红外灯与红外摄像机知识.doc

红外灯与红外摄像机知识红外灯与红外摄像机知识 红外摄像机的最根本最新的问题，其实，对于我们有多年生产摄像机的厂家来说，在于红外灯的选择与低照度红外摄像像机的正确使用；选择红外灯不应有效果第一的误区，不一定完全在于他的红外效果，而他与摄像机的配合，及产品的稳定性，寿命长短及经济成本，都在考量之列；所以说，每一次选择，都是一种风险的尝试，海盟研发部门在几年的时间里，尝试了大大小小不下一百家红外灯种类；而我们的红外灯选择，生产，也换了五六种不同种类的红外灯源； 目前，红外一体机的制造集中在珠三角，大约有400家生产企业，其中以台湾、香港等外资企业势力较强，其产品全部外销，而其它绝大多数是中小型私人企业，其产品以内外销结合方式销售，而红外灯的制造企业以京津地区和东北地区为主，大约200家左右，其产品几乎全部内销。 受国家相关政策的影响，安防行业还将有三到五年的高速发展期，将会有更多企业进入此行业。然而，目前很多企业技术不成熟，设计产品时进入误区，一心追求距离，希望找到距离又远监控范围又广的红外LED，其实这是不明智的，片面追求会导致大量弄虚作假甚至一些寿命短的产品出来，鉴于此，在此给更多的朋友介绍一些红外摄像机重要构成红外灯的知识及广州诺立德经济发展有限公司这几年来的红外灯选购得失，以及与低照度红外摄像机配合所应注意的问题，希望对大家有所帮助。减少同行选择红外灯所走的弯路； 一. 红外发射二极管（ LED ）红外灯的原理及特性 红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光（红外发射二级管）红外灯和热辐射红外灯两种。其原理及特性我们介绍如下： 由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓）制成 PN 结，外加正向偏压向 PN 结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长 830 950nm ，半峰带宽约 40nm 左右，它是窄带分布，为普通 CCD 黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴，（采用 940 950nm 波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）和寿命长。 红外发光二极管的发射功率用辐照度 W/m2 表示。一般来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的最大额定值时，器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。现在很厂家，不负责任的任意扩大发射功率，以求得红外距离的增加，其实是拔苗助长的短视行为，最终造成图象的高度刺眼泛白及寿命的减小 当电压越过正向阈值电压（约 0.8V 左右）电流开始流动，而且是一很陡直的曲线，表明其工作电流对工作电压十分敏感。因此要求工作电压准确、稳定，否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高 ( 包括其本身的发热所产生的环境温度升高 ) 会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯，热耗是设计和选择时应注意的问题。 红外二极管的最大辐射强度一般在光轴的正前方，并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值的 50% 的角度称为半强度辐射角。不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。 二、 发射管晶片的选择方法 目前850nm发射管晶片主要由日本、台湾、韩国、德国、大陆企业提供，而台湾大陆企业的晶片，其外延片主要来自于日本和韩国，功率、光衰最好的是日本制造的，台湾鼎元的外延片来自于日本，其提供的晶片在该行业的口碑也较好。目前,日本晶片厂除对外提供外延之外，其已开始自己切割，这必将对台湾和大陆的晶片厂造成压力。 三、常用的850nm发射管的封装细则 目前在珠三角地区，做850nm发射管封装的公司很多，但是其懂得封装的细节，懂得封装细节对发射管影响的公司很少;要封装出品质好的IR发射管，经我们诺立德选择的多家，有很多在产品生产工艺流程上把握不好，其实，在生产要要注意很多的细节的，首先要选好材料，主要材料是晶片、银浆、胶水、支架等；晶片的选择决定其功率、光衰，目前用日本和台湾的晶片最好；银浆的选择对其死灯现象影响较大，目前最好的银浆来自日本和英国；胶水决定其耐热性能，目前最好的胶水是台湾原厂的，其应力好，耐高温，封出的IR发射管表面偏雾和略偏黄，有的公司使用的胶水很透明有些偏兰的感觉，这种胶水用于一般的LED还可以，但不适合封装IR发射管，其不耐高温、进行波峰焊（浸焊）易死灯。我们红外灯摄像机生产厂家，要有对客户负责任的态度，选择一间比较可靠，认真生产的红外灯供应商；这有助于企业的长久发展与客户的长期增长； 四、 850发射管的选择准则： 我们现在一般的一体机设计距离较近，一般适用较大角度的IR发射管，市场上最通用45、60度角，可选择一般晶片，最好还是选择日本和台湾的，市场上用12Pcs、14Pcs、18Pcs、24Pcs发射管的一体机，常用此类产品一般开发距离在5-20米，若开发20米以上的一体机，必需建议使用日本和台湾晶片，如28Pcs、36Pcs、48Pcs、64Pcs等产品，同时需选用较小角度的效果会更好。 针对红外灯特别是远距离的，必须用日本和台湾的晶片，并且建议用小角度的封装较大的，比如8、10的等，其相比5散热好，更聚光，也可以大小角度搭配，但建议两种角度相差不要超过10度，目前市场上30米、50米、80米、100米、150米、200米的红外灯最好卖，生产不同距离的红外灯时，需注意选择适当角度，并且使用数量也要达到一定程度。 