車載激光雷達(dá)又稱車載三維激光掃描儀,是一種移動型三維激光掃描系統(tǒng),其原理都是將三維激光掃描儀加上POS系統(tǒng)裝載車上。目的就是為了能在更長,更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)建立DTM模型。
二、激光雷達(dá)的分類:
由于當(dāng)前激光雷達(dá)技術(shù)方案的分歧點(diǎn)在于掃描方式,所以通常按照掃描方式來分,可以分為:械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá),混合固態(tài)激光雷達(dá)和全固態(tài)激光雷達(dá)。
1. 機(jī)械激光雷達(dá),是指其發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)存在宏觀意義上的轉(zhuǎn)動,也就是通過不斷旋轉(zhuǎn)發(fā)射頭,將速度更快、發(fā)射更準(zhǔn)的激光從“線”變成“面”,并在豎直方向上排布多束激光,形成多個面,達(dá)到動態(tài)掃描并動態(tài)接收信息的目的。
2. 微轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)(混合固態(tài)):轉(zhuǎn)鏡類似于機(jī)械式,保持收發(fā)模塊不動,通過電機(jī)帶動轉(zhuǎn)鏡運(yùn)動,將激光反射到不同的方向?qū)崿F(xiàn)一定范圍內(nèi)激光的掃描。
3. 固態(tài)激光雷達(dá)主要是依靠波的反射或接收來探測目標(biāo)的特性,實(shí)際源自紅外焦平面成像儀,焦平面探測器的焦平面上排列著感光元件陣列,從無限遠(yuǎn)處發(fā)射的紅外線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像在系統(tǒng)焦平面的這些感光元件上,探測器將接受到光信號轉(zhuǎn)換為電信號并進(jìn)行積分放大、采樣保持,通過輸出緩沖和多路傳輸系統(tǒng),最終送達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)形成圖像。
三、激光雷達(dá)的組成
激光雷達(dá)的組成:由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成。其中激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去,光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖,送到顯示器。
四、激光發(fā)射器的組成
激光器由激光工作介質(zhì)、激勵源和諧振腔組成。那么激光器為何要選用陶瓷基板呢?主要是因?yàn)閷ι嵊兄厥庖螅篤CSEL芯片功率轉(zhuǎn)化效率較低,這就意味著散熱肯定有問題,面臨熱電分離的難題,而陶瓷基板就是為解決熱電分離誕生的。陶瓷基板散熱性好,介電常數(shù)穩(wěn)定,電氣性能穩(wěn)定。斯利通不同材質(zhì)的陶瓷基板,包括96%氧化鋁、99%氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氧化鉛、碳化硅、氮化硅、ZAT、玻璃、石英、金剛石、藍(lán)寶石陶瓷基等。不同的材料散熱性也不一樣,比如氧化鋁導(dǎo)熱率15-35W/m.k,氮化鋁導(dǎo)熱率≧170W/m.k;介電常數(shù)8-10MHz。
對半導(dǎo)體激光封裝技術(shù)中的固晶技術(shù)而言,固晶過程中的溫度、壓力、時間等應(yīng)力的掌控,對位置、角度、等精度的要求會影響器件性能,若精度、應(yīng)力控制不佳,會導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片穩(wěn)定性降低。
熱沉作為激光器管芯的直接載體,主要解決管芯的散熱和電極的連接問題,一般管芯有P、N上下兩個不共面電極,熱沉上也對應(yīng)有兩個電極。通常是把管芯的下電極焊接在熱沉的一個電極上,管芯的上電極則通過一根金絲連接到熱沉的另一電極上,然后分別用金絲把熱沉電極與外電路連接。
隨著輸出功率的提高,對激光器散熱能力要求也越來越高。如果激光器散熱不及時,勢必會造成結(jié)點(diǎn)溫度升高,從而使激光器的闕值電流密度升高,電光轉(zhuǎn)換效率降低,激光波長發(fā)生嚴(yán)重溫漂,嚴(yán)重影響器件的壽命和可靠性。斯利通陶瓷線路板作為過渡熱沉材料具有以下特點(diǎn):散熱性能好、焊接性能好、電導(dǎo)通性能好、穩(wěn)定性能高。
五、激光器散熱原理:
VCSEL運(yùn)行時會產(chǎn)生較大熱量。其一,熱量需要通過基板及時散發(fā)出去;其次,VCSEL芯片功率密度很高,需要考慮芯片和基板熱膨脹失配導(dǎo)致的應(yīng)力問題。因此,實(shí)現(xiàn)高效散熱、熱電分離及熱膨脹系數(shù)匹配成為VCSEL元件封裝基板選擇的重要考量。
一般情況下,半導(dǎo)體激光器的發(fā)光波長隨溫度變化為0.2-0.3nm/℃,光譜寬度隨之增加,影響顏色鮮艷度。另外,當(dāng)正向電流流經(jīng)pn結(jié),發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升,在室溫附近,溫度每升高1℃,半導(dǎo)體激光器的發(fā)光強(qiáng)度會相應(yīng)地減少1%左右,激光器時刻保持色純度與發(fā)光強(qiáng)度非常重要,以往多采用減少其驅(qū)動電流的辦法,降低結(jié)溫,多數(shù)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流限制在20mA左右。但是,半導(dǎo)體激光器的光輸出會隨電流的增大而增加,很多功率型半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流可以達(dá)到70mA、100mA甚至1A級,需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)才能保證激光器的壽命,全新的半導(dǎo)體激光器封裝設(shè)計(jì)理念采用低熱阻封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù),改善熱特性。
陶瓷本身的穩(wěn)定性確保傳感器信號不會失真;陶瓷基板與芯片的熱膨脹系數(shù)匹配,使得產(chǎn)品更加可靠,即使在高溫,高震動,含腐蝕性的環(huán)境下仍然可以保正信號的高效,靈敏,準(zhǔn)確。其高導(dǎo)熱、高絕緣、高線路精準(zhǔn)度、高表面平整度及熱膨脹系數(shù)均能與芯片相匹配。
六、車載激光雷達(dá)傳感器的作用:車載激光雷達(dá)傳感器在車輛系統(tǒng)中主要有以下幾個作用:車輛高精度定位、障礙物識別及目標(biāo)跟蹤、自動泊車系統(tǒng)、車道保持輔助系統(tǒng)、防撞及行人保護(hù)、車道偏離預(yù)警、自動緊急制動。
陶瓷基板在汽車上主要應(yīng)用在貼片電阻、覆銅板、MOS管、PTC加熱器、LED燈、傳感器、IGBT、MOSFET散熱、新能源汽車電驅(qū)動器、新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)等部件中。
審核編輯:湯梓紅
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