OB3330XCPA是一款采用原邊反饋控制技術并實現高效率因數校正的LED恒流驅動控制器,應用于反激隔離LED照明。
OB3330XCPA提供的特性功能包括軟啟動功能,功率因數校正,恒流控制,零電流檢測,電流采樣比較器內置前沿消隱(LEB),以及圖騰柱輸出驅動。
OB3330XCPA提供全方面的保護功能,包括LED開路和短路保護,VCC過壓保護和欠壓保護,輸出負載過壓保護,用戶可設置閾值的逐周期峰值電流限制,過溫保護,輸出驅動紺位以保護功率MOSFET。
特點:
原邊反饋控制的單級PFC
臨界模式實現高效率
模擬乘法器實現功率因數校正
高恒流精度
設置閾值的逐周期峰值電流限制
軟啟動功能
極低的啟動電流(TYP.5uA)
最簡化的系統設計
LED開路保護
LED短路保護
VCC欠壓保護
VCC過壓保護
輸出負載過壓保護
過溫保護
應用范圍:
工業和商業LED照明
住宅LED照明
1.四大部件組成結構光,難度各異
結構光3D成像技術主要由4大部分組成:
1)不可見光紅外線(IR)發射模組:用于發射經過特殊調制的不可見紅外光至拍攝物體。
2)不可見光紅外線(IR)接收模組:接收由被拍攝物體反射回來的不可見紅外光,通過計算獲取被拍攝物體的空間信息。
3)鏡頭模組:采用普通鏡頭模組,用于2D彩色圖片拍攝。
4)圖像處理芯片:將普通鏡頭模組拍攝的2D彩色圖片和IR接收模組獲取的3D信息集合,經算法處理得當具備3D信息的彩色圖片。
1.1 IR發射模組:核心部件高壁壘,影響成像效果
IR發射模組的工作流程主要為:1)不可見紅外光發射源(激光器或者LED)發射出不可見紅外光;2)不可見紅外光通過準直鏡頭(WLO)進行校準;3)校準后的不可見紅外光通過光學衍射元件(DOE)進行散射,進而得到所需的散斑圖案。因為散斑圖案發射角度有限,所以需要光柵將散斑圖案進行衍射“復制”后,擴大其投射角度。
因此IR發射模組主要部件包括:不可見紅外光發射源(激光器或者LED)、準直鏡頭(WLO)、光學衍射元件(DOE)。
不可見紅外光發射源:將以VCSEL為主流
紅外主要波長是700nm-2500nm。目前的攝像頭對900nm以上的紅外光感應差,需要更強的光才能感測到;而800nm以下的波長,太靠近可見光,極其容易受到太陽光的干擾,所以一般紅外的波長在800nm-900nm。目前,可以提供800-900nm波段的光源主要有三種:紅外LED、紅外LD(激光二極管)和VCSEL(垂直腔面發射激光器)。
VCSEL是以砷化鎵半導體材料為基礎研制,主要包含激光工作物質、崩浦源和光學諧振腔3大部分。相比較而言VCSEL光譜準確性更高、響應速度更快、使用壽命更長、投射距離更長,因此比LED光源具有明顯優勢,在智能設備中VCSEL將成為主流。
VCSEL全名為垂直共振腔表面放射激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL),簡稱面射型激光,是一種垂直表面出光的新型激光器,也是光纖通訊所采用的光源之一。VCSEL 的制造依賴于MBE(分子束外延)或MOCVD(金屬有機物氣相沉積)工藝,在GaAs(80%左右的份額)或InP(15%左右的份額)晶圓上生長多層反射層與發射層。由于VCSEL 主要采用三五族化合物半導體材料GaAs 或 InP(含有In、Al 等摻雜),因此移動端VCSEL產業鏈與化合物半導體產業鏈結構類似。
目前, 全球范圍內主要的設計者包括Finsar 、Lumentum、Princeton Optronics 、Heptagon、ⅡⅥ等公司,它們在移動端VCSEL處于前沿的研發角色。由IQE、全新、聯亞光電等公司提供三五族化合物EPI 外延硅片, 然后由宏捷科( Princeton Optronics 合作方)、穩懋(Heptagon 合作方)等公司進行晶圓制造,再經過聯鈞、矽品等公司的封測,便變成了獨立的VCSEL 器件。然后由設計公司提供給意法半導體、德州儀器、英飛凌等綜合解決方案商,再提供給下游消費電子廠商。
準直鏡頭:預計將以WLO工藝為主
由VCSEL發出的紅外光需要經過準直鏡頭的校準,準直鏡頭利用光的折射原理,將波瓣較寬的衍射圖案校準匯聚為窄波瓣的近似平行光。準直鏡頭可以采用傳統的光學鏡頭制造方法,也可以采用WLO(晶圓級鏡頭)。
根據傳統光學鏡頭和WLO的性能對比,WLO成本更低、生產效率更高、鏡頭一致性更好,更適合用于制造準直鏡頭。同時根據廠商信息,AMS旗下Heptagon是該市場領導者,公司表示將在2017年中看到明顯的營收增長,我們相信這一預期主要來之蘋果的訂單。
光學衍射元件(DOE)
