配套應(yīng)用：紅外燈原理特性及選購須知

成都弱電公司訊：

成都視頻監(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(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：

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。其最大的長處是可以完全無紅暴，(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(dāng)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(zhǔn)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。紅外燈特殊是遠(yuǎn)距離紅外燈，熱耗是設(shè)計和選擇時應(yīng)注重的問題。

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。分歧封裝工藝型號的紅外發(fā)光二極管的輻射角度有所分歧。

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(dāng)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(dá)到平衡。

輻射體在分歧加熱溫度時，輻射的峰值波長是分歧的，其光譜能量分布也是分歧的。

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(dá)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(yuǎn)距離紅外燈，這是它最大的長處。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，假如天天工作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(dá)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(fēng)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(dá)到1470W，這一瞬間燈絲負(fù)荷過載達(dá)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。