車(chē)載紅外接近傳感系統高溫窄帶濾光片
在現代汽車(chē)設計中，科技感與用戶(hù)體驗的提升日益依賴(lài)于無(wú)物理接觸的智能交互。光滑如鏡的中控面板、手未觸及便自動(dòng)亮起的閱讀燈……這些炫酷功能背后，是紅外接近傳感技術(shù)在默默支撐。而確保這一技術(shù)在嚴苛車(chē)載環(huán)境下穩定工作的關(guān)鍵，卻是一片看似微不足道卻技術(shù)含量極高的光學(xué)元件——高溫穩定的窄帶紅外濾光片。
（圖源網(wǎng)絡(luò )，侵刪）
一、 核心技術(shù)原理：為何需要“紅外之眼”？
車(chē)載紅外接近傳感系統的基本原理是光反射探測，其核心工作流程如下：
1. 發(fā)射：系統驅動(dòng)一顆或多顆紅外發(fā)光二極管，發(fā)射出特定波長(cháng)（通常為940nm）的、人眼不可見(jiàn)的調制紅外光脈沖。
2. 反射：當用戶(hù)的手或手指接近傳感區域時(shí)，紅外光會(huì )被反射。
3. 接收：位于發(fā)射器旁邊的紅外探測器（通常是硅光電二極管或PIN光電二極管）負責接收這些微弱的反射信號。
4. 判斷：系統處理器通過(guò)分析接收到的信號強度變化，判斷是否有物體接近、以及大致距離，從而觸發(fā)相應的控制指令（如亮燈、喚醒屏幕）。
為什么選擇940nm？
主要為了兼顧人眼安全與避開(kāi)太陽(yáng)光峰值。太陽(yáng)光中含有豐富的可見(jiàn)光和近紅外光，但其在930-950nm附近有一個(gè)相對的能量低谷。選用940nm可以有效降低環(huán)境背景光的固有噪聲。
二、 嚴峻挑戰：為何普通濾光片“難堪大任”？
車(chē)載環(huán)境是光學(xué)傳感器面臨的“地獄級”考驗，主要挑戰來(lái)自?xún)煞矫妫?/p>
1. 極端溫度：夏季暴曬后，汽車(chē)內飾表面溫度可輕松升至85°C至105°C，甚至更高。普通消費電子級的濾光片膠合材料會(huì )融化、老化，光學(xué)薄膜在熱應力下會(huì )變形、性能衰減，導致系統失靈。
2. 強烈的背景光干擾：太陽(yáng)光是最強大的廣譜光源，其近紅外輻射強度比傳感器發(fā)射的微弱反射信號強成百上千倍。若無(wú)有效措施，探測器會(huì )瞬間被“致盲”，無(wú)法識別有效信號。
三、 核心解決方案：高溫窄帶濾光片的技術(shù)剖析
為了解決上述挑戰，安裝在紅外探測器前方的高溫穩定的窄帶通濾光片 成為了系統的“守護神”。它的設計和性能指標直接決定了傳感器的可靠性。
1. 應用類(lèi)型
干涉濾光片：這是絕對的主流。通過(guò)在玻璃基底上交替鍍制數十層甚至上百層不同折射率的介質(zhì)薄膜，利用光的干涉效應，實(shí)現特定波長(cháng)的選擇透過(guò)。它能夠實(shí)現極高的透過(guò)率和極深的阻帶。
（車(chē)載HUD窗口-原創(chuàng )圖）
2. 關(guān)鍵性能參數與指標
這片濾光片的性能，需要通過(guò)一系列嚴苛的參數來(lái)定義：
中心波長(cháng)：必須與發(fā)射IR-LED的峰值波長(cháng)精確匹配，通常為940nm ± 2nm。
峰值透過(guò)率：在中心波長(cháng)處的光透過(guò)率應盡可能高，通常要求 > 90%，以確保信號強度。
半高寬：需要足夠窄，通常為 ±10nm 或 ±20nm，以確保只讓940nm附近的光通過(guò)，嚴格過(guò)濾鄰近波長(cháng)的干擾光。
截止范圍與光學(xué)密度：這是衡量其“擋光”能力的核心指標。
可見(jiàn)光至近紅外波段（400nm - 850nm）：必須具有極高的阻擋能力，光學(xué)密度OD > 4.0 (即透過(guò)率 < 0.01%)，以有效抑制太陽(yáng)光中最強的部分。
長(cháng)波紅外波段（> 1100nm）：同樣需要高阻擋（OD > 4.0），因為硅探測器對直到1100nm的光都敏感，且環(huán)境中的熱輻射也存在于此波段。
溫度穩定性：核心中的核心。要求在 -40°C 至 +105°C 的溫度范圍內，中心波長(cháng)的漂移量極?。ㄍǔＲ?< 2-3nm）。這是通過(guò)特殊的硬質(zhì)膜料和優(yōu)化的鍍膜工藝實(shí)現的，確保高溫下性能不“跑偏”。
環(huán)境可靠性：必須滿(mǎn)足車(chē)規級AEC-Q104標準，通過(guò)高溫高濕存儲、高溫操作、冷熱循環(huán)、鹽霧等測試，確保在汽車(chē)整個(gè)生命周期內性能穩定。
3. 濾光片的“工作”效果
下圖直觀(guān)地展示了高溫窄帶濾光片如何從復雜的背景光中“提取”出有效的傳感信號：
正是通過(guò)這種精準的濾波，探測器才能從近乎“白噪音”的環(huán)境中，捕捉到那一個(gè)由用戶(hù)手勢帶來(lái)的、微弱的信號變化。
這片高溫窄帶濾光片，是連接汽車(chē)智能化交互設計與物理現實(shí)的關(guān)鍵橋梁。它解決了在最美觀(guān)、最簡(jiǎn)潔的設計中實(shí)現最可靠功能的工程矛盾。隨著(zhù)汽車(chē)內飾向“生活空間”演變，更多的觸控、手勢識別、駕駛員狀態(tài)監控等應用將層出不窮，對紅外傳感的依賴(lài)只會(huì )加深。屆時(shí)，這片“無(wú)名英雄”濾光片將繼續在幕后，以其卓越的溫度穩定性和光學(xué)性能，守護著(zhù)每一次人車(chē)交互的精準與優(yōu)雅。