红外灯的原理、选择与应用
时间:2009-03-02 18:47来源: 作者: 点击:次
一、概述 在电视监控系统工程中,过去很少应用红外灯,近年来,不但金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用,而且也在一般监控系统中都被采 用。甚至居
二极管的最大辐射强度一般在光轴的正前方,并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值的50%的角度称为半强度辐射角。不同封装工艺型号的发光二极管的辐射角度有所不同。
2. 热辐射灯的基本原理及其特性
热 辐射现象是极为普通的,物体在温度较低时产生的热辐射全部是光,所以人眼不能直接观察到。当加热500度左右时,才会产生暗红色的可见光,随着温度的 上升,光变得更亮更白。在热辐射光源中通过加热灯丝来维持它的温度,供辐射继续不断的进行。维持一定的温度而从外部提供的能量与因辐射而减少的能量达到平 衡。
辐射体在不同加热温度时,辐射的峰值波长是不同的,其光谱能量分布也是不同的。
根据以上原理,经特殊设计和工艺制成的灯泡,其光成分最高可达92~95%。国外生产的这种灯泡的技术性能为:
功率100~375W;电源电压 230~250V;使用寿命5000小时、辐射角度60~80度。
普通黑白摄像机感受的光谱频率范围也是很宽的,且灯泡一般可制成比较大的功率和大的辐照角度,因此可用于远距离灯,这是它最大的优点。其最大不足 之处是包含可见光成份,即有红暴,且使用寿命短,如果每天工作10小时,5000小时只能使用一年多,考虑散热不够,寿命还要短。而对于客户来讲,更换灯 泡是麻烦和不愉快的事情。
在克服热辐射灯缺点方面进行了许多努力,首先是研制和应用了高通滤波钢化玻璃。波长愈长,红 暴愈小,甚至可达到全无红暴,但是,光的效率愈低,灯发热就愈高。玻璃的波长可根据用户对红暴要求高低加以选择,一般而言,相同有效辐照距离 时,对红暴要求愈高,造价愈高。玻璃经过钢化,可以耐受急冷急热的变化,在内部灯泡由于可见光滤除的部分,转化产生热量,温度会很高,外部冷风及 雨雪的突袭下,急冷而不致损坏。为提高热辐射灯的寿命,采用了光控开关电路,以减小其工作时间;采用了变压稳压整流电路,使其发光功率得以充分发挥而 且提高了灯的寿命;而更重要的是考虑灯丝冷阻是非常小的,如100W灯泡,灯丝热阻为529Ω,这时的工作电流只有0.4348A,而冷阻只有 36Ω,灯接通电源瞬间为6.39A瞬时功达到1470W,这一瞬间灯丝负荷过载达几十倍,这对灯丝寿命有非常大的影响。人们研制的灯丝保护电路,相 信灯灯泡的工作寿命会成倍增长。此外,还增加了延时开关电路以防环境的光干扰。
三.灯的选择和使用
灯的选择最重要的问题是成套性,即灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等的成套性。在设计方案时对所有器材综合考虑设计,把它作为一个低照度 夜视监控系统工程来考虑设计。有的人买完了摄像机、镜头、防护罩、电源之后甚至安装之后才去考虑购买灯,这是不正确的,在考虑成套性时,特别要注意以 下几个问题。
1. 使用黑白摄像机或特殊彩色摄像机
CCD图象传感器具有很宽的感光光谱范围,其感光光谱不 但包括可见光区域,还延长到区域,利用此特性,可以在夜间无可见光照明的情况下,用辅助光源照明也可使CCD图象传感器清晰的成像。而普通彩色摄 像机为了能传输彩色信号,从CCD器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基色视频信号,然后合成彩色电视信号,其感光光谱只在可见光区域。
随着技术的进步出现白天彩色/晚上黑白摄像机,它采用两个CCD进行切换或采用一个CCD利用数位电路的切换来实现,但是存在黑白照度偏高、有的对彩色色 彩的不利影响等缺点。而低照度彩色摄像机感度比一般摄像机高4倍以上,随着成本的降低,会成为发展趋势的。
2. 要求选用低照度摄像机
摄像机的最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时,还应特别注明镜头的光圈F的大小。例如使用F1.2的镜头,
当被摄影景物的照度值低到0.02Lx时,摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值700mv的50%-33%,则称此摄像机的最低照度为0.02Lx/F1.2。有的摄像机生产厂家给出不同光圈F时的最低照度。当选择摄像机最低照度高于灯要求时,
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