"新加坡烟霾笼罩，空气净化器脱销"上了热搜：印尼森林大火蔓延，新加坡正在经历十多年来最严重的烟霾天气，10月14日下午西部区域1小时PM2.5瞬时浓度一度冲到288微克/立方米，创2015年以来最高纪录。据彭博社报道，当地空气净化器销量飙升至平时约9倍，小米18家门店的净化器全部卖空，戴森官网也显示缺货。
净化器卖爆了，可你有没有想过：它到底靠什么知道空气脏不脏、什么时候该开大风量？这里面的核心感知元件就是空气净化器粉尘传感器。这篇文章讲清楚粉尘传感器怎么检测PM2.5、红外方案和激光方案差在哪，以及里面的光电器件选型看什么。家里买净化器、工厂做净化器、做家电传感器的朋友，都能用得上。
空气净化器不是一通电就闷头吹。它前面板显示的PM2.5数值，还有根据空气质量自动调风量的逻辑，都来自机身里的粉尘传感器。检测到颗粒物浓度高，风机就加大转速，浓度降下来，风机又自动放缓，省电也降噪。没有这颗传感器，净化器就只能手动几档风量来回切，根本谈不上"智能净化"。
粉尘传感器内部是一套光学检测结构。目前民用市场上主流两种光源路线：一种用红外LED作光源，一种用激光二极管作光源。两种都靠"光散射"原理工作，区别在精度和成本。
红外粉尘传感器的结构不复杂：一个暗室，一头是红外发光管（红外LED），另一侧偏角位置是光电二极管，中间留出气流通过的检测区。风扇或自然气流把空气吸进检测区，红外光照射到悬浮的颗粒物上，颗粒物把光向四面八方散射，其中一部分散射光打在光电二极管上，被转成电流信号。颗粒越多，散射光越强，光电管输出的信号就越大，电路据此换算出PM2.5浓度。
两个细节值得注意。一是光电管不能正对着发光管放——那样接收的是直射光，颗粒物的散射光完全被淹没。它必须放在侧面，只接收颗粒散射过来的那部分光。二是检测区要密封遮光，外面漏进来的太阳光、灯光会直接抬高底噪，导致"本来空气干净也报高浓度"。正规模组在结构上做遮光处理，电路上还会用脉冲驱动发光管、接收端同步采样，把环境光干扰压下去。
红外LED方案的检测能力有个边界：它对粒径1微米以上的颗粒反应灵敏，对0.3微米以下的小颗粒响应很差，而这个区间里恰好包含一部分PM2.5成分。所以红外方案在整机上普遍用于PM2.5的趋势监测和定性判断——空气在变好还是变差、该开大风还是小风，它说得准；要精确到"今天PM2.5是35还是38微克"，它就吃力了。
| 对比项 | 红外粉尘传感器 | 激光粉尘传感器 |
|---|---|---|
| 光源 | 红外LED（发光管） | 激光二极管 |
| 可辨识粒径 | 1μm以上颗粒响应好 | 可辨识0.3μm以上微尘 |
| 检测能力 | 趋势监测、定性判断为主 | 定性+定量，精度高一个量级 |
| 成本 | 低，适合百元级整机 | 较高，中高端机型使用 |
| 典型场景 | 入门净化器、车载净化器、风扇 | 高端净化器、空气质量监测仪 |
同样是光散射，激光光源的单色性和方向性好，能分辨更小的颗粒，传感器精度上去一个量级，价格也上去一个档次。做整机的朋友一般按产品定价选：百元级净化器用红外方案控制成本，中高端机型上激光方案卖"准确"卖点。红外方案看着"原始"，但出货量最大的恰恰是它——便宜、够用、坏了换新成本低。
红外粉尘传感器的核心是发光管和光电管这一对配对器件。做净化器、车载净化器、空气质量检测模组的研发和采购，选这对器件建议看四件事：
一是波长配对。红外发光管常用850nm和940nm两个波段，光电二极管的响应波长必须和发光管对齐，配对好了接收灵敏度才够。两个器件若是从不同厂家各买各的，光谱对不齐，检测距离和信号强度都会打折扣。这也是我建议整套采购的原因——发射和接收按同一套波长体系排产，参数天然匹配。
二是灵敏度和暗电流。光电二极管的灵敏度决定同样散射光能产生多大信号；暗电流决定无光时的底噪。颗粒物的散射光本来就弱，暗电流大了把有用信号淹没，浓度数值就不稳，晚上和白天读数还会漂。
三是温度特性。半导体器件都怕高温：LED的光功率随温度升高会下降，光电二极管的暗电流随温度升高会变大，两头一挤，传感器的零点和增益都会偏。南方的夏天、烟霾季节的高温高湿，对器件温度特性是实打实的考验。选型时要求厂家提供温度曲线，别只看25℃常温参数。
四是批次一致性。净化器一量产就是几万台，发光管功率和光电管灵敏度如果不稳定，会出现这一批传感器灵敏、下一批迟钝的情况，售后就麻烦。正规器件厂应该能提供每批次的光电参数实测记录，而不是只给一份"典型值"规格书。
空气净化器里的光电应用不止粉尘传感器一处。滤网装没装好、风道堵没堵，很多机型用光电开关或对管检测，靠光路通断给出信号；遥控接收头接收红外遥控指令；部分机型的风速档位显示也用光电器件。做整机的朋友如果从一家供应商把发射管、光电二极管、光电三极管、光电开关、红外线接收头一起配齐，规格对接和来料管理能省不少事。
世华高半导体做红外发射管、光电二极管、光电三极管、红外线接收头、光电开关这一整套光电器件，发射和接收按同一套波长体系配对排产。粉尘传感器里最常用的红外发光管和光电二极管，我们可以整套提供样品和规格书，出厂附光电参数实测报告，按批次建档可追溯，方便整机厂做来料抽检和批次追溯。
做空气净化器、车载净化器、空气质量检测模组的朋友，想聊红外粉尘传感器的光电器件选型和配对方案，欢迎联系世华高半导体。
深圳市世华高半导体有限公司（SIVAGO）成立于2004年，总部设在深圳，负责研发、销售环节；生产基地位于汕尾深汕特别合作区，负责生产制造。公司主要从事光电二极管、光电三极管、红外线接收头、发射管、发光二极管、硅光电池、霍尔元件、光电开关、光电编码器、纸张感应器和光电耦合器等光电器件的研发、生产与销售，已通过ISO9001、ISO14001、ISO/TS16949体系认证和RoHS合规认证。产品出厂附光电参数实测报告，按批次建档可追溯。经过二十余年发展，产品销往中国、印度、泰国、伊朗、中国香港等多个国家和地区。
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