前言:紅外技術發展,關鍵難點在于紅外材料的研制、紅外設備的制冷、紅外設備向更長波段發展、紅外焦平面陣列器件的研制和紅外設備與數據處理設備的結合等。其主要分為主動紅外和被動紅外,主動紅外技術系統又可以分為三種系列,即LED紅外和陣列紅外、激光紅外三種。
國外紅外技術概況
自從1800年英國天文學家F·W·赫歇爾發現紅外輻射至今,紅外技術的發展經歷了將近兩個世紀。從那時開始,紅外輻射和紅外元件、部件的科學研究逐步發展,但發展比較緩慢,直到1940年前后才真正出現現代的紅外技術。當時,德國研制成硫化鉛和幾種紅外透射材料,利用這些元、部件制成一些軍用紅外系統,如高射炮用導向儀、海岸用船舶偵察儀、船舶探測和跟蹤系統,機載轟炸機探測儀和火控系統等等。其中有些達到實驗室試驗階段,有些已小批量生產,但都未來得及實際使用。此后,美國、英國、前蘇聯等國競相發展。特別是美國,大力研究紅外技術在軍事方面的應用。目前,美國將紅外技術應用于單兵裝備、裝甲車輛、航空和航天的偵察監視、預警、跟蹤以及武器制導等各個領域。
安防業三種主動紅外技術系統分析
LED紅外燈
LED紅外燈由紅外發光二級管矩陣組成發光體。紅外發射二級管由紅外輻射效率高的材料制成PN結,外加正向偏壓向PN結注入電流激發紅外光。使用該技術制作出來的紅外攝像機,以制作成本低廉見稱,而且技術門檻低,目前絕大部分安防廠家都有所選用。
使用該類技術的廠家和用戶都知道,LED紅外燈的照射距離、長時間使用后的散熱、紅外燈的壽命,監視畫面亮度不均勻等一直是困擾大家的問題。同時,該紅外技術的應用也有一定局限性,該技術主要是以室內環境監視及室外短距離為主,如像一些室內通道、走廊、房間、庫房等,像室外短距離干道、走廊、路口、出入口等,比較適用監視面積較小、較短區域,在這些區域的LED紅外燈表現效果能夠讓用戶接受,在某種程度上還可以代替超低照度攝像機,實現夜間監視。
雖然經過很多紅外LED廠家的改良,在壽命及單LED的照射距離方面都有了很大的改善,但仍然遠遠不能滿足目前監控的需求,所以最終也難逃被淘汰的命運。
陣列式紅外燈
陣列式LED紅外技術在原有LED紅外技術的基礎上,采用了先進的封裝技術,將幾十個高功率、高效率的紅外晶體原封裝在一個平面上。陣列紅外燈的出現彌補了LED的缺陷,改善了LED使用壽命短、紅外夜視距離短、紅外效果不理想的現狀。特別是在一些幾十米到上百米不等的中短距離、監控面積較廣的夜間監視場所,如平安城市里道路監控、工廠、小區、監獄圍墻、較空曠廣場、體育場館監控等等。
采用該紅外技術,在照射距離及畫面亮度均勻度比LED均有提升。在照射距離方面,一個陣列式紅外燈的光學輸出可達約2W,相當于傳統的兩百個LED發出的亮度,真正能夠實現室外達到上百米的實際照射距離;在畫面的亮度均勻處理方面,由于陣列式紅外燈發光體原始的半功率角約為150°,可通過光學手段改變不同的角度,發光角度可大可小,使得照明光束均勻照射在目標物上,使整個畫面亮度均勻。
此外,陣列式紅外燈在使用壽命方面也有很大的改進,陣列式紅外燈的集成體使用金屬制成,散熱好,操作時易保持低溫。雖然該技術在市場逐步被推廣但由于成本較高的原因,一定程度上影響了該類型產品推進的步伐,隨著制作成本大幅度下降,在未來一至二年內該技術應該會逐漸有所普及。
激光紅外燈
激光紅外燈屬于半導體激光器,是利用半導體材料在空穴和電子復合的過程,以及電子能級的降低而釋放出電子來產生光能的,然后光子在諧振規范光子的傳播方向形成激光。激光有良好的方向性,表現為光束的角度小、能量集中,傳播到較遠的距離仍有足夠的光照強度,所以非常適合遠距離照明。
常規產品照射距離100-500米,最遠可達3000米。想要現實中遠距離的監控就需要采用新的技術,那就是紅外激光夜視技術,如大面環境監控、森林防火、景區監控、港口碼頭監控、油田監控等,這些區域主要特點是監控距離長,一般都長達幾百米甚至1至2公里不等,監視范圍較大,風險系數高,而激光紅外燈技術的推出,完全可以解決上述在遠程夜監視的問題,實現遠距離的照射,達到監控目的。激光紅外燈的生廠工藝不像LED紅外燈一樣,其生產工藝要求非常高。同時激光紅外燈生產需要投入龐大的資金,也是一般廠家所不能完成的。激光紅外技術生產需要改進,生產成品需要降低,隨著市場推進,激光紅外燈產品大約在未來三至五年內會像LED紅外燈一樣普及。最終會成為主流的紅外夜視產品。