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阵列式红外光源及在安防中的应用
浏览: 发布日期:2017-09-29

  红外光源及其在安防中的应用随着光电信息技术的发展,红外固体发光器件己由传统的红外LED,小功率阵列式LED,到现在的大功率阵列式LED,即新一代红外光源LED-Array。该光源的出现,克服了第一、二代红外光源的缺陷,使得安防视频系统24小时不间断地真正变为现实。本文先容红外光源的种类、发展,新一代阵列式红外光源的特点与半导体激光红外光源的区别与比较,以及它在安防视频中的应用与发展前景。

  光是生命的源泉,它哺育了的,为人类世界带来了智慧和。如果没有光,就不可能有大家现在的文明。因而,从抽象的艺术表现到有效的科学应用,光(光学)为大家提供了很有价值的信息资源。1860年,麦克斯韦电磁理论建立后,才认识到光也是一种电磁现象。原来光和无线电波一样,也是一种电磁波,只不过光的波长比无线电波短得多而已。

  电磁波谱及波段划分如图1所示。由图1可知,电磁波包括的范围很广,如现在已经发现的射线,其波长小于几个皮米(1pm=10-12m),而用的无线电波的波长则达上千米,它们都属于电磁波的范畴。光波仅仅是电磁波中的一小部分,它包括的波长区间约从几个纳米(1nm=10-9m)到1mm左右。这些光并不是人眼都能看得见的。其中只有波长从约380nm到780nm范围内的电磁波,才能引起人眼感光细胞的直接感觉。这一段波谱大家称为可见光区。为了清楚起见,分别将紫外、可见和红外光部分放大如图1下部分所示。在可见光中,波长最短的是紫光,稍长的是蓝光,以后的顺序是青光、绿光、黄光、橙光和,的波长最长。而在不可见光中,波长比紫光短的光称为紫外线,比长的叫红外线μm的光为近红外光;波长从1.5μm~10μm的光为中红外光;波长从10μm~1000μm的光为远红外光。

  显然,那种说:“可见光的波长是300nm~700nm”,“波长超过700nm的光线nm的红外灯能使大多数黑白摄像机或昼夜转换摄像机对该波长范围的红外光都比较,从而达到对摄像机选择要求不高的效果,并且较于830nm的红外灯具有更远的投射距离,但同时此波长的红外灯也特别容易在灯窗口处产生红暴点,从而使任何人都能够远距离看到红外灯的工作状态”(至今还有人在文章中这样说)是错误的。在错误的结论下讨论红暴问题自然也就不恰当了,因为700~780nm的光,本来就是看得见的。

  随着安防行业的发展,24小时不间断地对夜视要求越来越高,红外技术经历了不同时期的发展,已广泛应用于夜视领域,尤其要求夜间隐蔽性。因为传统式的照光经常会引起别人的注意,会提醒入侵者“装有电视系统”,或者会影响周围的住户。而安装红外光源则不存在这些问题。

  目前,在安防领域主要是利用红外光源照明的主动红外夜视系统。本文先容红外光源的种类、发展,新一代阵列式红外光源的特点,与半导体激光红外光源的区别与比较,以及它在安防视频中的应用与发展前景。

  阵列式红外光源早在60年代初期由美国贝尔实验室研发成功,到目前为止,广泛应用于安防行业,红外技术的运用有两种方式:第一种是被动红外夜视技术。它是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术,它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标,其对应装备为红外热成像仪。热成像仪具有不同于其它夜视仪的独特优点,如可在雾、雨、雪的天气下工作,作用距离远,能识别伪装和抗干扰等,已成国外夜视装备的发展重点,并将在一定程度上取代微光夜视仪。但画面仅为物体的轮廓,无法做为呈堂的,而且它的价格极为昂贵,一旦价格下降,也将会用于系统。

  第二种是主动红外夜视技术。它是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术,其对应装备为主动红外夜视仪,是目前行业里普遍运用的一项技术。红外线系统通过主动发出红外波长的红外灯光物体,显然红外光的亮度决定了看清的程度。一般,产生这种不可见光的红外光源的方法有下列三种:

  (1)直接使用白炽灯或氙灯发出的红外光,即在这两种灯上安装可见光滤镜,即滤去可见光,只让看不见的红外射线)使用红外发光二极管LED或LED阵列来产生红外光。这种器件是通过半导体中的电子与空穴复合来产生红外光的;

  (3)使用红外激光二极管LD作红外光源。它把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去,通过大量粒子分布反转,共振而维持受激辐射。

  第一种红外灯在安防视频领域使用的时间最长、技术也最为成熟,直到现在以这种工作方式的产品也还有人在工程中运用。特别在一些室外中需要照射远距离的中,这种红外夜视系统能够充分达到实际使用要求。目前效果比较好的卤素灯生产厂商的产品可以达到300米左右。

  相对于其它类型阵列式红外光源来讲,这种热光源的工作寿命(灯泡寿命)较短,一般通过光控开关使卤素红外灯在照度低于一定照度值时自动接通卤素红外灯工作电源,当整体照度高于一定照度值时自动断开卤素红外灯工作电源,从而使卤素红外灯能在白天或夜间自动切换。实际上,这种光控开关装置的程序设置中还设有一段等待时间值,以让灯泡慢慢变热,防止突然变热对灯泡产生的损害,这对于灯泡寿命提升非常有用。这种预热时间的,使之不会自动切断卤素灯工作电源,防止卤素灯工作受到瞬间的干扰(如汽车大灯瞬间照射等)影响。但由于这种热光源的体积大、效率低,发热量巨大,使用寿命短,消耗品价格高,抗冲击的能力差,有强烈的热辐射等问题,已经被第二种红外灯技术以体积小、寿命长、价格低等优势而基本淘汰了。

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