點(diǎn)陣式紅外技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

時(shí)間：2020-01-05作者：深圳市賽博優(yōu)訊科技有限公司瀏覽：556

 

點(diǎn)陣式紅外技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

一、紅外夜視發(fā)光元器件的發(fā)展

隨著技術(shù)的進(jìn)步，紅外夜視使用的發(fā)光元器件也在不斷較新。以進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間先后來(lái)分，可用三代元器件做表述：

1、**代：傳統(tǒng)LED燈

安防市場(chǎng)對(duì)夜視的需求在過(guò)去的5-6年中急劇擴(kuò)大，但幾乎99%的夜視產(chǎn)品都是采用“主動(dòng)紅外技術(shù)”，它是一種主動(dòng)發(fā)出紅外光，人眼看不見(jiàn)而攝像頭可看到的技術(shù)。而大家采用的發(fā)光元器件清一色都是“發(fā)光二極管”，又稱(chēng)LED（Light Emission Diode）。它是目前使用較普遍的紅外發(fā)光元器件，幾乎占有95%以上的市場(chǎng)，但品質(zhì)參差不齊，所以?xún)r(jià)格差異也大，每顆LED燈從人民幣3角到1元不等。

但由于：1）傳統(tǒng)LED散熱處理不良，造成周遭溫度太高而影響附近電子元器件的壽命（如攝像機(jī)板，控制電路板等）。

2）較為人垢病的是它的光衰減太快，一般不到一年就看不清夜視畫(huà)面了。傳統(tǒng)LED用“環(huán)氧樹(shù)脂”（Epoxy）進(jìn)行封裝，但“環(huán)氧樹(shù)脂”遇熱后會(huì)產(chǎn)生斷裂，隨著時(shí)間長(zhǎng)了，斷裂面就愈來(lái)愈多，我們可以在顯微鏡下看下它明顯的斷裂面（請(qǐng)參考附圖1、2所示）。紅外光線(xiàn)通過(guò)每個(gè)斷裂面時(shí)，有部分光穿過(guò)了，也有部分光折射回頭了，而剩余的光線(xiàn)再次遇到下一個(gè)斷裂面時(shí)，又會(huì)發(fā)生折射，通過(guò)的斷裂面愈多則折射回頭的光就愈多，出去的光就愈少。這就是為什么傳統(tǒng)LED燈光衰減快、壽命短的主要原因。若改采用其它不斷裂材料（如硅膠Silicon）取代環(huán)氧樹(shù)脂，則其生產(chǎn)成本將**過(guò)現(xiàn)在的數(shù)十倍以上，從而*失去了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 

2、*二代：陣列式集成紅外光源

它集成了多顆紅外發(fā)光芯片在一個(gè)小范圍內(nèi)，并作了“熱電分離”處理，使得整個(gè)零件能置于任意大小、任意形狀的散熱體上，從而解決了散熱問(wèn)題，不再會(huì)由于高溫而傷害了周遭其它電子元器件。又由于使用的硅膠(Silicon)封裝，材料不斷裂而較大的減少了光衰減，壽命較傳統(tǒng)LED燈長(zhǎng)了5-10倍。但：

1、陣列式集成紅外光源的價(jià)格較傳統(tǒng)LED燈高出甚多。

2、為了配合攝像機(jī)鏡頭的角度而使用透鏡來(lái)縮小送光角度時(shí)，無(wú)可避免的有許多發(fā)光點(diǎn)偏離了透鏡的*（俗稱(chēng)：偏心現(xiàn)象）而造成送光效率不佳，以致相較于相同功率的傳統(tǒng)LED燈而言，“不夠亮”是其缺點(diǎn)。

