光電子部品: タイプ、アプリケーション、および選択基準

光電子部品を使用すると、光を電気信号に変更できます。また、電気信号を光に戻すこともできます。多くの場所でオプトエレクトロニクスを見つけることができます。

光電子部品: タイプ、アプリケーション、および選択基準

光電子部品を使用すると、光を電気信号に変更できます。また、電気信号を光に戻すこともできます。多くの場所でオプトエレクトロニクスを見つけることができます。あなたの電話画面は光のためにそれらを使用します。センサーそのチェックエネルギー使用もそれらを使用します。2023年に、LEDは作りました世界のオプトエレクトロニクス市場の30%を使用します。LEDはエネルギーを節約し、長持ちするため人気があります。ヒ素は、光とエネルギーを使用するデバイスで重要です。以下の表は、これらの部品が今日の技術で重要である理由を示しています。

メトリック

世界市場規模 (2022年)

435億米ドル

予想される市場規模 (2029)

609億米ドル

LEDマーケットシェア (2023)

30%

ガリウムヒ素 (GaAs) シェア

30%

最高収益垂直 (2022)

家電製品

オプトエレクトロニクスの市場規模とパーセンテージの統計を示す棒グラフ

オプトエレクトロニックコンポーネントを選ぶときは、光とエネルギーについて考える必要があります。また、使用するために適切な部分を選択する必要があります。これを知ることは、エネルギー、通信、およびオプトエレクトロニクスシステムで良い選択をするのに役立ちます。

重要なポイント

  • 光電子部品は、光を電気に変えて戻します。電話、センサー、ソーラーパネルなどに電力を供給するのに役立ちます。

  • 主に3つのタイプがあります。発光装置は、LEDおよびレーザーを含む。検出装置は、フォトダイオード及び太陽電池を含む。他のいくつかのデバイスは、光の制御または移動に役立ちます。

  • オプトエレクトロニクスは多くの分野で重要です。これらには、電気通信、ヘルスケア、エネルギー、産業、および自動車の安全性が含まれます。

  • 正しいオプトエレクトロニクス部品を選ぶことは重要です。効率、耐久性、パフォーマンスについて考える必要があります。また、プロジェクトの環境とコストについても考える必要があります。

  • 新しい技術と材料がオプトエレクトロニクスデバイスを改善しています。彼らはより賢く、より柔軟になり、将来のためにより多くのエネルギーを節約しています。

光電子部品

光電子部品
画像ソース:Unsplash

定義

気づかなくても、毎日オプトエレクトロニックコンポーネントを使用しています。これらのデバイスは、光と電気の両方で動作します。彼らは半導体材料を使用して、電気エネルギーを光に変えたり、光を電気信号に戻したりします。フォトニクス、電気通信、医療機器など、多くの分野でオプトエレクトロニクスデバイスを見つけます。

専門家によると、オプトエレクトロニクスデバイスは半導体を使用しています。これらには、LED、レーザーダイオード、太陽電池、光ファイバー、フォトダイオードを使用します。それぞれが特別なことをします。フォトダイオードは光を感知することができる。レーザーダイオードは、切断または手術のための強い光ビームを作ります。光ファイバーはライトを使用してデータをすぐに送ります。太陽電池は太陽光を使って電気を作ります。これらの部品は、家の照明や電話の充電など、さまざまな方法で役立ちます。

注: 光電子部品は今日の技術で非常に重要です。あなたはほとんどすべての業界でそれらを見つけることができます。

関数

オプトエレクトロニクスデバイスは多くの重要なことを行います。それらを使用して、光を作ったり、感知したり、制御したりできます。LEDやレーザーのようなものもありますダイオード、あなたがそれらに電気を与えるときに光を作ります。フォトダイオードや太陽電池のような他のものは、光を取り入れて電気に変えます。半導体はこれらのデバイスの動作を助けます。

