LED在工业通信应用中主要拥有哪些优势

光学而非电子通信是工业网络设计者和相对低速率，短距离数据网络（如汽车行业）的有吸引力的解决方案。 LED通常优选作为这种系统中的传输源，因为它们具有低功率要求，特定波长，小占地面积和长寿命。

这种关键网络必须能够承受工业环境和车辆中常见的高水平电磁干扰。它们还需要抵抗高温和灰尘和液体等环境威胁，并避免产生可能在某些条件下造成干扰或爆炸的电气“噪音”。这些要求使LED成为高可靠性通信的良好选择。

除了用于读数和显示背光之外，LED还越来越多地用于工业/汽车通信系统中的数据传输。分配介质通常是聚合物光纤（POF），与铜相比，它具有柔韧性，电绝缘性和对诸如灰尘，水，高温或低温和振动等恶劣环境因素的高耐受性的优点。

图1：2008 - 2010年伦敦金属交易所铜市场价格（美元/吨）¹。

对于基于POF的通信和相关的基于LED的传输技术的需求增长的另一个越来越重要的因素是近年来由于在蓬勃发展的制造业经济中对该金属的巨大需求，铜价格急剧上涨。发展中国家，特别是中国¹。

LED和POF系统的优点

光纤介质是一种介电材料而非金属导体

免受电磁干扰

无电磁辐射（符合要求）使用EMC指令）

线路之间没有串扰可以实现安全的数据传输

无论大功率导线如何，都可以布线光纤和光缆

易于处理（

易于操作，维护和维修

虽然LED没有作为高速率，长时间的传输源流行起来，但是不需要特殊工具远程电信业务，它们在较短距离的数据通信中以高达155 MBit/s的速度运行。一些系统使用输出波长为650 nm或850 nm的LED来驱动155 Mbit/s通信。高于该速率，数据通信通常由激光器或垂直腔表面发射激光器（VCSEL）驱动。

对于基于POF的通信，LED仍然是主要的光源。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）纤维具有1mm直径的芯，其支持650nm的良好透射和围绕绿色和蓝色波长的几个窗口。汽车行业目前是POF的最大批量用户，越来越多地使用LED，并且还有一个用于测量和控制的通用低速工业应用领域。

灵活性

关键LED/POF通信系统开发商Avago Technologies提供各种工业光纤收发器，发送器和接收器。这些系统的应用范围从工业自动化，发电和配电，汽车通信和医疗系统到蓬勃发展的游戏领域。 Avago Technologies的LED支持各种POF网络类型的通信，包括汽车聚合物光纤，广泛使用的工业现场总线-Sercos接口以及650 nm，820 nm和1300 nm的通用工业控制数据链路。

工业光纤²（IFO），总部位于亚利桑那州坦佩市 - 亚利桑那州立大学的所在地 - 专门从事各种光纤产品的工程，制造和分销。其核心市场是自动化，工厂驱动，医疗和传感器行业。该公司生产标准，定制和OEM光纤电缆组件，使用塑料和塑料包覆玻璃光纤芯，散纤光缆，连接器，工具和测试设备。

IFO最近扩展了其用于塑料光纤的SMA连接器产品线。新型连接器增强了可连接的POF核心直径范围。最新的SMA连接器符合RoHS标准，专为具有0.5 mm或0.75 mm光学纤芯的POF电缆而设计。 IFO现有的连接器系列已经可以容纳标准的POF电缆，其中包括1.0 mm光纤和2.2 mm护套。

图2：工业光纤的IF-E98 LED光源。

工业光纤‘IF-E98³是一款高速红色LED，采用无连接器式塑料光纤封装。 IF-E98的输出光谱由铝镓砷（AlGaAs）芯片产生，该芯片在650nm波长处达到峰值，这是PMMA塑料光纤的最佳传输窗口之一。该器件封装具有内部微透镜和精密模制的PBT外壳，可确保与标准1000μm芯塑料光缆的高效光耦合。

IF-E98的短转换时间使其适用于中速模拟和数字数据链路。当与IFO的IF-D97光学探测器匹配时，使用标准的1000μm核心塑料光纤，数据速率为50 Mbit/s时，链路距离可超过75 m。驱动电路比激光二极管所需的更简单，使IF-E98成为各种模拟和数字通信应用中的一种优质，低成本的替代方案。

IFO基于LED的通信模块的典型应用包括：PC到外设数据链路，电机控制器触发，局域网，汽车电子，机器人通信和电子游戏。

Lumex工业通信

Lumex工业通信 4 还支持所有通信应用。由于光通电的使用在通信市场迅速扩大，具有通信需求的工业客户通常会寻求单一供应商合作伙伴（如Lumex）来减轻采购多家供应商的负担。

图3：Lumex工业通信包括工业网络路由设备。

Lumex工业通信公司的一些重点领域包括：工业网络路由设备，网络安全设备，图形处理单元，计算机设备，存储区域网络设备，企业服务器，中小型企业电话系统，企业电话系统，微波，光纤和WiMAX设备以及视频会议设备。

“无论我们是支持标准SMT和通孔LED还是致力于完全集成的解决方案，我们的工程设计团队都致力于确保所设计的最终产品能够满足客户对应用的需求，而不是弯曲产品设计以满足可用的组件，“如Lumex网站上所述。 “我们始终与客户保持联系，以调整我们的产品和设计，以满足他们的需求。我们相信，设计协作始终为满足工业控制环境的需求和通信设备设计的日益复杂性提供了最佳结果。“通过与众多工业控制公司合作数十年，Lumex已成为是专门为这个市场设计的新型光电和显示技术的领先厂商。 Lumex的一个着名合作伙伴是ROHM半导体 5 ，提供一系列光学传感器和通信设备，从红外LED和光电晶体管到完全集成的遥控接收器模块，IrDA发射器，光电断路器和定制的接近传感器探测器。

ROHM Semiconductor的红外LED和晶体管传感器产品提供从标准T1，T11/4封装到非常小，薄型（0.9 mm）SMD顶视图和侧视封装的封装，所有封装都具有环境耐光性，宽带或狭窄的视角。这些设备适用于远程控制发射器，游戏，安全，工业应用和接近检测。

ROHM Semiconductor的IR接收器和具有集成LSI/IR组件的IrDA通信设备可在低电压和低功耗下工作，而内部滤波器和屏蔽有助于实现低噪声操作和更高的EMI抗性。

趋势与发展

工业网络长期以来一直是POF通信的主要支柱，通常使用LED光源和塑料光纤网络。各种应用使用POF，包括机器控制，传感，网络和隔离，使用专有和基于标准的协议，如SERCOS，PROFIBUS或INTERBUS。这些通常以高达30 Mbit/s的速度运行。

这个市场最重要的发展是德国汽车制造商协会（AIDA）最近决定在其生产工厂中采用最新的工业以太网网络标准PROFINET而不是塑料光纤。这个行业的规模很大，它有可能影响这一技术组合在更广泛的行业中的应用，从而为整个工业领域的基于光纤以太网的网络标准制定长期路线图。

结论

POF的市场需求是独特的，并且在其应用的广泛性和广度方面都在增长。 POF显然需要解决方案，以弥合铜的成本效益与光纤的性能优势之间的差距。随着上述每一系列产品，应用和相关市场的不断发展，显然需要更高速的工业/数据通信系统，例如基于POF的这些系统，并由LED，微型激光器，垂直腔体点亮表面发射激光器和其他固态源。