热释电与热电堆感温滤光片的分类、技术特性及全行业应用

一、前言：红外测温传感器离不开专用滤光片

在非接触红外测温行业，热释电 PIR 传感器与热电堆（Thermopile）是两大主流探测芯片，广泛搭载于额温枪、家电测温、工业红外测温、火焰报警、气体分析仪、红外热成像设备当中。这两类传感器依靠捕捉物体自身的红外热辐射完成测温，极易受到太阳光、灯光、高温杂散光、水汽与

其他气体红外信号干扰，如果缺少匹配的红外滤光片，测量数据会出现大幅漂移，精度完全无法达标。热释电、热电堆感温滤光片的核心作用就是精准筛选目标红外波段，阻隔可见光、近红外以及无关中红外信号，把信噪比提升数十倍。按照光谱功能划分，主要分为长波通滤光片、带通滤光片、窄带干涉滤光片、红外窗口片四大类；按照波段又可以划分为近红外、中红外、长波远红外三大系列。除了测温传感专用镜片之外，整套光电系统还需要配套各类窄带光学镜片：650 窄带滤光片、808 窄带滤光片、850 窄带滤光片、940 窄带滤光片，同时包含中红外探测镜片：5.5u 额温枪滤光片、3.4um 探测窗口、3.95um 滤光片、4.26um 气体探测镜片、8-14um 热成像窗口片、10.6um 激光窗口。不同波长的滤光片对应不同探测目标，覆盖民用测温、工业气体监测、激光设备、安防视觉、消防报警、热成像检测等数十个赛道。当前绝大多数传感器厂商都会遇到同一个难题：中红外远红外镀膜门槛极高，普通光学工厂只能生产可见光镜片，很难做好硅片、锗片上的多层红外干涉膜，经常出现透过率不足、截止深度不够、温漂大、批量一致性差等问题。如果您正在开发热电堆测温传感器、气体检测仪、红外热成像整机，需要大批量封装级红外滤光片，欢迎联系深圳子乐光学。子乐光学深耕红外真空镀膜十余年，量产全系列热电堆传感器滤光片与近红外窄带镜片，支持 TO39、TO46 封装小圆片精密切割与精密镀膜。官网：www.zileoptical.com，业务对接电话：18118756758，可免费提供光谱曲线、试样小片与批量报价，支持膜系定制与可靠性测试。

二、热释电、热电堆感温滤光片整体分类与基材选型

2.1 四大主流滤光片类型

（1）长波通红外滤光片

这是热电堆额温枪最常用的镜片，典型产品就是 5.5u 额温枪滤光片。该镜片会完全阻断 5.5μm 以下的可见光、近红外以及中短波红外，只允许 5.5~14μm 人体热辐射波段高透过，完美屏蔽灯光、阳光带来的干扰，保证体温测量稳定。基材普遍选用双面抛光单晶硅，双面镀制红外增透膜，峰值透过率可以做到 88% 以上，带外截止达到 OD4 级别，是民用测温传感器的标配元件。

（2）宽波段带通窗口片

核心型号为 8-14um 热成像窗口片，对应长波红外大气窗口，适配非制冷红外热成像机芯、电力巡检热像仪、地暖检漏设备、人体测温门。8~14μm 是常温物体热辐射最强的区间，该窗口片可以阻挡 3~5μm 中红外杂光，只保留长波热辐射，在无光源黑夜、雾霾环境下依然可以稳定成像。基材可选单晶硅、锗片、硫化锌，耐高低温，适合户外工业设备长期使用。

（3）中红外窄带干涉滤光片（气体探测专用）

热释电双通道气体传感器必须使用窄带滤光片做信号对比，行业标准配对方案为：4.26um 气体探测镜片作为测量通道，搭配 3.95um 滤光片作为参考通道。4.26μm 是二氧化碳 CO₂的特征吸收峰，专门用于 NDIR 红外气体检测仪、管道二氧化碳监测、火焰探测器；3.95μm 波段不存在气体吸收，用来补偿光源衰减、粉尘干扰、温度漂移，大幅降低检测误差。除此之外，3.4um 探测窗口主要针对甲烷、烷烃类可燃气体，广泛用于燃气泄漏报警器、煤矿瓦斯监测设备。这类中红外窄带滤光片膜层多达三十层以上，对膜厚监控精度要求极高，普通蒸镀工艺很难达到光谱指标。

