6个问题带你全面了解VCSEL 浅谈室外照明设计的特点和规范

导语： 2017年，iPhone X的亮相让提供 Face ID人脸解锁的3D感测技术成为大热门，也带火了3D感测模块中的核心零组件VCSEL。实际上，VCSEL并非新技术，其诞生可以追溯到1980年代，早在1996年就已商业化。

2017年，iPhone X的亮相让提供 Face ID人脸解锁的3D感测技术成为大热门，也带火了3D感测模块中的核心零组件VCSEL。实际上，VCSEL并非新技术，其诞生可以追溯到1980年代，早在1996年就已商业化。

这项因苹果而再度翻红的VCSEL技术，属于红外线激光技术的一种。

1.什么是VCSEL?VSCEL的工作原理是什么?

VCSEL是vertical-cavity surface-emitting laser的缩写，是指垂直腔面发射激光器，这种激光二极管是发射光垂直于半导体芯片表面的单片激光谐振器，与之相对的，边发射激光器(EEL)的光则从芯片边缘射出。该技术也可以用作VCSEL 阵列，由数百个VCSEL组成，胶黏和键合后犹如常规 LED。

2.与EEL(边发射激光器)相比，VCSEL有何优势?

两者相似处：EEL和VCSEL的带宽均较窄;EEL和VCSEL的极短切换时间使得它们适用于TOF(飞行时间)类应用。

VCSEL技术结合了双方的技术优点。VCSEL波长的温度敏感性相比EEL要低得多。它能够沿指定方向发射温度的光学，拥有红外光的高能量密度和简单封装，也有线性发射器(如EEL技术)的光谱宽度。这种表面发射器的关键特点是其相比边缘发射器不仅具有低廉的生产成本，以及更低的输出功率，同时也具有卓越的光束质量。

3.VCSEL用于何处?

VCSEL技术现在可被用于诸多用途和各类终端消费市场，例如机器人、移动设备、监控、无人机，以及AR/VR等。VCSEL在需求高速调制功能的应用(例如照相机和生物计量)中是一项良好的选择。

更低的生产成本和更高的可靠性使得VCSEL被更广泛地运用在电子消费品中，例如3D感应和面部识别等用途被认为是其主要市场增长点。

4.与红外技术相似，VCSEL会带来哪些制造方面的协同效应?

与红外技术的相似之处也会带来制造方面的协同效应，体现在整合、封装和测试等流程中：

●芯片制造：全垂直结构使得生产厂商能够利用传统的半导体制造设备来保持较低的生产成本

●可靠性：VCSEL不会出现传统激光结构的故障，例如暗线等。同时，因为VCSEL可以阵列形式安装，且使用寿命极长，它们和基于单个或少量LED/EEL的系统不同，不畏惧灾难性的光学损害

●可测试性：VCSEL在晶片状态就可经受完整的测试和过载检验。这不仅提升了产量，也降低了成本

●可扩展性：VCSEL可轻松组成一维或二维阵列，提升输出功率以满足特定需求

●封装：VCSEL可使用传统的低成本LED封装设备，减少成本，并允许LED来替代现有设备中的VCSEL

●定制封装：板载芯片技术和定制封装可用来简化系统整合流程

5.VCSEL 是否会取代其他红外技术?

尽管VCSEL相比现有技术拥有许多优势，但并非自动适用于所有行业的通用解决方案。VCSEL并不会和现有技术产生竞争，而是对红外技术产品阵容的一项扩充。

6.国际大厂商近来有何动作?

● 欧司朗在去年全资收购Vixar，强化了其半导体照明以及激光技术的业务组合。在收购美国专业厂商Vixar后不久，欧司朗就推出了首款VCSEL产品Bidos PLPVQ 940A系列，为包括移动设备面部识别在内的市场设立了新的标准。同时，作为一家德国的高科技公司，欧司朗将通过VCSEL解决方案补全旗下丰富的红外(IR)技术类产品，从而帮助客户从用途广泛的VCSEL技术中受益，并针对每种用途选择最合适的方案。

▲ 欧司朗首款VCSEL产品PLPVQ 940A

● 飞利浦则选择了退出VCSEL。去年底，据外媒报道，飞利浦同意出售其增长的VCSEL业务——Philips Photonics公司给一家名为Trumpf(通快)的德国老牌企业，预计今年二季度完成出售。Philips Photonics位于德国乌尔姆，是荷兰皇家飞利浦(Royal Philips)公司的全资子公司，飞利浦于2006年通过收购德国的Ulm Photonics进入VCSEL，并将其改名为Philips Photonics。

编辑：严志祥

浅谈室外照明设计的特点和规范

室外照明工程设计，主要是住宅小区道路及附属景点，城市广场，风景区等场地的照明设计。通常室外照明可分为基本照明和景观照明。

1 设计特点

(1)体现文明水平，增添城市吉庆祥和气氛。设计要从周围环境景致出发， 体现场区风貌，体现城市形象。通常室外照明可分为基本照明和景观照明。

(2)基本照明一般是灯具在道路两侧对称分布、交错分布或道路单侧均匀分 布，有诱导性的排列。采用道路灯时，灯高不小于 4.5m，灯与灯间的排列距离 在 25—30m。 采用庭院灯时， 灯高不宜超过 3.5m， 灯与灯间的排列距离在 15—25m。 路灯照明光源通常采用高压钠灯，高压汞灯，白炽灯等。

