視頻監(jiān)控的發(fā)展方向在于室外,室外監(jiān)控的發(fā)展方向在于夜視,夜視的發(fā)展方向在于紅外技術(shù),這個趨勢越來越明顯。

紅外燈原理特性

光是一種電磁波，它的波長區(qū)間從幾個納米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可見的只是其中一部分，我們稱其為可見光，可見光的波長范圍為380nm～780nm，可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長比紫光短的稱為紫外光，波長比紅外光長的稱為紅外光。

普通CCD黑白攝像機可以感受光的光譜特性，它不僅能感受可見光，而且可以感受紅外光。這就是利用普通CCD黑白攝像機，配合紅外燈可以比較經(jīng)濟地實現(xiàn)夜視的基本原理。而普通彩色攝像機的光譜特性不能感受紅外光，因此不能用于夜視。

紅外燈按其紅外光輻射機理分為半導體固體發(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：

1.紅外發(fā)射二極管(LED)紅外燈的原理及特性

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GaAs)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μW/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。

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。

2.熱輻射紅外燈的基本原理及其特性

熱輻射現(xiàn)象是極為普通的,物體在溫度較低時產(chǎn)生的熱輻射全部是紅外光，所以人眼不能直接觀察到。當加熱500度左右時，才會產(chǎn)生暗紅色的可見光，隨著溫度的上升，光變得更亮更白。在熱輻射光源中通過加熱燈絲來維持它的溫度，供輻射繼續(xù)不斷的進行。維持一定的溫度而從外部提供的能量與因輻射而減少的能量達到平衡。

輻射體在不同加熱溫度時，輻射的峰值波長是不同的，其光譜能量分布也是不同的。

根據(jù)以上原理，經(jīng)特殊設(shè)計和工藝制成的紅外燈泡，其紅外光成分最高可達92～95%。國外生產(chǎn)的這種紅外燈泡的技術(shù)性能為:

功率100～375W;電源電壓230～250V;使用壽命5000小時、輻射角度60～80度。

普通黑白攝像機感受的光譜頻率范圍也是很寬的，且紅外燈泡一般可制成比較大的功率和大的輻照角度，因此可用于遠距離紅外燈，這是它最大的優(yōu)點。其最大不足之處是包含可見光成份，即有紅暴，且使用壽命短，如果每天工作10小時，5000小時只能使用一年多，考慮散熱不夠，壽命還要短。而對于客戶來講，更換燈泡是麻煩和不愉快的事情。

在克服熱輻射紅外燈缺點方面進行了許多努力，首先是研制和應(yīng)用了高通紅外濾波鋼化玻璃。波長愈長，紅暴愈小，甚至可達到全無紅暴，但是，紅外光的效率愈低，紅外燈發(fā)熱就愈高。紅外玻璃的波長可根據(jù)用戶對紅暴要求高低加以選擇，一般而言，相同有效輻照距離時，對紅暴要求愈高，造價愈高。紅外玻璃經(jīng)過鋼化，可以耐受急冷急熱的變化，在內(nèi)部紅外燈泡由于可見光濾除的部分，轉(zhuǎn)化產(chǎn)生熱量，溫度會很高，外部冷風及雨雪的突襲下，急冷而不致?lián)p壞。為提高熱輻射紅外燈的壽命，采用了光控開關(guān)電路，以減小其工作時間;采用了變壓穩(wěn)壓整流電路，使其發(fā)光功率得以充分發(fā)揮而且提高了紅外燈的壽命;而更重要的是考慮燈絲冷阻是非常小的，如100W紅外燈泡，燈絲熱阻為529Ω，這時的工作電流只有0.4348A，而冷阻只有36Ω，紅外燈接通電源瞬間為6.39A瞬時功達到1470W，這一瞬間燈絲負荷過載達幾十倍，這對燈絲壽命有非常大的影響。人們研制的燈絲保護電路，相信紅外燈燈泡的工作壽命會成倍增長。此外，還增加了延時開關(guān)電路以防環(huán)境的光干擾。

紅外燈選購須知

一、正芯和散芯的區(qū)分

燈芯選用正芯還是散芯決定著紅外燈的質(zhì)量，二者之間的價格也非常懸殊，甚至相差五倍以上，這也是市場上紅外燈價格三六九等的一個重要原因。攝像機對發(fā)光光譜在850納米的燈最敏感，即有紅爆的紅外管，這個頻段的紅外燈管也是價格最貴的。將紅外燈的燈板取下，再找一只可調(diào)的穩(wěn)壓電源。在光線較暗的環(huán)境下，先將穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)至紅外燈的額定工作電壓，連接紅外燈，此時紅外燈正常工作，然后逐漸調(diào)低電壓至燈管熄滅，看燈管的發(fā)光程度是否一致，如果在此過程中燈板上所有的燈管發(fā)光一樣，則說明燈管用的是正芯;如果有的燈稍亮有的燈稍暗，那么燈芯的質(zhì)量就讓人懷疑了。另外還有一種方法測量法。在紅外燈正常工作的情況下測量每個燈管的工作電壓。目前市場上的LED紅外燈大多數(shù)用的是小功率燈管，芯片多為12MIL或者14MIL[1密耳 (mil)=0.0254毫米(mm)]，每只燈管正常的工作電壓是1.5V左右。