（4）激光红外窗口片

10.6um 激光窗口是二氧化碳激光打标、切割设备的保护镜片，同时也可用于远红外激光测温光路，基材选用硒化锌 ZnSe、硫化锌 ZnS，镀制抗激光损伤的增透硬膜，耐受高功率激光长期辐照，不会被激光击穿。

2.2 近红外窄带滤光片配套品类（整机光电系统必备）

除了远红外测温镜片，整套设备的光电触发、激光对准、视觉采样环节，必须搭配多款近红外窄带滤光片：

650 窄带滤光片：红光激光定位专用，多用于测温仪激光瞄准、条码扫码、红光指示光路，带宽窄，抗环境可见光干扰；
808 窄带滤光片：近红外半导体激光专用，适配激光测距、红外补光、半导体激发光路，广泛集成在工业测温设备的激光瞄准模块；
850 窄带滤光片：安防红外感应、机器视觉检测主流波段，多用于测温门禁的人体感应触发电路；
940 窄带滤光片：无红爆红外感应镜片，常用于智能家电人体感应、热电堆传感器的触发开关，杜绝可见光干扰。

2.3 红外滤光片基材选择要点

可见光光学玻璃在 3μm 以上红外波段几乎完全不透光，因此热释电、热电堆传感器镜片不能使用普通 K9 玻璃。

5.5~14μm 长波测温：优先选用单晶硅片，成本适中、硬度高、易于切割成 TO 封装小圆片，是额温枪热电堆传感器的首选基材；
3~5μm 中红外气体探测：选用氟化钙、蓝宝石、硫化锌，透过率平坦，不容易出现水汽吸收；
8~14μm 高端热成像窗口：锗片、硒化锌，折射率高，搭配红外增透膜之后光能损耗极低；
10.6μm 激光窗口：ZnSe 硒化锌，抗激光损伤阈值高。

基材抛光质量直接决定镀膜良率，表面划痕、麻点会直接造成膜层针孔，子乐光学可提供双面精抛硅片、锗片来料镀膜，也可提供基材 + 镀膜一体化成品，省去客户外协抛光的麻烦。

三、各波段滤光片技术参数与分行业落地应用

3.1 民用医疗测温行业（热电堆传感器主力市场）

核心镜片：5.5u 额温枪滤光片、8-14um 热成像窗口片。 5.5μm 长波通滤光片是 TO39、TO46 封装热电堆芯片的标准配件，只允许 5.5~14μm 人体红外辐射通过，彻底过滤室内灯光、窗外日光短波红外干扰，保证额温枪、耳温枪在强光环境下测温误差小于 ±0.2℃。在大批量传感器封装生产中，滤光片的尺寸公差、同心度、光谱一致性直接决定整批传感器的校准良率。很多封装厂出现测温漂移，本质就是滤光片截止深度不足，杂散光渗入芯片内部。 8-14um 热成像窗口片则用于门式红外测温仪、多人快速测温门，搭配非制冷焦平面探测器，全天候无接触筛查体温，即使在阳光直射的室外环境，依然可以稳定区分人体热信号与环境背景。

