浅谈激光在夜视照明中的应用

    夜视照明技术

    随着国民经济的持续增长以及人民生活水平的提高，对安防需求越来越高，国内的安防市场增长率每年超过50%。911事件后，全球的安全监控市场扩大了3倍，尤其随着国际恐怖主义的抬头，全球市场将更加继续扩大。
 

    在安全监控领域，视频监控是一个很重要的分支，而且这些年来随着技术的发展有了长足的进展，然而，在视频监控领域始终有一个突出问题没有很好的解决，就是夜间的视频监控问题，因为摄像机有如人的眼睛，在光线太暗时无法清晰的看清目标。为了解决这个问题，人们想了很多方法，目前应用最广的是利用主动的红外照明光源来实现对监控目标的补光，以便实现摄像机的夜间监控要求。

    目前监控行业里95%以上都是使用这项技术，红外线监控系统通过主动发出红外波长的光照亮物体（一般肉眼能感受的波长范围是在红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的范围内，红外和紫外的光是看不见的，但是摄像机可以捕捉到红外光线），红外光的亮度决定了看清的程度。

    红外线技术的发展

    主动半导体红外技术最早在60年代初期有美国贝尔实验室研发成功，最早期的红外转换效率只有5%，效率很低，多用在红外遥控器等简单产品上。在夜视照明应用中，开始主要使用红外照明灯泡，这种产品体积大、功耗大、而且使用寿命只有一千小时，后来被红外LED所取代。LED红外灯的有效效率为10%左右，产品体积相对红外灯泡大大的减小，功耗也由数千瓦下降到数十瓦，但是他有明显的缺陷，那就是受限于散热处理而发光功率大大减小，以至于照明距离急缩减，往往达不到标称的照射距离，还有就是产品的体积，受限于LED管的数量组装，为了达到照明需要，就得用许多LED管组装，造成体积的增加。但是LED灯管由于产量的巨大，成本可以做的很低，是目前市场上占有量最大的产品。

    激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到 1958 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的 出现。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。

    红外激光在照明领域中应用的最大优势在于激光具有极高的发光效率和发光强度，半导体激光的电光转换效率最高可达80%，大大的降低能耗，增加照明距离，而且由于激光的控制技术的专一性使得激光产品的寿命有所保证。

     激光照明器和LED灯的差别

    1.照明距离：单一的LED输出光功率一般为5~15mW，现在虽然有40~50mW的LED产品问世，但是依然无法和半导体激光管（LD）相比，现在单芯的半导体激光管的发光功率可达10W，一个激光管的亮度等于几百个LED的亮度总和。故相对很小的激光产品可以达到很大的照射距离，大大的改善照射效果，提高清晰度。

    2.体积：红外激光照明器采用单一芯片的半导体激光管作为发光介质，所以体积可以做的很小，同时有满足亮度的要求。

    3.寿命：半导体激光管和LED都属于半导体发光产品，半导体产品的寿命很大程度受制于对产品散热的处理。激光照明器由于采用金属封装和专用电源，可以通过先进的半导体温控技术，达到完美的温度控制，使得产品始终在设定的合理温度下工作，寿命能够很好的得到保证。而LED产品由于采用灌胶封装以及LED灯需要组装大量LED管，所以发热量大，而且这种发热直接影响到产品寿命，使得LED产品在使用一段时间后出现严重的光衰现象，直接影响产品使用效果，甚至产品报废。

    4.红曝影响：近红外的半导体发光产品都存在红曝问题，这是有半导体发光机制所决定的。但是由于红外激光照明器采用单一芯片发光，使得红曝的存在只有一个很小的发光点，在远距离照明中甚至可以忽略。而LED灯由许多LED管组装而成，出现红曝后，会使产品的整个面板发生红曝现象，不利于红外灯的隐蔽。

    5.成本：半导体激光管和LED的生产方式很类似，核心芯片都是通过外延生长实现，然后通过不同的封装工艺来满足芯片的工作要求。成本的差异主要是由于产品的生产量来决定，LED由于封装简单，应用量巨大，所以可以大规模的生产，从而大大降低了产品成本；随着激光应用技术的不断发展，半导体激光管的产量这些年来也成几何倍数的增加，产品的成本已经降到可以被普通用户承受的阶段，而且成本的降低还在进行，最终激光管的生产成本可以达到目前LED的水平。

    6.由于半导体激光管的工作条件要求高，所以对每一个激光管的品质要求都大大的高于LED，所以红外激光照明器核心部件的品质从一开始就有严格的要求，质量控制的高要求使得最终产品的性能和质量都有所保证。

    结论

    随着摄像机技术的发展，带给夜视监控一定程度的进步，可是受到CCD感应曲线的本身限制，为了取得最佳的夜视监控效果，仍然需要在监控系统中增加辅助照射光源――红外照明设备。利用激光特有的性能，结合先进的控制技术和光学设计，红外激光照明器配合新的监控技术，必将在夜视监控领域引起一场新的技术革命，使人们的监控视野不断的延伸，从而满足不同应用领域对夜视监控的要求。随着激光技术的发展，激光应用领域的扩展，半导体激光产品的生产成本必将大大的降低，从而使激光不再神秘，红外激光照明器不再是某些特定领域的专用产品，最终在整个监控照明领域实现对LED的替代，因为判定一个新兴产品的成功在于这个产品在多大程度上被市场所接受，试想，一个性价比大大优于目前行业采用的产品时，我们有什么理由不去使用它呢？我们将始终为这一目标的实现进行不懈的努力。