Photodiode im platzsparenden Gehäuse

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Deutlich weniger Platinenfläche als bisher benötigt laut Hersteller die Photodiode IR Topled D5140 von Osram Opto Semiconductors. Sie ermöglicht kompaktere Sensoren zur Überwachung von Gesundheitswerten, beispielsweise in Fitnessarmbändern. Die spektrale Empfindlichkeit der D5140 ist für sichtbares Licht optimiert und erlaubt Messungen der Herzfrequenz mit rotem oder grünem Licht. Das Bauteil eignet sich außerdem als Umgebungslichtsensor.



Grundlage des Bauteils ist ein sogenanntes 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 Millimetern rund 1,4 mm kürzer.

 

Die elektrischen und optischen Eigenschaften der Photodiode sind identisch mit ihrem Pendant, der SFH 2440. Neben der kurzen Schaltzeit von typisch 90 Nanosekunden ist laut Osram die für sichtbares Licht optimierte spektrale Empfindlichkeit hervorzuheben. Ihr Maximum liegt bei 620 Nanometer. Im infraroten Spektralbereich ist dagegen die Empfindlichkeit der beiden Photodioden sehr stark unterdrückt.

 

Wie die SFH 2440 eignet sich auch die IR Topled D5140 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 ermöglicht bei dieser Messung ein 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.

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