紅外燈的原理及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2008-12-02
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概要：
一、紅外燈的原理及應(yīng)用（一）紅外發(fā)光二極管（LED）原理紅外燈發(fā)光體是由紅外發(fā)光二極管（LED）矩陣組成。紅外發(fā)光射二極管由紅外輻射效率高的材料制成PN結(jié)，外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長(zhǎng)830－－950nm，半峰帶寬約40nm左右。它是窄帶分布，為普通CCD黑白攝像機(jī)可感受的范圍。
一、紅外燈的原理及應(yīng)用
（一）紅外發(fā)光二極管（LED）原理
紅外燈發(fā)光體是由紅外發(fā)光二極管（LED）矩陣組成。紅外發(fā)光射二極管由紅外輻射效率高的材料制成PN結(jié)，外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長(zhǎng)830－－950nm，半峰帶寬約40nm左右。它是窄帶分布，為普通CCD黑白攝像機(jī)可感受的范圍。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無(wú)紅暴，（采用940～950nm波長(zhǎng)紅外管）或僅有微弱紅暴（采用850nm波長(zhǎng)紅外管）；還具有壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
＊紅暴為有可見(jiàn)紅光
（二）光控軟開(kāi)關(guān)電路電路
本紅外燈采用了光控軟開(kāi)關(guān)電路，以減少其工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的沖擊，延長(zhǎng)紅外燈的使用壽命。
（三）穩(wěn)壓恒流電路
為補(bǔ)償紅外燈冬季與夏季紅外光輻射功率的差異，本紅外燈采用了穩(wěn)壓恒流電路，使紅外發(fā)光二極管光功率穩(wěn)定，從而提高了紅外燈的使用效果，延長(zhǎng)了使用壽命。
（四）紅外燈的選擇和使用
紅外燈的選擇最重要的問(wèn)題是紅外燈與攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、供電電源等的成套性。有的人買(mǎi)完了攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、電源，甚至安裝之後才考慮購(gòu)買(mǎi)紅外燈，這是不正確的，應(yīng)在設(shè)計(jì)方案時(shí)就對(duì)所有器材綜合考慮，將它視為一個(gè)紅外低照度夜視監(jiān)控系統(tǒng)工程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在考慮成套性時(shí)，特別要注意以下幾個(gè)問(wèn)題∶
1.使用黑白攝像機(jī)或特殊彩色攝像機(jī)
CCD圖像傳感器具有很寬的感光光譜范圍，其感光光譜不但包括可見(jiàn)光區(qū)域，還延長(zhǎng)到紅外區(qū)域，利用此特性，可以在夜間無(wú)可見(jiàn)光照明的情況下，用輔助紅外光源照明，讓CCD圖像感測(cè)器清晰地成像。而普通彩色攝像機(jī)為了能傳輸彩色信號(hào)，從CCD器件的輸出信號(hào)中分離出綠、藍(lán)、紅三種基色視頻信號(hào)，再合成彩色電視信號(hào)，其感光光譜只在可見(jiàn)光區(qū)域，因此不適用於紅外燈。日夜兩用型攝像機(jī)（白天彩色／晚上黑白）也是可以使用紅外燈的種類(lèi)之一，它采用兩個(gè)CCD進(jìn)行切換或采用一個(gè)CCD利用數(shù)位電路的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是一般有黑白照度偏高、或?qū)Σ?*彩有不利的影響等缺點(diǎn)。至於紅外低照度彩色攝像機(jī)其紅外感度比一般攝像機(jī)高4倍以上，隨著成本的降低，將會(huì)成為夜視的發(fā)展趨勢(shì)。