Optoelectronicコンポーネントが行う主なことは次のとおりです。

  • スクリーン、ランプ、および印のためのライトを作りなさい。

  • センサー、カメラ、アラームのセンスライト。

  • 速いデータのための光ファイバーを通してライトを送って下さい。

  • 太陽電池で太陽光を電気に変えます。

これらのデバイスは、光の制御が非常に重要なフォトニクスで使用します。レーザーデバイスは、手術、切断、および測定に役立ちます。フォトニクスとオプトエレクトロニクスは連携して、生活をより明るく、より安全に、よりつながります。

光電子デバイス

光電子デバイスを使用して、光を使用、作成、および感知することができます。人々は、フォトニクスやエネルギーなど、多くの分野でこれらのデバイスを使用しています。これらのデバイスは、何をするかによってソートできます。光を作る人もいれば、それを感知する人もいれば、光を動かしたり制御したりするのに役立つ人もいます。この部分は、オプトエレクトロニクスデバイスの種類とその仕組みを示します。

デバイスの発光

発光装置は電気を光に変える。あなたはあなたの家、車、そして電話でこれらを見ます。最も一般的なものは、発光ダイオード、レーザーダイオード、および赤外线エミッタである。

  • 発光ダイオード (LED):
    発光ダイオードは、電気が得られたときに半導体を使用して光を発します。LEDはどこでも使用されています。あなたはそれらをスクリーン、ランプ、看板、そして信号機で見ます。LEDはエネルギーを節約し、長持ちします。導かれた市場は明るく、より少ない力を使うので成長しています。車のライト、ディスプレイ、医療ツールにLEDがあります。

  • レーザーのダイオード:
    レーザーダイオードは、強力で集束された光ビームを作ります。バーコードリーダー、光ファイバーケーブル、レーザーポインターでレーザーダイオードを使用します。レーザーダイオード市場は急速に成長しています。車のライダー、手術、切断機にレーザーがあります。レーザーは電話や防御にも役立ちます。

  • 赤外線エミッター:
    赤外線ledsはあなたが見ることができない光を送ります。リモコン、ナイトビジョン、セキュリティで使用します。赤外線ledsは、スマートセンサーと省エネデバイスに役立ちます。

LEDとレーザーダイオードは、エネルギーを節約し、長持ちし、多くの分野で機能するため、人気があります。アジア太平洋地域はこれらに多くを費やしているため、オプトエレクトロニクスをリードしています。

発光デバイスの主なトレンドは次のとおりです。ダイオード市場は新しい技術で成長しますそして車、電話および健康のより多くの使用。LEDは、エネルギーを節約し、長持ちするために好まれています。レーザーダイオードが小さくなったので、小さなガジェットで使用できます。レーザーは車のライダー、手術、工場で役立ちますを使用します。アジア太平洋地域は、レーザーとLEDデバイスの使用で先行していますを使用します。

分類基準

カテゴリ/サブタイプ

説明

放射と散乱

LED、レーザーダイオード、赤外线エミッタ

LEDとレーザーは、発光デバイスの最大のグループです。LEDは、ライト、スクリーン、および信号に使用されます。レーザーダイオードは、会話、手術、およびライダーの集束ビームに使用されます。赤外線LEDは、リモコンやセンサーに使用されます。

デバイスの検出

検出デバイスは光を感知して電気に変えます。これらは、カメラ、ソーラーパネル、および安全アラームで使用します。主なタイプは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、および太陽電池です。

  • Photodiode:
    フォトダイオードは、光を感知する半導体である。光がそれに当たると、それは電気を作ります。カメラ、煙探知器、ヘルスモニターでフォトダイオードを使用します。フォトダイオードは速く動作し、少しでも光を感知できます。

  • フォトトランジスタ:
    フォトトランジスタはフォトダイオードのように機能しますが、より多くの光を感知します。ライトメーター、アラーム、オートライトでフォトトランジスタを使用します。

  • ソーラーセル:
    太陽電池は、太陽光を電気に変える特別なフォトダイオードです。電卓、ソーラーパネル、衛星に太陽電池があります。太陽電池は、クリーンな太陽エネルギーの使用に役立ちます。

