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紅外燈與紅外攝像機知識
紅外攝像機的最根本最新的問題，其實，對于我們有多年生產(chǎn)攝像機的廠家來說，在于紅外燈的選擇與低照度紅外攝像像機的正確使用；選擇紅外燈不應(yīng)有效果第一的誤區(qū)，不一定完全在于他的紅外效果，而他與攝像機的配合，及產(chǎn)品的穩(wěn)定性，壽命長短及經(jīng)濟成本，都在考量之列；所以說，每一次選擇，都是一種風(fēng)險的嘗試，海盟研發(fā)部門在幾年的時間里，嘗試了大大小小不下一百家紅外燈種類；而我們的紅外燈選擇，生產(chǎn)，也換了五六種不同種類的紅外燈源；北京監(jiān)控安裝。
目前，紅外一體機的制造集中在珠三角，大約有400家生產(chǎn)企業(yè)，其中以臺灣、香港等外資企業(yè)勢力較強，其產(chǎn)品全部外銷，而其它絕大多數(shù)是中小型私人企業(yè)，其產(chǎn)品以內(nèi)外銷結(jié)合方式銷售，而紅外燈的制造企業(yè)以京津地區(qū)和東北地區(qū)為主，大約200家左右，其產(chǎn)品幾乎全部內(nèi)銷。
受國家相關(guān)政策的影響，安防行業(yè)還將有三到五年的高速發(fā)展期，將會有更多企業(yè)進入此行業(yè)。然而，目前很多企業(yè)技術(shù)不成熟，設(shè)計產(chǎn)品時進入誤區(qū)，一心追求距離，希望找到距離又遠監(jiān)控范圍又廣的紅外LED，其實這是不明智的，片面追求會導(dǎo)致大量弄虛作假甚至一些壽命短的產(chǎn)品出來，鑒于此，在此給更多的朋友介紹一些紅外攝像機重要構(gòu)成紅外燈的知識及廣州諾立德經(jīng)濟發(fā)展有限公司這幾年來的紅外燈選購得失，以及與低照度紅外攝像機配合所應(yīng)注意的問題，希望對大家有所幫助。減少同行選擇紅外燈所走的彎路；
一. 紅外發(fā)射二極管（ LED ）紅外燈的原理及特性
紅外燈按其紅外光輻射機理分為半導(dǎo)體固體發(fā)光（紅外發(fā)射二級管）紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。其原理及特性我們介紹如下：
由紅外發(fā)光二級管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二級管由紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）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 830 ～ 950nm ，半峰帶寬約 40nm 左右，它是窄帶分布，為普通 CCD 黑白攝像機可感受的范圍。其最大的優(yōu)點是可以完全無紅暴，（采用 940 ～ 950nm 波長紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有可見紅光）和壽命長。
紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度μ W/m2 表示。一般來說，其紅外輻射功率與正向工作電流成正比，但在接近正向電流的最大額定值時，器件的溫度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。現(xiàn)在很廠家，不負責(zé)任的任意擴大發(fā)射功率，以求得紅外距離的增加，其實是拔苗助長的短視行為，最終造成圖象的高度刺眼泛白及壽命的減小
當電壓越過正向閾值電壓（約 0.8V 左右）電流開始流動，而且是一很陡直的曲線，表明其工作電流對工作電壓十分敏感。因此要求工作電壓準確、穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的升高 ( 包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高 ) 會使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠距離紅外燈，熱耗是設(shè)計和選擇時應(yīng)注意的問題。
紅外二極管的最大輻射強度一般在光軸的正前方，并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。輻射強度為最大值的 50% 的角度稱為半強度輻射角。不同封裝工藝型號的紅外發(fā)光二極管的輻射角度有所不同。
二、 發(fā)射管晶片的選擇方法
目前850nm發(fā)射管晶片主要由日本、臺灣、韓國、德國、大陸企業(yè)提供，而臺灣大陸企業(yè)的晶片，其外延片主要來自于日本和韓國，功率、光衰最好的是日本制造的，臺灣鼎元的外延片來自于日本，其提供的晶片在該行業(yè)的口碑也較好。目前,日本晶片廠除對外提供外延之外，其已開始自己切割，這必將對臺灣和大陸的晶片廠造成壓力。
