Fallstudie zur Infrarot-LED-Kamera

 

Anwendung von Infrarot-IR-LED in Infrarotkameras

Mit der steigenden Nachfrage nach Nachtsichtüberwachung in der Entwicklung von Sicherheitsvideoüberwachungssystemen sind Infrarotkameras in den Mainstream-Kameramarkt vorgedrungen, und die Verkäufe steigen von Tag zu Tag. Nach und nach werden Probleme bei der Anwendung der Infrarot-Nachtsichttechnologie aufgedeckt.

In fact, night vision technology is a photoelectric technology that realizes night observation by means of photoelectric imaging devices. It includes two types of low-light night vision and infrared night vision: low-light night vision technology is a night vision technology with an image intensifier tube, which actually enhances the faint target image illuminated by night skylight for observation photoelectric imaging technology. Here we mainly talk about active infrared night vision technology, which is a night vision technology that implements observation by actively illuminating and using the infrared light reflected by the target to reflect the infrared source. The corresponding equipment is an active infrared night vision device, und die actual core is an infrared camera.

The Infrarot-LichtquelleDie Kamera, die aus dem CCD- oder CMOS-Bildsensor des nicht direkt sichtbaren fotoelektrischen Bildsensors als Kern besteht, und das für den Bildbildschirm erforderliche Objektiv sind die drei Hauptfaktoren, die den Nachtüberwachungseffekt der Infrarotkamera dominieren.

1. Auswahl der Infrarotlichtquelle

Infrarotlicht ist ein unsichtbares Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 780 nm. Im Allgemeinen gibt es die folgenden drei Methoden zur Erzeugung eines solchen unsichtbaren Lichts.

①. Nutzen Sie direkt das Infrarotlicht einer Glühlampe oder Xenonlampe. Das heißt, installieren Sie an diesen beiden Lampen Filter für sichtbares Licht, um sichtbares Licht herauszufiltern und nur unsichtbare Infrarotstrahlen aussenden zu lassen;

②. Verwenden Sie Infrarot-Leuchtdioden (LEDs) oder LED-Arrays, um Infrarotlicht zu erzeugen. Dieses Gerät erzeugt Infrarotlicht durch die Rekombination von Elektronen und Löchern in einem Galliumarsenid (GaAs)-Halbleiter;

③. Mit Infrarot-Laserdioden können LEDs auch als Infrarot-Lichtquelle verwendet werden. Es muss jedoch Elektronen in einem niedrigeren Energiezustand anregen oder in einen höheren Energiezustand pumpen und die stimulierte Emission von Infrarotlicht durch eine große Anzahl von Partikelverteilungsumkehrungen und Resonanzen aufrechterhalten.

The first type of light source is a thermal Infrarot-Lichtquelle. Its biggest advantage is that it can be made into a relatively large power and a large irradiation angle, so the irradiation distance is long. Its biggest disadvantage is that it contains visible light components, that is, there is a red burst, and its service life is short. If it works 10 hours a day, it can only be used for 5000 hours for more than a year. If the heat dissipation is not enough, the service life is even shorter. In order to improve the service life of the thermal radiation infrared lamp, it is necessary to use a light control switch circuit to reduce its working time. In addition, a delay switch circuit is added to prevent the interference of ambient light.

Bei der zweiten handelt es sich um eine Infrarotlampe, die aus einem Halbleiter-Galliumarsenid-Leuchtdioden-Array besteht, insbesondere dem integrierten Leuchtchip LEDArray vom Array-Typ, der jetzt mit neuer Technologie entwickelt und hergestellt wird. Die optische Leistung eines LED-Arrays hat 800 bis 1000 MW erreicht und ist zu einem Ersatzprodukt für gewöhnliche LEDs geworden. Der Halbwertswinkel des LED-Arrays beträgt 10-120° (variabler Winkel).

Da es sich bei dem LED-Array um eine hochintegrierte LED handelt und sein Volumen nur die Größe eines Pennys beträgt, kann es den gesamten Raum im Innenbereich gleichmäßig ausleuchten, und die Lebensdauer beträgt 50.000 Stunden. Ursprünglich wurde es in Flugzeugen der Luftfahrt eingesetzt. Aufgrund der Entwicklung des zivilen Nachtüberwachungsmarktes ist LED-Array in jüngster Zeit schrittweise auf den zivilen Markt vorgedrungen und hat sich zu einer idealen Wahl für hochwertige Nachtüberwachung entwickelt.