あなたは見ることができます専門家がこれらのデバイスを比較する方法以下の表で:

参照番号。

著者 & 年

定量化されたパフォーマンス比較の焦点/証拠

54

J.R. Qualey et al。(2001)

イオン化と光電/熱検出器の速さを比較

55

G。Hypeni et al。(2010)

比較された赤外線熱検出器: ボロメーターとパイロエレクトリック

56

A. チェティアら (2022)

異なる材料を使用した光検出器の性能のレビュー

67

D.C. Oertel et al。(2005)

CdSe量子ドットフィルムから作られた研究された光検出器

68

Y。八尾他 (2007)

特殊なポリマーでテストされたプラスチック近赤外光検出器

ほとんどの検出デバイスはラベルのない方法を使用します光を感知する。これは、光を感知するために余分な化学物質を必要としないことを意味します。デバイスの約83% は、コストが低く、間違った結果が少ないため、ラベルなしの検出を使用しています。デバイスはしばしばその波長によって光をチェックします。これは、健康テスト、アラーム、および工場管理用のセンサーの作成に役立ちます。

柔軟なオプトエレクトロニクスデバイスは、近赤外線を感知するために薄膜を使用するようになりました。これらの装置は達することができます30から60 A/Wへの応答性の値を使用します。これはそれらをフレキシブルにするセンサーアレイとウェアラブル技術。これらのセンサーは、スマートな服や健康トラッカーで使用できます。

その他のデバイス

一部のオプトエレクトロニクスデバイスは、光の作成または感知だけに適合しません。これらのデバイスは、光の移動、制御、または接続に役立ちます。会話、センシング、エネルギーシステムでそれらを使用します。

  • 光ファイバー:
    光ファイバーは光信号を遠くまで運びます。インターネット、電話、テレビに使用します。光ファイバーは、データを高速かつほとんど損失なく送信するのに役立ちます。彼らはフォトニクスと現代の話で重要です。

  • Optocoupler:
    オプトカプラは、光を使用して2つの回路をリンクします。それは安全のためにそれらを離します。電源、工場管理、および健康デバイスにオプトカプラがあります。

  • ファイバーブラッグ格子 (FBG) センサー:
    FBGセンサーは、光の変化を使用して、ひずみ、熱、または圧力を測定します。あなたは橋、飛行機、そして発電所でそれらを使用します。FBGセンサーは、安全性と物事の仕組みを確認するのに役立ちます。

  • LiDARおよび光学エンコーダー:
    LiDARはレーザーパルスを使用して物事をマッピングしますそして距離を測定します。自動運転車やドローンにLiDARが表示されます。光学式エンコーダは、光を使用して機械やロボットの動きを追跡します。

  • VCSELおよびマイクロLEDの表示:
    VCSELは、高速データ用のネットワークで使用される小さなレーザーです。マイクロLEDディスプレイは、明るく省エネ画面に小さなLEDを使用します。

以下の表は、専門家がオプトエレクトロニクスデバイスを分類する方法を示しています。

分類基準

カテゴリ/サブタイプ

説明

検出テクニック

ラベルなし、ラベル付き、その他

ほとんどの検出デバイスは、コストと使いやすさのためにラベルのない方法を使用します。

励起モニタリング

波长の尋問、発生率の角度

デバイスはしばしばその波長によって光をチェックします。

光尋問技術

垂直、水平

水平セットアップは一般的です。

屈折率の変化

実际の部分 (広帯域、単色、Table)

ほとんどの特許はブロードバンドベースの方法を使用しています。

放射と散乱

蛍光、ラマン/SERS、吸光度

蛍光およびラマンベースのデバイスは、より小さなグループである。

5Gのような新しいものでより多くのオプトエレクトロニクスデバイスが表示されます、フォトニックチップ、スマートセンサー。炭化ケイ素や窒化ガリウムなどの新しい材料により、これらのデバイスは高速で強力な使用に適しています。オプトエレクトロニクス市場は、人々がより速く、より安全で、より多くの省エネシステムを望んでいるにつれて成長します。

