DLP650LNIR：近紅外光控制的理想之選

在工業(yè)設(shè)備的近紅外（NIR）光控制領(lǐng)域，DLP650LNIR數(shù)字微鏡器件憑借其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用前景，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入了解一下這款器件的特點、應(yīng)用以及設(shè)計要點。

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一、器件特性

（一）微鏡陣列

DLP650LNIR擁有1280×800（WXGA）的陣列，超過100萬個微鏡，微鏡間距為10.8μm，微鏡傾斜角為±12°（相對于平面），采用0.65英寸對角線陣列用于角落照明。如此精細(xì)的微鏡陣列設(shè)計，為其在各種應(yīng)用中提供了高精度的光線控制能力。

（二）光學(xué)性能

它能夠高效控制近紅外光（800nm到2000nm），在特定波段具有高窗透射率。例如，在950nm至1150nm波段，單通道、兩個窗面的窗透射率>98%；在850nm至2000nm波段，單通道、兩個窗面的窗透射率>93%。這使得它在近紅外光應(yīng)用中能夠有效減少光線損失，提高光學(xué)效率。

（三）散熱與功率

采用0.5°C/W耐熱高效封裝，允許DMD上有高達160W的入射功率。良好的散熱性能保證了器件在高功率運行時的穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境。

（四）控制與傳輸

采用偏振無關(guān)型鋁制微鏡，擁有16位2xLVDS 400MHz輸入數(shù)據(jù)總線，專用的DLPC410控制器、DLPR410 PROM和DLPA200微鏡驅(qū)動器可確保可靠的高速運行，二進制模式速率高達12,500Hz，還支持全局、單塊、雙塊和四塊反射鏡時鐘脈沖（復(fù)位）運行模式。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）3D相關(guān)應(yīng)用

在3D打印、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、3D機器視覺和3D生物識別等領(lǐng)域，DLP650LNIR可以精確控制光線的投射，實現(xiàn)高精度的3D建模和制造。

（二）工業(yè)加工

動態(tài)灰度激光打標(biāo)和編碼、工業(yè)印刷、柔性版印刷、數(shù)字制版、修復(fù)和消融等工業(yè)加工過程中，它能夠提供高速、精準(zhǔn)的光線調(diào)制，提高加工效率和質(zhì)量。

（三）光譜分析與成像

光譜分析、紅外場景投影、高光譜成像等領(lǐng)域，DLP650LNIR的高光學(xué)效率和精確的光線控制能力，有助于獲取更準(zhǔn)確的光譜信息和高質(zhì)量的圖像。

（四）其他應(yīng)用

還可用于光學(xué)開關(guān)等應(yīng)用場景，為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力支持。

三、技術(shù)規(guī)格

（一）絕對最大額定值

對各種電源電壓、輸入電壓和環(huán)境溫度等都有明確的限制。例如，Vcc（L CMOS核心邏輯電源電壓）的范圍是 -0.5V至4V，VccI（LVDS接口電源電壓）同樣是 -0.5V至4V，Vcc2（微鏡電極和HVCMOS電壓）為 -0.5V至9V等。在設(shè)計過程中，必須嚴(yán)格遵守這些額定值，以確保器件的安全運行。

（二）存儲條件

DMD的存儲溫度范圍為 -40°C至80°C，平均露點溫度（非冷凝）為28°C，在特定的升高露點溫度范圍（28°C至36°C）內(nèi)，累積時間不能超過24個月。合理的存儲條件有助于保持器件的性能和可靠性。

（三）ESD 評級

除MBRST(15:0)引腳外，所有引腳的人體模型（HBM）靜電放電評級為 ±2000V，MBRST(15:0)引腳 < 250V。在操作過程中，要采取適當(dāng)?shù)撵o電防護措施，避免器件受到靜電損傷。

（四）推薦工作條件

對電源電壓、輸入輸出電壓、時鐘頻率、溫度等都給出了推薦值。例如，VCC（LVCMOS核心邏輯電源電壓）推薦為3.0V至3.6V，VCCI（LVDS接口電源電壓）同樣是3.0V至3.6V，VCC2（微鏡電極和HVCMOS電壓）為8.25V至8.75V等。在實際應(yīng)用中，盡量使器件工作在推薦條件下，以獲得最佳性能。

四、芯片組與接口

（一）芯片組組件

DLP650LNIR需要與DLPC410、DLPR410和DLPA200等芯片組組件配合使用。DLPC410提供高速LVDS數(shù)據(jù)和控制接口，用于DMD控制；DLPR410包含啟動配置信息；DLPA200為DMD提供微鏡時鐘脈沖驅(qū)動功能。這些組件協(xié)同工作，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（二）接口說明