三、常用的850nm發(fā)射管的封裝細則
目前在珠三角地區(qū)，做850nm發(fā)射管封裝的公司很多，但是其懂得封裝的細節(jié)，懂得封裝細節(jié)對發(fā)射管影響的公司很少;要封裝出品質(zhì)好的IR發(fā)射管，經(jīng)我們諾立德選擇的多家，有很多在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程上把握不好，其實，在生產(chǎn)要要注意很多的細節(jié)的，首先要選好材料，主要材料是晶片、銀漿、膠水、支架等；晶片的選擇決定其功率、光衰，目前用日本和臺灣的晶片最好；銀漿的選擇對其死燈現(xiàn)象影響較大，目前最好的銀漿來自日本和英國；膠水決定其耐熱性能，目前最好的膠水是臺灣原廠的，其應(yīng)力好，耐高溫，封出的IR發(fā)射管表面偏霧和略偏黃，有的公司使用的膠水很透明有些偏蘭的感覺，這種膠水用于一般的LED還可以，但不適合封裝IR發(fā)射管，其不耐高溫、進行波峰焊（浸焊）易死燈。我們紅外燈攝像機生產(chǎn)廠家，要有對客戶負責(zé)任的態(tài)度，選擇一間比較可靠，認真生產(chǎn)的紅外燈供應(yīng)商；這有助于企業(yè)的長久發(fā)展與客戶的長期增長；
四、 850發(fā)射管的選擇準則：
我們現(xiàn)在一般的一體機設(shè)計距離較近，一般適用較大角度的IR發(fā)射管，市場上最通用45、60度角，可選擇一般晶片，最好還是選擇日本和臺灣的，市場上用12Pcs、14Pcs、18Pcs、24Pcs發(fā)射管的一體機，常用此類產(chǎn)品一般開發(fā)距離在5-20米，若開發(fā)20米以上的一體機，必需建議使用日本和臺灣晶片，如28Pcs、36Pcs、48Pcs、64Pcs等產(chǎn)品，同時需選用較小角度的效果會更好。
針對紅外燈特別是遠距離的，必須用日本和臺灣的晶片，并且建議用小角度的封裝較大的，比如∮8、∮10的等，其相比∮5散熱好，更聚光，也可以大小角度搭配，但建議兩種角度相差不要超過10度，目前市場上30米、50米、80米、100米、150米、200米的紅外燈最好賣，生產(chǎn)不同距離的紅外燈時，需注意選擇適當角度，并且使用數(shù)量也要達到一定程度。
紅外燈角度越大，其的發(fā)射距離有紅外效果是會有所折扣的，這也是一些紅外選擇的無奈；大功率的紅外燈，固然紅外效果要好一點，但發(fā)熱及壽命因素影響，還有市場價格因素的制約，想大規(guī)摸用在目前紅外市場還是有一定的難度；
五、追求紅外效果與紅外穩(wěn)定、價格因素的選擇；
紅外燈的選擇，要本著穩(wěn)定及成本的考慮，并不是一定誰的紅外眼前效果好，我們就采用哪一家，
1． 普通850nm發(fā)射管一般用50mA設(shè)計 (一體機的電流可設(shè)計為40mA左右)。電壓1.5-1.6v，深圳較多公司用60mA、80mA，甚少用100mA；這是不可取的，其將產(chǎn)生較大的熱量、光衰加快，產(chǎn)品壽命短，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，目前市場上有350mA、700mA的紅外發(fā)射管，其實建議使用350mA時按1.8v、300mA-320mA設(shè)計，并且需要加強散熱設(shè)計，高于700mA 發(fā)射管我們海盟一般不用用，因其成本太高，散熱問題難處理，光衰較快, 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。
2． 紅外產(chǎn)品改進時，還需要注意搭配角度、數(shù)量等，市場上許多人常問紅外發(fā)射管能達到多少米，其實能達到多少米是一個系統(tǒng)的問題，不能單說發(fā)射管能達到多少米，其還受燈組大小，電路，攝像機，鏡頭等的影響。
3． 使用850nm發(fā)射管時，需要注意防靜電，使用烙鐵不能超過30W，時間不能超過三秒，浸焊時溫度不能超過260度，時間也不能超過三秒
紅外一體化像機是新興的產(chǎn)品，其由于夜視無限制的特點受到普遍的歡迎；但一開始就低價位的競爭，限制了紅外攝像機更好技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展；一個不爭的事實是，現(xiàn)在很多紅外攝像機生產(chǎn)商，不加用心，只是在市場上隨便采購半成品，不加實驗，粗糙地拼頭面人湊在一起，以低價位沖擊市場，導(dǎo)致了一大部分用心做事，專注紅外發(fā)展的廠家的市場行為受損，發(fā)展高端產(chǎn)品的積極性不高；