ヒント: オプトエレクトロニクスデバイスを選ぶときは、何をする必要があるかを考えてください。軽くする人もいれば、それを感知する人もいれば、それを動かしたり制御したりするのを助ける人もいます。タイプを知ることはあなたのプロジェクトのための右の1つを選ぶのを助けます。

オプトエレクトロニクスの応用

オプトエレクトロニクスはあなたの人生の多くの部分に役立ちます。彼らはあなたが話す方法を変え、健康を保ち、エネルギーを節約し、そして働きます。車や新技術でも見られます。人々は光とエネルギーを使う新しい方法を見つけ続けています。これらのデバイスが毎日どのように役立つかを見てみましょう。

電気通信

誰かに電話したりテキストメッセージを送信したりするときは、オプトエレクトロニクスを使用します。光ファイバーは非常に遠くに光信号を送ります。レーザーダイオードはデータを速くそして安全に動かします。これらの部品はインターネットを迅速かつ強力にします。LEDライトはあなたの装置がついているかどうか示します。オプトエレクトロニクスを使用すると、ビデオを見たり、物事をすばやく共有したりできます。

オプトエレクトロニクスの世界市場は急速に成長しています。専門家はそれが届くと思います2031年までに978億ドルを使用します。これは、人々がより良く、より速い話し方を望んでいるからです。レーザー、フォトダイオード、光ファイバーはネットワークにとって重要です。宇宙はこれらの部品を衛星間の高速リンクに使用します。

5Gと宇宙技術でより多くのオプトエレクトロニクスが見られます。これらのシステムは、ほとんど損失なく大量のデータを移動する必要があります。レーザーダイオードとLEDは、これらのニーズを満たすのに役立ちます。

ヘルスケア

オプトエレクトロニクスは、医師があなたの世話をするのに役立ちます。光ベースのツールは、病気を見つけて治療するのに役立ちます。レーザー手術により、医師は非常に注意深く切断できます。LEDは医療写真に役立ちます。フォトダイオードはあなたの体の小さな変化を感知します。これらのデバイスは、健康バンド、歯科ツール、およびがんケアに使用されます。

ヘルスケアアプリケーション

臨床上の利点と結果

筋骨格障害

光線療法は痛みを和らげ、治癒を助けますを使用します。ウェアラブルデバイスは、ターゲットを絞ったヘルプを提供します。

呼吸療法

光線療法は肺を助け、ウイルスと戦います。

歯科健康

光は傷を癒し、痛みの少ない悪い組織を取り除きます。

腫瘍学 (がん治療)

光は癌細胞を殺しますが、健康な細胞を救います。

心臓療法

光は、より少ない問題で心臓のリズムを修正するのに役立ちます。

高度な傷の癒し

光は傷を癒し、新しい組織をより速く成長させます。

これらのツールは、病院や家庭で見つけます。医師は写真とケアにLEDとレーザーを使用します。遠隔医療はあなたが遠くから助けを得ることを可能にします。宇宙はまた、宇宙飛行士のために医療用オプトエレクトロニクスを使用しています。

エネルギー

オプトエレクトロニクスは、エネルギーを節約し、作るのに役立ちます。太陽電池は日光を力に変えます。LEDは家や通りを照らしますが、使用するエネルギーは少なくなります。これらのデバイスは、ソーラーパネル、スマートメーター、および明るいライトにあります。

パラメーター

プロトンの流体 (p/cm ²)

アニーリング前 (Normalized)

アニーリング後 (正規化)

Isc

1 × 10 ¹ ²

0.790

N/A

Voc

1 × 10 ¹ ²

0.767

N/A

Pmax

1 × 10 ¹ ²

0.558

N/A

FF

1 × 10 ¹ ²

0.921

N/A

Isc

5 × 10 ¹ ²

0.697

0.782

Voc

5 × 10 ¹ ²

0.500

0.700

Pmax

5 × 10 ¹ ²

0.285

0.499

FF

5 × 10 ¹ ²

0.817

0.912

5e12fluenceでのアニーリング前後の太陽電池性能を比較するグループ化された棒グラフ

このチャートはどのように太陽電池は損傷後に良くなる可能性がありますを使用します。オプトエレクトロニクスデバイスは、細心の注意を払って長持ちします。Perovskitesのような新しい材料太陽電池をより強くする。宇宙には、厳しい場所で機能する太陽電池が必要です。オプトエレクトロニクスは、衛星やステーションの電力を構築するのに役立ちます。