3.2 环境监测与工业气体分析（热释电双通道传感器核心赛道）

核心镜片：3.4um 探测窗口、3.95um 滤光片、4.26um 气体探测镜片。 NDIR 非分光红外气体分析仪普遍采用双路热释电探测器，一路安装 4.26μm 窄带滤光片捕捉 CO₂气体吸收信号，另一路使用 3.95μm 参考滤光片消除光源波动、粉尘、温度带来的基线漂移。这套双波长补偿方案可以把气体浓度检测精度做到 ppm 级别，大量应用在室内空气检测仪、大棚二氧化碳监测、汽车尾气分析仪、隧道消防气体报警设备。 3.4μm 探测窗口对应甲烷、丙烷等可燃气体吸收峰，被广泛用在工商业燃气报警器、城市燃气管道泄漏巡检设备。中红外窄带滤光片最大技术难点在于抑制旁带透射，如果膜系设计不合理，相邻波段的杂光会造成数据严重跳变，只有多层全介质干涉膜才能实现深截止。子乐光学拥有成熟的中红外膜系设计经验，3.4μm、3.95μm、4.26μm 三款滤光片均可稳定量产，通带透过率高于 85%，带外截止 OD≥4，批量光谱离散值极小，完全满足传感器批量封装要求。

3.3 消防安防与火焰探测设备

火焰燃烧会释放 4.26μm 二氧化碳特征红外辐射，因此火焰报警器几乎全部搭载 4.26um 气体探测镜片，配合热释电传感器识别明火信号，同时利用 3.95um 参考通道规避阳光、高温设备的误报警。除此之外，森林火情监测、隧道火灾探测器，还会搭配 8-14um 长波窗口片捕捉大范围热辐射，实现双波段复合探测，大幅降低误报率。

3.4 激光工业设备与红外光学窗口

10.6um 激光窗口专门配套 CO₂激光雕刻、激光切割设备，作为腔体保护窗口，阻隔粉尘、烟尘进入光路，同时保证激光高透射。该镜片必须镀制抗损伤增透膜，杜绝激光造成膜层灼烧脱落。而设备配套的激光瞄准光路，则需要依次使用 650 窄带滤光片、808 窄带滤光片做单色光筛选，保证激光指示点清晰稳定，不受环境光线干扰。

3.5 智能家居、家电非接触测温（热释电 PIR 传感器）

微波炉、烤箱、电磁炉内置热电堆测温芯片，普遍选用 5.5μm 长波通滤光片，实时监测食物表面温度，实现智能控温；感应门、人体感应灯的 PIR 热释电探头，会搭配 850 窄带滤光片、940 窄带滤光片做触发光路的光谱滤波，避免日光灯、太阳光造成误触发。 650 窄带滤光片、808 窄带滤光片、850 窄带滤光片、940 窄带滤光片这四款近红外镜片，已经成为工业视觉、红外感应、激光对准模块的标配光学元件，需求量常年稳步上涨。

3.6 电力、建筑工业热成像检测

电力线路巡检、变压器测温、墙体漏热检测设备，全部采用 8-14um 热成像窗口片。长波红外可以穿透灰尘、薄雾，精准捕捉设备局部发热点，窗口片既要保证红外高透，又要耐户外雨水、紫外线侵蚀，硬膜镀膜可以做到长期不脱膜、不发霉。

四、热释电、热电堆滤光片生产工艺难点与选型避坑指南

4.1 红外镀膜三大技术痛点

第一，中红外膜料选择受限。可见光镀膜常用的二氧化硅、氧化钽在 3μm 以上波段会出现吸收，必须使用硫化锌、氟化钇、锗等红外专用介质材料，蒸发工艺、离子源参数都要重新调试，很多镀膜厂没有中红外生产经验，镀出来的镜片吸收严重，峰值透过率不足 70%，传感器灵敏度大幅下降。第二，窄带膜系层数多，累计误差大。像 4.26μm、3.95μm 这类窄带气体滤光片，膜层多达 30~50 层，任意一层膜厚出现纳米级偏差，都会导致中心波长偏移、通带波纹变大，双通道测量出现基线失衡。第三，TO 封装小圆片良率控制难。热电堆传感器滤光片大多切割到 φ2~φ6mm 小圆片，大整片镀膜之后分片，如果膜层应力不均匀，小片极易出现翘曲，影响传感器封装气密性。子乐光学采用应力平衡膜系，整片硅片镀膜面型平整，精密切割之后几乎无翘曲，完美适配自动化封装产线。