大部分臺灣的同行，都采用比較低照度的攝像機來作為紅外攝像機的首選，因為一般的超低照度攝像機大都采用Exview HAD 技術(shù)，采用Exview HAD CCD的攝像機，對外界光線的敏感程度會大大提高，在近紅外區(qū)域，其感度可以提高到普通攝像機的4倍。因此，即使在非常暗的環(huán)境下，這種攝像機通常可以看到人眼看不到的物體，這一技術(shù)的出現(xiàn)受到了監(jiān)控市場的歡迎，對各種光照環(huán)境下均可表現(xiàn)出最佳的效果，特別是配合專用的紅外照明設(shè)備，可以得到高清晰度的黑白圖像，實現(xiàn)0照度的監(jiān)控（完全無光的情況下）。在近紅外760mm-1100mm的近紅外區(qū)域，如果配合合適波長的紅外照明，就可以實現(xiàn)清晰的黑白圖像。
選擇攝像機的配合，應(yīng)該與紅外燈想配合；攝像機的最低照度是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號電平低到某一規(guī)定值時的景物光亮度值。經(jīng)我們正常測試，當選擇攝像機最低照度高于紅外燈要求時，紅外燈的有效距離將受到一定影響。應(yīng)當提醒用戶的是市場上特別是近來大陸出售的攝像機技術(shù)性能標出的最低照度有兩種不正常情況，一種是攝像機制造商所標的最低照度是所謂的靶面照度，即CCD圖象傳感器上的光照度，它比景物照度低10倍左右；另一種是有個別攝像機制造商或銷售商虛報最低照度。
夜視攝像機要求不加紅外燈時CCD的最低照度≤0.02LUX，而有些攝像機制造商或銷售商虛報最低照度，夜視有效距離大大降低；如果，使用的紅外燈要求攝像機的最低照度大于0.02Lx，必然影響紅外燈的有效照射距離，而購買最低照度0.02Lux的攝像機，價格可能比0.1～0.2Lx攝像機最少高一倍左右。這時有兩種選擇，在攝像機上多花錢，在紅外燈上就少花錢；在攝像機上少花錢,在紅外燈上就多花錢。選擇經(jīng)驗表明室外特別是距離較遠時，選擇前者是比較經(jīng)濟的。
攝像機標稱尺寸日趨小型化，目前市場上的攝像機尺寸規(guī)格有1/2" 1/3" 1/4"，攝像機尺寸大,接受的光通量大,攝像機尺寸小,接受的光通量少,如紅外燈標稱的有效距離是在1/2"攝像機條件下試驗的,如采用1/3"或者1/4"攝像機,有效距離也將受到一定影響。1/3"攝像機光通量只有1/2”攝像機光通量的44%；1/4 CCD 不能用于15米以上有效距離的紅外夜視攝像機，因為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不能有效捕捉紅外光；
在選擇使用低照度攝像機和紅外線燈時要注意幾點。
第一，必須選擇適當?shù)溺R頭。為了提高攝像機對紅外燈以及景物的敏感度，應(yīng)盡可能選用通光量大的鏡頭，并注意在使用自動光圈或電動二可變鏡頭時，要盡可能開大光圈的驅(qū)動電平值。因為一般隨著鏡頭焦距的增加，其通光量會相對減少，在選擇紅外燈時要留一定的余量，并注意紅外燈的標稱指標。
第二，紅外燈的選配電源應(yīng)盡可能要滿足其所需的最小電功率，經(jīng)常發(fā)生照射距離不夠的情況。
第三，要考慮被攝像景物的反光程度，由于紅外線具備可見光相同的如反射、折射等特性，因此，在目標景物周圍如果沒有良好的反光環(huán)境（如建筑物、圍墻、標牌）時應(yīng)考慮一定的距離余量。
第四、為了解決這個問題,許多生產(chǎn)紅外夜視攝像機的公司采用“紅外LED+感紅外彩色CCD”的技術(shù)，雖然這些產(chǎn)品部分解決了夜間監(jiān)控的需要，但諸如下列原因阻礙的夜視攝像機夜間監(jiān)控功能。
1．紅外LED發(fā)光管品質(zhì)一般，壽命只有2000-3000小時，攝像機只能使用不到一年就產(chǎn)生故障，或因為單個紅外LED發(fā)光管功率較小，導(dǎo)致夜視攝像機照射距離較短。
2．由于采用了普通的光學(xué)鏡頭，夜間監(jiān)控時LED燈作用物體反射回鏡頭的紅外光不能有效聚焦到CCD靶面上，紅外夜視效果大打折扣。
3．為了降低成本，一些公司采用水平解析度只有420線的軟件增強型的DSP數(shù)字圖像處理芯片，這種芯片白天圖像效果接近480線的DSP數(shù)字圖像處理芯片，夜間配合紅外燈監(jiān)控效果會產(chǎn)生比較多的噪點，直接影響圖像黑白清晰度。
4．生產(chǎn)工藝粗糙和技術(shù)缺陷，如LED紅外燈不能和鏡頭以及其它部件有效配合，夜間監(jiān)控圖像產(chǎn)生光暈或光斑；LED紅外燈電路部分設(shè)計不合理，不能很好的分配電壓和電流，安裝后短時間造成LED紅外燈燒毀。
5．紅外攝像機所需的電源一是要求高穩(wěn)定，二是要求有足夠的功率；很多客戶經(jīng)驗不足，選購了質(zhì)量較差的電源，電壓和電流的不足或過大，都會使設(shè)備不能正常工作。這也是客戶反映問題最多的層面 |
