改进ADAS的绝妙创意：Coherent高意将DMS和OMS中的LED改换为VCSEL

时间： 2024-06-07 来源：Coherent高意激光公众号

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VCSEL照明器可以提高车内车辆监控系统的效率和性能

你的车正在监视你。这不是妄想症或科幻小说。它是高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 革命的重要组成部分。ADAS技术旨在提高车辆安全性和驾驶效率，监控车辆内外的状况，以主动预防事故并确保极佳的舒适度。

在车内，驾驶员监控系统 (DMS) 和乘员监控系统 (OMS) 是 ADAS 的关键组件。这些警觉的眼睛通过观察驾驶员和乘客的状态和行为，来确保车内安全、舒适。通过DMS和OMS，可以检测驾驶员是否分心、驾驶疲劳，甚至还能检测是否有无人看管的儿童或宠物，这对于ADAS实现减少道路事故的目标发挥着至关重要的作用。它们还可用于通过支持手势控制和面部识别等功能来增强用户体验，以进行驾驶员身份验证。

DMS和OMS本质上是先进的机器视觉系统，其效能高度依赖于所使用的照明技术。传统上，发光二极管 (LED) 照明器为摄像头和传感器提供必要的光线。

但随着ADAS技术的进步，设计师努力提高DMS和OMS组件效率和可靠性。特别是，他们希望提高在较差光条件和宽温度范围内运行的能力。他们还希望增强系统功能，例如加入3D感应功能。出于所有这些目的，人们开始探索垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 作为光源。

与LED相比，VCSEL具有众多优势，例如改善深度感知和最大限度降低“红光”干扰。VCSEL有望改变ADAS的这些关键组件。在此，我们将探讨照明在DMS和OMS中的重要作用，研究LED技术的局限性，并讨论VCSEL在增强ADAS汽车安全功能方面的变革潜力。

监控系统基础知识

DMS和OMS的总体配置非常相似。它们使用近红外光源照亮感目标区域，使用摄像头和传感器扫描场景影像，然后使用各种处理硬件和软件来解读看到的内容。近红外照明是首选照明方式，因为肉眼看不见近红外光，所以它不会分散驾驶员的注意力或降低能见度，但使用廉价的传感器仍然能够轻松检测到。

然而，DMS和OMS在细节上确实有所不同。DMS的主要功能是监控驾驶员的行为和清醒程度。因此，DMS通常只能照亮和查看车辆内预期驾驶员所在的有限区域。DMS可能会返回有关驾驶员眼球运动、头部位置甚至心率等生理指标的数据。这样它能就够探测并警告驾驶员潜在的危险行为，例如分心或困倦，从而显著降低事故风险。

OMS将这种监控范围扩展到车内的所有乘客。这些系统会评估每个乘员的存在、大小和位置，在发生碰撞时优化安全气囊等安全功能。它们对于检测儿童及宠物等易受伤害的乘客尤其重要。

COHERENT高意生产多种VCSEL阵列产品，适用于需要大照明区的3D传感任务，包括驾驶监控系统

(DMS)、乘客监控系统 (OMS) 和手势识别

照明概念

出于多种原因，近红外LED照明器已成为舱内监控系统的支柱。首先，它们是一种广泛使用、广为人知且经过验证的技术。与其他照明技术相比，它们的成本效益也很高。LED的能效高，这在汽车应用中尤其重要，尤其是电动汽车 (EV)。它们结构紧凑、耐用、可靠且寿命长。

尽管有这些优点，LED也有局限性。此外，随着DMS和OMS的发展，这些缺点变得更加明显。

LED的一个关键问题是所谓的“红光”。LED发出的光谱相对较宽。因此，尽管其峰值输出波长可能是位于不可见红外区域的940nm，但它仍然可以发出一些可见红光。红光可能会在视觉上干扰驾驶员或分散驾驶员的注意力，尤其是在夜间或其他光线不足的情况下。这也会影响美观。

与大多数激光源一样，VCSEL产生接近单色的输出。940nm VCSEL几乎不产生可见光。因此没有红光。

VCSEL的输出光谱窄，这是其优于LED的另一个优势。具体来说，将VCSEL与光学“带通滤光片”配对，以消除场景中的环境光（阳光和人造光源），就要容易得多了。环境光可能会在监测系统中引入噪音和错误，导致读数错误或准确性降低。

