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EO LIGHTING - NOVEMBRE/DICEMBRE 2022 XXXII Una risoluzione più elevata con un campo visivo più ampio In un sensore lidar viene utilizzato come sorgente lumi- nosa un diodo laser. Quest’ultimo genera un raggio di luce molto stretto ed estremamente focalizzato, che consente di misurare la distanza solo da un punto altrettanto pic- colo. Ciò non è sufficiente per i sistemi di rilevamento 3D richiesti per il riconoscimento facciale, per i sistemi di as- sistenza alla guida o persino per la guida autonoma. Esi- stono diverse soluzioni per estendere l’area rilevata, che utilizzano il campo visivo (FoV). Con il flash lidar, il raggio di luce viene diffuso dall’ottica, ampliando così l’angolo di emissione. Tuttavia, questo ge- nera una luce diffusa e significativamente più debole. La tecnologia lidar a scansione elimina tale inconveniente. Essa utilizza microspecchi mobili per dirigere il raggio di luce sul campo visivo da rilevare, in una sorta di processo di scansione. Tuttavia, i sensori lidar a scansione non sono adatti all’uso nei veicoli. Con dimensioni di circa 10,5 cm × 6 cm × 10 cm, essi sono molto grandi, mentre gli specchi mobili sono inoltre suscettibili a vibrazioni, urti, polvere e temperature estreme, che sono inevitabili sui veicoli. I sensori lidar allo stato solido sono più piccoli e più robusti. Essi usano semiconduttori al posto dei componenti mec- canici per dirigere il raggio di luce. Nei lidar con specchi basati su MEMS, è presente una matrice di micro-specchi che commutano migliaia di volte al secondo tra due posi- zioni in avanti e all’indietro per azione dei campi elettro- statici. Sorgenti luminose IRED, EEL o VCSEL La sorgente di luce stessa assume la forma di LED a infra- rossi (IRED), di un laser a emissione laterale (EEL) o di un laser a cavità verticale a emissione superficiale (VCSEL). Le sorgenti IRED e EEL si sono affermate in molte appli- cazioni. I principali vantaggi degli IRED sono la loro luce omogenea e l’elevata densità di potenza. Inoltre, sono relativamente economici e offrono package semplici da montare. Al contrario, gli EEL forniscono una maggiore intensità luminosa, più potenza e un’efficienza superiore, che consentono di ottenere coperture più ampie. I VCSEL offrono in combinazione la semplicità di packa- ging degli IRED e l’ampiezza spettrale e la velocità di un EEL. La loro densità di potenza è attualmente compresa tra quella di un IRED e di un EEL. Sebbene i VCSEL richie- dano uno spazio leggermente più esteso rispetto agli EEL, ciò è compensato dai loro vantaggi per applicazioni speci- fiche. Le loro caratteristiche di emissione li rendono adat- ti per i sistemi flash lidar ed essi presentano inoltre una buona stabilità della lunghezza d’onda con l’aumento delle temperature. Il risonatore presente in un VCSEL, dove viene generato il raggio laser, è costituito da due specchi di Bragg disposti parallelamente al piano del wafer. Gli specchi stessi sono costituiti da più strati, che ottengono così un indice di ri- flessione di oltre il 99% e, in combinazione con la tecnolo- gia planare degli specchi, un’eccezionale qualità del fascio luminoso circolare con bassa divergenza e una corrente di soglia ridotta. Ciò significa che non sono necessarie otti- che né secondarie né esterne, a differenza dei tradizionali emettitori a fascio laterale. Inoltre, questa struttura rende i VCSEL insensibili alle vibrazioni meccaniche. Di conse- guenza, i dispositivi raggiungono una buona capacità di messa a fuoco e consentono di ottenere un facile accop- piamento delle fibre e un basso consumo energetico. Gli EEL costituiscono in generale la tecnologia di laser di elezione per le applicazioni dToF che richiedono un’elevata densità di potenza per misure di distanze superiori a 200 m. È disponibile presso ams Osram un’ampia gamma di prodotti con diversi formati di package (TO, plastico, SMT) e classi di potenza. Questi laser EEL forniscono i valori più elevati di potenza media sul mercato e sono facili da usare in fase di assemblaggio pick and place e di saldatura a ri- flusso (SMT). ams Osram ha inoltre sviluppato i moduli laser a infra- rossi della serie Bidos per applicazioni di sensori 3D che coprono distanze più ridotte. La serie include componenti VCSEL fino a 100 W e una lunghezza d’onda di 850 nm o 940 nm. La matrice laser VCSEL ad alta potenza da 940 nm fornisce una potenza di uscita del segnale ottico di 3 W, con tempi di salita e discesa tipici di 0,5 ns. Il fotodiodo di monito- raggio integrato consente sia la calibrazione della potenza OSRAMOptoSemiconductors–ProductLineSensing 2020-11-20 6 IRED, VCSEL and EEL Chip Technology IRED CostOptimized Spontaneous emission VCSEL FastandStable Stimulated emission Stimulated emission HRmirror EEL PowerfulSolutions OSRAMOptoSemiconductors–ProductLineSensing 2020-11-20 7 VCSEL FastandStable IRED CostOptimized VCSEL chip Photodiode Adhesion Lens (DOEorµLA) Package substrate glue chip white cast wirebond mold compound leadframe chip wirebond mold compound package EEL PowerfulSolutions IRED, VCSEL and EEL Packaging Concepts Confronto fra le tecnologie di chip e di package per LED a infrarossi ad alte prestazioni, per VCSEL e per laser a emissione laterale (EEL) Lighting