红外灯角度越大，其的发射距离有红外效果是会有所折扣的，这也是一些红外选择的无奈；大功率的红外灯，固然红外效果要好一点，但发热及寿命因素影响，还有市场价格因素的制约，想大规摸用在目前红外市场还是有一定的难度； 五、追求红外效果与红外稳定、价格因素的选择； 红外灯的选择，要本着稳定及成本的考虑，并不是一定谁的红外眼前效果好，我们就采用哪一家， 1 普通850nm发射管一般用50mA设计 (一体机的电流可设计为40mA左右)。电压1.5-1.6v，深圳较多公司用60mA、80mA，甚少用100mA；这是不可取的，其将产生较大的热量、光衰加快，产品寿命短，产品质量不稳定，目前市场上有350mA、700mA的红外发射管，其实建议使用350mA时按1.8v、300mA-320mA设计，并且需要加强散热设计，高于700mA 发射管我们海盟一般不用用，因其成本太高，散热问题难处理，光衰较快, 产品质量不稳定。 2 红外产品改进时，还需要注意搭配角度、数量等，市场上许多人常问红外发射管能达到多少米，其实能达到多少米是一个系统的问题，不能单说发射管能达到多少米，其还受灯组大小，电路，摄像机，镜头等的影响。 3 使用850nm发射管时，需要注意防静电，使用烙铁不能超过30W，时间不能超过三秒，浸焊时温度不能超过260度，时间也不能超过三秒 红外一体化像机是新兴的产品，其由于夜视无限制的特点受到普遍的欢迎；但一开始就低价位的竞争，限制了红外摄像机更好技术的应用与发展；一个不争的事实是，现在很多红外摄像机生产商，不加用心，只是在市场上随便采购半成品，不加实验，粗糙地拼头面人凑在一起，以低价位冲击市场，导致了一大部分用心做事，专注红外发展的厂家的市场行为受损，发展高端产品的积极性不高； 大部分台湾的同行，都采用比较低照度的摄像机来作为红外摄像机的首选，因为一般的超低照度摄像机大都采用Exview HAD 技术，采用Exview HAD CCD的摄像机，对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区域，其感度可以提高到普通摄像机的4倍。因此，即使在非常暗的环境下，这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体，这一技术的出现受到了监控市场的欢迎，对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，特别是配合专用的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现0照度的监控（完全无光的情况下）。在近红外760mm-1100mm的近红外区域，如果配合合适波长的红外照明，就可以实现清晰的黑白图像。 选择摄像机的配合，应该与红外灯想配合；摄像机的最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。经我们正常测试，当选择摄像机最低照度高于红外灯要求时，红外灯的有效距离将受到一定影响。应当提醒用户的是市场上特别是近来大陆出售的摄像机技术性能标出的最低照度有两种不正常情况，一种是摄像机制造商所标的最低照度是所谓的靶面照度，即CCD图象传感器上的光照度，它比景物照度低10倍左右；另一种是有个别摄像机制造商或销售商虚报最低照度。 夜视摄像机要求不加红外灯时CCD的最低照度0.02LUX，而有些摄像机制造商或销售商虚报最低照度，夜视有效距离大大降低；如果，使用的红外灯要求摄像机的最低照度大于0.02Lx，必然影响红外灯的有效照射距离，而购买最低照度0.02Lux的摄像机，价格可能比0.10.2Lx摄像机最少高一倍左右。这时有两种选择，在摄像机上多花钱，在红外灯上就少花钱；在摄像机上少花钱,在红外灯上就多花钱。选择经验表明室外特别是距离较远时，选择前者是比较经济的。 摄像机标称尺寸日趋小型化，目前市场上的摄像机尺寸规格有1/2 1/3 1/4，摄像机尺寸大,接受的光通量大,摄像机尺寸小,接受的光通量少,如红外灯标称的有效距离是在1/2摄像机条件下试验的,如采用1/3或者1/4摄像机,有效距离也将受到一定影响。1/3摄像机光通量只有1/2”摄像机光通量的44%；1/4 CCD 不能用于15米以上有效距离的红外夜视摄像机，因为1/4 CCD光通量只有1/3 CCD 的50%，CCD尺寸大,接受的光通量大,CCD尺寸小,接受的光通量少，1/4 CCD不能有效捕捉红外光； 在选择使用低照度摄像机和红外线灯时要注意几点。 第一，必须选择适当的镜头。为了提高摄像机对红外灯以及景物的敏感度，应尽可能选用通光量大的镜头，并注意在使用自动光圈或电动二可变镜头时，要尽可能开大光圈的驱动电平值。因为一般随着镜头焦距的增加，其通光量会相对减少，在选择红外灯时要留一定的余量，并注意红外灯的标称指标。 第二，红外灯的选配电源应尽可能要满足其所需的最小电功率，经常发生照射距离不够的情况。 第三，要考虑被摄像景物的反光程度，由于红外线具备可见光相同的如反射、折射等特性，因此，在目标景物周围如果没有良好的反光环境（如建筑物、围墙、标牌）时应考虑一定的距离余量。 第四、为了解决这个问题,许多生产红外夜视摄像机的公司采用“红外LED+感红外彩色CCD”的技术，虽然这些产品部分解决了夜间监控的需要，但诸如下列原因阻碍的夜视摄像机夜间监控功能。 1红外LED发光管品质一般，寿命只有2000-3000小时，摄像机只能使用不到一年就产生故障，或因为单个红外LED发光管功率较小，导致夜视摄像机照射距离较短。 2由于采用了普通的光学镜头，夜间监控时LED灯作用物体反射回镜头的红外光不能有效聚焦到CCD靶面上，红外夜视效果大打折扣。 3为了降低成本，一些公司采用水平解析度只有420线的软件增强型的DSP数字图像处理芯片，这种芯片白天图