标签: 红外补光

安防监控与我们的生活息息相关。而在夜视环境中，安防监控更无法离开红外光源补光。 这（ 如下图，图1 ）是一个停车场的安防监控录像。 这张图稀松平常，但它却道出了安防监控与红外光源之间不易于被人发觉的联系——艾迈斯欧司朗光电半导体市场经理在试图让大家理清红外光源之于安防监控的重要性时如是解释。 那么，红外光源对于安防监控来说到底是怎样的存在？ 1 、 低调的存在，“高光”的价值 通常，在白天的时候，日光充足，摄像头通过日光进行补光，可以轻松获得高品质的彩色影像。但当在晚上时，由于夜晚可见光不足，图像就会产生非常多的造影，甚至拍不清楚，这个时候就需要用红外LED进行补光，以得到上图（ 如图1 ）中右侧黑白色的图像。 这个时候大家也许会问，既然白天是通过日光来补光，那晚上我们是否可以用白色的灯板给摄像头进行补光？ 确实，在一些场景下是有用白色可见光灯具直接补光的，但这会造成两个方面的问题： 首先，白光在夜视环境下，容易干扰人眼造成光晕感；其次，很多安防摄像头是一个低调的存在。它不希望引人注目，这样才能让被监测的对象忽略自己，从而起到监测的作用。 红外LED由于它天然的人眼不可见性，既可以避免光污染，又可以给红外摄像头补光。总结下来，就是一句话—— 安防监控在夜视环境下是离不开红外光源补光的。 2 、 红外光源的选择？功率、视场角、波长各有讲究 众所周知，每一个安防监控的角色和使命不尽相同，因此，负责补光的红外LED也是需要满足摄像头有关 功率以及FOV视场角等 的不同需求。 例如，有些摄像头安装在十字路口，它需要看清楚150米以内所有的交通状况，这时候它要求的红外补光光源功率一定要大，同时视场角要足够窄，才能保证足够高的功率密度，提升照射距离。 而另外一些安防摄像头，可能会安装在私人的厂房或者仓库，用于监测异常情况，这些场地不一定很大，可能长宽只有10米，但是要求摄像头有足够大的角度，能够看清仓库的全景。此时，对红外LED补光的要求就变成了：功率不那么大，但视场角要足够大。 用一张图总结—— 就是安防监控距离的不同，对红外LED的光功率以及视场角要求也不同。 那对 波长 是否有要求呢？ 当然。从下图即可看出，安防监控常用的红外光源集中在850nm和940nm这两个波段，但是摄像头对这2个波段的光有着不同的敏感度。 如果把Sensor对850nm光谱的感应能力量化为100%，那么到了940nm，这个感应能力就只剩下大约50%。也就是说如果要照射同样远的距离，用940nm的红外光源补光，要消耗 2倍 的能量才能达到和850nm光源同样的效果。 既然如此，为什么还要用940nm，甚至更长波段的红外光源进行补光呢？这里涉及到另外一个问题。 红暴现象 人们日常见到的红光大概是620~780nm，这个波长越长人眼感受的红色就越深。850nm虽然属于红外波段，但它离可见光光谱还是太近了，而人眼又是一个非常敏感的器官，因此人眼在黑暗环境下依稀能感受到它发出深红色的光，这种现象就称之为红暴现象。 而相对于940nm的波长，人眼已经感受不到LED在发光，只有机器能感受得到。因此在很多安防监控的场景中，客户还是会选择940nm的红外光源。 诚然，850nm的红外光源相比940nm来说仍有自己的优势—— 更节能。 而且红暴现象并不是在任何时候都有害，很多时候它的影响甚至可以忽略不计。比如十字路口的安防监控都安装在高空，这种情况下司机和行人基本注意不到红暴现象的。同时，道路上的安防监控需要照射得非常远，850nm的光谱反而更合适。 那940nm的红外光源多用在什么地方呢？ 比如智能手机上2D人脸解锁的功能，它也是需要安装红外光源补光的，这个时候就需要用940nm的光源。否则，设想一下用户夜晚在家里解锁手机的时候，手机前面有一个一闪一闪的红暴点，会非常影响用户体验。 总之，距离远的时候更适合用850nm进行补光，而近距离的识别更适合用940nm的光源。 3 、 厂商的进击：Stack黑科技 行业内的人都知道LED 芯片包括N层、P层，以及中间重要的PN 结。而LED的发光质量、出光效率很多时候都和中间这层PN结息息相关。 普通的LED只有一层PN结。然而有些厂商也不断钻研，积累了属于自己的黑科技。 艾迈斯欧司朗的 Stack技术正是其中之一 。Stack直译过来是重叠的意思，这里正是指LED的双重芯片叠加。 利用Stack技术，把LED芯片双重叠加，形成两层PN结，在技术原理上可以把它想象成串联，也就是说用相同的电流可以达到接近2倍的光功率。例如下图所示的产品4715AS正是用了这款Stack技术。 如上图所示，对比左侧单层Standard和双层Stack的图，可以看出Stack技术它的芯片有两层，再通过右侧坐标图可以看出，用同样的电流，Stack芯片可以获得更高的光功率。 带来的好处？ 有些设备的设计空间有限，原本其他设备可以装4颗红外光源的，它只能装2颗LED，但是它又需要达到和4颗LED一样的补光效果，这个时候就可以选用带有Stack技术的芯片。 4 、 市场的需求？不同的产品组合 当然，除了黑科技外，为了应对多元的市场需求，厂商也必须囊括不同的产品组合。如前所述，客户需要根据照射距离和应用场景的不同，选择不同的红外光源产品。 因此，很常见的情况是， 很多厂商会按照光功率、出光角度等配套不同的产品组合， 例如下图所示，艾迈斯欧司朗根据光功率的大小把产品分为了四类组合：首先是50~100毫瓦的小功率产品，其次是300~700毫瓦的中功率，800~1450毫瓦的大功率以及1800~2000毫瓦以上的超大功率产品。 此外，也有依据出光角度配置的产品组合（ 如下图所示 ）。 当然，业界对红外光源产品的性能也有自己的需求，用一个词概括就是 “三高”——分别指高功率、高效率和高可靠性 。 高功率： 安防监控在距离远的时候对红外光源的功率要求较高，艾迈斯欧司朗的红外光源产品已经可以做到 单颗光功率达到2W级别 ，多加几颗就可以实现非常远的照射距离。 高效率： 在LED内部并不是所有的电能都能够100%顺利地转化为光能，有很大一部分会通过热损耗的形式浪费，因此，只有减少热损耗，才能提升电光转换效率。据悉，艾迈斯欧司朗很多红外LED产品效率已经高达 50% 左右。 高可靠性： 安防监控多应用在户外，户外环境是非常严苛的，高温高湿、暴雨雷击，还要抗油化等等。通过公开网站查询可以发现，类似摄像头的使用温度通常是零下30度到正60摄氏度，而作为内部零部件的红外LED，艾迈斯欧司朗对应产品的规格书上要求使用温度是零下40度到正125摄氏度。