日本电子维修技术 解析红外摄像机日常使用下会产生的问题

红暴问题   
有些厂家把能不能制造出无红暴红外灯当做一个技术问题来宣传，好像有红暴就是低技术，无红暴就是高技术.其实，有无红暴只是一个选择问题，并不是技术问题，波长超过700nm的光线叫做红外线，900nm以上的红外线基本无红暴，波长越短，红暴越强，红外线感应度也越高。现在市场上有两种主流红外灯，一种是有轻微红暴的，波长在850nm左右，一种是无红暴的，波长在940nm左右。同一款摄像机，在850nm波长的感应度，比在940nm波长的感应度好到10倍，所以850nm这种有轻微红暴的红外灯拥有更高的效率，应当做为红外夜视监控的首选项。

    寿命问题   
    监控摄像机的使用寿命可达10年以上，红外灯的寿命是否也能达到这个水平?正确回答这个问题，首先要了解目前红外灯的制造原理。目前红外灯主要有三种制造模式:1、卤素灯，2、多芯片led，3、单芯片led。
   卤素灯是一个较传统的技术，能耗高，发热量大，使用寿命较短，因其使用效率低下，估计会逐步地淡出市场。
   多芯片led也有两种形式，一种是包含4到8颗芯片；另外一种是阵列式发光片，含有10到30颗芯片。为什么做多芯片呢?一些来自厂家的理论是：红外灯照射距离不够是因为能量不够，更多的芯片在一起，当然能量就大，想当然地认为照射距离更远。固然，更远的距离需要更大的能量，但并不是红外灯发出了多少红外光，摄像机就能接收多少红外光。多芯片led因其结构上的固有缺点没有发光焦点，发光光学系统不合理，有用光效率也比较低(当然，比卤素灯强几倍)，其优点没有有效地发挥出来。比如阵列式led，电流高达1000ma以上，基本只是一分钱硬币大小，散热就成为一个问题。可led最怕的就是高热啊，不坏才怪呢。同时，多芯片led的生产要求非常严格，每颗芯片都不能有性能上的一点差异，否则一颗芯片坏掉的话整机就全部完了。总体而言，相对于单芯片led而言，多芯片led的寿命是远远不够的。
    单芯片led生产工艺简单，品质容易保证、发热量低、发光光学系统合理，是做红外灯理想的器件，理论上使用寿命可达10万小时以上。那么，是不是所有的单芯片led灯的寿命都很好呢?
    事实上，远不是这么回事。这里面原因有很多，比如有的led芯片级别很低，杂质超标；有的生产工艺不过关，有漏电现象;有的超功率使用，额定20ma，却使用50ma以上；有的没有保护电路，或电路设计不合理，这些都会导致单芯片led红外灯快速坏掉。要想保证红外灯的寿命，首先要选用高等级的led芯片。高等级芯片功率大、一致性好、发光效率高、发热量很小，一颗高等级led比普通led的品质好10倍，当然价格也非常昂贵。其次，光学系统设计要合理、发光要均匀、利用率要高、散热要快。第三，要严格控制工作电压。led对电压非常敏感，电压稍高led管芯就会烧掉：而电压略低则发光量又会大大降低。最好匹配高质量的开关电源，交流输入电压最好从170伏到270伏电压都能做到较好的稳压，以适合恶劣的供电环境。第四，输入电源线最好选用抗高/低温、超柔软抗弯曲的。有一个厂家生产的红外灯，输入电源线可在低温零下60度、高温零上250度正常使用，零下四、五十度线缆仍像丝绸一般柔软，这样的产品才值得信赖。