4.2 采购选型避坑要点

区分吸收型玻璃与干涉型滤光片：低价吸收玻璃只能粗略过滤可见光，无法阻隔中红外杂光，只适合低端玩具级感应产品；工业级热电堆传感器必须选用多层介质干涉滤光片，才能保证深截止与窄带筛选能力。
优先索要光谱实测报告：重点核对三项指标：峰值透过率、半高带宽、带外 OD 截止深度，只看文字参数很容易买到光谱不达标的次品。
确认基材与镀膜可靠性：户外设备必须选用硬膜镀膜，能够通过水煮、高低温湿热测试，软膜在潮湿环境下 3~6 个月就会起雾脱膜。

市面上可以同时量产近红外窄带镜片 + 中红外测温滤光片 + 远红外窗口片的一站式工厂并不多。很多厂商只能做可见光 650nm、850nm 窄带产品，无法承接 5.5μm、4.26μm 中红外硅片镀膜，客户需要分开多家外协，品质参差不齐，交期难以管控。深圳子乐光学同时覆盖两大产品线：一方面量产 650 窄带滤光片、808 窄带滤光片、850 窄带滤光片、940 窄带滤光片等近红外光学镜片；另一方面规模化生产 5.5u 额温枪滤光片、3.4um 探测窗口、3.95um 滤光片、4.26um 气体探测镜片、8-14um 热成像窗口片、10.6um 激光窗口等红外热电堆传感器专用元件，基材包含单晶硅、锗、ZnSe、氟化钙，支持大圆片镀膜 + CNC 精密切割小圆片，一站式解决传感器厂商全部光学镜片需求。不管是几十片试样，还是百万级大批量封装订单，都可以稳定交付，每一批次均可提供分光检测数据，保障批量一致性。

五、合作对接

热释电与热电堆传感器的测量精度，一半取决于芯片性能，另一半取决于配套红外滤光片的光谱品质。一片优质的 5.5μm 长波通滤光片、4.26μm 窄带探测镜片，可以直接把传感器抗干扰能力提升一个等级，大幅降低整机校准难度与售后故障率。如果您正在研发额温枪传感器、NDIR 气体检测仪、火焰报警器、红外热成像设备，正在寻找光谱稳定、镀膜牢固、适合 TO 封装的红外滤光片源头厂家，不要再反复试样踩坑。深圳子乐光学拥有多条红外真空镀膜生产线，长期为多家传感器封装厂配套封装级小圆滤光片，近红外窄带镜片与中红外远红外测温镜片均可按需定制尺寸、膜系与光谱指标。欢迎登录官方网站www.zileoptical.com，拨打技术专线 18118756758，工程师可根据您的传感器型号、光路结构免费优化滤光片方案，优先安排试样打样，全国快速发货，支持来料镀膜与成品交付，全程提供光谱检测文件，为您的红外传感产品保驾护航。

六、结语

从民用额温枪的 5.5μm 长波通镜片，到工业气体监测的 3.4μm、3.95μm、4.26μm 中红外窄带滤光片，再到热成像设备的 8-14um 窗口片、激光设备的 10.6um 保护窗口，以及整机触发光路用到的 650、808、850、940 四款近红外窄带滤光片，整套光学元件构成了热释电、热电堆传感器的光谱屏障。红外干涉镀膜属于精密薄膜技术，膜料、真空度、离子辅助工艺、膜层应力平衡缺一不可。随着红外测温、气体监测、消防安防、工业热成像市场持续扩容，传感器厂商对滤光片的光谱一致性、环境可靠性、批量性价比要求越来越严苛。只有兼具近红外与中红外远红外双波段镀膜能力、掌握硅片 / 锗片精密切割工艺的源头工厂，才能持续稳定供货。子乐光学深耕红外光学镀膜多年，打通了从膜系设计、真空蒸镀、精密切割到光学检测的全流程，既能量产标准现货滤光片，也可以承接各类非标准红外窗口片与窄带干涉镜片定制，成为众多光电传感器企业长期稳定的供应链合作伙伴。 www.zileoptical.com 18118756758