Although Infrarot-LED und LED-Array haben thermische Infrarotlichtquellen eliminiert, um Szenen über große Entfernungen über 1 km zu überwachen. Infrarot-LED Lichtquellen sollten dennoch ausgewählt werden. Denn Halbleiterlaser zeichnen sich durch eine höhere Helligkeit und eine stärkere Ausrichtung aus als LEDs.

Generell sollten bei der Auswahl einer Infrarot-Lichtquelle folgende Punkte beachtet werden.

1. Bei der Auswahl des Abstands von Infrarotlampen sollte ein Spielraum vorhanden sein

When choosing an infrared lamp, pay special attention to the gap between the nominal distance und die actual irradiation distance. Because the nominal viewing distance of some manufacturers is often too large, it is necessary to conduct actual tests when selecting the irradiation distance of infrared lamps, and to leave sufficient margin to make the illuminance of the observed scene reliable.

1. Es sollte eine Lichtquelle ausgewählt werden, die von einer Gleichstromquelle betrieben wird

Da es sich bei einer LED um ein strombetriebenes Gerät handelt, sind ihre Lichthelligkeit und -leistung proportional zum Antriebsstrom und nicht zur Spannung. Um die Lichtstärke konstant zu halten, muss daher eine Lichtquelle ausgewählt werden, die von einer Gleichstromquelle betrieben wird.

1. Wählen Sie eine Lichtquelle mit guter Wärmeableitung

Da Leuchtröhren Probleme mit der Wärme- und Wärmeableitung haben, erzeugen insbesondere Lichtquellen mit hoher Leistung und großen Entfernungen viel Wärme. Daher ist es notwendig, eine Lichtquelle mit guter Wärmeableitung zu wählen, um einen stabilen und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

1. Es ist notwendig, eine Infrarotlichtquelle mit einem Stromversorgungskreis mit einem lichtgesteuerten Schalter und einem automatischen Steuerkreis zu wählen, der von der Lichtplatine getrennt ist

Da der Stromversorgungskreis der Infrarotlampe nicht von der Lampenplatine getrennt ist, beeinträchtigt die von der Leuchtröhre erzeugte Wärme die Leistung der Komponenten des Stromversorgungskreises, was zu einer instabilen Lichtemission der Leuchtröhre führt. Mit diesem lichtgesteuerten Schaltkreis werden die Infrarotlichter tagsüber ausgeschaltet und nachts eingeschaltet.

1. Infrarotlampen sollten entsprechend dem Überwachungsabstand ausgewählt werden

Because the infrared light-emitting diode LED can be installed on the lens, it can be used with a sensitive infrared camera, or directly installed on the casing around the interface between the camera und die lens. Obviously, these two types of devices have fewer Infrarot-LEDs, und dieir irradiation distance is definitely not as far as that of a single infrared LED-Lampe. Im Allgemeinen ist es bei mehr als 50 m besser, eine separate Infrarotlampe zu wählen. Darüber hinaus wird LED hauptsächlich für die Nachtsichtbeleuchtung von Überwachungsszenen mit einer Entfernung von mehr als 1 km verwendet, der LED-Strahl ist jedoch dünn und stark. Damit der Infrarotstrahl einen bestimmten Bereich von Szenen beleuchtet, ist es manchmal erforderlich, den Strahl durch eine Strahlaufweitungslinse aufzuweiten.

Zweitens die Wahl der Kamera

At present, there are two types of photosensitive devices in cameras: CMOS and CCD. Like the CCD, the CMOS image sensor chip also responds to infrared light waves, but its sensitivity in the range of 890-980nm is much higher than that of the CCD image sensor chip, und die attenuation gradient is slower as the wavelength increases. With the rapid development of CMOS image chips, their noise signals have been further reduced, and star-level CMOS cameras have also appeared on the market. Therefore, it is not necessarily limited to the choice of CCD cameras, but can be selected by making full use of their respective advantages. In general, the selection points of infrared cameras are as follows.

1. Es sollte eine Kamera mit geringer Beleuchtungsstärke ausgewählt werden, deren Beleuchtungsanforderungen im Allgemeinen ≤0,02 Lux betragen

Einige Kamerahersteller oder -verkäufer geben fälschlicherweise die Mindestbeleuchtungsstärke an, was die effektive Entfernung der Nachtsicht erheblich verringert. Daher ist es am besten, dies im Detail zu testen.