带通滤光片是放置在摄像头系统中的光学元件，仅传输特定范围的波长。当与VCSEL配合使用时，带通滤光片几乎可以阻挡除峰值发射波长周围极小范围之外的所有信号。即使在非常明亮的环境光（如直射阳光）下也能正常运行。相比之下，LED必须使用更宽的带通滤光片才能让其所有光线通过。但是，这样也会透过更多不需要的环境光。

与LED相比，VCSEL在温度发生变化时也能保持更一致的波长和输出功率。这种稳定性在汽车应用中至关重要，因为这意味着系统在多种温度下都能提供一致的结果。此外，VCSEL随温度变化的波长稳定性进一步增强了与窄带通滤光片配合使用的能力。否则，VCSEL输出可能会移到滤光片的带通之外，降低系统效率。

VCSEL拥有激光源的另一个关键特性。也就是说，它们看起来是一个非常小的光源，在相对较窄的角度范围内输出。相比之下，LED基本上可以照射整个半球。任何试图缩小输出功率的方案，最终都会浪费光线。

这样可以轻松地将VCSEL的角输出与摄像头系统的视野相匹配。换句话说，VCSEL仅照亮所需区域，并且不会造成任何光损失。这比LED效率高得多，因为LED通常需要更大的功率才能在传感器上达到相同的有效照明水平。

VCSEL的另一个特点使DMS和OMS远远超出当前基于LED的系统的能力。具体来说，这就是以极高速度（超过50MHz）调制（脉冲）VCSEL输出的能力。LED无法做到这一点。

这种快速脉冲的好处是它可以用于3D传感。这可以通过直接飞行时间 (dToF) 或间接飞行时间 (iToF) 技术来实现。dToF方法只是测量VCSEL脉冲从物体反弹并返回传感器所需的时间。时间测量值用于计算物体之间的距离。在iToF 中，系统利用反射光波的相移来确定距离。在环境光干扰或需要快速距离计算等因素导致难以使用dToF方法或准确性降低的情况下，这种最新方法可能会更有效。

Coherent高意相信，通过将DMS和OMS中的LED改换为VCSEL，将提高系统效率和性能。更重要的是，它可以显著提升这些组件的功能。作为全球顶级VCSEL生产商之一，我们的产品适用于多种应用，而且特别注重高功率、可靠性和效率。此外，我们通过垂直整合，能够制造和封装符合AEC-Q102标准的VCSEL和照明模块，使ADAS设计人员能够充分利用该技术的优势。

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虽然VCSEL等半导体激光器是为许多可穿戴医疗传感设备供电的光源，但它只是完整光子传感系统的一部分。COHERENT高意是一家垂直整合式光子制造商，也是这些核心组件类型的批量供应商。高意与光子学领域的其他相关各方密切合作，并坚信，未来应用将越来越依赖光子集成电路（PIC）模式来集成系统级组件并实现可穿戴电子产品所需的小外形尺寸。PIC相当于主导电子世界的IC的光子。

产品发布时间 : 2024-11-12

ROHM开发出集VCSEL和LED特点于一体的红外光源VCSELED作为温度依赖性低、广角发射且光线均匀的光源

ROHM确立一项通过激光用树脂光扩散材料将垂直腔面发射激光器VCSEL元件密封的新型红外光源技术“VCSELED™”，有望成为有助于提高汽车驾驶员监控系统和座舱监控系统性能的光源。

产品发布时间 : 2024-04-13

博升光电（berxel）是技术领先的光电半导体高科技企业，致力于为5G光通信、汽车、消费电子、物联网等企业，提供下一代高性能VCSEL光芯片及3D相机解决方案。博升光电拥有优秀的团队，在光电半导体及3D方案领域成绩斐然，在研发、生产、运营等方面经验丰富。

3D深度相机 VCSEL 3D传感

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R课堂 | LED的种类

LED在我们生活中的应用非常广泛，除了可以用作照明、开关、传感器和背光源之外，还可以用于户外显示屏和路灯、以及汽车、医疗和农业等的特殊用途中。用户可以根据应用需求，使用不同形状和波长的LED。本文ROHM将为您介绍LED的种类以及每种LED的特点。