3、*三代：點(diǎn)陣式紅外光源

2009年，賽博優(yōu)訊**的*三代 “點(diǎn)陣式紅外光源”， 以*特的封裝技術(shù)將新紅外光源18個(gè)月內(nèi)的光衰控制在10%以?xún)?nèi)，電光轉(zhuǎn)化效能較**代、*二代使用的三元晶片高出50%以上，降低了功耗，使用壽命是激光紅外與傳統(tǒng)紅外的5倍以上，散熱性能良好，質(zhì)量等級(jí)高。*三代 “點(diǎn)陣式紅外光源”出色地解決了**代傳統(tǒng)紅外LED和*二代陣列式紅外燈熱量過(guò)大和亮度不足的問(wèn)題，從而避免了傳統(tǒng)紅外LED燈在使用三個(gè)月后便出現(xiàn)光衰減的現(xiàn)象產(chǎn)生，而且大幅縮小了產(chǎn)品的體積。亦即在相同相同發(fā)光功率下，單顆點(diǎn)陣式紅外光源相當(dāng)于40顆傳統(tǒng)∮8 LED燈的光亮度，或換一種說(shuō)法：?jiǎn)晤w點(diǎn)陣式在體積小于傳統(tǒng)∮8 LED燈下，其發(fā)光功率好比傳統(tǒng)紅外LED燈的5倍光亮度。

它既有*二代體積小，散熱處理好，壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，又解決了因偏心現(xiàn)象而不夠亮的缺點(diǎn)，價(jià)格較接近或**傳統(tǒng)LED。這是集**代、*二代優(yōu)點(diǎn)于一身，并*避免了兩者缺陷的較新一代紅外光源。試想：有誰(shuí)愿用約略相同的價(jià)格去買(mǎi)1/5或1/10壽命的產(chǎn)品？

二、點(diǎn)陣式紅外光源產(chǎn)品特點(diǎn)
（1）不再以封裝的晶片數(shù)量為標(biāo)準(zhǔn)；

特殊的“長(zhǎng)晶工藝”，特殊的“晶片結(jié)構(gòu)”，特殊的“封裝技術(shù)”，顛覆了傳統(tǒng)的紅外產(chǎn)品的亮度標(biāo)準(zhǔn)。10年前，在一定的攝象機(jī)條件下，若識(shí)別距離要求 

達(dá)到50米，普通的**紅外燈至少需要60顆24MIL，體積很大，約 40，壽命較長(zhǎng)1年；陣列式集成紅外光源產(chǎn)品誕生后，仍然是60顆24MIL，但體積已經(jīng)1，壽命5-10倍于傳統(tǒng)LED；而今，只需要1顆42MIL，體積較小，壽命較長(zhǎng)，識(shí)別距離可達(dá)到80米。追根究底，奧妙在于該晶片的光電轉(zhuǎn)換效率較高，是世面上普通陣列式紅外燈的兩倍以上。正因?yàn)槿绱?，由采用該晶片組裝的產(chǎn)品，熱量較小，壽命較長(zhǎng)。
（2）不再以封裝的Mil數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)；
（3）不再以輸入/輸出的功率為標(biāo)準(zhǔn)。

人們以紅外芯片的點(diǎn)數(shù)來(lái)區(qū)別紅外燈的強(qiáng)弱、亮暗。之后，由于芯片大小不同而功率不同，就改以輸入功率的大小來(lái)區(qū)別紅外燈的強(qiáng)弱、亮暗。但以輸入功率來(lái)區(qū)分亮暗，須以芯片的“發(fā)光效率“（efficiency）相同為前題。以往，確實(shí)各廠(chǎng)牌芯片發(fā)光的“發(fā)光效率“略同，以致如此的亮暗比較方法并不存在爭(zhēng)議，但在本公司新推出的高有效率紅外芯片問(wèn)世后，人們將只能以光學(xué)輸出（mW）來(lái)區(qū)別紅外燈的強(qiáng)弱、亮暗了。

賽博優(yōu)訊研發(fā)的芯片，從較上游的特殊長(zhǎng)晶方法到之后的熱電分離的封裝技術(shù)，使我們的發(fā)光元器件大大**傳統(tǒng)紅外發(fā)光LED，也突破了大家認(rèn)定多時(shí)的“發(fā)光效率“（efficiency），從而減少了發(fā)熱。這樣，在相同的亮度下，除了功耗小外，由于熱量不大所需的散熱體就小了，可使整體產(chǎn)品的體積變得較小，較重要的是由于溫度不高，它對(duì)周遭其他的電子元器件的傷害也就不存在了。

三、****智能紅外技術(shù)：“可改變角度紅外燈”