Intensified cameras such as moonlight level and starlight level can work in very dark conditions, but some places with small reflective coefficients still cannot meet the requirements, such as deserts, green lands, forest areas, etc. In this case, it is necessary to use a low-light night vision camera that is directly coupled by a high-performance image intensifier and a CCIR black and white CCD through a fiber panel and a light cone. In short, the lower the illuminance, the better. Since it is not yet standardized, the minimum illuminance claimed by the manufacturer cannot be trusted. It is better to test it under practical conditions. Usually, the illuminance requirement is generally ≤0.02Lux.

1. Je größer der ausgewählte Bildsensor der Infrarotkamera ist, desto besser

Because 1/4CCD cannot be used for the effective distance of infrared night vision above 15m, because the luminous flux of 1/4CCD is only 50% of 1/3CCD. The larger the size of the CCD, the larger the received luminous flux; the smaller the size of the CCD, the less the received luminous flux. Therefore, choose 1/2 of the CCD for the night vision camera, and 1/3 of the CCD can be tested if it is feasible, but you must not choose 1/4 of it.

1. Infrarotkameras müssen über automatische elektronische Verschluss- und automatische Verstärkungsregelungsfunktionen (AGC) verfügen

Aufgrund dieser Funktionen kann das Signal auf einen besseren Zustand eingestellt werden, um dem Beobachtungseffekt gerecht zu werden.

1. Wählen Sie für verdeckte Anlässe eine CMOS-Ultraminiaturkamera

Because low power consumption, high integration, and small size can only be achieved by CMOS image sensors, it can be made into a CMOS camera with the size of a shirt button or a suit button. Coupled with the miniaturization of the corresponding Infrarot-Lichtquelle und die introduction of high-efficiency batteries, the third eye will be ubiquitous. In this way, with a pair of night vision glasses and a hat equipped with an Infrarot-Lichtquelle and a CMOS ultra-miniature camera, the night will be like the day. Clearly, this will change the face of our entire social life.

1. Wählen Sie das unterstützende kleine Netzteil für die Kamera

Bei der Auswahl der Stromversorgung der Kamera sollten die folgenden zwei Punkte beachtet werden

1. Select a regulated power supply. Because the mains AC220V is unstable, if only one AC-to-DC 12V transformer is selected und die voltage is not stabilized, the circuit in the camera will work unstable, so that the camera will not work stably, und die required performance will not meet the requirements;
2. It is better to choose a small power supply that is more than twice the current of the camera. If the current of the camera is 200mA or 250mA, generally 500mA is sufficient. If it is too large, such as 1A for 1 camera, the volume will be too large und die price will be too expensive; if it is too small, such as equal to the current of the camera, it may generate heat (due to long continuous working time) and affect reliability and working life.

Drittens die Wahl des Objektivs usw.

Das Kameraobjektiv ist das Herzstück der Infrarotkamera. Seine Qualität (Indikator) beeinflusst direkt die Abbildungswirkung des Systems. Daher hängt die Auswahl des Objektivs nicht nur von der Qualität des Systems ab, sondern auch von den Projektkosten. Achten Sie daher bei der Auswahl eines Objektivs auf folgende Punkte:

1. Am besten wählen Sie ein Infrarotobjektiv

Because of the ordinary optical lens, the infrared light reflected by the object back to the lens cannot be effectively focused on the CCD target surface. At this time, the infrared night vision effect will be greatly reduced, so it is best to use an infrared lens. Especially for color-to-black cameras, if the infrared lens is not used, the focal plane of the day and night monitoring cannot be consistent, so that the day and night images cannot be kept clear.

1. Die Abbildungsgröße des gewählten Objektivs sollte vorzugsweise mit der Größe des Bildsensors in der Kamera übereinstimmen

The imaging size of the selected lens should be consistent with the size of the image sensor in the camera. If the size of the image sensor is 1/2″, the imaging size of the lens must be 1/2″.

When the imaging size of the lens is larger than the size of the photosensitive surface of the camera, the imaging will not be affected, but the actual imaging field of view is smaller than the nominal field of view of the lens, and when the imaging size of the lens is larger than the photosensitive surface of the camera If the size is small, it will affect the imaging, and it will appear that the imaging picture is blocked by the lens barrel, and black corners will appear on the four corners of the picture.

It can be seen that for 1/3″ cameras, 1/3″, 1/2″ and 2/3″ lenses can be used; for 1/2″ cameras, 1/2″, 2/3″ lenses can be used 1/3 of the lens can not be used. Because the CCD is like the human eye, und die lens is like the glasses that people use. If the glasses are too small, the eyes will not be able to see the surrounding things clearly.

