点阵式红外技术及发展趋势

点阵式红外技术及发展趋势

一、红外夜视发光元器件的发展

随着技术的进步，红外夜视使用的发光元器件也在不断更新。以进入市场时间先后来分，可用三代元器件做表述： 1、第一代：传统LED灯

安防市场对夜视的需求在过去的5-6年中急剧扩大，但几乎99%的夜视产品都是采用“主动红外技术”，它是一种主动发出红外光，人眼看不见而摄像头可看到的技术。而大家采用的发光元器件清一色都是“发光二极管”，又称LED（Light Emission Diode）。它是目前使用最普遍的红外发光元器件，几乎占有95%以上的市场，但品质参差不齐，所以价格差异也大，每颗LED灯从人民币3角到1元不等。

但由于：1）传统LED散热处理不良，造成周遭温度太高而影响附近电子元器件的寿命（如摄像机板，控制电路板等）。

2）最为人垢病的是它的光衰减太快，一般不到一年就看不清夜视画面了。传统LED用“环氧树脂”（Epoxy）进行封装，但“环氧树脂”遇热后会产生断裂，随着时间长了，断裂面就愈来愈多，我们可以在显微镜下看下它明显的断裂面（请参考附图1、2所示）。红外光线通过每个断裂面时，有部分光穿过了，也有部分光折射回头了，而剩余的光线再次遇到下一个断裂面时，又会发生折射，通过的断裂面愈多则折射回头的光就愈多，出去的光就愈少。这就是为什么传统LED灯光衰减快、寿命短的主要原因。若改采用其它不断裂材料（如硅胶Silicon）取代环氧树脂，则其生产成本将超过现在的数十倍以上，从而完全失去了市场竞争力。

附图1：传统LED遇热后产生断裂面造成光线折回的示意图

附图2：传统LED遇热后产生断裂面的显微镜照相图

Flexibility Causes peeling and cracks under heat cycle stress condition（环氧树脂） Flexibility for stress relaxation -40℃ｘ30Min?110℃ｘ30MInｘ100cycles（硅胶） Stability Soldering Heat Causes peeling and cracks（环氧树脂） Clear under reflow test（硅胶）

2、第二代：阵列式集成红外光源

它集成了多颗红外发光芯片在一个小范围内，并作了“热电分离”处理，使得整个零件能臵于任意大小、任意形状的散热体上，从而解决了散热问题，不再会由于高温而伤害了周遭其它电子元器件。又由于使用的硅胶(Silicon)封装，材料不断裂而极大的减少了光衰减，寿命较传统LED灯长了5-10倍。但： 1、阵列式集成红外光源的价格较传统LED灯高出甚多。

2、为了配合摄像机镜头的角度而使用透镜来缩小送光角度时，无可避免的有许多发光点偏离了透镜的中央（俗称：偏心现象）而造成送光效率不佳，以致相较于相同功率的传统LED灯而言，“不够亮”是其缺点。 3、第三代：点阵式红外光源

2009年，赛博公司首创的第三代 “点阵式红外光源”， 以独特的封装技术将新红外光源18个月内的光衰控制在10%以内，电光转化效能较第一代、第二代使用的三元晶片高出50%以上，降低了功耗，使用寿命是激光红外与传统红外的5倍以上，散热性能良好，质量等级高。第三代 “点阵式红外光源”出色地解决了第一代传统红外LED和第二代阵列式红外灯热量过大和亮度不足的问题，从而避免了传统红外LED灯在使用三个月后便出现光衰减的现象产生，而且大幅缩小了产品的体积。亦即在相同相同发光功率下，单颗点阵式红外光源相当于40颗传统∮8 LED灯的光亮度，或换一种说法：单颗点阵式在体积小于传统∮8 LED灯下，其发光功率好比传统红外LED灯的5倍光亮度。

它既有第二代体积小，散热处理好，寿命长的优势，又解决了因偏心现象而不够亮的缺点，价格更接近或低于传统LED。这是集第一代、第二代优点于一身，并完全避免了两者缺陷的最新一代红外光源。试想：有谁愿用约略相同的价格去买1/5或1/10寿命的产品？

二、点阵式红外光源产品特点

（1）不再以封装的晶片数量为标准；

特殊的“长晶工艺”，特殊的“晶片结构”，特殊的“封装技术”，颠覆了传统的红外产品的亮度标准。10年前，在一定的摄象机条件下，若识别距离要求达到50米，普通的优质红外灯至少需要60颗24MIL，体积很大，约 40，寿命最长1年；阵列式集成红外光源产品诞生后，仍然是60颗24MIL，但体积已经1，寿命5-10倍于传统LED；而今，只需要1颗42MIL，体积更小，寿命更长，识别

距离可达到80米。追根究底，奥妙在于该晶片的光电转换效率极高，是世面上普通阵列式红外灯的两倍以上。正因为如此，由采用该晶片组装的产品，热量极小，寿命更长。

（2）不再以封装的Mil数为标准； （3）不再以输入/输出的功率为标准。

人们以红外芯片的点数来区别红外灯的强弱、亮暗。之后，由于芯片大小不同而功率不同，就改以输入功率的大小来区别红外灯的强弱、亮暗。但以输入功率来区分亮暗，须以芯片的“发光效率“（efficiency）相同为前题。以往，确实各厂牌芯片发光的“发光效率“略同，以致如此的亮暗比较方法并不存在争议，但在本公司新推出的高有效率红外芯片问世后，人们将只能以光学输出（mW）来区别红外灯的强弱、亮暗了。

赛博公司研发的芯片，从最上游的特殊长晶方法到之后的热电分离的封装技术，使我们的发光元器件大大优于传统红外发光LED，也突破了大家认定多时的“发光效率“（efficiency），从而减少了发热。这样，在相同的亮度下，除了功耗小外，由于热量不大所需的散热体就小了，可使整体产品的体积变得更小，更重要的是由于温度不高，它对周遭其他的电子元器件的伤害也就不存在了。

三、全球首创智能红外技术：“可改变角度红外灯”

点阵式红外光源的成功研发无疑是安防夜视监控技术的一大重要突破，当所有人开始关注点阵式光源的使用时，赛博作为红外夜视技术的专业研发机构，再次将红外技术推到另一高峰，并运用点阵式红外光源“小巧”的特性，研发出点阵式光源的升级版（俗称三代半红外光源），红外送光距离更远，光电转化效能更高，寿命更长，光亮度甚至提升到第三代点阵式光源的1.5倍。

赛博从未停止过对红外夜视技术的研发及创新，三代半红外光源的成功面世，让多年来“可改变角度红外灯”的不可能变成现实。

为了满足市场需求----既要能看得远，又要能在镜头广角时不出现“手电筒效应”，还得使近处目标不要因为过度曝光产生泛白现象而看不清。最经济有效的方法就是运用可改变角度的送光方式。在远处，小角度将能量集中不浪费，在近处，张大角度避免手电筒效应。所以“智能变焦红外灯”一直是业界多年来许多专家试图努力开发的产品。

1、设计构想

此前，所有夜视红外灯皆使用固定角度的光源，一般是在10°～30°之间。但夜间红外灯配合一体机使用时，在远处最长焦的镜头视角往往在3°～4°左右，若以配以常用的15°角红外灯为例，几乎93.1%的红外光都在视线之外，完全看不到用不上，若为照顾近距离监控而用更大角度的红外灯时，则浪费的红外光更多。

（注：在100米处，4°视角与15°发光角覆盖的面积比为： π（tan（4/2）° x 100）2：π（tan(15/2)° x 100）2 = 1 ：14.6亦即约93.1%的光浪费了）

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