SWIR이란? 단파장 적외선 LED 완벽 가이드
SWIR은 전자기 스펙트럼에서 가시광선과 중적외선 사이의 특별한 위치에 있습니다. 이 파장대만의 고유한 성질이 있죠.
SWIR의 정확한 정의
SWIR (Short-Wave Infrared, 단파장 적외선)은 일반적으로 900nm – 1,700nm 범위의 전자기파로 정의합니다. 문헌에 따라 700nm–2,500nm로 더 넓게 잡기도 하지만, 산업 현장에서는 주로 1,000nm–1,650nm 구간에서 LED·센서·카메라 제품이 집중적으로 개발되어 있습니다.
SWIR은 근적외선(NIR, 700–900nm)과 중적외선(MWIR, 3,000–5,000nm) 사이에 위치합니다. NIR은 실리콘 센서(일반 CMOS 카메라)로도 어느 정도 감지 가능하지만, SWIR부터는 InGaAs(인듐 갈륨 비소) 센서·LED가 필요합니다. DOWA Electronics가 세계 최대 생산 능력을 보유한 분야가 바로 이 InGaAs SWIR LED입니다.
가시광선(400-700nm)이나 NIR과 비교했을 때 SWIR의 특이한 점은, 이 파장대에서 물·알코올·당·지질 같은 생체/유기분자가 특정 흡수 피크를 가진다는 것입니다. 이 성질이 SWIR을 의료·식품·화학 분야의 핵심 센싱 도구로 만들어 줍니다.
SWIR이 특별한 5가지 이유
반사광 기반 이미징
MWIR/LWIR은 물체 자체의 열복사를 감지하지만, SWIR은 가시광처럼 물체에서 반사되는 빛을 관측합니다. 덕분에 낮/밤 구분 없이 자연스러운 이미지를 얻을 수 있습니다.
유리·플라스틱 투과
일부 SWIR 파장(특히 1300nm)은 실리콘, 유리, 어떤 플라스틱을 투과합니다. 포장재 내부나 반도체 웨이퍼 후면을 비파괴 검사할 수 있는 이유입니다.
생체분자 흡수 피크
물(1400–1650nm), 포도당(1050/1600nm), 에탄올(1300–1500nm), 지질(1650nm) 등이 각자 고유한 흡수 패턴을 가져 — SWIR 분광학으로 성분 정량 분석이 가능합니다.
안개·연기 투과
가시광보다 산란이 적어 안개나 연기 속에서 더 멀리 볼 수 있습니다. ADAS나 산업 안전 카메라에서 SWIR을 선호하는 이유입니다.
아이세이프 (Eye-safe)
1400nm 이상 파장은 각막·수정체에서 흡수되어 망막에 도달하지 않습니다. 같은 출력이라도 1550nm는 905nm보다 훨씬 안전 — LiDAR, 자유공간 통신에 활용됩니다.
어떤 SWIR 파장을 골라야 하나
타겟 분자의 흡수 피크를 매칭하는 것이 SWIR LED 선택의 핵심입니다. DOWA 표준 베어 다이 (350×350 μm, @20mA) 기준으로 정리했습니다.
| 파장 | 주 흡수 물질 | 대표 응용 | DOWA 모델 |
|---|---|---|---|
| 1,050 nm | 물 · 포도당 · 알코올 · 젖산 | 비침습 헬스케어 센서 | SECSR (11.0mW) |
| 1,200 nm | 메탄(CH₄) · 확장 수분대 | 천연가스 센서, 식품 QC | E2RF2S (5.2mW) |
| 1,300 nm | 실리콘 투과 밴드 | 반도체 웨이퍼 후면 검사 | E3RF2S (5.8mW) |
| 1,460 nm | 물 흡수 피크 | 수분 측정, 과일 당도 | E4RF2S (4.5mW) |
| 1,550 nm | 지질 · CO₂ 약흡수 | 유제품, 의료, 통신 진단 | E5RF2S (3.7mW) |
| 1,650 nm | CO · 지질 | 가스 센서, 식품 지방 측정 | E6RF2S (2.8mW) |
SWIR LED 주요 8가지 적용
비침습 혈당 측정
1050/1400–1650nm 밴드에서 포도당 흡수 특성 이용. 바늘 없이 피부 통과광 분석.
반도체 웨이퍼 검사
1300nm에서 실리콘이 투명해짐 → 웨이퍼 후면 결함·본딩 이물 비파괴 검사.
식품 / 농업 QC
1460nm 수분, 1650nm 지질 흡수로 과일 당도, 곡물 수분, 우유 지방 등 비파괴 측정.
가스 센서
1650nm CO, 1200nm CH₄ 등 천연가스·산업 누출 감지에 NDIR 광원으로 사용.
알코올 센서
1050·1300–1500nm 에탄올 흡수로 비접촉 음주측정·식품 공정 측정.
위조 방지 보안
지폐·여권 속 SWIR 잉크 패턴 검출. 육안으로 안 보이는 표식 판독.
ADAS · 자율주행
1550nm 아이세이프 LiDAR 보조 광원, 야간/안개 인식 보조.
머신비전
유리 투과, 탄화물·플라스틱 내부 구조 영상화. 식품 이물 검출.
SWIR LED와 SWIR 카메라의 차이
두 제품 모두 SWIR 파장대를 다루지만 역할이 다릅니다. SWIR 카메라(센서)는 InGaAs 포토다이오드 배열로 SWIR 빛을 이미지로 기록하고, SWIR LED는 InGaAs 기반 반도체 소자에서 SWIR 빛을 방출합니다. 센서와 광원이 쌍으로 동작해야 시스템이 완성됩니다.
예를 들어 비침습 혈당 센서를 만든다면 1050nm SWIR LED로 피부에 빛을 쏘고, 반사된 빛을 InGaAs 포토다이오드로 받아 포도당 흡수량을 계산합니다. LED가 없으면 광원이 없으니 카메라만 있어도 측정이 안 됩니다.
DOWA는 LED 쪽에, Sony·Hamamatsu·Teledyne은 센서 쪽에 강점이 있습니다. 시스템 설계자는 대부분 DOWA LED + Sony/Teledyne 센서 조합으로 제품을 만듭니다.
세계 최대 SWIR LED 생산 인프라
일본 DOWA Electronics는 InGaAs SWIR LED의 글로벌 선두 제조사입니다. 1884년 창립, 7,500명 이상의 임직원, 반도체 광원 소재 분야에서 세계 최대 생산 능력을 보유. 1040nm부터 1900nm까지 13개 이상 파장 베어 다이와 SMD, 대형 고출력 (1080×1080μm @1.5A · 최대 575mW) 제품을 모두 공급합니다.
SWIR 관련 FAQ
Q.SWIR과 NIR의 차이가 뭔가요?+
Q.SWIR LED로 열화상을 볼 수 있나요?+
Q.비침습 혈당 측정이 정말 SWIR로 가능한가요?+
Q.SWIR LED 단일 다이로 얼마나 출력이 나오나요?+
Q.아이세이프란 정확히 무슨 뜻인가요?+
Q.가격은 어떻게 되나요?+
SWIR LED, 동화아이엔디가 공급합니다
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