技术探讨发布时间 : 2024-10-24

MELEXIS推动行业变革：全新汽车照明LED驱动芯片MELEXIS实现超小型化

全球微电子工程公司MELEXIS近日宣布，作为汽车动态照明LED驱动芯片领域的领军者，正式推出全新产品MLX81123，进一步扩展LIN RGB系列产品线。这款芯片在前代产品的基础上进行深度优化，封装设计更为紧凑，成本效益显著提升，同时保持稳定可靠的卓越性能。此外，通过布局新供应链，迈来芯不仅显著提升行业竞争力，更确保客户业务连续性。

产品发布时间 : 2024-06-14

升谱光电（SUNPU）车用LED选型指南

描述- 升谱光电创立于2003年，专注于LED光电半导体的封装和创新应用事业。核心产品有车规级共晶LED、车规级TOP LED、UV LED、COB、LAMP LED、IR LED、CHIP LED、DISPLAY、 VCSEL、UVC杀菌模组，LED模组等。SUNPU LED was Founded in 2003, focuses on LED semiconductor packaging and innovative applications.The core products include vehicle grade eucrystal LED, vehicle grade TOP LED, UV LED, COB, LAMP LED, IR LED, CHIP LED, DISPLAY, VCSEL, UVC sterilization module, LED module, etc

型号- SS-170WW-05UAM,170 SERIES,SA-3433UYCAA-05I3,150 SERIES,H8040-606A0205-301OAD,150,ST-2835RC-0IWRAM,ST-2835YC-G183RAM,SA-3433UYWAA-05JKZ,SA-2214YOCAA-011N,ST-3528GC-06GRAM,ST-3528YOC-03NRAM,SA-3528UYCFA-0283,SA-2214UYCAA-011N,SA-2214UYCAA-0163,H7535-606A0103-2408PD,3433,SA-2214A1WAA-01AKZ,176 SERIES,H7035Y-606A0103-0903ED,SS-150URC-03KAM,SS-150UYC-03KAM,SF-176URCK-08W,3528 SERIES,SA-2214URCAA-012N,ST-3528WW80-064RAMZ-10MA,ST-3528RC-G183RAM,SS-170SBC-05UAM,2835 SERIES,SA-343360WAH-05JKZ,ST-3528BC-06GRAM,SL-401UYUCT1X-C143,ST-2835YC-0IWRAM,SA-2214SBCAA-014KZ,SS-170UYC-03KAM,H1860Y-606A0103-0903ED,3433 SERIES,SF-104SOCK-IAY,SA-3528URCFA-0283,ST-2835WW80-0S3RAMZ,SS-150TGC-06GAM,401,ST-3528SRC-03NRAM,H1860Y-606A0103-0903QD,SS-170YOC-03KAM,A2016-606L0101-0301ED-Z,H7035-31A60A0103-ED,3528,2835,ST-2835SOC-08PRAM,ST-303065WEA-36V60,SA-2214TGCAA-014K,H5530Y-606A0103-0903ED,170,SA-2214SBCAA-014K,SS-170URC-03KAM,SS-150SBC-06GAM,ST-3528WPW-0DKRAMZ,SS-170DC-02NAM,176,H4330-606A0102-0602ED,H系列,U3535C2VGB30,SS-150YOC-663AM,H2016Y-606A010-10301QD,ST-3528YC-04WRAM,ST-3528YC-G183RAM,ST-2835BW-0KNRAMZ,ST-2835WW80-ODKRAMZ,ST-3528YC-02NRAM,SA-2214TGCAA-014KZ,H7035Y-606A0104-1204ED,401 SERIES,H7035Y-606A0103-1806PD,H3020YB-606A0102-0603QD,U3535C2VGBC0,SS-150DBW71-06GAM,H7035Y-606A0203-1806ED,H2016YB-606A010-10301QD,ST-2835SRC-0IWRAM,104 SERIES,SA-3433URCAA-05I3,H SERIES,SA-2214SRCAA-011N,ST-2835RC-G183RAM,ST-2835W2W80-0S3RAMZ,104,ST-3528RC-04WRAM,SA-2214A5WAA-01 AKZ-5MA,ST-2835WPW-0S3RAMZ,SS-150SRC-02NAM,ST-2835WPW-0DKRAMZ,SS-170TGC-06GAM