インダストリアル

工場はオプトエレクトロニクスを使用して作業をより安全かつ迅速にしています。レーザーセンサーは製品が良いかどうかを確認します。LEDは機械と作業エリアを照らします。光学式エンコーダはロボットの動きを追跡します。これらのデバイスは、自動化、チェック、および溶接に役立ちます。

レポートによると、オプトエレクトロニクスが重要ですロボットと工場の仕事を使用します。あなたはそれらをセンサーと切削工具で見ます。企業はデータを使用して最高のデバイスを選択します。

スマートファクトリーは現在、より多くのオプトエレクトロニクスを使用しています。これらのシステムは、ライトを使用してマシンを実行し、製品をチェックします。スペースはまた、これらのデバイスを使用して宇宙船を構築および修正します。

自動車

車はあなたを安全に保つためにオプトエレクトロニクスを使用します。LEDは道路を軽くし、車を見やすくします。レーザーセンサーは駐車と運転に役立ちます。カメラは光センサーを使用して危険を発見します。これらの装置は、ヘッドライト、ブレーキライト、および安全システムにあります。

  • LEDやイメージセンサーなどのデバイスは、ドライバー支援システムに役立ちますを使用します。

  • 安全グループは、自動車メーカーがこれらのシステムを使用することを望んでいます。

  • より多くの人々がスマートライトとカメラを備えた車を望んでいます。

  • 電気自動車と自動運転車は、道路をマッピングするためにレーザーセンサーを必要とします。

  • LEDは長持ちし、使用するエネルギーが少ないため、固定が少なくて済みます。

  • 新しい技術はこれらの部品をより良くそしてより安くするので、より多くの車がそれらを使用します。

今日、車のすべての部分にオプトエレクトロニクスが見られます。宇宙はまた、ローバーや宇宙船でこれらのデバイスを使用します。

新興テクノロジー

スマートでフレキシブルなデバイスにオプトエレクトロニクスの新しい用途があります。科学者は、ウェアラブル、スマートウェア、プリント電子機器に光とレーザーを使用しています。これらのデバイスは、曲がりくねった太陽電池、特殊センサー、スマート光学システムに搭載されています。

カテゴリ

関连するトピックとハイライト

ソフトでバイオインスパイアされたフォトニクス

自然、柔らかい光学をコピーする材料

ナノフォトニクス

小さな材料、特殊な表面、ナノ材料

製造とデザインの進歩

3D印刷、フレキシブルデバイス、レーザー製部品

機械学習と自律デザイン

材料のための機械学習、光を使用するより良い方法

曲がったり伸びたりする太陽電池が見えます。これらは服、バッグ、宇宙服で機能します。科学者は、これらのデバイスを作成およびテストする新しい方法について書いています。宇宙は衛星とギアに柔軟なオプトエレクトロニクスを使用しています。

オプトエレクトロニクスは毎年より多く使用されています。あなたはそれらを電話、車、そしてさらには宇宙で見ます。光、エネルギー、スマートデバイスが未来を形作ります。

選択基準

オプトエレクトロニックシステムを使用するときは、部品を選ぶための規則に従う必要があります。これらのルールは、プロジェクトに最適な部品を選択するのに役立ちます。効率、耐久性、パフォーマンス、環境、コストについて考える必要があります。特にスペースのために、光学部品を選ぶとき、それぞれのことは重要です。

