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LED光学分选：为食品、回收及工业分选匹配波长与材料
光学分选机以高速度读取光信号，并向不合格品喷射气流或触发弹射器，从而实现材料分离。LED（发光二极管）光源决定了分选的可行性，波长的选择取决于分选对象：可见光用于颜色分选（成熟与未成熟、产品与异物）；约1650 nm的SWIR（短波红外） 用于按聚合物类型识别塑料；约1450 nm的SWIR 用于读取水分含量并发现表皮下的瘀伤；NIR（近红外） 用于区分有机与无机物；UV（紫外，365–405 nm） 用于使荧光污染物发光显现。本指南针对食品、回收和工业生产线，逐一映射波长与分选任务的对应关系。
| 分选任务 | 波长 | 区分依据 |
|---|---|---|
| 颜色分选（农产品、谷物、缺陷品） | 可见光（450–660 nm） | 颜色与表面外观 |
| 塑料/聚合物识别 | SWIR ~1650 nm | 通过吸收光谱特征识别聚合物类型 |
| 水分、瘀伤、成熟度 | SWIR ~1450 nm | 水分含量、表皮下缺陷 |
| 有机与无机物、异物 | NIR（780–1050 nm） | 材料组成、污染物 |
| 荧光污染物、标记物 | UV（365–405 nm） | 近紫外激发下的荧光反应 |
光学分选的工作原理
光学分选机将产品沿高速输送带或自由落体滑槽送过光源及相机或光电探测器。探测器读取每个物品的反射或透射光，处理器按照合格/拒绝标准对其分类，并在精确计时的气流或机械臂动作下弹出不合格品。整个周期以毫秒级完成，每秒重复数千次。
合格品与不合格品之间的对比度由光源产生。选择能使目标属性（颜色、聚合物、水分）产生强烈、可重复差异的波长，是保证分选可靠性的关键——这正是波长选择（而非原始亮度）成为首要决策的原因。
按波长分类的分选方案
可见光——颜色分选
可见光LED（蓝光至红光）驱动经典的颜色分选：区分成熟与未成熟农产品、去除变色谷物或缺陷品、剔除颜色不同的异物。单色可见光或受控组合光，比宽带白光具有更强的颜色辨别能力，且在整个班次中稳定性足以实现一致分类。
SWIR ~1650 nm——塑料与聚合物识别
不同塑料——PET、HDPE、PP、PVC——在短波红外波段具有各自独特的吸收光谱特征。1650 nm SWIR LED 使回收分选机能够识别聚合物类型并按树脂类别分离塑料，这是现代塑料回收的核心技术。SWIR同样能区分油品和碳氢化合物（hydrocarbon）。SWIR成像需要铟镓砷（InGaAs）传感器，而非硅基传感器。
SWIR ~1450 nm——水分与隐藏缺陷
水在1450 nm附近具有强吸收特性，因此1450 nm SWIR LED 可读取水分含量并发现表皮下缺陷——苹果表皮下的瘀伤、内部损伤——这些缺陷在表面上肉眼不可见。适用于成熟度评估、加工食品水分控制及农产品质量分级。
NIR——成分分析与异物检测
近红外（NIR，780–1050 nm）可区分有机与无机物，并标记在可见光下与产品外观相似的石块或玻璃等污染物。NIR比可见光具有更强的表面穿透力，广泛应用于食品和废料流分选。
UV——荧光污染物检测
UV/紫色LED（365–405 nm） 可激发污染物和标记物中的荧光——特定霉菌、生物残留物及UV标记材料在近紫外光下发出荧光，使分选机能够检测并去除可见光检测无法发现的污染物。
多波长分选
最复杂的分选任务需要结合多种波长。在UV + 可见光 + SWIR复合照明下单次扫描，可同时采集颜色、荧光和材料成分信息，对任何单一波段无法分离的物品进行分类。多光谱（multispectral）LED阵列——或在输送带不同位置沿线排列的多组不同波长照明条——可实现上述功能。将SWIR LED组与SWIR相机的光谱响应匹配，是关键的系统集成任务。多光谱阵列设计详见SWIR LED照明指南。
设计注意事项
- 波长匹配：匹配分选属性及探测器的光谱响应（可见光/NIR使用硅基传感器；SWIR使用InGaAs传感器）。
- 输出稳定性与均匀性：在整个检测宽度范围内——漂移或热点会导致误分类。
- 频闪同步：与生产线速度同步，以冻结快速移动的产品图像，并提高峰值亮度。
- 光学材料：SWIR和UV需要相应的透射光学元件（UV使用石英/蓝宝石；SWIR使用SWIR级玻璃）。
Tech-led为光学分选机提供SWIR、UV、可见光及IR/NIR LED发射器。如需元器件选型、规格书（datasheet）及样品，请联系Tech-led工程团队。
常见问题
光学分选机如何使用LED？
LED光源照射经过相机或光电探测器的产品；系统读取每个物品的反射或透射光，对其分类，并触发定时气流弹出不合格品。LED波长的选择，是为了使被分选属性——颜色、聚合物、水分——产生强烈、可重复的对比度。
回收塑料分选使用哪种波长？
约1650 nm的SWIR。不同聚合物（PET、HDPE、PP、PVC）具有各自独特的短波红外吸收光谱特征，因此配合InGaAs相机的1650 nm SWIR照明器能够按树脂类型识别和分离塑料。
光学分选机如何检测食品的瘀伤或水分？
使用约1450 nm的SWIR光，水在此波长附近具有强吸收特性。水分含量的变化——包括表皮下肉眼不可见的瘀伤——会改变SWIR信号，使分选机能够评估成熟度、控制水分并剔除受损农产品。
为什么在光学分选中使用UV LED？
UV/紫色光（365–405 nm）可激发污染物、霉菌、生物残留物及UV标记材料中的荧光，这些材料在可见光下与产品外观相同。分选机检测荧光发光并去除污染物。
单台分选机能否使用多种波长？
可以。高端分选机结合可见光、UV和SWIR照明，使单次扫描同时采集颜色、荧光和材料成分信息。多光谱LED阵列或分段照明条能对任何单一波段无法分离的物品进行分类。
SWIR分选机是否需要特殊相机？
是的。SWIR波长（超过约1000 nm）对硅基传感器不可见，因此SWIR分选需要InGaAs相机。这是SWIR分选系统的主要成本驱动因素，但其识别硅基相机无法读取的聚合物类型和水分含量的能力使其具有充分的应用价值。
为什么光学分选优先选择LED而非传统灯具？
LED具备可选窄带波长、稳定可重复的输出、微秒级频闪（可冻结快速移动产品图像）、长寿命以及紧凑的条形/阵列封装几何形状等优点。卤素灯和荧光灯为宽带光源，随使用时间老化而漂移，且无法实现清晰频闪。
相关指南
- 1650 nm LED用于油品和塑料分选 — 聚合物识别
- 1450 nm LED用于水分与食品检测 — 水分与表皮下缺陷
- SWIR LED照明指南 — 短波红外与多光谱阵列
- 机器视觉光源 — 检测用波长与几何设计
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