红外线技术的沿革
主动红外技术早在60年代初期由美国贝尔实验室研发出来后,最早期的有效率仅为5%(即每输入一定能量,其中有5%用于发光,其余95%的能量变成热散掉而浪费了),多用在遥控器等简单产品上,而用于夜视时多为红外灯泡,它的体积大,耗电也大,明显过大的体积和高温使其不适于室内使用,而且其使用寿命只有一千小时,更不适于用来监控。后来红外线技术进化到LED,有效率提高为10%左右,目前医疗设备多为这一阶段的技术,用于夜视时把原有的体积大幅缩小,耗电量也由数百数千瓦降为数瓦,因此它可使用于室内,但同时也带来了一个明显的缺点,那就是受限于散热处理而发光功率大减,以至照射距离急剧缩减。在二十世纪九十年代末期开始出现发光效率达到25%且高度集成的LED Array技术,可在较长距离内“看清”标的物,此项技术的优点在于:
1、集成体具有更高标准的军工等级且更可靠
2、集成体使用金属制成,散热好,操作时易保持低温,不似传统LED的设计,仅靠两根细金属脚散热
3、集成体使用特殊的材料,使得寿命增长许多倍
4、发光体是单光源,使得照明光束均匀照射在目标的物上,发光角度可大可小,无手电筒效应
5、高度集成的一体化设计
LED Array 与LED的差别
1、亮度:单一个传统LED的光学输出一般约为5-15mW,现今虽有40-50mW或更大功率的LED问市,但依然无法与单颗LED Array相比,且由于基本设计同于传统LED,它的散热处理更加不易。一个LED Array的光学输出可达约2W,甚至更高。也就是说一两百个传统 LED的亮度总和相等于一个LED Array的亮度。故相对很小的发光体却能照射很长的距离,清晰度也得到改善。
2、体积:由于LED Array为高度集成(highly integrated)的LED,故体积比相同亮度的LED总和小很多。
3、发光角度:传统LED受限与设计以至散热处理不佳,为迁就散热,单颗的发光无法太大,照射距离便受到了限制,故多以小角度制作,集中能量以期照得远一些,其半功率角一般为7°- 10°角,故形成一道有如手电筒般的光束,中央图像过亮而泛白而周围过暗看不清楚。LED Array的发光体原始的半功率角约为150°,可通过光学手段改变不同的角度,灵活度大。在室内可均匀照亮全部空间,而其它LED的光束无法做到,而使用在超长距离的室外,其整体产品的体积远小于一般传统LED产品。
4、寿命长:由于LED Array的散热易处理及制作材料不同,其寿命约为传统LED寿命的十倍。在头一两年内,人眼几乎无法看出照度衰减。
5、LED Array的质量等级一般为军工级,高于工业级,当然高于一般使用商业等级的LED。简单说,正常使用下它是不会坏的。
过去困扰夜视的障碍
1、“彩色不失真”与“夜视”同时存在是一大困难,由于IR Cut技术的问市已得到解决。
2、由于可见光与红外光波长不同,故聚焦点不同,形成了日夜画面无法同时清晰。近年来发展出镀膜技术的红外镜头亦解决了聚焦问题。
现在LED夜视产品仍存在的缺点
1. 杂光干扰:现时生活中,要想寻找完全黑暗的场所非常难,或多或少都会有诸如路灯、车灯等可见光存在,这些可见光对红外夜视而言是干扰而非辅助。
2. 寿命短:由于散热处理及制作材料地局限,使得红外光衰减得非常快。一般在6个月至1年后,画面效果已一塌糊涂。
3. 手电筒效应:绝大多数的LED角度太小,能量过度集中,造成画面中央过亮而泛白,周围能量不足而过暗,形成手电筒般的光圈。
4. 长距离产品的体积仍太大:为求远处能看得清而需要较大的发光功率,LED的个数加多而造成整体产品体积多大。