經過準直鏡頭校準后的激光束并沒有特征信息,因此下一步需要對激光束進行調制,使其具備特征結構,光學衍射元件(DOE)就是用來完成這一任務的。VCSEL射出的激光束經準直后,通過DOE進行散射,即可得到所需的散斑圖案(Pattern)。由于DOE對于光束進行散射的角度(FOV)有限,所以需要光柵將散斑圖案進行衍射“復制”后,擴大其投射角度。
光學衍射元件DOE的制造門檻較高,預計將由臺積電采購玻璃后進行pattern,精材科技將臺積電pattern后的玻璃與VCSEL進行堆疊、封裝和研磨,然后交采鈺進行ITO工序,最后由精材科技進行切割。
1.2 IR接收模組:窄帶濾光片為國內廠商主要機會
IR接收模組用于對被拍攝物體反射的紅外光進行接受和處理,獲取被拍攝物體的空間信息。IR接收模組主要由3部分組成:1)特制紅外CMOS;2)窄帶濾光片;3)鏡頭Lens;
特制紅外CMOS
接收端CMOS的要求是其能接受被拍攝物體發射回來的紅外散斑圖案,不需要對其他波長的光線進行成像。相對普通RGB CMOS而言,紅外CMOS是一個相對小眾的市場,但是增速很快,目前主要廠商包括:意法半導體、奇景光電、三星電子、富士通等。
窄帶濾光片
在IR發送端,VCSEL發射的是940nm波長的紅外光,因此在接受端需要將940nm以外的環境光剔除,讓接受端的特制紅外CMOS只接收到940nm的紅外光。為達到這一目的,需要用到窄帶濾光片。所謂窄帶濾光片,就是在特定的波段允許光信號通過,而偏離這個波段以外的兩側光信號被阻止,窄帶濾光片的通帶相對來說比較窄,一般為中心波長值的5%以下。窄帶濾光片主要采用干涉原理,需要幾十層光學鍍膜構成,相比普通的RGB吸收型濾光片具有更高的技術難度和產品價格。目前業內主要廠商為VIAVI(JDSU拆分而來)和國內的水晶光電。
接收端鏡頭(Lens)
接收端鏡頭為普通鏡頭,業內方案成熟,大立光、玉晶光、Kantatsu等廠商都能提供。
總體而言,接收端除窄帶濾波片較特殊,制造難度較高外,特征紅外CMOS和鏡頭都是成熟產品,不存在制造難度。
1.3 鏡頭成像端:產業鏈成熟,非增量業務
鏡頭成像端就是指目前智能手機的手機鏡頭模組,主要包含:音圈馬達(Voice Coil Motor,VCM),鏡頭(Lens),紅外截止濾光片(IR-Cut Filter,IRCF),圖像傳感器(CMOS Image Sensor)以及印刷線路板(Printed Circuit Board,PCB)。產業鏈成熟,供應商眾多,在此不再贅述,同時3D成像的興起對鏡頭成像端而言并無變革。
1.4 3D圖像處理芯片:難度高,突破難
3D成像所需的圖像處理芯片和一般的圖像處理芯片有所區別,其通過復雜的算法將IR接收端采集的空間信息和鏡頭成像端采集的色彩信息相結合,生成具備空間信息的三維圖像。該芯片設計壁壘高,目前供應商僅為幾個芯片巨頭,包括STM(意法半導體)、TI(德州儀器)、NXP(恩智浦)。
2 產業鏈梳理 2017年為3D成像元年
2.1 產業鏈梳理:外資為主,國內廠商有所卡位
目前結構光產業鏈一流供應商皆已被蘋果鎖定,包括整體方案商PrimeSense(2013年以3.45億美元收購),核心部件VCSEL、DOE、WLO、Fliter中的一流供應商皆在與蘋果做試樣。目前國內廠商在Fliter(水晶光電)、模組(歐菲光)方面具備較強實力,但在VCSEL、DOE、WLO、IR CIS、3D圖像處理芯片方面能力欠缺,以下是我們對結構光產業鏈的完全梳理。
2.2 2017年為3D成像元年,未來3年市場增長迅速
在結構光中,鏡頭成像端就是原來的前置攝像頭,因此采用結構光方案對前置攝像頭模組無拉動效應,增量部分來自IR發射模組、IR接收模組、3D圖像處理IC。
2017年3D成像市場主要由iPhone新款手機貢獻,預計iPhone手機2017年3D成像滲透率為21.3%。進入2018年我們預計iPhone手機將全面使用前置3D成像,后置3D成像開始逐步采用。預計蘋果帶來的3D成像市場規模從2017-2020年分別為5、18.6、30.1、32.3億美元。非蘋陣營3D成像的啟動時間預計在2018年,雖起步晚,但出貨量大,我們預計2018-2020年非蘋陣營帶來的3D成像市場需求分別為15.8、37.5、69.6億美元。總計2017-2020年智能手機3D成像市場規模為5、34.4、67.6、102.3億美元。
智能手機是3D成像技術的主要應用市場,但不是唯一市場,預計PAD和NB未來也將搭載3D成像技術。如果考慮來自PAD和NB市場的3D成像需求,我們預測2017-2020年市場規模為5、34.6、68.5、107.2億美元。
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