    角度的问题
    红外灯是不是视角越大越好?不论是制造商还是工程商想当然地认可这种说法，他们认为红外灯发射视角越大，选用镜头的余地也就越大，选择广角镜头不会出现“手电筒”现象。所以说，大家都拼命地说自己的红外灯的视角是如何之大。这种好像很有道理的说法其实是很不科学的。
    首先，使用大视角度的红外灯配合小视角度的镜头，存在光的浪费现象.比如，一盏红外灯，发光角度是80度(相当于f3.5mm镜头的角度)，如果配合f35mm的镜头，那么会有相当部分的光是在镜头视场以外，也就是说部分红外光都浪费了.一般情况下，红外灯的视角要与镜头的视角相一致，效果是最佳的.比如有的红外灯，灯的发射角度是用镜头的焦距来表示的.其sk-4.2w-16红外灯，含义是这样的:“-4.2w”表示该灯的额定功率是4.2瓦;“-16”表示该灯的发射角度与f16mm的镜头角度一致，两者是可以配套的.其红外灯按角度分类，目前包括“-4”、“-8”、“-16”、“-35”四个系列，可以和市场上的常用镜头配套。
    其次，并不是红外灯的发射角度越大，画面效果就越好.有的场合如果红外灯角度过大，还会影响成像.比如走廊，因其“狭长”的特点，如果红外灯的发射角度过大，则近处边缘的成像就会太亮，形成“光幕”现象;远处中心反而看不见，只有一片发白现象.所以，走廊的红外灯应该是镜头角度的二分之一或三分之一。
    第三，可以利用“接灯”技术，两个窄角红外灯搭配并调整位置，可以达到广角灯的效果，市场上的“夜鹰”系列红外夜视系统，就是利用“接灯”这种技术，做到了既望远又广角.在同样功率条件下，“接灯”技术可以成倍提高作用距离。

    通光量的问题
    相对孔径决定了镜头的通光能力，相对孔径为f1.0的镜头通光量是相对孔径f2.0的镜头通光量四倍.同样的摄像机、红外灯，分别搭配上述两种镜头，红外作用距离可相差一倍。
    大孔径镜头在红外监控方面，比常规普通镜头好四到十倍，按理说应该成为红外夜视监控的必须配套产品.但由于成本高昂，技术难度大，绝大多数红外产品制造商不具备供货能力。
    由于众所周知的原因，市场上大量充斥虚标f值的镜头，尤其是变焦镜头，只标短焦不标长焦因而误导工程商，致使用户根本无法辨清谁家卖的是真货，谁家以次充好。建议用户要到专业大型厂家购买镜头。

    焦点偏移的问题
    可见光与红外光由于波长不同，成像焦点不在一个平面上，导致在白天可见光条件下图像清晰，而夜间红外光条件下模糊，或者夜间红外光条件下图像清晰，白天可见光条件下图像模糊。可以用三个办法解决。第一，采用自动聚焦一体化摄像机；第二，采用专用焦点不偏移镜头；第三，采用专业的调整工具，在现有镜头条件下也可以实现不偏移。

    色彩问题
    所有的黑白摄像机都是感应红外光的。红外光线在可见光条件下对于彩色摄像机来讲是一种杂光，会降低彩色摄像机的清晰度和色彩还原，彩色摄像机的滤光片就是阻止红外线参与成像。要想使彩色摄像机感应红外线现在有两个做法，第一，切换滤光片，在可见光条件下挡住红外线进入;在无可见光的条件下移开滤光片，让红外线进入，这种方案得到的图像质量好，但成本高并且切换机构会导致出现一定的故障率。第二，在滤光片上打开一个特定的红外线通道，允许与红外灯波长相同的红外光线进来，这种办法不增加成本，但色彩还原略差。

    灵敏度的问题
    监控摄像机灵敏度是红外夜视监控的核心部分。灵敏度越好，对红外线的感应能力也越强。当然，灵敏度越好的摄像机价格也越昂贵。一般来讲，50米以内的红外夜视系统，选用0.1勒克斯的摄像机就比较好；50米到100米范围的夜视系统应该选用0.01勒克斯的摄像机；100米以上的夜视系统应选用0.001勒克斯以上的摄像机.当然，随着灵敏度提高，摄像机的价格会有较大的递增。
    当然，和其它许多产品一样，摄像机虚标指标的现象特别严重.我曾拿过一款0.1勒克斯摄像机和一款标称0.0001勒克斯的摄像机作对比，后者竟不如前者.更多的摄像机厂家，人为地提高信号强度，灵敏度是很不错，但信噪比很差，导致夜间图像“雪花点”很多很大。

    距离的问题
    一百个人做红外产品就会有一百个红外夜视距离的标准。我看还是应该以客户的应用效果为标准.客户的标准是什么?是看清人!什么“可视距离”、“发现距离”，这些不确定的说法都是含混不清的。不同档次的摄像机、镜头之间的匹配，对于同一盏红外灯发出的光线感应度可能相差许多倍，可视距离也可相差很多。所以说，把某一盏红外灯具体地定为是多少米的说法是不甚科学.一盏红外灯的作用距离，只能与确定品质的摄像机和镜头共同匹配才能确定其作用距离。还有，因为应用的环境不同，效果也会大相径庭，最好留有一定余量。


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