(3)景点照明按实景配置，有选择的照明，灯光的设置应能表现建筑物或构 筑物的特征。一般采用在建筑物自身或相邻建筑物上设置灯具，或将两者结合， 也可将灯具置于地面绿化带，景观照明通常采用泛光灯。

(4)室外照明宜在值班室或变电室进行遥控。照明灯具控制，应考虑可分区 灵活控制，灯具沿道路顺序排列，平时在夜晚 24 时前，应可以全部亮，24 时至 凌晨，可等距离间隔关掉部分灯光，留下部分灯具亮，景观照明可根据需要决定 何时亮，何时不亮。

2 设计要点

2.1 供电和配电 (1)室外照明一般采用低压供电，确定配电柜的原则需考虑供电半径和电源 到末端受电点所必需控制的电压降。《供配电系统设计规范》GB50052—98 中， 规定在正常运行情况下，道路照明末端处电压允许偏差为+5%，-10%。 (2)配电柜出线回路的多少取决于控制照明的组合方案，可同时开关的可由 相同的一个或几个回路供电。设计时必须考虑相序配置，尽量做到三相平衡。 (3)配电箱供电出线截面一般不宜大于 35mm2。以气体放电灯为主要负荷的 照明供电线路，在三相四线配电系统中，中性线截面应按最大一相电流选择，不 小于相线截面。 (4)道路照明常用敷线方法是采用地下直埋电缆。配电线路直埋散热好，载 流能力高，且由于电缆各芯间的分布电容并联在线路上，可提高自然功率因数， 同时不受气候影响，减少外力破坏，提高供电可靠性。

2.2 导线截面选择的计算 室外照明电缆截面选择，应以计算电流和电压降 二者指标综合确定。以计算电流确定导线允许载流量，基本确定导线截面;进行线路电压损失计算，可使线路在符合规划的前提下，线路具有一定的裕度，线路 截面选择经济合理。 (1)按允许载流量选择导线截面时，照明负荷可按长期工作制负荷考虑，即 IN=Kt·Ial>Ic 式中 Ial—导线长期允许工作电流值，AIN—径校正后导线长期 额定电流，AIC—计算电流，AKt—校正系数 (2)电压降计算可采用负荷矩计算方式，各公式计算结果，必须以最不利的 亮化组合方式作为选择供电线路截面的依据。 不用线路电压损失计算方法：(终 端负荷用负荷矩 Kw.Km 表示) ①两线线路(单相，两相无零线或直流线路) △U%≈6*△Up%*p*L ②三相四线和三相三线线路 △u%=△Up%*P*L ③两相带零线 三线线路 △U≈2.25*△Up%*P*L 式中 △u%一电压损失百分值，% △Up%——三 相线路每一千瓦，公里的电压损失百分数，△u%kw.km P—有功负荷，Kw L—线 路长度，Km 式中功率 P 取值： ①对于负荷沿途基本分布均匀的基本照明和负荷 间有一定距离，但功率值较均匀的景观照明，可近似按三相平衡均匀负荷计算。 如图 ②景观照明中负荷特别集中，可近似按三相平衡线路计算，如图 ③景观照 明中，负荷有一定距离，且功率变化较大而不均匀，可采用负荷矩，一段一段组 合计算。

3 照明线路保护措施

(1)室外照明一般采用 TN—S 系统，在电源点与路灯间设专用保护线 PE。从 电源箱引出 5 芯电缆，在照明配电箱处将 PE 线做重复接地，接地电阻 R≤10 欧， PE 线沿线路每组路灯杆与之连接，而每组灯杆也须做防雷接地，接地电阻 R≤30 欧。

(2)《低压配电设计规范》GB50054—95 中对配电线路一般要求短路保护和 过负荷保护。室外照明线路对过负荷保护不做要求，保护侧重于短路和接地故障 保护。 ①路灯杆内装有断路器或熔断器，又接专用 PE 线，对杆内发生的短路和 碰杆起保护作用。配电柜内断路器，计算和选型正确，对杆内电源引入处短路， 碰杆均起保护作用。 ②接地故障保护，通过正确选择和整定线路保护电器，可 缩短切断故障的时间;借接地和相邻设备外路可导电部分的等电位联结，可降低 预期接触电压。 ③室外照明供电线路距离较长时，必须校验最远点短路电流。

4 室外照明控制系统 道路照明控制，传统的控制方式采用光电控制和石英钟时间开关控制。新型 的控制继电器既可以根据光电信号对路灯回路通过接触器进行控制， 也可根据其 内部的时钟和四个定时器对输出回路分别控制，运行方式灵活。若够条件，可采 用由微处理器加传输总线组成的计算机网络进行控制。 在每个配电柜内设置一台 带微处理器的可编程控制器，用总线与中央计算机房相联。微处理器对每个供电 回路排列组合控制编程， 而中央计算机房可对每个配电柜内可编程控制器具有任 意修改优先权。这样，就实现了中央和现场的两种控制组合。

综上所述， 室外照明是一个系统工程， 体现照明技术和文化艺术的完善结合， 所涉及的内容广泛。设计中要严格遵循国家制定的设计规范，并将具体情况和节 约投资统一考虑，作出最为合理的设计方案。

关键词：

信息转载自网络，更多相关信息请点击：紫外线灯批发http://www.leddjc.cn/product-11927.html