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Wearables in der Medizin Platzsparender Photodetektor für Fitness-Sensoren

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter |

Dank geringerer Platinenoberfläche ist es Osram Opto Semiconductor gelungen, eine Photodiode zu entwickeln, mit der sich Gesundheitswerte überwachen lassen.

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ROHM Semiconductor GmbH
HTV Halbleiter-Test & Vertriebs-GmbH
Vishay Intertechnology, Inc. C/- Vishay Europe Sales GmbH
OSRAM Opto Semiconductors GmbH
Die Photodiode Topled D5140 ermöglicht kompaktere Sensoren, um die Herzfrequenz zu erfassen. Dank der auf sichtbares Licht angepassten spektralen Empfindlichkeit gelingen mit dem Bauteil präzise Messungen.
Die Photodiode Topled D5140 ermöglicht kompaktere Sensoren, um die Herzfrequenz zu erfassen. Dank der auf sichtbares Licht angepassten spektralen Empfindlichkeit gelingen mit dem Bauteil präzise Messungen.
(Bild: Osram Opto Semiconductors)

Einen platzsparenden Photodetektor für Fitness-Sensoren hat Osram Opto Semiconductors mit der IR Topled D5140 entwickelt. Bei dem Modul handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Photodiode SFH 2440, die das Unternehmen vor kurzem für Fitness-Sensoren eingeführt hat.

Grundlage des neuen Bauteils ist ein sogenanntes Pre-Molded-Package, das an der Gehäuseunterseite gelötet wird. Weil das Gehäuse durch Wegfall der seitlichen Anschlüsse deutlich kleiner geworden ist, wird jetzt für den Detektor weniger Platz auf der (Geräte- bzw. Wearable-)Leiterplatte benötigt. Die Anschlüsse mit neuen Gehäusemodul sind jetzt platzsparend nach unten geführt. Die Topled D5140 ist mit 5,1 mm rund 1,4 mm kürzer.

Spektrale Empfindlichkeit wurde optimiert

Mit einem neuen Gehäuse reduziert Osram Opto Semiconductors die Bauteillänge seiner großflächigen Photodioden um ca. 20 Prozent. Das erste Produkt dieser Reihe ist die für die Erfassung von sichtbarem Licht optimierte IR Topled D5140.
Mit einem neuen Gehäuse reduziert Osram Opto Semiconductors die Bauteillänge seiner großflächigen Photodioden um ca. 20 Prozent. Das erste Produkt dieser Reihe ist die für die Erfassung von sichtbarem Licht optimierte IR Topled D5140.
(Bild: Osram Opto Semiconductors)

Die elektrischen und optischen Eigenschaften der Photodiode sind identisch mit dem Vorgängermodul. Neben der kurzen Schaltzeit von typisch 90 ns ist die für sichtbares Licht optimierte spektrale Empfindlichkeit hervorzuheben. Ihr Maximum liegt bei 620 nm. Im infraroten Spektralbereich ist dagegen die Empfindlichkeit der beiden Photodioden sehr stark unterdrückt.

Eingesetzt werden kann die Photodiode als optischer Sensor am Handgelenk, um den Puls zu messen. Sichtbares Licht strahlt an der Hautoberfläche in den Körper und wird dort teilweise absorbiert oder auf den Detektor reflektiert. Arterielles Blut absorbiert das Licht besser als das umliegende Gewebe.

Deshalb 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.

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