选型指南 - 升谱光电 - 2021/12/3 PDF 中英文下载

LED Driver for Automotive Exterior lamps 1ch High Current LED Controller Boost LED Driver for Automotive BD18353EFV-M Evaluation Board User's Guide

型号- BD18353EFV-M,REFLED009,REFLED008,REFLED008-EVK-XXX,REFLED009-EVK-XXX,REFLED010-EVK-001,REFLED008-EVK-002,REFLED010-EVK-002,REFLED008-EVK-003,REFLED010,REFLED010-EVK-003,REFLED009-EVK-003,REFLED008-EVK-001,REFLED010-EVK-004,REFLED009-EVK-004,REFLED009-EVK-001,REFLED009-EVK-002,REFLED010-EVK-XXX,REFLED008-EVK-004

用户指南 - ROHM - Rev.002 - 09. Feb. 2024 PDF 英文下载查看更多版本

【应用】高性能TEC制冷片+高可靠性热界面材料为VCSEL激光器提供快速散热方案

我们常规的结构散热方案：热界面材料+铝制散热器，外接风冷。但对于VCSEL激光器，尽管发光效率可达25%，但剩余会以热量形式损失，其应用空间有限，陶瓷支架尺寸小，PCBA导热差等。故我们需要合适的散热解决方案，这里可推荐marlow 单级TEC半导体制冷片SP2626+Parker Chomerics热界面材料MS30+散热器方案。

应用方案发布时间 : 2019-11-01

LED for Automotive Product Solution

型号- LTPA-C35,LTPA-H4S,LTPA-H2SCFS2C56,LTLA918VEJ3K,LTSA-T67RUWETA,LTSA-M67KZBWTA,LTPA-2720ZRKTU,LTSA-T67RVSWTA,LTSA-T67R,LTSA-E608KRWTA,LTSA-E67RVAWTU,LTSA-E608TGWTA,LTSA-918,LTSA-E67RVSWTU,LTPA-2720QRKTU,LTSA-E67RVEWTU,LTSA-T67RVEWTA,LTSA-2835ZWET,LTPA-C3535BBPPA,LTSA-E351,LTSA-C191,LTSA-G38T,LTSA-S33HBRGDTA,LTSA-C191KSKTA,LTSA-2835ZAET,LTPA-H2LGFT1A1C,LTSA-M67KKEWTA,LTSA-S33H,LTSA-E608QEWTA,LTSA-S008RGBWA,LTSA-E608,LTSA-G6SPZWETU,LTPA-H1LCFS1AAB,LTSA-C191KGKTA,LTSA-G6SPVEKTU,LTPA-C3535BNPKE,LTPA-2720,LTSA-M67K,LTSA-E67RUWETU,LTPA-S38,LTPA-H1LCFS1C56,LTSA-G6SPZGETU,LTSA-G6SPVAKTU,LTPA-H3SCFS3C56,LTPA-P3535CBPPA,LTSA-E67R,LTPA-H1L,LTSA-G6SPZAETU,LTSA-S0083RU,LTPA-H2S,LTPA-C3535AWE,LTSA-C191KRKTA,LTPA-2720QEKTU,LTSA-E608UWETA,LTPA-2720ZEKTU,LTPA-2720ZAETU,LTSA-S089ZWET,LTSA-M67KZWETA,LTPA-H4SCFS4C56,LTSA-E351CEGBW,LTSA-C191JBKNA,LTSA-G6S,LTPA-H2L,LTSA-G6SPVSKTU,LTLA918VYJ3K,LTPA-H3S,LTSA-M67KZGWTA,LTSA-S089VEKT,LTPA-C3535ANGKE,LTL2V3YW3K,LTSA-C191KFKTA,LTPA-C3535ANGTG,LTSA-E608KSWTA,LTSA-S089,LTPA-C3535BWP,LTSA-M67FVSWTA,LTPA-S38PUANPKAA,LTPA-P3535CWP,LTL2V3EW3K,LTSA-T67RVRWTA,LTSA-S008,LTPA-2720QWETU,LTPA-2720ZWETU,LTSA-E67RUAETU,LTSA-G683,LTSA-G38TEGBWU,LTSA-G683ZBEGWU,LTSA-E67,LTPA-C3535ANGTB,LTSA-T67RUAETA

应用及方案 - LITEON - 2022/5/20 PDF 英文下载