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。

红外灯原理特性

光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm～780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。

普通CCD黑白摄像机可以感受光的光谱特性，它不仅能感受可见光，而且可以感受红外光。这就是利用普通CCD黑白摄像机，配合红外灯可以比较经济地实现夜视的基本原理。而普通彩色摄像机的光谱特性不能感受红外光，因此不能用于夜视。

红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光(红外发射二级管)红外灯和热辐射红外灯两种。其原理及特性我们介绍如下：

1.红外发射二极管(LED)红外灯的原理及特性

由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830～950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴，(采用940～950nm波长红外管)或仅有微弱红暴(红暴为有可见红光)和寿命长。

红外发光二极管的发射功率用辐照度μW/m2表示。一般来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的最大额定值时，器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。

当电压越过正向阈值电压(约0.8V左右)电流开始流动，而且是一很陡直的曲线，表明其工作电流对工作电压十分敏感。因此要求工作电压准确、稳定，否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高(包括其本身的发热所产生的环境温度升高)会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯，热耗是设计和选择时应注意的问题。

红外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红外发光二极管的辐射角度有所不同。

2.热辐射红外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红外光，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红外灯泡，其红外光成分最高可达92～95%。国外生产的这种红外灯泡的技术性能为:

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，且红外灯泡一般可制成比较大的功率和大的辐照角度，因此可用于远距离红外灯，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。

在克服热辐射红外灯缺点方面进行了许多努力，首先是研制和应用了高通红外滤波钢化玻璃。波长愈长，红暴愈小，甚至可达到全无红暴，但是，红外光的效率愈低，红外灯发热就愈高。红外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。红外玻璃经过钢化，可以耐受急冷急热的变化，在内部红外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。为提高热辐射红外灯的寿命，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红外灯的寿命;而更重要的是考虑灯丝冷阻是非常小的，如100W红外灯泡，灯丝热阻为529Ω，这时的工作电流只有0.4348A，而冷阻只有36Ω，红外灯接通电源瞬间为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，相信红外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。

红外灯选购须知

一、正芯和散芯的区分

灯芯选用正芯还是散芯决定着红外灯的质量，二者之间的价格也非常悬殊，甚至相差五倍以上，这也是市场上红外灯价格三六九等的一个重要原因。摄像机对发光光谱在850纳米的灯最敏感，即有红爆的红外管，这个频段的红外灯管也是价格最贵的。将红外灯的灯板取下，再找一只可调的稳压电源。在光线较暗的环境下，先将稳压电源的输出电压调至红外灯的额定工作电压，连接红外灯，此时红外灯正常工作，然后逐渐调低电压至灯管熄灭，看灯管的发光程度是否一致，如果在此过程中灯板上所有的灯管发光一样，则说明灯管用的是正芯;如果有的灯稍亮有的灯稍暗，那么灯芯的质量就让人怀疑了。另外还有一种方法测量法。在红外灯正常工作的情况下测量每个灯管的工作电压。目前市场上的LED红外灯大多数用的是小功率灯管，芯片多为12MIL或者14MIL[1密耳 (mil)=0.0254毫米(mm)]，每只灯管正常的工作电压是1.5V左右。

用一数字万用表，量程开关打至2V档，测量每一个灯管的工作电压，若是正芯管，每一个灯管的工作电压的误差值在0.03V以内，若大于这个数值，特别是普遍较大时就说明这批灯管绝非正芯。这种方法对940纳米的红外灯同样适用。

正芯灯管的优点是工作稳定，新时一样新，老时一样老，工作上三五年以后再看灯板上的灯，他们发光也非常一致。如果是嫌照度低，适当调整工作电流即可使其恢复青春。散芯灯管就不一样了，工作半年以后灯板上有的灯亮有的灯暗，一年以内不出故障就是万幸了。即便是换掉坏管子，不长时间后仍然出故障，因为整体质量太差了。

二、灯芯芯片大小的区分

正规的方法是用化学溶剂将胶体溶解后测量灯芯的大小。但是对于绝大多数人来说，即使你可以溶解胶体也无法测量出准确数据，因为我们没有那么精确的测量工具[1密耳(mil)=0.0254毫米(mm)]。通常是看工作电流。一般来说12MIL的灯管最大工作电流不超过60毫安，14MIL的不超过70毫安。但是现在由于市场等等因素，有些一体机的12MIL的灯工作电流做到了80毫安。这个方法又不确定了。但是可以提供我们一个参考，就是工作电流大的芯片可能就大，但是电流大了寿命就短了。比如12MIL的灯工作电流做到了80毫安，那么它的寿命最多也就是2年。你知道这个，手头上多备些灯板就可以了，反正换一次灯板挣一次钱，销售及工程都有赚，大家皆大欢喜。

三、看工艺

看工艺就像看一个人一样，如果一个人穿着邋里邋遢，很难信息他的工作会认真(当然陈景润先生那样的除外)。工艺的好坏一定程度上说明产品的质量，特别是焊接工艺。灯管焊接时间要求小于1.5秒，焊接时间过长会直接影响到灯管的寿命。这一点我们在试验过程中已得到认定。

四、其他方面

从工作电压看红外灯的稳定性。

仔细观察灯板我们不难发现灯板上若干个灯管串联为一组，然后这若干组再并联，从而构成整个灯板线路。每组灯管中如果有一个灯管出现问题，那么这一组灯就会不亮。目前市场上大多数灯板的工作电压是12V，有些是24V。12V的灯多为6至7只灯管串联为一组，24V的则为14只或者15只为一组串联。同样是一只灯管有故障，电压高的不工作的灯管数量远大于电压低的灯。就是说工作电压低的灯稳定性要高一些。

红外线灯的质量主要取决于两个方面，除了LED红外二极管外就是供电电源了。红外线灯绝大多数安装在高处，一旦出现问题工程商首先拾麻烦，然后工程商再找销售商，销售商再找厂家;本来销售商的利润就低，再来回地接货发货，到最后这一个灯不一定赚钱还有可能赔钱。所以电源的质量至关重要!

五、关于阵列式红外灯

阵列式红外灯其实就是将若干个红外LED芯片集中在一片基板上，其内部线路与普通的LED红外灯一样。选购阵列式红外灯一定注意其散热措施。好质量的阵列式红外灯的后背都有一个厚厚的散热片，而且阵列式基板与散热片之间还涂有导热硅脂，以便于散热。

阵列式红外灯有体积小重量轻等优点，但也有它的缺点，由于其内部同样是采取先串联后并联线路，一旦有一个芯片损坏就会导致一组灯不工作，同时无法更换这个损坏的芯片。

如果损坏的组数多了的话就只得更换整个基板了，维护成本相对较高。

六.关于大功率红外灯

大功率红外灯(食人鱼封装)最注重的就是散热，灯板用铝基板，且通过螺丝与机壳连接，通过外壳散热。另外多内置风机，通过强制风冷增加灯板与外壳的热交换。如果是用普通的线路板，可以断定这个灯板的质量肯定不高，而且寿命也肯定不长。

七.关于红外灯的寿命

厂家一般标称红外灯的寿命为25000小时。实际寿命与灯的生产工艺、线路设计、电源质量及工作环境等等都有关系。