Wählen Sie am besten die gleiche Installationsmethode wie die Schnittstelle zwischen Objektiv und Kamera

There are two installation methods for the interface between the lens und die camera: C-type installation and CS-type installation, und die two should be the same. If you choose a C-type lens, you need to add a 5mm thick adapter ring. If it is directly connected to the CS interface camera without an adapter ring, the rear mirror of the lens may touch the protective glass of the sensitive surface of the CCD, resulting in damage to the CCD camera, which needs special attention in practice.

Am besten wählen Sie ein Objektiv mit automatischer Blende, um sich an die großen Änderungen der Tag- und Nachtbeleuchtung anzupassen

Aufgrund der Tag- und Nachtüberwachung ändert sich die Beleuchtungsstärke in einem großen Bereich. Daher ist es am besten, ein Objektiv mit automatischer Blende zu wählen, das sich automatisch entsprechend der Beleuchtungsstärke ändern kann, um das Bild klar zu halten.

Auflösung und Lichtdurchlässigkeit des Objektivs müssen den Anforderungen entsprechen

Die Auflösung des verwendeten Abbildungsobjektivs muss größer sein als die der Kamera, sonst kann der gewünschte klare Effekt nicht erreicht werden. Und die Lichtdurchlässigkeit der Linse im Objektiv sollte gut sein, das heißt, die Lichtdämpfung sollte sehr gering sein.

Der Überwachungsabstand beträgt mehr als 1 km und die Kollimationslinse des Laserstrahlaufweiters ist ebenfalls erforderlich

Wählen Sie entsprechend der Größe und Entfernung der zu beobachtenden Szene die entsprechende Kollimationslinse des Laserstrahlaufweiters aus, damit der Laserstrahl die zu überwachende Szene beleuchten kann, damit das reflektierte Licht der überwachten Szene von der Kamera empfangen werden kann.

Achten Sie darauf, eine Schutzhülle mit hochwertigem Fensterglas zu wählen

In addition to selecting infrared lamps, cameras, and lenses, we must also pay attention to the comprehensive consideration of protective covers, power supplies, etc. Because the protective cover has an impact on the effect of the infrared lamp, if the infrared light passes through different media, the transmittance and reflectance are different. For example, different window glasses, especially self-defrosting coated glass, have different attenuation of infrared light, so pay attention to choose a protective cover with good performance window glass.

Vier. Abschluss

Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass die drei Infrarotlichtquellen ihre eigenen Vor- und Nachteile haben, thermische Infrarotlichtquellen jedoch grundsätzlich eliminiert werden Infrarot-LED und LED-Array-Lichtquellen. Denn das LED-Array kann zur Überwachung der Szene auch auf eine Distanz von mehreren hundert Metern bestrahlt werden. Für die Ultra-Langstrecken-Überwachungsszene von mehr als 1 km ist es besser, Infrarot zu wählen LED-Licht Quelle. Aufgrund ihrer hohen Helligkeit entspricht eine LED vielen LEDs Infrarot-LED Die Lichtquelle ist klein und leicht und die beste Wahl für extrem große Entfernungen.

The most important issue in the selection of infrared cameras is completeness. In addition to selecting a good Infrarot-Lichtquelle, comprehensive consideration should be given to the matching of cameras, lenses, protective covers, power supplies, etc. Only by comprehensively considering the selection points mentioned in the article can we get twice the result with half the effort.

IR-LED-Technologie für Nachtsicht

Our Infrarot-LEDs sorgen für unsichtbare Beleuchtung für Überwachungskameras und Nachtsichtsysteme. Mit Wellenlängen bei 850 nm und 940 nm sind diese IR-Strahler ermöglichen eine klare Bildgebung bei völliger Dunkelheit.

Wellenlängenoptionen 850 nm vs. 940 nm

Wählen Sie 850 nm IR-LEDs für maximale Kameraempfindlichkeit oder 940 nm für verdeckte Anwendungen mit minimalem Rotglühen. Unser Hochleistungs-IR-Chips liefern bis zu 200 mW Leistung für die Überwachung über große Entfernungen.

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Hochleistungs-IR-LED-Produkte

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Wellenlängenauswahl

850-nm- vs. 940-nm-IR-LED-Vergleich für die Empfindlichkeit von Nachtsichtkameras.

Wärmemanagement

Keramiksubstrat und Kühlkörperdesign für Stabilität der IR-LED-Ausgabe.

Spezifikationen für den Beleuchtungsbereich

Parameter für Strahlungsintensität, Abstrahlwinkel und Betriebsabstand.