用一數(shù)字萬用表，量程開關(guān)打至2V檔，測量每一個燈管的工作電壓，若是正芯管，每一個燈管的工作電壓的誤差值在0.03V以內(nèi)，若大于這個數(shù)值，特別是普遍較大時就說明這批燈管絕非正芯。這種方法對940納米的紅外燈同樣適用。

正芯燈管的優(yōu)點是工作穩(wěn)定，新時一樣新，老時一樣老，工作上三五年以后再看燈板上的燈，他們發(fā)光也非常一致。如果是嫌照度低，適當調(diào)整工作電流即可使其恢復青春。散芯燈管就不一樣了，工作半年以后燈板上有的燈亮有的燈暗，一年以內(nèi)不出故障就是萬幸了。即便是換掉壞管子，不長時間后仍然出故障，因為整體質(zhì)量太差了。

二、燈芯芯片大小的區(qū)分

正規(guī)的方法是用化學溶劑將膠體溶解后測量燈芯的大小。但是對于絕大多數(shù)人來說，即使你可以溶解膠體也無法測量出準確數(shù)據(jù)，因為我們沒有那么精確的測量工具[1密耳(mil)=0.0254毫米(mm)]。通常是看工作電流。一般來說12MIL的燈管最大工作電流不超過60毫安，14MIL的不超過70毫安。但是現(xiàn)在由于市場等等因素，有些一體機的12MIL的燈工作電流做到了80毫安。這個方法又不確定了。但是可以提供我們一個參考，就是工作電流大的芯片可能就大，但是電流大了壽命就短了。比如12MIL的燈工作電流做到了80毫安，那么它的壽命最多也就是2年。你知道這個，手頭上多備些燈板就可以了，反正換一次燈板掙一次錢，銷售及工程都有賺，大家皆大歡喜。

三、看工藝

看工藝就像看一個人一樣，如果一個人穿著邋里邋遢，很難信息他的工作會認真(當然陳景潤先生那樣的除外)。工藝的好壞一定程度上說明產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是焊接工藝。燈管焊接時間要求小于1.5秒，焊接時間過長會直接影響到燈管的壽命。這一點我們在試驗過程中已得到認定。

四、其他方面

從工作電壓看紅外燈的穩(wěn)定性。

仔細觀察燈板我們不難發(fā)現(xiàn)燈板上若干個燈管串聯(lián)為一組，然后這若干組再并聯(lián)，從而構(gòu)成整個燈板線路。每組燈管中如果有一個燈管出現(xiàn)問題，那么這一組燈就會不亮。目前市場上大多數(shù)燈板的工作電壓是12V，有些是24V。12V的燈多為6至7只燈管串聯(lián)為一組，24V的則為14只或者15只為一組串聯(lián)。同樣是一只燈管有故障，電壓高的不工作的燈管數(shù)量遠大于電壓低的燈。就是說工作電壓低的燈穩(wěn)定性要高一些。

紅外線燈的質(zhì)量主要取決于兩個方面，除了LED紅外二極管外就是供電電源了。紅外線燈絕大多數(shù)安裝在高處，一旦出現(xiàn)問題工程商首先拾麻煩，然后工程商再找銷售商，銷售商再找廠家;本來銷售商的利潤就低，再來回地接貨發(fā)貨，到最后這一個燈不一定賺錢還有可能賠錢。所以電源的質(zhì)量至關(guān)重要!

五、關(guān)于陣列式紅外燈

陣列式紅外燈其實就是將若干個紅外LED芯片集中在一片基板上，其內(nèi)部線路與普通的LED紅外燈一樣。選購陣列式紅外燈一定注意其散熱措施。好質(zhì)量的陣列式紅外燈的后背都有一個厚厚的散熱片，而且陣列式基板與散熱片之間還涂有導熱硅脂，以便于散熱。

陣列式紅外燈有體積小重量輕等優(yōu)點，但也有它的缺點，由于其內(nèi)部同樣是采取先串聯(lián)后并聯(lián)線路，一旦有一個芯片損壞就會導致一組燈不工作，同時無法更換這個損壞的芯片。

如果損壞的組數(shù)多了的話就只得更換整個基板了，維護成本相對較高。

六.關(guān)于大功率紅外燈

大功率紅外燈(食人魚封裝)最注重的就是散熱，燈板用鋁基板，且通過螺絲與機殼連接，通過外殼散熱。另外多內(nèi)置風機，通過強制風冷增加燈板與外殼的熱交換。如果是用普通的線路板，可以斷定這個燈板的質(zhì)量肯定不高，而且壽命也肯定不長。

七.關(guān)于紅外燈的壽命

廠家一般標稱紅外燈的壽命為25000小時。實際壽命與燈的生產(chǎn)工藝、線路設(shè)計、電源質(zhì)量及工作環(huán)境等等都有關(guān)系。