1. DLPC410接口：有多種輸入輸出信號，如ARST（異步低電平復(fù)位）、CLKIN R（參考時鐘）、DIN_A,B,C,D（LVDS DDR數(shù)據(jù)輸入）等。在初始化過程中，需要發(fā)送訓(xùn)練模式來正確對齊數(shù)據(jù)輸入和時鐘。同時，DLPC410能自動檢測DMD類型和設(shè)備ID，在關(guān)機時要執(zhí)行特定的關(guān)機程序，以確保器件的長期可靠性。
2. DLPC410到DMD接口：通過LVDS總線A和B進行數(shù)據(jù)傳輸，DMD使用輸出總線A和B的奇數(shù)輸入信號。在設(shè)計PCB時，要注意信號的路由和長度匹配，以保證信號的質(zhì)量。
3. DLPC410到DLPA200接口：通過串行通信端口（SCP）進行命令交換，有多個控制和狀態(tài)引腳，如A_SCPEN（DLPA200串行總線的低電平有效片選）、A_STROBE（DLPA200控制信號選通）等。DLPA200可根據(jù)邏輯控制輸入選擇不同的輸出選項。
4. DLPA200到DLP650LNIR接口：DLPA200生成VBIAS、VRESET和VOFFSET三種電壓，通過微鏡時鐘脈沖驅(qū)動功能以不同順序提供給DMD的MBRST線，同時VOFFSET也直接作為VCC2提供給DMD。

五、操作模式

（一）DMD塊模式

可在單塊模式、雙塊模式、四塊模式和全局模式下運行。不同模式下，根據(jù)微鏡時鐘脈沖命令，確定哪些塊被“復(fù)位”，以實現(xiàn)不同的圖像加載和顯示方式。例如，單塊模式下可對任意單塊進行數(shù)據(jù)加載和復(fù)位；雙塊模式下，DMD的復(fù)位塊成對分組進行操作。

（二）DMD Load4模式

這是一種特殊的數(shù)據(jù)加載功能，可在犧牲垂直分辨率的情況下，加快DMD的數(shù)據(jù)加載速度。但在使用時要注意，由于DMD的每個復(fù)位塊為50行，不能被4整除，需要采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

六、設(shè)計要點

（一）功率接口

需要三個直流輸入電壓：$V{CC}$、$V{CCI}$和$V{CC2}$，通常$V{CC}$和$V{CCI}$可由同一3.3VDC電源提供，$V{CC2}$由DLPA200生成。在設(shè)計電源電路時，要確保電壓的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

（二）布局設(shè)計

1. 阻抗要求：單端信號的目標(biāo)阻抗為50Ω，LVDS信號之間為100Ω。要確保信號路由的阻抗匹配，除LVDS差分對（D_Xnn、DCLK_Xn和SCTRL_Xn）外，其他信號的阻抗為50Ω ±10%，LVDS差分對的阻抗為100Ω ±10%。
2. PCB信號路由：信號跡線角不能小于45°，相鄰信號層的主要跡線應(yīng)正交路由。關(guān)鍵信號應(yīng)按順序手動路由，避免在電源或接地層上進行信號路由，避免接地層開槽，高速信號跡線不能跨越相鄰電源和/或接地層的開槽。
3. 基準(zhǔn)標(biāo)記：自動組件插入的基準(zhǔn)標(biāo)記應(yīng)為0.05英寸銅，帶有0.1英寸的切口（反焊盤），光學(xué)自動插入的基準(zhǔn)標(biāo)記應(yīng)放置在PCB兩側(cè)的三個角上。
4. DMD接口：DLPC410到DMD的數(shù)字接口為LVDS信號，時鐘速率高達400MHz，數(shù)據(jù)速率為800MHz。要確保LVDS信號具有100Ω的差分阻抗，差分信號長度匹配且盡可能短，由于DMD內(nèi)部有LVDS接收器的并聯(lián)終端，因此板上不需要額外的終端。
5. 去耦設(shè)計：要在PCB周圍分布DLP650LNIR的通用去耦電容，使其與器件電壓和接地焊盤的距離最小化。每個去耦電容（推薦0.1μF）需要直接連接到接地和電源平面的過孔，避免組件之間共享過孔。

七、溫度計算與控制

（一）微鏡溫度計算

由于DMD微鏡溫度無法直接測量，需要通過測量封裝外部的參考點溫度、硅到陶瓷的熱阻、鏡到硅的熱阻以及內(nèi)部產(chǎn)生的電功率和照明熱負(fù)荷等參數(shù)，進行解析計算。文檔中給出了詳細(xì)的計算公式和示例，如在均勻照明整個DMD有源陣列和部分DMD有源陣列非均勻照明的情況下，如何計算微鏡溫度。

（二）溫度控制

在設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)時，要盡量減少微鏡陣列外的光線，避免光線照射到光學(xué)邊界和窗口透明孔徑外，以降低DMD的熱負(fù)荷。同時，要確保冷卻系統(tǒng)能夠?qū)⒎庋b溫度保持在推薦的工作條件范圍內(nèi)。

八、總結(jié)

DLP650LNIR數(shù)字微鏡器件以其出色的特性和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為工業(yè)設(shè)備的近紅外光控制提供了強大的解決方案。在設(shè)計過程中，工程師需要嚴(yán)格遵守其技術(shù)規(guī)格和設(shè)計要點，合理選擇操作模式，做好溫度計算和控制，以確保器件的性能和可靠性。希望本文能為從事相關(guān)領(lǐng)域的工程師提供有價值的參考，在實際應(yīng)用中充分發(fā)揮DLP650LNIR的優(yōu)勢。各位工程師在使用DLP650LNIR過程中遇到過哪些問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。