视频监控的发展方向在于室外,室外监控的发展方向在于夜视,夜视的发展方向在于红外技术,这个趋势越来越明显。在红外夜视这个领域中国企业已经走在世界前列,但是,这毕竟是一个新兴产业,大量劣质产品泛滥市场,影响了人们对红外夜视产品的信任。
那么,红外灯真的有固定照射距离吗?红外夜视监控就只涉及红外灯技术吗?无数的事实证明,答案是否定的。事实上,就红外灯本身来说,绝对不存在固定的照射距离,任何孤立地标注红外灯照射距离的做法都是不科学的。也有还算专业的人士和厂家,朦胧地意识到红外灯要想达到理想的照射效果,需要优秀的摄像机和性能出色的红外镜头。而最经常听到的说法是,需要0.001Lux以上的红外感应摄像机,最好是黑白的;需要某种特别的红外镜头,红外透过率达到百分之九十五以上。问题是,任何一个从事专业光学研究和制造的工作者都知道,这些所谓的红外透过率达到百分之九十五以上的镜头,真的要达到百分之九十五以上的红外透过率是比较困难的。
有些厂家把能不能制造出无红暴红外灯当作一个技术问题来宣传,好像有红暴就是低技术,无红暴就是高技术。其实,有无红暴只是一个选择问题,并不是技术问题。波长超过700nm的光线叫做红外线,900nm以上的红外线基本无红暴,波长越短,红暴越强,红外线感应度也越高。现在市场上有两种主流红外灯,一种是有轻微红暴的,波长在850nm左右,一种是无红暴的,波长在940nm左右。同一款摄像机,在850nm波长的感应度,比在940nm波长的感应度好到10倍。所以850nm这种有轻微红暴的红外灯有更高的效率,应当作为红外夜视监控的首选。
摄像机的使用寿命可达10年以上,红外灯的寿命是否也能达到这个水平?正确回答这个问题,首先要了解目前红外灯的原理。目前红外灯主要有三种模式:1、卤素灯,2、多芯片LED,3、单芯片LED。卤素灯是一个较传统的技术,能耗高,发热量大,使用寿命较短,因其使用效率低下,估计会逐步地淡出市场。
多芯片LED也有两种形式,一种是包含4到8颗芯片;另外一种是阵列式发光片,含有10到30颗芯片。为什么要多芯片呢?来自一些厂家的理论是:红外灯照射距离不够是因为能量不够,更多的芯片集合在一起,当然能量就大,想当然地认为照射距离更远。固然,更远的距离需要更大的能量,但并不是红外灯发出了较多红外光,摄像机就能接收更多有效的反射红外光。多芯片LED因其结构上的固有缺点没有发光焦点,光学系统不合理,有用光效率也比较低(当然,比卤素灯强几倍),其优点没有充分地发挥出来,比如阵列式LED,电流高达1000mA以上,基本只是一分钱硬币大小,散热就成为一个问题。
可LED最怕的就是高热,不坏才怪呢。同时,多芯片LED的生产要求非常严格,每颗芯片都不能有性能上的一点差异,否则一颗芯片坏掉的话整机就全部完了。总体而言,相对于单芯片LED而言,多芯片LED的寿命是远远不够的。
单芯片LED生产工艺简单,品质容易保证、发热量低、光学系统合理是做红外灯理想的器件,理论上使用寿命可达10万小时以上。那么,是不是所有的单芯片LED灯的寿命都很好呢?事实上,远不是这么回事。这里面原因有很多,比如有的LED芯片级别很低,杂质超标;有的生产工艺不过关有漏电现象;有的超功率使用,额定20mA,却使用50mA以上;有的没有保护电路,或电路设计不合理,这些都会导致单芯片LED红外灯坏掉。
要想保证红外灯的寿命,首先要选用高等级的LED芯片。高等级芯片功率大、一致性好、发光效率高、发热量很小,高等级LED比普通LED的品质好得多,当然价格也非常昂贵。其次,光学系统设计要合理、发光要均匀、利用率要高、散热要快。第三,要严格控制工作电压。LED对电压非常敏感,电压稍高LED管芯就会烧掉;而电压略低则发光量又会大大降低。最好匹配高质量的开关电源,交流输入电压最好从170伏到270伏电压都能做到较好的稳压,以适合恶劣的供电环境。第四,输入电源线最好选用耐高/低温、柔软抗弯曲的。有一个厂家生产的红外灯,输入电源线可在低温零下60度、高温零上250度正常使用。
