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光電傳感器的發展趨勢及概況簡述

光電傳感器以光電效應為基礎,把被測量的光信號的變化,轉換成電信號或其他所需形式的信息輸出。光電傳感器具有精度高、反應快、非接觸等優點,而且可測參數多、傳感器的結構簡單,因此光電傳感器的應用領域非常廣泛,如LED 照明、安防、智能家居、智能交通、智能農業、玩具、可穿戴設備等數碼電子產品等。未來隨著物聯網技術的發展和普及,光電傳感器應用將滲透到人類生活的方方面面。


一、 光電傳感器行業發展方向呈現出以下特點:


1.光電傳感器的智能化趨勢


光電傳感器的智能化是在傳感器中內置微處理器,使其具有自動檢測、自動補償、數據存儲、邏輯判斷等功能。隨著終端用戶體驗的不斷升級及消費習慣的逐漸改變,光電傳感器要求具有保密性高、傳輸距離遠、抗干擾性強、自適應性強、通信功能等特點,因此,智能化是光電傳感器發展的必然趨勢。


2.光電傳感器的微型化趨勢


傳統的光電傳感器往往體積較大,功能不完善,應用領域受限,難以滿足便攜設備、可穿戴設備等下游應用領域不斷升級的消費需求。精密加工、微電子、集成電路等技術的發展及新材料的應用,使得傳感器中敏感元件、轉換元件和調理電路的尺寸正在從毫米級走向微米級甚至納米級,助推了傳感器的微型化趨勢。


3.光電傳感器的多功能化趨勢


通常情況下,一只傳感器只能用來探測一種被測變量,但在許多應用領域中,為了能夠準確地反映客觀事物和環境,往往需要同時測量多種被測變量,因此實現多功能化無疑是當前光電傳感器技術發展中一個重要的研究方向。隨著光電傳感器應用領城的不斷擴大,借助半導體的蒸鍍技術、擴散技術、光刻技術、精密微加工及組裝技術等,使多種敏感元件整合在同一基板上成為可能。終端應用的集成化要求,推動了多功能化傳感器的發展。


二、熱釋電紅外傳感器細分領域概況


熱釋電紅外傳感器以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化,并將其轉換成電信號輸出;將這個電信號加以放大,便可驅動各種控制電路,如作電源開關控制、防盜防火報警、自動監測等。熱釋電紅外傳感器本身不發出任何輻射,器件功耗小,并有很強的抗干擾性。


我國熱釋電紅外傳感器技術是伴隨著上世紀70 年代衛星紅外遙感技術發展起來的軍用轉民用技術。近年來,伴隨著下游應用領域的需求增加,熱釋電紅外傳感器的市場容量快速增長。2009 年我國熱釋電紅外傳感器產量僅為6,000 萬只,2012 年熱釋電紅外傳感器產量已突破1 億只,2014 年產量達1.8 億只,年平均增長率接近25%。預計按此速度發展,至2018 年,我國熱釋電紅外傳感器的產量將接近4.5 億只,行業顯現出巨大的增長空間。

該細分領域有較高的生產技術壁壘,一般企業缺乏自主生產紅外濾光片與紅外敏感陶瓷這兩種核心材料的技術能力,而該等材料外購成本較高,因此其生產出的熱釋電紅外傳感器喪失了成本優勢。目前熱釋電紅外傳感器領域市場集中度極高,少數幾家擁有紅外濾光片與紅外敏感陶瓷材料配方技術及生產制備能力的企業占據熱釋電紅外傳感器領域內絕大部分市場份額。未來隨著行業競爭的日趨激烈,在行業內擁有較強的市場敏銳度、并具備良好的成本把控能力的企業將憑借自身優勢,取得市場先發優勢,進一步搶占更多的市場份額。


目前我國的熱釋電紅外傳感器已經廣泛應用到LED 燈具、安防、智能家居、玩具等產品上。由于中國制造的成本優勢,加上制造技術的日益成熟,中國已經成為全球熱釋電紅外傳感器制造中心。


三、可見光傳感器細分領域概況
 
由于產品技術含量的不同,可見光傳感器分為中低端可見光傳感器(如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)及可見光傳感器(如CMOS 線性可見光傳感器等),其競爭格局亦因技術壁壘而有所不同。


可見光傳感器是將可見光作為探測對象,并轉換成輸出信號的器件??梢姽鈧鞲衅魇悄壳爱a量咀多、應用咀廣的傳感器之一,公司的可見光傳感器產品主要有光敏電阻、光敏三極管、CMOS 線性可見光傳感器等。下表為上述幾種主要類型可見光傳感器的性能對比:

在中低端可見光傳感器中,光敏三極管的綜合性能總體優于光敏電阻,在性能、應用范圍等因素影響下,光敏三極管憑借著良好的綜合性能,逐漸替代光敏電阻將成為大勢所趨。


而以CMOS 線性可見光傳感器為代表的可見光傳感器,其因暗電流小、靈敏度高、低照度響應、電流隨光照度增強呈線性變化等特性,具備廣泛的背光調節及節能控制等市場,廣泛應用于電視機、電腦顯示器、LED 背光、智能手機、數碼相機等產品,是可見光傳感器未來重要的發展方向之一。


在中低端可見光傳感器領域,由于技術門檻較低,行業內中小企業眾多,行業集中度低,競爭激烈。目前國內企業憑借成本優勢,占據中低端可見光傳感器領域中絕大部分的市場份額;從近年來該領域整體的競爭格局來看,有較強的研發實力、成熟的生產工藝和規?;a能力占據著中低端可見光傳感器領域的的一梯隊的位置;部分企業憑借著一定的生產規模及價格優勢占據著**梯隊的位置;第三梯隊則是由大量生產規模小、研發技術及生產制造工藝落后的小企業組成。


而在可見光傳感器領域,由于該領域產品技術門檻較高,因此需要企業擁有較為深厚的技術沉淀、雄厚的資金及研發實力。目前可見光傳感器的市場份額主要被歐美、日本及臺灣地區的企業所占據,國內僅有少數業內嶺先企業憑借著雄厚的研發實力及豐富的行業經驗,在CMOS 線性可見光傳感器等部分細分領域獲得技術性的突破并實現量產。未來隨著下游行業需求的不斷增長,國內嶺先企業將憑借著中國企業的成本優勢搶占更多的市場份額。


近年來,在國家大力推動智慧城市的背景下,我國可見光傳感器行業顯現出良好的發展態勢。2009 年我國可見光傳感器的市場規模僅為8 億元,至2014 年,可見光傳感器細分行業的市場規模已達到25 億元。預計至2018 年,我國可見光傳感器的市場規模將達到78 億元。

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