2.要求選用低照度攝像機(jī)
攝像機(jī)的最低照度是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度，而使攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)電平
低到某一規(guī)定值時(shí)的景物光亮度值。測(cè)定此參數(shù)時(shí)，還應(yīng)特別注明鏡頭的光圈F的大小。以使用F1.2的鏡頭為例，當(dāng)被攝影景物的照度值低到0.02Lux時(shí)，攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)幅值為標(biāo)準(zhǔn)幅值700mv的50％-33％，則稱(chēng)此攝像機(jī)的最低照度為0.02Lux/F1.2。有的攝像機(jī)生產(chǎn)廠家會(huì)清楚列出不同光圈F時(shí)的最低照度值，當(dāng)所選擇的攝像機(jī)最低照度高於紅外燈要求時(shí)，紅外燈的有效距離將受到一定影響。要提醒用戶(hù)的是，市場(chǎng)上**的攝像機(jī)技術(shù)性能標(biāo)出的最低照度有兩種不正常情況，一種是攝像機(jī)制造商所標(biāo)的最低照度是所謂的「靶面照度」，即CCD圖像感測(cè)器上的光照度，它比景物照度低10倍左右；另一種情況是，有個(gè)別攝像機(jī)制造商或銷(xiāo)售商虛報(bào)最低照度。
目前市場(chǎng)上比較經(jīng)濟(jì)的黑白攝像機(jī)，有的最低照度標(biāo)為0.01～0.02Lux），然而實(shí)際最低照度僅為0.1～0.2Lx。如果，使用的紅外燈要求攝像機(jī)的最低照度為0.02Lux，必然影響紅外燈的有效照射距離，而這是使用者常會(huì)忽略的一點(diǎn)。若考量固定的成本，則建議購(gòu)買(mǎi)質(zhì)量好、照度低的攝像機(jī)，雖然最低照度0.02Lux的攝像機(jī)，其價(jià)格比0.1～0.2Lux的攝像機(jī)最少高一倍，但可以節(jié)省紅外燈的成本，相較之下還是比較劃算的。
3.要求攝像機(jī)及鏡頭的尺寸規(guī)格
攝像機(jī)標(biāo)稱(chēng)尺寸日趨小型化，目前市場(chǎng)上的攝像機(jī)尺寸規(guī)格有1/2"、1/3"、1/4"，攝像機(jī)尺寸大，接受的光通量大，攝像機(jī)尺寸小，接受的光通量就少，如紅外燈標(biāo)稱(chēng)的有效距離是在1/2"攝像機(jī)條件下試驗(yàn)的，如采用1/3"或者1/4"攝像機(jī)，有效距離也將受到一定影響。舉例來(lái)說(shuō)，1/3"攝像機(jī)光通量只有1/2"攝像機(jī)光通量的44％。鏡頭尺寸的選配方面，則與攝像機(jī)的尺寸規(guī)格同理。而在攝像機(jī)和鏡頭的功能要求方面，攝像機(jī)有自動(dòng)電子快門(mén)、AGC自動(dòng)增益控制功能，鏡頭有自動(dòng)光圈，都可以適應(yīng)晝夜照度很大的變化。
4.電源供應(yīng)
電視監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備的電源供應(yīng)要統(tǒng)一考慮設(shè)計(jì)。由於紅外管的工作電流對(duì)供電電壓十分敏感，而電纜長(zhǎng)度不同對(duì)直流電壓衰減不同，因此在使用上要特別注意。在多個(gè)紅外燈距控制室的距離相差較大時(shí)，采DC12V集中供電可能使距控制室近的紅外燈供電電壓高，距控制室遠(yuǎn)的紅外燈供電電壓低。加之電源電壓調(diào)整上的偏差，可能造成電壓過(guò)高的紅外燈壽命縮短甚至燒壞，電壓低的紅外燈發(fā)射功率不足。因此建議盡可能采用AC22V供電或配一對(duì)一的直流穩(wěn)壓電源，以保保證紅外燈紅外輻射功率能夠穩(wěn)定可靠。建議選擇對(duì)紅外光敏感的黑白攝像機(jī)和優(yōu)質(zhì)鏡頭。注意使用環(huán)境的反差。