點(diǎn)陣式紅外光源的成功研發(fā)無(wú)疑是安防夜視監(jiān)控技術(shù)的一大重要突破，當(dāng)所有人開(kāi)始關(guān)注點(diǎn)陣式光源的使用時(shí)，賽博作為紅外夜視技術(shù)的**研發(fā)機(jī)構(gòu)，再次將紅外技術(shù)推到另一高峰，并運(yùn)用點(diǎn)陣式紅外光源“小巧”的特性，研發(fā)出點(diǎn)陣式光源的升級(jí)版（俗稱(chēng)三代半紅外光源），紅外送光距離較遠(yuǎn)，光電轉(zhuǎn)化效能較高，壽命較長(zhǎng)，光亮度甚至提升到*三代點(diǎn)陣式光源的1.5倍。

賽博優(yōu)訊**停止過(guò)對(duì)紅外夜視技術(shù)的研發(fā)及**，三代半紅外光源的成功面世，讓多年來(lái)“可改變角度紅外燈”的不可能變成現(xiàn)實(shí)。

為了滿(mǎn)足市場(chǎng)需求----既要能看得遠(yuǎn)，又要能在鏡頭廣角時(shí)不出現(xiàn)“手電筒效應(yīng)”，還得使近處目標(biāo)不要因?yàn)檫^(guò)度曝光產(chǎn)生泛白現(xiàn)象而看不清。較經(jīng)濟(jì)有效的方法就是運(yùn)用可改變角度的送光方式。在遠(yuǎn)處，小角度將能量集中不浪費(fèi)，在近處，張大角度避免手電筒效應(yīng)。所以“智能變焦紅外燈”一直是業(yè)界多年來(lái)許多*試圖努力開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。

1、設(shè)計(jì)構(gòu)想

此前，所有夜視紅外燈皆使用固定角度的光源，一般是在10°～30°之間。但夜間紅外燈配合一體機(jī)使用時(shí)，在遠(yuǎn)處較長(zhǎng)焦的鏡頭視角往往在3°～4°左右，若以配以常用的15°角紅外燈為例，幾乎93.1%的紅外光都在視線(xiàn)之外，*看不到用不上，若為照顧近距離監(jiān)控而用較大角度的紅外燈時(shí)，則浪費(fèi)的紅外光更多。 

縱使考慮到發(fā)光元器件的光能量分布不均勻的因素在內(nèi)，也有約70%的紅外光浪費(fèi)了。另一方面，使用固定角度的光源，當(dāng)一體機(jī)的鏡頭變到大角度時(shí)（如4mm，6mm，8mm），監(jiān)視屏上會(huì)出現(xiàn)“手電筒效應(yīng)“。以上充分說(shuō)明了“固定角度”紅外燈在應(yīng)用上的缺陷，因此而有了研發(fā)“可變角度紅外燈”的構(gòu)想。

2、實(shí)施原理

眾所周知，若置“點(diǎn)光源”于凹面反射鏡焦點(diǎn)軸上前后移動(dòng)，光線(xiàn)透過(guò)凹面鏡反射出的角度就會(huì)發(fā)生大小變化，有如我們平時(shí)熟知的手電筒光束改變角度的原理一樣，這也就是智能變焦紅外燈實(shí)施變焦的原理。

但這理論僅適用于“點(diǎn)”光源而不能用在“多點(diǎn)“或“面”光源上。傳統(tǒng)LED紅外燈為多點(diǎn)光源，因而難使用此原理實(shí)現(xiàn)改變角度，而賽博公司使用的點(diǎn)陣式紅外光源為高度集成的光源，發(fā)光面積極小，相對(duì)于合適大小的凹面鏡而言，可視為點(diǎn)光源。

3、達(dá)到效果

以大家熟知的Sony480一體機(jī)做實(shí)驗(yàn)，不論坊間其他紅外燈聲稱(chēng)能“看”多遠(yuǎn)，但搭配Sony480一體機(jī)在光學(xué)18倍（73.8mm）時(shí)，絕少有一款紅外燈能將室外70米之外的人、物自動(dòng)聚焦清晰，而賽博公司的“智能變焦紅外燈”（功率約為22.5W）搭配Sony480一體機(jī)可在室外150米處將人、物清晰自動(dòng)聚焦。這說(shuō)明了它在遠(yuǎn)處的亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于坊間其他紅外燈。