红外灯是不是视角越大越好?不论是制造商还是工程商想当然地认可这种说法,他们认为红外灯发射视角越大,选用镜头的余地也就越大,选择广角镜头不会出现“手电筒”现象。所以说,大家都拼命地说自己的红外灯的视角是如何之大。这种好像很有道理的说法其实是很不科学的。
首先,使用大视角度的红外灯配合小视角度的镜头,存在浪费现象。比如一盏红外灯发光角度是80度(相当于f3.5mm镜头的角度),如果配合f35mm的镜头,那么会有相当部分的光是在镜头视场以外,也就是说部分红外光浪费了。一般情况下,红外灯的视角要与镜头的视角相一致,效果是最佳的。长春佶达的红外灯的发射角度是用镜头的焦距来表示的,如SK-4.2W-16红外灯,4.2W表示该灯的额定功率是4.2瓦;16表示该灯的发射角度与f16mm的镜头角度一致,两者可以配套。
其次,并不是红外灯的发射角度越大,画面效果就越好。有的场合如果红外灯角度过大,还会影响成像。比如走廊,因其“狭长”的特点,如果红外灯的发射角度过大,则近处边缘的成像就会太亮,形成“光幕”现象;远处中心反而看不见,只有一片发白现象。所以,走廊的红外灯应该是镜头角度的二分之一或三分之一。
第三,可以利用“接灯”技术,两个窄角红外灯搭配并调整位置,可以达到广角灯的效果,市场上的“夜鹰”系列红外夜视系统,就是利用“接灯”这种技术,做到了既望远又广角。在同样功率条件下,“接灯”技术可以成倍提高作用距离。
总体而言,红外灯的发射角度的问题既是选择问题也是技术问题。不同焦距的镜头应选择相适应发射角度的红外灯。红外灯的发射角度无论在什么样的条件下都不应该大于镜头的视角,而在狭长环境中的应用,就该选用比镜头视角更小乃至三分之一的红外灯。窄视角红外灯通过搭配,可以得到理想的广角效果。
相对孔径决定了镜头的通光能力,相对孔径为F1.0的镜头通光量是相对孔径F2.0的镜头通光量四倍。同样的摄像机、红外灯,分别搭配上述两种镜头,红外作用距离可相差一倍。
大孔径镜头在红外监控方面,比常规普通镜头好4到10倍,按理说应该成为红外夜视监控的必须配套产品,但成本高昂,技术难度大。
由于众所周知的原因,市场上大量充斥虚标F值的镜头,尤其是变焦镜头,只标短焦不标长焦因而误导工程商,致使用户根本无法辨清谁家卖的是真货。建议用户要到专业大型厂家购买镜头。
可见光与红外光由于波长不同,成像焦点不在一个平面上,导致在白天可见光条件下图像清晰,而夜间红外光条件下模糊,或者夜间红外光条件下图像清晰,白天可见光条件下图像模糊。可以用三种办法解决。第一,采用自动聚焦一体化摄像机;第二,采用IR专用焦点不偏移镜头;第三,采用专业的调整工具在现有镜头条件下,也可以实现焦点不偏移。
所有的黑白摄像机都可以感应红外光。红外光线对于彩色摄像机来讲是一种杂光,会降低彩色摄像机的清晰度和色彩还原,彩色摄像机的滤光片就是阻止红外线参与成像。要想使彩色摄像机感应红外线现在有两种做法。第一,切换滤光片,在可见光条件下挡住红外线进入;在无可见光的条件下移开滤光片,让红外线进入,这种方案得到的图像质量好,但成本高,并且切换机构会导致故障率提高。第二,在滤光片上打开一个特定的红外线通道,允许与红外灯波长相同的红外光线进来,这种办法不增加成本,但色彩还原略差。
摄像机灵敏度是红外夜视监控的核心部分。灵敏度越好,对红外线的感应能力也越强。当然,灵敏度越好的摄像机价格也越昂贵。
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