Osram / Fitness-Sensoren Neue Gehäuse-Plattform für Photodetektoren

Platzsparender Photodetektor für Fitness-Sensoren - Osram führt neue Gehäuse-Plattform für großflächige Photodioden ein
Platzsparender Photodetektor für Fitness-Sensoren - Osram führt neue Gehäuse-Plattform für großflächige Photodioden ein

Deutlich weniger Platinenfläche als bisherige Lösungen benötigt die neue Photodiode IR Topled D5140 von Osram Opto Semiconductors im pre-molded package. Damit lassen sich deutlich kompaktere Sensoren zur Überwachung von Gesundheitswerten - beispielsweise in Fitnessarmbändern - realisieren.

Die IR Topled D5140 ist eine Weiterentwicklung der Photodiode SFH 2440, die Osram Opto Semiconductors vor kurzem für Fitness-Sensoren eingeführt hat. 

Ihre spektrale Empfindlichkeit ist für sichtbares Licht optimiert und erlaubt präzise Messungen der Herzfrequenz mit rotem oder grünem Licht. Zudem eignet sich das Bauteil sehr gut als Umgebungslichtsensor.

Grundlage des neuen Bauteils…

…ist ein so genanntes pre-molded package, das an der Gehäuseunterseite gelötet wird. Die bisher angebotenen Gehäuse mussten dagegen an seitlich abstehenden Beinchen gelötet werden. Weil mit dem neuen Design diese Beinchen wegfallen, ist die Topled D5140 mit 5,1 mm rund 1,4 mm kürzer.

Die elektrischen und optischen Eigenschaften…

...der neuen Photodiode sind identisch mit ihrem Pendant, der SFH 2440. Neben der kurzen Schaltzeit von typisch 90 ns ist die für sichtbares Licht optimierte spektrale Empfindlichkeit hervorzuheben. Ihr Maximum liegt bei 620 nm. Im infraroten Spektralbereich ist dagegen die Empfindlichkeit der beiden Photodioden sehr stark unterdrückt.

Präzise Herzfrequenzmessung

Wie die SFH 2440 eignet sich auch die IR Topled D5140 sehr gut für optische Sensoren zur Pulsmessung, beispielsweise am Handgelenk. Dabei strahlt sichtbares Licht an der Hautoberfläche in den Körper ein und wird dort teilweise absorbiert oder auf den Detektor reflektiert. Weil arterielles Blut im Vergleich zum umliegenden Gewebe das Licht stärker absorbiert, verändert sich die Höhe des Detektorsignals mit dem durchstrahlten Blutvolumen. Aus der Periodizität des Signals ergibt sich die Herzfrequenz. Infrarotes Licht, das am Messpunkt aus der Umgebung einstrahlt und im Körper streut, gelangt allerdings ebenfalls auf die Photodiode.

Die Topled D5140 bietet bei dieser Messung ein sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis, denn sie registriert das reflektierte Licht besonders gut und unterdrückt gleichzeitig den infraroten Beitrag. Aufgrund ihrer kurzen Schaltzeit kann das mit der Herzfrequenz modulierte Lichtsignal zeitlich optimal aufgelöst werden. 

Anwendungen, die bisher großflächige Photodioden wie die SFH 2440 oder SFH 2430 als Umgebungslichtsensor einsetzen, können mit dem neuen Bauteil ebenfalls kleiner ausgelegt werden. 

Auch für Kunden aus dem Automobilbereich…

…möchte Osram demnächst eine Photodiode mit breitbandiger spektraler Empfindlichkeit in dem neuen Gehäuse anbieten.