领域吸引了众多初创企业进入,并掀起一场3D视觉革命浪潮!

  综上,红外光源市场预计在2018年将达到18亿美元,而2023年将达到65亿美元,复合年增长率为29%。



  红外光源市场预测

  红外光源产业结构和成熟度

  在可见光照明应用的推动下,如今的LED产业已相当成熟。几乎所有厂商采用垂直整合模式:从外延到封装。在该产业中,我们研究了超过40家IR LED供应商,其中大部分来自亚洲。除了高功率和长波/多波长IR LED产品之外,制造工艺控制良好,剩余的技术挑战较少。

  EEL和VCSEL的情况与IR LED完全不同,大多数厂商来自美国和欧洲。制造工艺也要复杂得多,仍然需要研发和工程技术来提升设备性能和产能。因此,产业链上有各种类型的参与者:外延厂(epi-houses)、代工厂(foundries)、整合元件制造商(IDM)、无晶圆厂公司(Fabless)等。



  红外光源(LED、VCSEL、EEL)产业生态系统(主要厂商)

  在此背景下,由于EEL和VCSEL将成为未来红外照明市场的主要驱动力,所以专业厂商(主要是外延厂、代工厂和无晶圆厂公司)仍然有很大商业机遇。这主要与“制造工艺仍然需要优化”有关,同时也与“将红外光源集成到模组或系统中的挑战”有关。实际上,EEL和VCSEL可以与复杂的光学器件相结合,例如用于3D人脸识别的点阵投影器。

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