効率

あなたのoptoelectronic部品がエネルギーをよく使用することを望みます。高効率は、無駄が少なく、バッテリー寿命が長いことを意味します。特別なLEDとフォトダイオードは、物事をより良く機能させ、使用する部品を減らすことができます。これは、スペースの厳しいルールを満たすのに役立ちます。測光と放射測定のようなテスト各部分が与える光またはエネルギーの量を確認してください。

耐久性

耐久性はスペースと厳しい場所にとって非常に重要です。揺れ、バンプ、暑いまたは寒い天候に対処できる部品が必要です。テストとコンピューターチェックは、部品が実際に続くかどうかを示します。ルールを設定するときは、常に強力な素材と優れたデザインを探してください。

パフォーマンス

パフォーマンスとは、あなたの部分がどれだけうまく機能するかを意味します。精度、速度、および安定しているかどうかを確認します。専門家は見ると言うさまざまなタイプの精度を使用します。ラボでは、物事を制御できますが、スペースはより困難です。あなたのルールは、カメラのシャープネス、物事がどのように連携するか、そして間違いをテストする必要があります。高性能部品を選ぶことは重要な場所でよりよい結果を与えます。

環境

スペースには環境への特別な注意が必要です。真空、放射線、および大きな温度変化で動作する部品を選択する必要があります。テストでは、湿りや電気などをチェックします。あなたのルールは必要なスペースに合うはずです。あなたの部分が旅行をして宇宙で働くことができるかどうか常に尋ねてください。

コスト

コストはすべてのプロジェクトにとって重要です。あなたは良い価値を望み、それでも品質を得ます。カスタムパーツは、より少ないピースを使用してより良く働くことでお金を節約できます。ツールは、コスト、効率、耐久性のバランスをとるのに役立ちます。光学部品を選ぶときは、特にスペースの場合、常に合計価格を長期的な利益と比較してください。

ヒント: 部品の選択とテストのチェックリストを作成します。これにより、すべてのルールを満たし、スペース用の光学部品を選択する際の間違いを回避できます。

これで、オプトエレクトロニクスコンポーネントがテクノロジーにおいて重要な理由がわかりました。タイプとそれらがどのように機能するかについて学ぶとき、あなたはあなたのプロジェクトに最適な部分を選ぶことができます。これらのコンポーネントは、エネルギーやヘルスケアなど、さまざまなもので見つけることができます。選択する前に、常に部品を選ぶためのルールを見てください。もっと知りたい場合は、ガイドを読むか、専門家に助けを求めてください。あなたのニーズに合っていることを確認せずに部品を選択しないでください。

よくある質問

Optoelectronicコンポーネントは何に使用されますか?

光電子部品は、さまざまな方法で光を使用するのに役立ちます。電話、車、医療ツールで見つけることができます。彼らはまた、ソーラーパネルにあります。これらの部品はデータを送り、エネルギーを節約するのを助けます。また、物事を安全に保つのにも役立ちます。

どのように正しいoptoelectronicデバイスを選択しますか?

まず、デバイスに何をさせたいかを考えます。それがどれだけうまく機能し、どれくらい続くかを見てください。価格も確認してください。どこで使用するかを考えてください。プロジェクトで使用する前に、常に部品をテストしてください。

オプトエレクトロニクスデバイスは過酷な環境で機能しますか?

一部のオプトエレクトロニクスデバイスは、厳しい場所向けに作られています。彼らは宇宙や水中で働くことができます。いくつかは非常に暑いまたは寒い場所で働きます。あなたは強い材料を選ぶ必要があります。それらをテストして、ニーズに合っていることを確認します。

LEDとレーザーダイオードの違いは何ですか?

LEDは多くの方向に光を照らします。あなたはライトやスクリーンにそれらを使用します。レーザーダイオードは狭くて強いビームを作ります。切断、手術、ケーブルでのデータ送信に使用します。

オプトエレクトロニクスによる構造的な健康モニタリングはどこにありますか?

あなたは橋や建物で構造的な健康モニタリングを見つけます。飛行機にもあります。光電子センサーは、亀裂、ひずみ、または熱を探します。これらのセンサーは、物事を安全かつうまく機能させるのに役立ちます。

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