按前述計(jì)算得知，我們將浪費(fèi)而沒(méi)有用上的93.1%紅外光收集起來(lái)照射在150米處的物體上，原本22.5W功率在4°角時(shí)幾乎相當(dāng)于近200W 15°固定角的紅外燈。同時(shí)，在大于6mm鏡頭視角時(shí)不出現(xiàn)“手電筒”效應(yīng)。由于紅外燈張大角度時(shí)把紅外能量散開(kāi)，使得近處目標(biāo)物不會(huì)因?yàn)檫^(guò)度曝光產(chǎn)生泛白現(xiàn)象而看不清。

4、技術(shù)難點(diǎn)

1、為了能使盡可能的遠(yuǎn)處照亮，必需要能發(fā)出盡可能大功率的紅外光。故大功率零件的開(kāi)發(fā)是**的。

2、發(fā)光面積需小到相對(duì)于反光碗而言能視為點(diǎn)光源。

3、紅外光單點(diǎn)20W的芯片目前不存在，即便存在也不易處理散熱，故現(xiàn)階段采用的光源必為多點(diǎn)集成。而多點(diǎn)集成光源在特定距離時(shí)會(huì)“成像”，因而造成畫(huà)面不均勻，需克服并消除“成像現(xiàn)象”。

4、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要能**移動(dòng)的部件在長(zhǎng)期使用下不故障。

賽博優(yōu)訊成功地將三代半紅外光源的紅外亮度強(qiáng)、送光遠(yuǎn)、光電轉(zhuǎn)化效能高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得**，結(jié)合全新的市場(chǎng)策略，推出市場(chǎng)期待已久的智能變焦紅外燈，亦即“可改變角度紅外燈”。

目前，采用“可改變角度紅外燈”技術(shù)的產(chǎn)品已置入計(jì)算軟件功能，可配合多數(shù)市面上不同**的一體機(jī)使用。隨著一體機(jī)鏡頭視角的改變，智能地跟著改變送光角度自4°～45°之間，當(dāng)然，也可配合使用兩可變或三可變鏡頭，其夜視距離較能達(dá)到數(shù)百米之遠(yuǎn)。

相信它是目前世界上一能做到**長(zhǎng)距離夜視的智能紅外燈，能替工程商解決長(zhǎng)距離夜視的較佳方案。賽博優(yōu)訊將此技術(shù)運(yùn)用到高速球機(jī)上，生產(chǎn)了小體積長(zhǎng)距離的“紅外變焦高速球”，該產(chǎn)品在2010年3月份即將上市，并已申請(qǐng)了地區(qū)**。

四、未來(lái)預(yù)告

賽博優(yōu)訊一直專(zhuān)注于紅外夜視技術(shù)的研發(fā)，從1998年賽博優(yōu)訊**研發(fā)團(tuán)隊(duì)集合美國(guó)、中國(guó)大陸、中國(guó)閩臺(tái)三地的研發(fā)力量，成功在美國(guó)德州達(dá)拉斯市的研究室，研發(fā)出針對(duì)解決傳統(tǒng)紅外LED缺陷的*二代陣列集成技術(shù)，并在2003年將*二代陣列集成光源從美國(guó)引入中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。

再到2009年，賽博優(yōu)訊推出顛覆傳統(tǒng)LED光源的*三代點(diǎn)陣光源及成功將三代半升級(jí)版點(diǎn)陣光源應(yīng)用于“紅外變焦高速球”。

現(xiàn)在賽博優(yōu)訊不曾停止對(duì)較新技術(shù)的追求，在不久的將來(lái)2011年11月賽博優(yōu)訊將會(huì)將仍在實(shí)驗(yàn)室處于調(diào)試和測(cè)控狀態(tài)的*四代紅外光源，正式投入應(yīng)用，勢(shì)必給紅外攝像機(jī)夜間監(jiān)控帶來(lái)全新的景象。


深圳市賽博優(yōu)訊科技有限公司專(zhuān)注于點(diǎn)陣紅外燈、自動(dòng)變焦燈、單、雙、三燈模組、整機(jī)等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

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